《編碼》讀書筆記 —— 開始邁向自動化

上一篇復(fù)習(xí)了基本電學(xué)知識,以及對編碼的理解。從這篇開始正式進(jìn)去通訊世界中。我們首先從我們的地球說起,再到古老的電報(bào)機(jī)開始,最后講講繼電器,一切都如此有意思。重點(diǎn)說一下繼電器這個(gè)東西不簡單,基本上可以說是計(jì)算機(jī)靈魂元件。因?yàn)樗鼧?biāo)志著控制開關(guān)的事情不再由人為控制,而是通過電流控制,個(gè)人人為標(biāo)志著自動化的開始。

需要用到的符號

開關(guān):


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接地符號:


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電壓符號(取代電池符號,負(fù)極接地):


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地球不止是地球

為了和你的朋友通過燈泡的亮與滅達(dá)到發(fā)送信息的目的。首先需要建立一條電路。

單向的電路如下:


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現(xiàn)在可以在自家里,通過開關(guān)的閉合控制你朋友家燈泡的明滅。之前講過莫爾斯碼(點(diǎn)和劃對應(yīng)到燈泡中就是短亮和常亮,當(dāng)然中間還有停頓等)

同樣的道理,你的朋友也需要給你發(fā)信息,于是電路可以這樣設(shè)計(jì)就能達(dá)到雙向通信。

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當(dāng)然這個(gè)電路還可以改進(jìn)以節(jié)省導(dǎo)線。這里就不提了,不影響理解。


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現(xiàn)在的問題是目前用的是1.5v干電池和小燈泡,因?yàn)閷?shí)際中架設(shè)這條電路肯定要鋪設(shè)比較長的線路,光導(dǎo)線的電阻就已經(jīng)不能讓你朋友家的燈泡發(fā)亮了。解決辦法就是加大電壓和換大燈泡以及用大球代替導(dǎo)線

沒必要所有的導(dǎo)線都用導(dǎo)線來連接,比如上面提到可以改進(jìn)的電路有公告部分,可以用大球就是用來取代公共部分的。大球就是我們的地球。地球有巖石層和覆蓋層,為什么地球能夠?qū)щ姡?strong>我也覺得很神奇,反正前人通過實(shí)驗(yàn)證明了這個(gè)現(xiàn)象。導(dǎo)體有個(gè)性質(zhì),界面越大導(dǎo)電性越好,可能通過這個(gè)點(diǎn)來理解地球?qū)щ姷膬?yōu)勢。

要用地球當(dāng)導(dǎo)體,就得增大與地球的接觸表面積。比如弄個(gè)150平方英寸的接觸面積?,F(xiàn)在使用接地符號簡化一下電路圖(單向的)。


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前面提到的電子理論(電流產(chǎn)生的原因來至于電子的流動)。怎么來理解地球作為導(dǎo)體的現(xiàn)實(shí)呢。上圖來講,電子最初從電池的負(fù)極傳入地下,中間電池從你朋友的房子出發(fā),經(jīng)過燈泡、導(dǎo)線再到你房間的開關(guān)最后回到電池正極。難道電子還安裝了高德地圖導(dǎo)航的么。

其實(shí)電子根本不知道要去哪里,可以把地球想象成電子的來源以及存儲庫??梢杂煤Q箢惐鹊厍?,海水類比電子。V想成是電子吸塵器,電子吸塵器把電子從地下拉出來,讓他們沿著設(shè)計(jì)好的線路工作。也只能這么sb的理解了。算是自圓其說吧!

為什么之前的1.5v干電池和小燈泡在實(shí)際中不使用,因?yàn)榈厍蛞灿须娮瑁瑢Φ碗妷簛碇v,地球的電阻太高了。

總結(jié)一下,最后的電路圖


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當(dāng)年在鋪設(shè)點(diǎn)一個(gè)跨美洲和歐洲的電報(bào)系統(tǒng)時(shí),面臨了我們也遇到的問題就是線路越長電阻越大。當(dāng)時(shí)也無非是采用了增大電壓加大導(dǎo)線的橫截面來解決。

電報(bào)機(jī)

當(dāng)年因?yàn)榘l(fā)明電報(bào)的時(shí)候燈泡還沒出現(xiàn)。作為信息的發(fā)生裝置,之前我們一直是用的燈泡(根本作用也就是提醒信號來了),當(dāng)時(shí)是通過電磁現(xiàn)象來作為信息發(fā)生裝置。

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簡單提一下電磁鐵。將細(xì)導(dǎo)線繞著鐵棒繞幾百圈,接頭電源之后就可以吸引鐵塊(電磁鐵有足夠多細(xì)導(dǎo)線會產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電阻,防止短路現(xiàn)象。)。電磁鐵是電報(bào)機(jī)的基礎(chǔ),通過開關(guān)控制電磁鐵的表現(xiàn)。

傳統(tǒng)電報(bào)用來發(fā)送信息的電鍵


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使用方式:保持按下的狀態(tài)一小段時(shí)間就會產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)的莫爾斯碼。按下狀態(tài)保持長一點(diǎn)就是一個(gè)劃的莫爾斯碼。另一端連接的就是接收器。由電磁鐵和金屬桿組成。通過電磁鐵控制金屬桿,發(fā)出滴答的聲音。

發(fā)聲裝置


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當(dāng)電鍵按下的時(shí)候,電磁鐵拉動上面活動的橫桿下降,發(fā)出嘀的聲音。松開電鍵回到原來的位置,發(fā)出嗒的聲音。一次快速的嘀嗒代表點(diǎn),慢速的嘀嗒代表劃。

總結(jié)一下你的電報(bào)站


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繼電器

雖然電報(bào)器能夠工作,但是由于線路太長導(dǎo)致電阻非常大這個(gè)問題,當(dāng)時(shí)困擾了很多科學(xué)家。最終通過繼電器來解決的。

其實(shí)理解繼電器很好理解,打個(gè)比方,你家住在A山頭,B山頭有你的親戚,但是你家過年想要叫C山頭住的翠花來你家吃飯。如果你直接站在A山頭喊翠花,因?yàn)樘h(yuǎn)了,翠花聽不見。于是你先給B山頭的親戚說,叫翠花來我家吃飯,然后B親戚再去把你的意思告訴C山頭的翠花。B山頭的親戚起到的是一個(gè)中介轉(zhuǎn)發(fā)信息的作用。

如果用到電報(bào)中,就很形象,比如每格200英里就為一個(gè)工作人員配好電報(bào)的發(fā)生器和電鍵,他就可以接受信息以及發(fā)出信息,將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。

我們?nèi)祟愂呛苈斆鞯?,如此簡單重?fù)的工作肯定會想辦法避免。因?yàn)檩斎牒洼敵鍪怯梢?guī)律的,于是有人就想到用小木棍把發(fā)聲器和電鍵連到一起。

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這樣就可以就不用人為的去轉(zhuǎn)發(fā)信息了。其實(shí)這里最重要的就是這個(gè)V,相當(dāng)于把信號再次放大了,主要是解決電阻太大而帶來的電流不足。

再到后來就有了繼電器。原理圖

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當(dāng)電流觸發(fā)了電磁鐵,金屬桿吸附下來,電路接通,電流從接口輸出,電流得到了增強(qiáng)。繼電器是個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)物,因?yàn)闃?biāo)志著開關(guān)卻不用人為的控制,而是由電流控制。說大一點(diǎn)就是自動化的開始。完全可以完成一些不可思議的事情。

最后欣賞一下你的電報(bào)站


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總結(jié)

接下來進(jìn)行進(jìn)制相關(guān)的介紹。因?yàn)檫@塊稍微簡單一點(diǎn),下一篇不會談太多。重點(diǎn)會介紹一下條形碼的實(shí)現(xiàn)與二進(jìn)制之間的關(guān)系。

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