Слайд 2
Очень легко делать удивительные открытия, но трудно усовершенствовать
их в такой степени, чтобы они получили практическую ценность.
Т.
А. Эдисон
Слайд 3
Цель проекта
Исследование развития технических систем, использующих магнитные свойства
вещества.
Задачи проекта
Изучить историю развития технических систем, использующих магнитные
свойства вещества.
Исследовать какие основные методы использовали изобретатели для создания своих устройств.
Слайд 4
Проблемные вопросы
Есть ли принципиальные различия между способами хранения
разных видов информации?
Существуют ли законы развития техники?
Слайд 5
Идея магнитной записи звука
В 1888 г в американском
техническом журнале «The Electrical World» представлена идея о записи:
магнитный материал хранит информацию о звуковых волнах, записанную последовательным способом на плоском носителе, шелковой или хлопчатобумажной ткани с впряденными в нее опилками.
Впервые идею об аналоговой магнитной записи предложил американский инженер Оберлин Смит (Oberlin Smith, 1840-1926).
Метод аналогии с предметами, явлениями и веществами неживой природы
Слайд 6
Телеграфон
10 декабря 1898 года, датский инженер Вальдемар Паульсен
подал заявку на патентование телеграфона - аппарата для магнитной
записи голоса на стальной проволоке.
Метод аналогии и реинтеграции – важная часть (валик) одинакова в телеграфоне Паульсена, фонографе Эдисона и в старинной шарманке
Слайд 7
Шарманка
Шарманка — небольшой переносной механический органчик, изобретенный может
быть итальянцем Барбьери. Его название происходит от популярной песни
— «Шарман Катрин» («Прекрасная Катрин»).
Это музыкальный автомат, в котором можно найти программные валики, звуковые гребенки, перфорированные диски и ленты…
МАКОВСКИЙ В.Е.
ШАРМАНЩИК (1870)
Устройство для создания звука!!! Но сколько идей!!!
Они стали началом всего, что мы видим сегодня…
Слайд 8
Шарманка XVIII век
Звуковоспроизводящие устройства – механический орган
(шарманка) и механическое пианино появились благодаря изобретению приемов кодирования
звуковой информации
Слайд 9
Шарманка с валиком – может быть это начало
всех идей?
Изготовлен в Сен-Круа (близ Женевы) - в
одном из главных центров производства музыкальных механизмов.
Имеет 3 сменных программных валика на 6 программ-мелодий) и большой набор автоматических устройств.
Музыка классическая, популярная, русская народная. Автомат изготовлен по заказу для России.
При вращении программного валика колки задевают за острия зубцов гребенки, приводя их в колебания.
Слайд 10
Телеграфон - подражание фонографу Эдисона
Фонограф Эдисона 1899 г.
Эдисон
с фонографом
Слайд 11
Устройство телеграфона
Внешне аппарат выглядел похожим на проволочный реостат,
только валик с проволокой вращался! Для магнитной записи использовалось
сто метров рояльной проволоки диаметром один миллиметр. При записи со скоростью 2,2 метра в секунду, проволоки хватало на 45 секунд записи.
Метод прецедента – валик телеграфона внешне аналогичен вороту на колодце, реостату.
Динамизация системы – в реостате валик с неподвижной проволокой, в телеграфоне – вращается.
Слайд 12
Проблема
Казалось бы, при новом принципе записи можно было
разместить ее носитель иначе, ведь это проволока, а не
восковой валик со спиральной звуковой дорожкой.
Метод аналогии и реинтеграции – важная часть (валик) одинакова в телеграфоне Паульсена, фонографе Эдисона, шарманке
Модель телеграфона 1898 года
Слайд 13
Принципиальное отличие фонографа от телеграфона
Главнейшая и наиболее важная
особенность заключается в том, что в фонографе используют механическую
запись, а в телеграфоне – магнитную.
Метод прецедента – валик телеграфона внешне аналогичен вороту на колодце, валику шарманки и телеграфона.
Слайд 14
Принцип работы телеграфона
Стальная лента проходит между полюсами небольшого
электромагнита, катушка которого соединена с телефоном. Импульсы тока, возбуждаемые
при говорении в телефон, изменяют силу электромагнита, который, действуя на стальную ленту неравномерно, намагничивает ее соответственно изменениям звукового тока. Лента долгое время способна сохранять воспринятое ею неравномерное намагничивание.
Обратное пропускание ленты приводит мембрану телефона в колебания, и в нем слышны произнесенные слова. Одна такая стальная лента может служить много раз для воспроизведения.
Метод инверсии физических величин -инверсия звуковых в магнитные и электрические величины.
Слайд 15
Телеграфон с проволокой
Позже Паульсен перешел на узкую стальную
ленту, разместив ее на двух катушках.
Метод дублирования и динамизации
системы – вместо одного валика – два, которые вращаются.
Слайд 16
Изобретение автоответчика
Метод интеграции - комплексное объединение телеграфона с
телефоном
Телеграфон Паульсена предназначался для связи с телефоном.
Слайд 17
Применение
Аппарат демонстрировался на Всемирной выставке в Париже в
1900 году. Все желающие могли записать и сразу услышать
свой голос.
Тридцатисекундную запись сделал сам император Австро-Венгрии Франц-Иосиф.
Слайд 18
Применение
Сохранились записи речей на международном техническом конгрессе, проходившем
в Копенгагене в 1908 году: 40 часов докладов разместились
на 250 десятиминутных катушках проволоки по километру длиной (скорость протяжки уже удалось уменьшить до 1,7 метра в секунду).
Качество записи оставалось плохим: сильный шум, полоса частот всего до 4000 герц.
Слайд 19
Проблемы изобретения
Воспроизведение было очень тихим, усилителей еще не
существовало. Паульсен и его сотрудники пытались выйти из положения
имевшимися средствами: ставили две-три ленты или проволоки параллельно, со своей головкой на каждую ленту, что увеличивало громкость в 2-3 раза.
Метод дублирования – вместо одного – несколько
Слайд 20
Проблемы изобретения – техника безопасности
Стальная лента двигалась со
скоростью 2-3 метра в секунду, при обрыве ленты, ее
концы могли поранить, поэтому во время работы аппарата от него приходилось держаться подальше. После разрыва ленту сваривали, в месте соединения был слышен ужасный треск, а, проходя через головку, сварной шов буквально рвал ее полюсные наконечники.
Поэтому магнитофон фирмы "Маркони" (1934 год) имел двойной набор головок. После прохождения шва испорченная головка отключалась, включалась "свежая", а тем временем техник заменял испорченные железные наконечники на целые.
Слайд 21
Проблемы изобретения
Изобретение усилителя (1911 год) не улучшило качества
записи: тот же шум, только громче. Улучшить качество звука
мешал стальной носитель записи. Тем не менее стальная лента или проволока применялась вплоть до середины тридцатых годов.
Метод замещения конструкций их эквивалентами – замена носителя записи
Слайд 22
Новые носители
В 1925 году в СССР была запатентована
гибкая "лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством
столярного клея)".
На Западе экспериментировали с похожей бумажной лентой (1927 год, Германия)
В 1934-1935 годах немецкая фирма BASF начала серийный выпуск магнитофонной ленты из порошка карбонильного железа либо магнетита на диацетатной основе.
Катушка диаметром 25 сантиметров весила один килограмм и позволяла вести запись в течение 20 минут.
Слайд 23
Магнитофон
1935 годах немецкая фирма AEG начала выпуск студийного
аппарата магнитной записи для радиовещания, назвав его "магнетофон" -
отсюда наше слово "магнитофон".
AEG Magnetophon, 1935, from EMTEC
Основное отличие магнитофона от телеграфона? Метод уменьшения размеров при замещении конструкций их эквивалентами.
Слайд 24
Чуть истории…
Первый двухдорожечный магнитофон выпустила фирма AEG в
1957 году, а четырехдорожечный в 1959 году.
Первый полностью
транзисторный магнитофон изготовила фирма "Сони" в 1956 году.
Кассетный магнитофон разработала голландская фирма "Филипс" в 1961 году.
Слайд 25
Первые идеи видеозаписи
Александр Михайлович Понятов (Alexander M. Poniatoff)
основатель компании Ampex Electric and Manufacturing Company, которая в
1944 году продемонстрировала прототип видеомагнитофона - Mark IV
Ampex Mark IV, 1944 г
Метод аналогии и прецедента позволил сохранять не только звук, но и изображения.
Слайд 26
Первые видеомагнитофоны
В 1952 Jack Mullin и Wayne Johnson
из компании Crosby Enterprises выпустили первый видеомагнитофон.
Пленка шириной
в 1 дюйм двигалась со скоростью 304 см/сек и записывала 10 дорожек видео, одну - синхросигналов и одну звука. Система могла записать полосу до 1.7MHz, что было достаточно для черно-белого ТВ.
Один из первых видеомагнитофонов RCA с линейной записью
Блок вращающихся головок - сердце видеомагнитофона VHS
Слайд 27
Немного истории. Бытовые видеомагнитофоны
В бытовую технику видеомагнитофон пришел
с 1975 года, когда SONY выпустила кассетный видеомагнитофон стандарта
BETAMAX.
Бытовой видеомагнитофон SONY CV-2000 (1965)
Слайд 28
Компьютер
UNIVAC - это первый в США компьютер,
предназначенный для коммерческого применения, и своим успехом он был
в немалой степени обязан удобным компонентам ввода-вывода данных на магнитной ленте.
Пульт управления машины UNIVAC 1951 г
Сегодня он главный хранитель информации. Его успех проникновения во все сферы жизни обязан удобным устройствам хранения информации.
Слайд 29
Магнитные носители
Устройство, применявшиеся в компьютере UNIVAC для ввода
и вывода данных UNISERVO могло считывать 12,5 тыс. символов
в секунду с металлической магнитной ленты длинной 400м и шириной 1,2 см со скоростью 12 500 символов в секунду.
Грубая металлическая лента в последующих модификациях была заменена пластмассовой.
Опять все сначала: стальная проволока, стальная лента, пластмассовая
Компьютер UNIVAC
Слайд 30
Магнитная головка
Зазор в магнитной головке
Магнитная
головка
ноутбука
Слайд 31
Современные магнитные носители
Стример (от англ. streamer) — запоминающее
устройство на магнитной ленте с последовательным доступом к данным,
по принципу действия — обычный магнитофон.
Основное назначение: Запись и воспроизведение информации, создание резервных копий данных.
Слайд 32
Стример
Преимущества:
большая ёмкость (до 4 Тб)
невысокая стоимость информационного
носителя
стабильность работы
надёжность.
Недостатки:
низкая скорость доступа к данным из-за последовательного доступа
(лента должна прокрутиться к нужному месту)
большие размеры
Стример Hewlett Packard StorageWorks Ultrium 232
www.intermag.ru
Цена: ........... 39525,60 р
Слайд 33
Дискеты (флоппи-диск)
Дискета — портативный магнитный носитель информации, используемый
для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема.
Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х — конце 1990-х годов. (Первая дискета диаметром в 200 мм (8″), 1971)
Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»).
Алан Шугерт, дискета диаметром 5,25″,1976, IBM Объем памяти: 110-1200 Кб
Дискета диаметром 3,5″ (90 мм). Sony, 1981, Объем памяти:
720-2880 Кб
Слайд 34
Анатомия дискеты
1 - заглушка "защита от записи";
2 -
основа диска;
3 - защитная шторка;
4 - пластиковый корпус;
5 -
противопылевая салфетка;
6 - магнитный диск;
7 - область записи.
Как и любой другой магнитный дисковый носитель, гибкий диск разбит на концентрически расположенные дорожки. Дорожки, в свою очередь, разбиты на секторы. Перемещение головки для доступа к различным дорожкам осуществляется при помощи специального привода позиционирования головки, который перемещает в радиальном направлении блок магнитных головок от одной дорожки к другой.
Принцип записи информации на дискету — такой же, как и в магнитофоне: происходит непосредственный механический контакт головки с магнитным слоем, нанесенным на искусственную пленку — майлар. Этим обусловливается невысокая скорость чтения/записи, невысокие надежность и долговечность (ведь происходит механическое стирание, износ носителя).
Метод инверсии плоскости действия технического объекта позволил изменить плоскость записи информации с ленты на диск.
Слайд 35
Великий и ужасный ZX Spectrum!
ZX Spectrum (1980
г) - 10 лет оставался лидером персональных компьютеров, использующий
обычный кассетный магнитофон для хранения информации и обычный телевизор вместо монитора.
Amstrad PCW8256 выпущен в 1985 году фирмой Sinclair Research. Процессор: Z80 4МГц; 256Кб ОЗУ; экран монохромный 720×256; операционная система CP/M+ v3.0 Плата компьютера и дисководы (справа) встроены в монитор:
Слайд 36
Магнитные диски
В конце 1978 года компьютер Apple II
Plus стал пригоден для использования в деловой сфере. Бизнесмен
получил в свое распоряжение мощный инструмент для ведения дел, хранения информации, помощи в принятии решений.
Первым серийным персональным компьютером, в котором применялись гибкие диски размером 8 дюймов, был Apple II, продемонстрированный в 1976 году.
Apple II с монитором и двумя флоппи-дисководами, 1978г.
Слайд 37
Как стать успешным?
Почему ушли компьютеры Spectrum и Apple
сегодня мало распространены? Архитектура компьютеров была закрытой, поэтому совершенствовать
эти компьютеры и выпускать для них новое железо могли только фирмы-производители. Первыми ошибочность этой стратегии поняли в IBM.
Слайд 38
Магнитная запись
Основные идеи магнитной записи
Слайд 39
Основные технологии
два базовых метода записи:
линейная магнитная запись
наклонно-строчная
магнитная запись
Преимущества наклонно-строчной магнитной записи
Скорость движения ленты невелика и
процессы старта/останова занимают меньше времени и оказывают меньшие механические нагрузки на ленту (AME) .
За счет довольно высокой скорости вращения головок между лентой и головкой создается воздушная прослойка, которая существенно снижает трение.
Технология предполагает наличие коротких дорожек на поверхности ленты, поэтому можно получить значительно более высокую плотность расположения дорожек (количество на 1 дюйм ширины).
Слайд 40
Магнитная запись на видео
Видеофонограмма формата Digital Betacam
Видеофонограмма
формата Digital S
Слайд 41
Представление о том, как было сделано открытие, как
получен результат, не менее важно, чем само решение, ибо
пробуждает и развивает творческие способности, обогащает человека эмоционально, включает пусковой механизм мысли.
О. П. Эрдниев «От задачи к задаче – по аналогии»
Слайд 42
Вывод
Я исследовал историю развития технических систем, использующих
магнитные свойства вещества и выделил, что важным свойством современных
технических систем, хранящих информацию, является возможность не только сохранить, но воспроизвести и обработать ее.
Изучая теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ) и историю развития устройств, использующих магнитную запись я пришел к выводу, что существуют законы развития техники. Попробую систематизировать различные устройства:
первый этап – «формула системы», т. е. определение из каких основных частей она должна состоять можно связать с шарманкой, фонографом, телеграфоном.
второй этап – совершенствование отдельных элементов т. е. улучшение материалов, изменение размеров, изменение числа частей, изменение их взаимного расположения и т. д. можно связать с появлением различных типов телеграфонов,
третий этап - динамизация системы, т. е. появление частей системы, которые в процессе работы стали подвижными, гибкими и т. д. связано с совершенствованием телеграфонов и появлением магнитофонов, видеомагнитофонов, компьютеров, где можно изменять скорость движения ленты, качество записи и т.д.
Основным и общим в способах хранения информации является выделение «единицы информации», использование кодирования информации позволяет обрабатывать числовую, звуковую, видео информацию, поэтому сегодня нет принципиальных различий между способами хранения разных видов информации.
Слайд 43
Источники
И тут появился изобретатель!/ Г. Альтов, Детская литература,
1984 г.
Архив журнала "Наука и жизнь" 1997–2005, Биографии
вещей, СТО ЛЕТ МАГНИТОФОНУ
Magnetic Recording History Pictures// http://history.sandiego.edu/GEN/recording/tape.html
История технических приемов звукозаписи, трансляции, звуковоспроизведения //http://www.art-edu-studio.ru/next/pages/archive_media-sound.htm
Единая коллекция ЦОР: Механические музыкальные автоматы. Андроиды //http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/bafc8dbe-0e5f-4b32-b04d-91354354694c/91834/?interface=pupil