《编码》读书笔记 —— 开始迈向自动化
上一篇复习了基本电学知识,以及对编码的理解。从这篇开始正式进去通讯世界中。我们首先从我们的地球说起,再到古老的电报机开始,最后讲讲继电器,一切都如此有意思。重点说一下继电器这个东西不简单,基本上可以说是计算机灵魂元件。因为它标志着控制开关的事情不再由人为控制,而是通过电流控制,个人人为标志着自动化的开始。
需要用到的符号
开关:
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接地符号:
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电压符号(取代电池符号,负极接地):
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地球不止是地球
为了和你的朋友通过灯泡的亮与灭达到发送信息的目的。首先需要建立一条电路。
单向的电路如下:
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现在可以在自家里,通过开关的闭合控制你朋友家灯泡的明灭。之前讲过莫尔斯码(点和划对应到灯泡中就是短亮和常亮,当然中间还有停顿等)
同样的道理,你的朋友也需要给你发信息,于是电路可以这样设计就能达到双向通信。
image当然这个电路还可以改进以节省导线。这里就不提了,不影响理解。
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现在的问题是目前用的是1.5v干电池和小灯泡,因为实际中架设这条电路肯定要铺设比较长的线路,光导线的电阻就已经不能让你朋友家的灯泡发亮了。解决办法就是加大电压和换大灯泡以及用大球代替导线
。
没必要所有的导线都用导线来连接,比如上面提到可以改进的电路有公告部分,可以用大球就是用来取代公共部分的。大球就是我们的地球。地球有岩石层和覆盖层,为什么地球能够导电,我也觉得很神奇,反正前人通过实验证明了这个现象。导体有个性质,界面越大导电性越好,可能通过这个点来理解地球导电的优势。
要用地球当导体,就得增大与地球的接触表面积。比如弄个150平方英寸的接触面积。现在使用接地符号简化一下电路图(单向的)。
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前面提到的电子理论(电流产生的原因来至于电子的流动)。怎么来理解地球作为导体的现实呢。上图来讲,电子最初从电池的负极传入地下,中间电池从你朋友的房子出发,经过灯泡、导线再到你房间的开关最后回到电池正极。难道电子还安装了高德地图导航的么。
其实电子根本不知道要去哪里,可以把地球想象成电子的来源以及存储库。可以用海洋类比地球,海水类比电子。V想成是电子吸尘器,电子吸尘器把电子从地下拉出来,让他们沿着设计好的线路工作。也只能这么sb的理解了。算是自圆其说吧!
为什么之前的1.5v干电池和小灯泡在实际中不使用,因为地球也有电阻,对低电压来讲,地球的电阻太高了。
总结一下,最后的电路图
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当年在铺设点一个跨美洲和欧洲的电报系统时,面临了我们也遇到的问题就是线路越长电阻越大。当时也无非是采用了增大电压加大导线的横截面来解决。
电报机
当年因为发明电报的时候灯泡还没出现。作为信息的发生装置,之前我们一直是用的灯泡(根本作用也就是提醒信号来了),当时是通过电磁现象来作为信息发生装置。
image简单提一下电磁铁。将细导线绕着铁棒绕几百圈,接头电源之后就可以吸引铁块(电磁铁有足够多细导线会产生足够强的电阻,防止短路现象。)。电磁铁是电报机的基础,通过开关控制电磁铁的表现。
传统电报用来发送信息的电键
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使用方式:保持按下的状态一小段时间就会产生一个点的莫尔斯码。按下状态保持长一点就是一个划的莫尔斯码。另一端连接的就是接收器。由电磁铁和金属杆组成。通过电磁铁控制金属杆,发出滴答的声音。
发声装置
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当电键按下的时候,电磁铁拉动上面活动的横杆下降,发出嘀的声音。松开电键回到原来的位置,发出嗒的声音。一次快速的嘀嗒代表点,慢速的嘀嗒代表划。
总结一下你的电报站
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继电器
虽然电报器能够工作,但是由于线路太长导致电阻非常大这个问题,当时困扰了很多科学家。最终通过继电器来解决的。
其实理解继电器很好理解,打个比方,你家住在A山头,B山头有你的亲戚,但是你家过年想要叫C山头住的翠花来你家吃饭。如果你直接站在A山头喊翠花,因为太远了,翠花听不见。于是你先给B山头的亲戚说,叫翠花来我家吃饭,然后B亲戚再去把你的意思告诉C山头的翠花。B山头的亲戚起到的是一个中介转发信息的作用。
如果用到电报中,就很形象,比如每格200英里就为一个工作人员配好电报的发生器和电键,他就可以接受信息以及发出信息,将接收到的信息转发出去。
我们人类是很聪明的,如此简单重复的工作肯定会想办法避免。因为输入和输出是由规律的,于是有人就想到用小木棍把发声器和电键连到一起。
image这样就可以就不用人为的去转发信息了。其实这里最重要的就是这个V,相当于把信号再次放大了,主要是解决电阻太大而带来的电流不足。
再到后来就有了继电器。原理图
当电流触发了电磁铁,金属杆吸附下来,电路接通,电流从接口输出,电流得到了增强。继电器是个划时代的产物,因为标志着开关却不用人为的控制,而是由电流控制。说大一点就是自动化的开始。完全可以完成一些不可思议的事情。
最后欣赏一下你的电报站
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总结
接下来进行进制相关的介绍。因为这块稍微简单一点,下一篇不会谈太多。重点会介绍一下条形码的实现与二进制之间的关系。