《編碼》讀書筆記 —— 開始邁向自動化

上一篇復習了基本電學知識,以及對編碼的理解。從這篇開始正式進去通訊世界中。我們首先從我們的地球說起,再到古老的電報機開始,最后講講繼電器,一切都如此有意思。重點說一下繼電器這個東西不簡單,基本上可以說是計算機靈魂元件。因為它標志著控制開關的事情不再由人為控制,而是通過電流控制,個人人為標志著自動化的開始。

需要用到的符號

開關:


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接地符號:


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電壓符號(取代電池符號,負極接地):


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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,通過開關的閉合控制你朋友家燈泡的明滅。之前講過莫爾斯碼(點和劃對應到燈泡中就是短亮和常亮,當然中間還有停頓等)

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計就能達到雙向通信。

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當然這個電路還可以改進以節(jié)省導線。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,因為實際中架設這條電路肯定要鋪設比較長的線路,光導線的電阻就已經(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線

沒必要所有的導線都用導線來連接,比如上面提到可以改進的電路有公告部分,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,為什么地球能夠導電,我也覺得很神奇,反正前人通過實驗證明了這個現(xiàn)象。導體有個性質,界面越大導電性越好,可能通過這個點來理解地球導電的優(yōu)勢。

要用地球當導體,就得增大與地球的接觸表面積。比如弄個150平方英寸的接觸面積。現(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(電流產生的原因來至于電子的流動)。怎么來理解地球作為導體的現(xiàn)實呢。上圖來講,電子最初從電池的負極傳入地下,中間電池從你朋友的房子出發(fā),經(jīng)過燈泡、導線再到你房間的開關最后回到電池正極。難道電子還安裝了高德地圖導航的么。

其實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。可以用海洋類比地球,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,讓他們沿著設計好的線路工作。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際中不使用,因為地球也有電阻,對低電壓來講,地球的電阻太高了。

總結一下,最后的電路圖


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當年在鋪設點一個跨美洲和歐洲的電報系統(tǒng)時,面臨了我們也遇到的問題就是線路越長電阻越大。當時也無非是采用了增大電壓加大導線的橫截面來解決。

電報機

當年因為發(fā)明電報的時候燈泡還沒出現(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),當時是通過電磁現(xiàn)象來作為信息發(fā)生裝置。

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簡單提一下電磁鐵。將細導線繞著鐵棒繞幾百圈,接頭電源之后就可以吸引鐵塊(電磁鐵有足夠多細導線會產生足夠強的電阻,防止短路現(xiàn)象。)。電磁鐵是電報機的基礎,通過開關控制電磁鐵的表現(xiàn)。

傳統(tǒng)電報用來發(fā)送信息的電鍵


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使用方式:保持按下的狀態(tài)一小段時間就會產生一個點的莫爾斯碼。按下狀態(tài)保持長一點就是一個劃的莫爾斯碼。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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當電鍵按下的時候,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,慢速的嘀嗒代表劃。

總結一下你的電報站


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繼電器

雖然電報器能夠工作,但是由于線路太長導致電阻非常大這個問題,當時困擾了很多科學家。最終通過繼電器來解決的。

其實理解繼電器很好理解,打個比方,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,因為太遠了,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中介轉發(fā)信息的作用。

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

我們人類是很聰明的,如此簡單重復的工作肯定會想辦法避免。因為輸入和輸出是由規(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發(fā)信息了。其實這里最重要的就是這個V,相當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。繼電器是個劃時代的產物,因為標志著開關卻不用人為的控制,而是由電流控制。說大一點就是自動化的開始。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站


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總結

接下來進行進制相關的介紹。因為這塊稍微簡單一點,下一篇不會談太多。重點會介紹一下條形碼的實現(xiàn)與二進制之間的關系。

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