Патент США № 678432

Патент США № 678432 — это патент на изобретение, выданный Патентным ведомством США (USPTO) 1 июля 1901 года изобретателю Томасу Эдисону. Официальное название патента — «Способ и аппарат для магнитной записи и воспроизведения звука» (Method of and Apparatus for Magnetically Recording and Reproducing Sounds). Данное изобретение считается одним из ранних предшественников современных технологий магнитной записи, таких как магнитофоны и жёсткие диски.

История

Предпосылки создания

К концу XIX века Томас Эдисон уже был известен изобретением фонографа (1877), который использовал механическую запись звука на восковом цилиндре. Однако механический способ имел существенные ограничения: низкое качество записи, быстрый износ носителя и невозможность многократного воспроизведения без потери качества. В 1880-х годах начались эксперименты с магнитной записью, в частности, датским инженером Вальдемаром Поульсеном, который в 1898 году запатентовал «телеграфон» — устройство для магнитной записи звука на стальной проволоке. Эдисон, работавший над усовершенствованием фонографа, заинтересовался магнитным принципом и подал заявку на патент в 1900 году.

Получение патента

Патент США № 678432 был выдан 1 июля 1901 года после рассмотрения заявки, поданной 27 декабря 1900 года. В патенте описывался метод записи звуковых колебаний в виде изменений намагниченности на движущемся ферромагнитном носителе (например, стальной ленте или проволоке) и последующее воспроизведение записи с помощью индукционной катушки. Эдисон предложил использовать для записи электромагнит, питаемый током от микрофона, а для воспроизведения — тот же электромагнит, подключённый к телефону или громкоговорителю.

Дальнейшая судьба

Несмотря на получение патента, Эдисон не стал внедрять технологию в массовое производство, сосредоточившись на коммерциализации фонографа. Магнитная запись оставалась экспериментальной до 1930-х годов, когда немецкие инженеры (Фриц Пфлеймер, АЭГ) создали первый практичный магнитофон с ленточным носителем. В 1940-х годах технологии магнитной записи были усовершенствованы в США и СССР, что привело к появлению катушечных и кассетных магнитофонов. Патент Эдисона № 678432 часто цитируется в исторических обзорах как одна из первых попыток применить магнитный принцип для записи звука.

Устройство и принцип работы

Основные компоненты

Согласно описанию патента, устройство состояло из следующих элементов:

• Магнитная головка — электромагнит с сердечником из мягкого железа, обмотка которого подключалась к источнику тока (микрофону или телефону).
• Носитель записи — ферромагнитная лента или проволока, протягиваемая через зазор магнитной головки с постоянной скоростью.
• Привод — механизм (пружинный или электрический двигатель), обеспечивающий равномерное движение носителя.
• Усилитель (опционально) — для усиления слабого сигнала при воспроизведении.

Принцип записи

При записи звуковые колебания преобразовывались микрофоном в электрический ток, который подавался на обмотку магнитной головки. Изменяющееся магнитное поле в зазоре головки намагничивало движущийся носитель, оставляя на нём участки с различной остаточной намагниченностью, пропорциональной амплитуде и частоте звука.

Принцип воспроизведения

При воспроизведении носитель снова протягивался через зазор головки. Изменяющееся магнитное поле носителя индуцировало в обмотке головки электрический ток, который после усиления подавался на телефон или громкоговоритель, воспроизводя исходный звук.

Отличия от более поздних систем

В отличие от современных магнитофонов, в патенте Эдисона не предусматривалось:

• Высокочастотного подмагничивания (улучшающего линейность записи), которое было изобретено в 1940-х годах.
• Раздельных головок записи и воспроизведения (в патенте использовалась одна головка для обеих операций).
• Ленточного носителя с магнитным порошком (Эдисон предлагал цельнометаллическую ленту или проволоку).

Классификация

По типу носителя

Патент описывает два варианта носителя:

• Стальная проволока — диаметром около 0,5–1 мм, наматываемая на катушку.
• Стальная лента — шириной до 10 мм, сматываемая в рулон.

По способу применения

Изобретение относилось к классу:

• Аппаратов для записи звука (G11B) — по современной классификации Международной патентной классификации (МПК).
• Электромагнитных преобразователей (H04R) — по части воспроизведения.

Применение и значение

Коммерческое применение

При жизни Эдисона патент не нашёл практического применения. Первые коммерческие магнитофоны, использующие магнитную запись, появились в 1930-х годах в Германии (например, Magnetophon K1). В США технология магнитной записи стала широко использоваться после Второй мировой войны, в том числе для записи радиопередач и музыки.

Влияние на развитие технологий

Патент № 678432 считается одним из основополагающих в области магнитной записи. Он предвосхитил:

• Принцип работы современных жёстких дисков (магнитная запись на вращающийся диск).
• Технологию магнитной ленты, используемую в аудио- и видеокассетах.
• Цифровую магнитную запись (хотя в патенте описывалась только аналоговая).

Критика и ограничения

Современные историки техники отмечают, что патент Эдисона не был первым в этой области — Вальдемар Поульсен получил патент на телеграфон в 1898 году (патент США № 661,619). Однако патент Эдисона содержал более детальное описание конструкции магнитной головки и процесса записи, что сделало его важным для последующих разработок. Кроме того, в патенте не были решены проблемы шума и искажений, которые оставались нерешёнными до изобретения высокочастотного подмагничивания.

Интересные факты

• Патент № 678432 был одним из более чем 1000 патентов, полученных Томасом Эдисоном за свою жизнь.
• В 1902 году Эдисон демонстрировал прототип устройства на выставке в Нью-Йорке, но не смог заинтересовать инвесторов.
• Оригинальный текст патента хранится в архиве USPTO и доступен для свободного просмотра.
• В 1950-х годах на основе идей Эдисона были созданы первые советские магнитофоны, например, «Днепр» (1949).

Источники

• Патент США № 678432, «Method of and Apparatus for Magnetically Recording and Reproducing Sounds», 1901.
• Josephson, M. (1959). Edison: A Biography. McGraw-Hill.
• Millard, A. (1990). Edison and the Business of Innovation. Johns Hopkins University Press.
• История звукозаписи: от фонографа до цифры. — М.: Радио и связь, 1985.
• Официальный сайт USPTO (www.uspto.gov).