Hi-fi-oppfinneren – Oskar Heil

Mange har bidratt til utviklingen innen hi-fi, og mange er i rettferdighetens navn blitt berømte for deres oppdagelser. Hvor hadde vi vært uten personer som James Lansing (JBL), Peter Walker (Quad) og Mark Levinson? En av de litt mindre kjente hi-fi skapere er den tyskfødte ingeniøren Oskar Heil, som først og fremst huskes av hi-fi entusiaster med litt grått i håret. Men hadde det ikke vært for ham, ville de fleste hi-fi anlegg hatt sett meget annerledes ut – og datamaskiner hadde kanskje ikke eksistert!

Air Motion Transformer brukes over alt

Den mest kjente av Oskar Heils oppfinnelser er Air Motion Transformer. Det kryptiske navnet dekker over en spesiell type av bånddiskant, som i stedet for å flytte på luften nærmest klemmer luftmolekylene fremover. AMT-prinsippet ble utviklet helt tilbake til 1964, og var i mange år et nisjefenomen. I dag er det imidlertid grunnlaget for en meget stor del av de bånddiskanter som benyttes i høyttalere i den dyrere ende av markedet.

I en tradisjonell bånddiskant er et ledende foliebånd spent ut mellom to kraftige magneter. Når det så går et signal gjennom båndet beveger det seg fremover, akkurat som svingspolen i en høyttaler. Men da båndet er meget lett (få milligram) kan det bevege seg lynhurtig og gi en god impulsgjengivelse.

Ulempen ved en bånddiskant er at effektiviteten er lav, og da motstanden i båndet ofte er lav kreves det dessuten en transformator for å få impedansen opp på en verdi som en forsterker kan håndtere.

Trekkspillmembran presser luften ut

I Heils Air Motion Transformer benyttes et mye større bånd som er foldet sammen som et trekkspill. Og i stedet for å bevege seg frem og tilbake som en normal høyttalerenhet – eller en tradisjonell bånddiskant – beveger båndet i en AMT-enhet seg i lengderetningen. Når båndet beveger seg presses trekkspillfoldene sammen, og luften i folden presses fremover. Presseeffekten kombinert med et mye større membranareal gjør Air Motion Transformer langt mer effektiv enn en normal bånddiskant. Den foldede membranen i de originale Heil-elementene som AMT brukte var på størrelse med membranen på en 7″ bassenhet.

I sine annonser på 1970-tallet sammenlignet ESS prosessen med å presse en kirsebærstein ut mellom to fingre – i stedet for å dytte til den med flat hånd. Det bildet holder kanskje ikke i praksis da lydens hastighet ikke blir høyere. Men mange AMT-diskanter er mer effektive enn normale bånddiskanter.

ESS

AMT-systemet ble i første omgang lisensiert til den amerikanske høyttalerprodusent ESS, som siden 1972 har fremstilt en serie høyttalere basert på Heil-elementet. De fleste av dem har vært toveissystemer med en stor 12″ bassenhet i et bassrefleks- eller slavesystem og et Heil-element på toppen, typisk fra 1,5 kHz. ESS AMT-høyttalerne er fortsatt etterspurte, men de er også kjent for at de to enhetene har vanskelig for å jobbe sammen. En 12″ bass kan flytte mengder av luft i de nederste oktaver, men er ikke på langt nær hurtig nok til å følge med en lynhurtig diskantenhet. Selv ihuga EMT-fans innrømmer at høyttalerne lider av en «hengekøye-effekt» på frekvensgangen.

Fulltonetransformer ble aldri en suksess

I 1977 utviklet Oskar Heil en høyttaler som kunne følge med diskanten i hastighet. ESS Transar var en fulltoneutgave av Air Motion Transformer. Enheten var oppbygd med et arrangement av membraner, sammenkoblet med trekkstenger, som etterlignet klemmeeffekten fra den foldede membranen i AMT-diskantelementet.

De som har hørt systemet har vært imponert. Men innredningsmessig eller gunstig for lommeboken var det ikke. De to flate motion transformer hovedhøyttalerne var på størrelse med dører, og i tillegg kom en aktiv subwoofer, da fulltone AMT-enhetene kun ble brukt ned til 90 Hz.

<

>

ESS Transar var en (nesten) fulltoneutgave av Air Motion Transformer.

Idéen ble senere tatt opp av Tymphany som produserte en rekke sylinderformede enheter til subwoofer bruk, basert på Oskar Heils patent. Heller ikke Tymphany hadde suksess med systemet, og i dag er LAT så godt som glemt. Selv ikke i Tymphanys arkiv er det mulig å finne opplysninger om enheten.

AMT-diskant brukes over alt

Diskantelementet er til gjengjeld populært som aldri før. ELAC, Eton, ADAM, Dayton Audio, Martin Logan Mundorf og flere andre lager i dag AMT-elementer bygget på Heils prinsipp, og AMT-enheter benyttes i høyttalere over hele prisspekteret. I high-end er de nærmest regelen og ikke unntaket.

Oppfant transistoren 12 år før tiden

En mindre kjent oppfinnelse fra Oskar Heil er FET-en (Field Effect Transistor). FET-en er en spesiell type transistor som blant annet benyttes i forsterkertrinn hvor det er bruk for spesiell lav støy.

Oskar Heil fikk allerede i 1935 patent på teknologien i en FET-transistor. Det er spesielt interessant da den første bipolare transistor først så dagens lys i Bell-laboratoriet i 1947 – og senere førte til en nobelpris til oppfinnerne.

Selv om Oskar Heil dermed kan sies å ha oppfunnet transistoren 12 år før amerikanerne, og til og med i en teknologisk mer avansert utgave enn den som i 1947 ble konstruert på Bell-laboratoriet, er det imidlertid ingen beviser for at han også utviklet en fungerende prototype på den i 1934. FET-transistoren ble først realisert i 1960, etter utløpet av Heils patent. I dag er den til gjengjeld over alt. Utover støysvake forsterkere til superlave signalstyrker, brukes FET-er i integrerte kretser av CMOS-typen, som er grunnsteinen i alt datamaskinutstyr i dag.

Mikrobølger og radar

Samtidig med FET-transistoren arbeidet Oskar Heil også i 1935 på et radiorør. Heil-røret var beregnet til forsterkning i mikrobølgesendere, og virket ved å samle en strøm av elektroner til en konsentrert stråle. Oskar Heil utviklet røret sammen med sin hustru Agnesa Arsenjewa, som i likhet med ham var en fremtredende mikrobølgeforsker.

Heil-røret var avgjørende for utviklingen av radar, og dannet grunnlaget for utviklingen av radarrør som senere ble brukt. Så selv om det ikke i dag benyttes i radarsendere kan man si at Oskar Heil og hans kone var medvirkende til at det i dag finnes radar – og dermed kommersiell luftfart. Og mikrobølgeovner. Mikrobølgenes oppvarmende effekt ble nemlig oppdaget av en amerikansk radaringeniør, Percy Spencer, som i 1945 oppdaget at en sjokoladeplate som han hadde i lommen, var smeltet.

Krysset to jerntepper

John Hvidlykke

(f. 1964): Journalist og tester. John har arbeidet for Lyd & Bilde siden 2013, hvor han skriver om hi-fi, høyttalere, computere, gaming og teknologihistorie. John har beskjeftiget seg med teknologijournalistikk siden 1982(!), og har arbeidet for tallrike magasiner i forskjellige roller; blant annet GEAR, High Fidelity, Komputer for alle, Illustreret Videnskab, Ny Elektronik, PC World og Privat Computer. Han har dessuten skrevet tallrike bøker og undervisningsprogrammer om IT.