История: как свет научился считать людей
Зачем считать. Магазину нужны два числа. «Всего зашло» — чтобы понять, сколько зашедших стали покупателями: зашли двести, купили пятьдесят — значит, что-то не так с витриной или ценами. «Внутри» — для безопасности: в зале, музее, клубе есть предел, сколько людей можно пустить одновременно. В 2020 году такие счётчики массово ставили на входы магазинов. Наш набор показывает оба числа — и устроен так же, как приборы над настоящими дверями.
1839 — свет даёт ток. Эдмон Беккерель заметил: если осветить электрод в растворе, появляется ток. 1873 — Уиллоуби Смит обнаружил, что селен на свету проводит ток лучше, чем в темноте. На селене потом делали первые фотоэлементы.
1905 — объяснение. Генрих Герц ещё в 1887 году видел, что свет выбивает заряды из металла, но почему — никто не понимал. Альберт Эйнштейн объяснил: свет приходит порциями, и каждая порция может выбить заряд. За это — не за теорию относительности — он получил Нобелевскую премию.
1930-е — «электрический глаз». Фотоэлемент, ламповый усилитель и лампочка напротив. Пересёк луч — сработало реле: открылась дверь или щёлкнул механический счётчик с колёсиками-цифрами. Так считали детали на конвейере, а потом и людей у входа. Слабое место — один луч не знает, куда идёт человек. Поэтому ставили отдельные двери на вход и на выход или два луча друг за другом — ровно как в нашем уроке 5.
1950 — фототранзистор. Джон Шайв в Bell Labs сделал «глаз» размером с горошину — без лампы и без высокого напряжения. 1962 — инженеры Texas Instruments Боб Биард и Гэри Питтман получили инфракрасный светодиод: свет, которого глаз не видит, а фототранзистор видит. Луч над дверью стал невидимым — это и есть пара E и R в симуляторе.
1968 — CMOS 4000. RCA выпустила микросхемы на парах транзисторов P и N — ровно как наши вентили. Они почти не тратят ток, пока ничего не переключается: прибор над дверью может годами работать от слабого источника. В серии были счётчик CD4029 и дешифратор табло CD4511 — весь счётчик посетителей теперь помещался на маленькой плате.
Даташит, по которому ты собираешь. В шапке даташита CD4029B написано «Data sheet acquired from Harris Semiconductor», а номера рисунков — 92CS-…, 92CL-… — это нумерация чертежей RCA. Серия перешла от RCA к Harris, от Harris — к Texas Instruments, а схема Fig. 9, которую ты переносишь в урок 3, нарисована больше полувека назад.
Сегодня. Над дверями висят камеры и тепловые датчики, внутри — микроконтроллер. Но идея та же: два датчика, направление, счёт. Мы соберём её на микросхемах 1970-х, где видно каждый шаг.