Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Historia magnetofonu taśmowego (szpulowego) cz.1 - wynalazcy i sposób działania

Historia wynalezienia i skonstruowania magnetofonu taśmowego trochę przypomina historię powstania radia. Najpierw były opracowania teoretyczne, a później krok po kroku próbowano zrealizować w praktyce technikę zapisu magnetycznego. Była to długa droga, bo trwająca ok. 50 lat, zanim udało się zbudować magnetofon wysokiej jakości.
Article Image

Najpierw były różne próby dokonania zapisu magnetycznego, nawet próby połączenia go z zapisem optycznym, lecz ja postaram się przybliżyć te, które bezpośrednio przyczyniły się do skonstruowania magnetofonu taśmowego.

Próby nagrywania dźwięku na drucie stalowym jako pierwszy przeprowadzał w 1887 r. Francuz Janet. Niestety próby te nie przyniosły żadnych rezultatów, dlatego mało kto o nich wspomina.

Oficjalnie za pierwszego w tej dziedzinie uznawany jest Anglik Oberlin Smith, który w roku 1888 opracował i opublikował teoretyczne podstawy zapisu dźwięku na nośniku magnetycznym. Swoje doświadczenia przeprowadzał na... sznurze bawełnianym lub jedwabnym nasyconym opiłkami lub proszkiem żelaznym, a później na drucie stalowym. Eksperymenty Smitha skończyły się niepowodzeniem m.in. ze względu na stosowanie olbrzymich, wynoszących kilkanaście metrów na sekundę, prędkości przesuwu oraz przez zastosowanie jako „głowicy” elektromagnesu o dużym polu rozproszenia.

Teraz już wiadomo, że do dobrego zapisu potrzebne jest bardzo skupione i wąskie pole magnetyczne, lecz wtedy nie było jeszcze takiej wiedzy ani przede wszystkim techniki. To była technika zaledwie raczkująca. Należy zaznaczyć, że nie od razu stosowano elektromagnesy w zamkniętym obiegu ze szczeliną, lecz długo stosowano elektromagnesy z rdzeniem w kształcie pręta lub podkowy.

Następnym pasjonatem tego typu zapisu był duński inżynier Valdemar Poulsen, który po wielu latach prób nad doborem odpowiedniego nośnika magnetycznego opracował, a w 1898 r. opatentował i opublikował sposób zapisu magnetycznego. W 1900 r. Poulsen zbudował w Berlinie aparat do nagrywania dźwięku, który nazwał telegraphonem – rysunek 1. Było to urządzenie ze szpulą z drutem oraz mechanizmem utrzymującym odpowiedni naciąg drutu.

Rys.1 Telegraphon zbudowany w 1900 r. przez Poulsena - rysunek

Po zapisaniu na drucie sygnału akustycznego, drut przewijano z powrotem na pierwszą szpulę i odczytywano za pomocą słuchawek na takim samym, lub tym samym, elektromagnesie. W telegraphonie Poulsen stosował na przemian cienki drut stalowy lub cienką stalową taśmę. Jakość zapisu na tym aparacie mimo stosowania dużej prędkości przesuwu, wynoszącej kilka m/s, była kiepska. Dźwięk był słaby i zniekształcony oraz zawierał dużo szumów. Fotografia 1 pokazuje Telegraphon Poulsena.

Następnymi, którzy podjęli próby w tej dziedzinie, byli: Anglik T. H. West oraz Niemiec Ludwig Rellstab. Bazując na doświadczeniach Poulsena, zbudowali w 1901 r. kilka urządzeń do praktycznego (w zamyśle) zastosowania.

Urządzenia te jednak nie wzbudziły zainteresowania. Głównie z powodu plątania drutu spowodowanego dużą prędkością przesuwu oraz korozją zwiększającą szumy.

Fot.1 Telegraphon zbudowany w 1900 r. przez Poulsena - zdjęcie

R. Girulski i J. Różycki w książce Magnetofon taśmowy właśnie Westowi i Rellstabowi przypisują zastosowanie wstępnego magnesowania nośnika magnetycznego prądem stałym już w 1901 r. Roman Wajdowicz, który jest znawcą historii zapisu, w książce Maszyny mówiące podaje, że magnesowanie wstępne nośnika, inaczej nazwane zapisem z podkładem prądu stałego, wynaleźli w roku 1907 Poulsen i Pedersen.

Duże zasługi w dziedzinie magnetycznego zapisu miał niemiecki elektrotechnik Curt Stille, który korzystał z doświadczeń innych naukowców, głównie duńskiego specjalisty P.O. Pedersena i w roku 1903 rozpoczął prace nad maszyną dyktującą – dyktafonem. W 1906 r. skonstruował dwa prototypy ulepszonych dyktafonów, w których prędkość przesuwu zmniejszył do 2m/s. Jego prace wniosły wiele ulepszeń i spowodowały wzrost zainteresowania i większą intensywność prowadzenia dalszych prac nad zapisem magnetycznym.

Valdemar Poulsen, który nie przestawał pracować nad udoskonalaniem swego urządzenia, przystąpił do współpracy z P.O. Pedersenem i w roku 1907 wspólnie opracowali sposób zapisu dźwięku z podkładem prądu stałego.

Magnesowanie wstępne nośnika, czyli zapis z podkładem prądu stałego, polega na dostarczeniu do elektromagnesu zapisującego (głowicy) odpowiednio dobranego natężenia prądu stałego równolegle do zmiennego sygnału zapisywanego. Moim zdaniem magnesowanie wstępne można w pewnym uproszczeniu porównać do stosowania magnesu w słuchawce. W jednym i w drugim przypadku stałe pole magnetyczne umożliwia uzyskanie silniejszego i niezniekształconego sygnału.

Pierwsze przemysłowe dyktafony zaczęto produkować w okresie pierwszej wojny światowej. Najlepszy okazał się dyktafon z roku 1917 firmy American Telegraphone współpracującej z Poulsenem. Dyktafon nazywano również telegraphonem, a zapis dokonywany był na bardzo cienkim drucie stalowym przy zastosowaniu ulepszonego i odpowiednio ustawionego w stosunku do drutu elektromagnesu (głowicy) – rysunek 2. W tym dyktafonie po raz pierwszy zastosowano kasowanie zapisu za pomocą silnego elektromagnesu.

Rys.2 Dyktafon firmy American Telegraphone z 1917r

Fotografie 2...4 pochodzą ze strony: https://de.wikipedia.org/wiki/ Drahttonger%C3%A4t i pokazują magnetofony drutowe, produkowane w Niemczech w latach 1945...1950. Równolegle z ulepszaniem samego urządzenia prowadzono prace nad stworzeniem lepszego nośnika magnetycznego. Początkowo próbowano stosować taśmę papierową pokrytą z jednej strony opiłkami stalowymi lub proszkiem żelaznym, zmieszanymi z odpowiednią masą klejącą. Słabe wyniki w nagrywaniu były spowodowane także tym, że do roku 1918 nie było jeszcze dobrych wzmacniaczy lampowych, gdyż technika lampowa była wtedy w powijakach. Nagrywanie dźwięku przeprowadzano głównie z mikrofonu węglowego dołączonego wprost do elektromagnesu.

Fot.2 Magnetofon drutowy, produkowany w Niemczech w latach 1945...1950

Duże zasługi w dziedzinie ulepszania nośników magnetycznych położył austriacki inżynier Fritz Pfleu mer współpracujący z niemiecką firmą AEG, która z kolei w pewnym okresie współpracowała z koncernem I.G. Farben. Pfleumer początkowo jako podłoże stosował taśmę papierową lub pergaminową z naniesioną na niej za pomocą specjalnego lepiszcza cienką warstwą opiłków lub proszków żelaznych.

W 1929 r. opracował technologię produkcji nośnika magnetycznego, a w 1930 nośnik magnetyczny dwuwarstwowy, w którym jako podłoże zastosowano taśmę celuloidową. W roku 1932 wyprodukowano taśmę o podłożu celofanowym i aż do roku 1936 trwały prace nad jej ulepszeniem. Ponieważ dotychczas stosowane taśmy były dość łatwopalne, w 1936 firma AEG wyprodukowała taśmę o nazwie „magnetophon”, w której jako podłoże zastosowano trudnopalne tworzywo sztuczne.

Fot.3 Magnetofon drutowy, produkowany w Niemczech w latach 1945...1950

Taśmy według pomysłu Pfleumera umożliwiały łatwe cięcie, klejenie i montowanie w całość wybranych odcinków bez zauważalnych śladów dźwiękowych w miejscu łączenia. Z tego powodu studia niemieckich rozgłośni radiowych już w latach 30. ubiegłego wieku stosowały aparaty do nagrywania dźwięku z tymi właśnie taśmami.

Wśród wielu osób, zajmujących się techniką zapisu magnetycznego, bardzo ciekawą postacią, która również dużo wniosła do tej dziedziny, był Rosjanin A. Nasariszwili. W roku 1921 jako nośnik dwuwarstwowy wykorzystał on drut miedziany pokryty bardzo cienką warstwą niklu. Do głowicy doprowadzał sygnał wzmocniony we wzmacniaczu lampowym, co w połączeniu z użytym nośnikiem pozwoliło uzyskać zapis wysokiej jakości.

Innym jego pomysłem było wykorzystanie szyn kolejowych jako nośnika dźwięku do przekazywania informacji maszynistom podczas prowadzenia pociągu (podobno z dobrym skutkiem). Nasariszwili był także wynalazcą gramofonu magnetycznego, w którym do zapisu dźwięku miały być używane cienkie płyty stalowe. Ten pomysł został wykorzystany po II wojnie światowej do skonstruowania magnetofonu płytowego.

Fot.4 Magnetofon drutowy, produkowany w Niemczech w latach 1945...1950

Pomysł Nasaraszwilego z drutem miedzianym jako nośnikiem dźwięku ulepszył w roku 1923 amerykański fizyk P.O. Neil. Zamiast drutu miedzianego wykorzystał wąską taśmę papierową stosowaną w telegrafach Morse’a, którą z jednej strony pokrył cienką warstwą niklu i w ten sposób otrzymał dobrą taśmę magnetyczną. Dobrą jako nośnik magnetyczny, natomiast niezbyt wytrzymałą mechanicznie.

Fot.5 „Blattnerphon”

Warto również wspomnieć o pewnym angielskim przedsiębiorcy: Ludwig Blattner na przełomie 1929/1930 r. skonstruował aparat do nagrywania muzyki i nazwał go „Blattnerphon” (fotografia 5). Zastosowano w nim cienką taśmę stalową i dużą prędkość przesuwu – 1,5m/s, więc ze względów bezpieczeństwa osób obsługujących musiał być sterowany zdalnie.

W drugiej części artykułu będzie omówiony dalszy rozwój sposobów magnetycznego zapisu dźwięku.

Tematyka materiału: magnetofon
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich luty 2020
Udostępnij
Czytelnia kategorie
AI-Sztuczna Inteligencja
Aparatura
Arduino
Artykuły
Audio
Automatyka
Ciekawostki
CNC
DIY
Druk 3d
Elektromechanika Fotowoltaika
FPGA-CPLD-SPLD
GPS
IC-układy scalone
Interfejsy
IoT
Konkursy
Książki
Lasery
LED/LCD/OLED
Mechatronika
Mikrokontrolery (MCV,μC)
Moc Moduły
Narzędzia
Optoelektronika
PCB/Montaż Podstawy elektroniki
Podzespoły bierne
Półprzewodniki Pomiary i testy
Porady
Projektowanie
Raspberry Pi
Retro
RF
Robotyka
SBC-SIP-SoC-CoM
Sensory Silniki i serwo
Software
Sterowanie
Transformatory
Tranzystory
Wyświetlacze
Wywiady
Wzmacniacze Zasilanie
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
luty 2020
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo