Глава 7
Тема автоматизации была для СССР не новой. Еще в тридцать четвертом Президиумом академии Наук СССР была утверждена Временная комиссия по телемеханике и автоматике при Технической группе АН СССР — появился первый в мире специализированный центр в области автоматического управления. В тридцать пятом Временная комиссия преобразуется в постоянно действующий орган АН СССР и получает название Комиссии телемеханики и автоматики, в тридцать шестом начинает выходить журнал "Автоматика и телемеханика". В тридцать восьмом Временная комиссия была преобразована во Всесоюзный комитет по автоматизации, который вскоре был переименован в Комитет телемеханики и автоматики, ну и в тридцать девятом на его основе создан Институт автоматики и телемеханики Академии наук СССР.
Я ради интереса полистал журнал и был удивлен уровнем вопросов, которые там поднимались. Так, в первом номере за сороковой год была статья "Задача о блокировке и преобразование контактных групп", где прорабатывалась теория образования релейных схем. В статье "Автоматическое получение неподвижных изображений сечений (разрезов) движущихся объектов" рассматривались вопросы изучения динамических систем, в том числе применение рентгена для определения влияния зазоров на работу механизмов, точности взаимодействия механических звеньев, износа кинематических пар, упругих деформаций — и все это — на работающих механизмах. Из этой статьи я с удивлением узнал, что в СССР даже были томографы! причем уже собственного производства!!! Сама томография впервые была предложена еще в двадцать первом, во Франции, так что это направление оказалось не новым. Ну а в статье соединяли томограф и стробоскоп и получали снимок разреза в работающем механизме — мы потом активно применяли этот метод для изучения тех же крутильных колебаний коленвалов, работы цилиндров, орудийных систем и стрелкового вооружения. Статья "Точный контроль размеров электрическими методами" наряду с другими статьями и брошюрами легла в основу работ по автоматизации контроля деталей. Ну а после статьи "Возможности применения фотоэлементов для целей автоматики" у меня и появилась мысль заняться ИК-техникой, раз тут фотоэлементы уже не новость.
Так что Советская власть много делала для того, чтобы развивать автоматизацию процессов, поэтому идея двигаться в этом направлении не вызвала никакого сопротивления, наоборот — она была воспринята как продолжение технической политики Советского Союза. Да и с марксизмом, считавшим наличие свободного времени главным мерилом богатства общества, эти идеи совпадали — я был удивлен, когда узнал, что в двадцатых для работников умственного труда установили шестичасовой рабочий день. Вот бы и у нас так, причем для всех.
Но — идеи идеями, а людей для их воплощения в жизнь не хватало. Пара десятков инженеров — железнодорожников и из промышленности, несколько десятков техников — вот весь хоть сколько-то опытный кадровый состав, что мы смогли наскрести для развития автоматизации. Так что мы активно вылавливали в наших рядах людей, которые хотели бы заниматься этим направлением — энтузиазм — великая сила, при его наличии знания и опыт нарабатываются быстро, вот когда отсутствует интерес — тогда не помогут никакие навыки — дело заглохнет. Поэтому, чуть кто только заикнется, что какое-то действие можно автоматизировать, его сразу хватали за шкирку, сажали за макетный стол и говорили — "Делай!". Росту энтузиазма способствовало и устроенное в республике соцсоревнование по количеству автоматизированных действий и работ, по сокращению времени за счет автоматизации — и руководство предприятий и лабораторий, и рядовые сотрудники — все в едином порыве бросились выискивать малейшие возможности как-то автоматизировать хотя бы некоторые процессы. Конечно, первая волна нам всего лишь высветила людей, кто горел новыми идеями и при этом не был прожектером. Да, из-за недостатка технических и научных знаний многие ошибались, особенно поначалу, но мы чудес и не ждали — на первом этапе главным было набрать кадровый актив. А народ после рабочего дня массово садился за парты и грыз гранит науки — к началу сорок второго мы через нашу печать прожужжали все уши насчет того, что трудовая деятельность — это такой же фронт, на котором можно бить фрица ничуть не хуже, чем в бою. И люди рвались в бой.
Но автоматизация не давалась легко. Народ предполагал, что будут применяться схемы на реле, но я сразу настроил всех на применение электроники — я подразумевал применение цифровых схем, хотя поначалу этого и не озвучивал. Но конструктора и энтузиасты начали двигаться в сторону аналоговых схем на лампах — а кроме реле ничего другого в конце сорок первого и не было. Но там все было непросто. Ведь каскады усиления, к которым все привыкли, могли усиливать только сигналы начиная с какой-то частоты, тогда как сигналы в автоматических системах управления могут иметь очень небольшие частоты — вплоть до сотых долей герца. И для обычных усилителей такие частоты были недоступны — случайные изменения эмиссии электронов, анодного тока, внешние наводки и прочие флуктуации как правило отличаются от частот усиливаемых сигналов, поэтому их сложно принять за полезный сигнал — их просто отсекали межкаскадными связями. Если же сам полезный сигнал изменяется гораздо медленнее, как в управлении технологическими процессами, то, чтобы не принять за полезный сигнал все эти "довески", вносимые электронными компонентами, приходится добавлять схемы для их компенсации. К тому же в обычных усилителях связь между каскадами организуется с помощью конденсаторов или трансформаторов, что позволяет избежать попадания положительного потенциала анода предыдущего каскада на сетку следующего, которой требуется отрицательное напряжение смещения относительно катода. И чем ниже частота, тем выше сопротивление таких межкаскадных разделителей. То есть для усилителей сверхнизких частот нужен другой способ разделения каскадов — они должны и пропускать низкие частоты вплоть до нуля, и одновременно обеспечивать отрицательный потенциал сетки. Другими словами, связь должна быть гальванической, то есть непосредственно через провода — например, включить в анодную нагрузку два сопротивления и питать сетку следующего каскада со средней точки. Так у нас появились схемы, которые мы назвали усилителями постоянного тока за их способность работать с сигналами очень низкой частоты, вплоть до нуля герц. Высокие частоты они тоже усиливали, но не это было их главной задачей. А впоследствии, когда мы наконец осознали, что эти усилители выполняют различные математические операции, мы назвали их операционными усилителями.
В отличие от обычных усилителей, в операционных было задействовано больше электронных и пассивных компонентов. Но на первом этапе главным словом для операционных усилителей было даже не "схемотехника", главным словом было "стабильность". Стабильность нужна и в работе самих ламп, и в резисторах-конденсаторах, и в источниках питания. Так, если для радиосвязи можно применять и "свежие" лампы, то для ОУ их надо было искусственно состаривать чуть ли не сто часов, чтобы их нутро пришло в стабильное состояние — чтобы стекло и арматура выделили бы остаточные газы, а геттер принял бы их, чтобы катод впитал ионы, что образуются из остаточных газов при столкновениях с электронами, а его покрытие наконец-то доупорядочило бы свою структуру и начало эмитировать электроны пусть и неравномерно по площади, но равномерно по общему потоку. В общем, надо было, чтобы лампа повзрослела и стала зрелой, опытной, "понюхавшей электронов". Резисторы тоже требовались с минимальными отклонениями от номинала — вскоре почти все резисторы с отклонениями менее процента шли только на операционные усилители. С конденсаторами была та же проблема.
Так что вопросы стабильности компонентов и схемотехнические вопросы мы решали параллельно. И ламп, и резисторов, требовалось в общем-то немало. Вначале наши ОУ представляли собой простой усилитель тока с обратной связью, требовавший всего одну лампу и пяток резисторов, но постепенно, по мере накопления опыта, схема разрасталась, так что к лету сорок третьего на один стандартный операционник требовалось уже минимум шесть ламп — по две на каждый каскад. Все из-за того, что каждый каскад усилителя выполнял свои функции.