Hifi-uppfinnaren – Oskar Heil

Många har bidragit till utvecklingen av hifi och en del av dem har med rätta blivit berömda för sina upptäckter. Var hade vi varit utan storheter som James Lansing (JBL), Peter Walker (Quad) och Mark Levinson? En av de inte fullt lika kända är den tyskfödde ingenjören Oskar Heil, som företrädesvis är ihågkommen av hifi-nördar med grånande tinningar. Men hade det inte varit för honom så skulle de flesta stereoanläggningar ha sett mycket annorlunda ut – och datorer hade inte funnits.

Air Motion Transformer

Mest känd av Oskar Heils uppfinningar är Air Motion Transformer. Det kryptiska beteckningen avser en speciell sorts banddiskant, som i stället för att trycka fram luften nästan klämmer fram luftmolekylerna. AMT-principen utvecklades redan 1964 och var i många år ett nischfenomen. I dag är den dock grunden för en mycket stor del av de banddiskanter som sitter i högtalare i den dyrare änden av prisskalan.

I en traditionell banddiskant sitter ett ledande folieband uppspänt mellan två kraftiga magneter. När det skickas en signal genom bandet rör det sig framåt, precis som talspolen i ett vanligt högtalarelement. Men eftersom bandet är mycket lätt (det väger bara ett fåtal milligram) kan det röra sig blixtsnabbt och ha en bra impulsåtergivning.

Nackdelen med banddiskanter är att effektiviteten är låg och eftersom impedansen ofta är låg så krävs det en transformator för att få upp impedansen till en nivå som kan hanteras av förstärkaren.

Dragspelsmembran pressar ut luften

Heils Air Motion Transformer använder ett mycket större band som är veckat som bälgen på ett dragspel. Och i stället för att röra sig fram och tillbaka som ett normalt element – eller en traditionell banddiskant – rör sig bandet i ett ATM-element på längden. När bandet rör sig pressas vecken ihop och luften pressas utåt. Pressningseffekten, i kombination med en mycket större membranyta, gör AMT-elementet mycket mer effektiv än normala banddiskanter. Det veckade membranet i de ursprungliga Heil-elementen, som AMT hade, hade lika stor yta som ett 7-tums baselement.

I sina annonser på 1970-talet jämförde ESS (Electro-Static Sound) processen med att klämma en körsbärskärna mellan fingrarna, i stället för att trycka på den med handflatan. Liknelsen håller kanske inte riktigt i verkligheten, eftersom ljudets hastighet inte blir högre, men många AMT-element är mer effektiva än normala diskanter.

ESS

AMT-systemet tillverkades i första omgången på licens av det amerikanska högtalarmärket ESS, som sedan 1972 har byggt en serie högtalare med Heils element. De flesta av modellerna har varit tvåvägssystem med ett stort 12-tums baselement i basreflex- eller slavbassystem och ett Heil-element längst upp, ofta delat vid 1,5 kHz. ESS AMT-högtalarna är fortfarande eftertraktade, men de är också kända för att de två elementen har svårt att arbeta tillsammans. En 12-tums bas kan flytta massor av luft i de lägsta oktaverna, men är inte i närheten av så snabb att den orkar hänga med en blixtsnabb diskant. Till och med inbitna AMT-anhängare medger att högtalarna lider av en liten hängmatta i frekvensgången.

Fullregister-transformer ingen succé

1977 utvecklade Oskar Heil en högtalare som orkade hänga med diskantens hastighet. ESS Transar var en fullregisterversion av Air Motion Transformer. Elementet bestod av ett arrangemang av membran, hopkopplade av dragstänger, som efterliknade det veckade membranets kläm-effekt i AMT-diskanten.

De som hört systemet har varit imponerade. Med det var inte så snällt mot inredningen eller plånboken. De två flata motion transformer-huvudhögtalarna var lika stora som dörrar, och sedan tillkom en aktiv subbas eftersom fullregister-AMT-elementen bara användes ner till 90 Hz.

Konceptet togs sedan upp av Tymphany, som byggde en rad cylinderformade element till subbasar, baserade på Oskar Heils patent. Inte heller Typhany hade dock någon framgång med systemet och nu för tiden är ”LAT” (Linear Array Transducer) så gott som bortglömt. Inte ens i Tymphanys arkiv går det att hitta information om elementen.

Används överallt

Diskantelementet är dock populärt som aldrig förr. Elac, Eton, Adam, Daytom Audio, Martin Logan, Mundorf och flera andra har AMT-element som bygger på Heils-princip och de används i högtalare i alla prisklasser. Inom highend är de snarare regel än undantag.

Uppfann transistorn 12 år före sin tid
En mindre känd uppfinning av Oskar Heil är FET-transistorn (Field Effect Transistor). Den är en speciell sorts transistor som bland annat används i förstärkarsteg där det är nödvändigt med extra låg brusnivå.

Redan 1935 fick Heil ett patent på tekniken i en FET-transistor. Det är särskilt intressant eftersom den första bipolära transistorn först såg dagens ljus i Bell-laboratoriet 1947 – och senare ledde till att uppfinnarna belönades med Nobelpris.

Även om Oskar Heil alltså kan sägas ha uppfunnit transistorn 12 år före amerikanerna, och till och med i en tekniskt mer avancerad version än den som konstruerades 1947 på Bell-laboratoriet, finns det inga bevis för att han även utvecklade en fungerande prototyp på den 1934. FET-transistorn realiserades först 1960, efter Heils patent löpt ut. I dag finns den däremot överallt. Förutom i förstärkare för superlåga signalstyrkor används FET-tekniken i integrerade kretsar av CMOS-typ, som är grunden för all datorutrustning i dag.

Mikrovågor och radar

Samtidigt med FET-transistorn arbetade Oskar Heil 1935 på ett radiorör. Heil-röret var avsett för förstärkning i mikrovågssändare och fungerade genom att samla en ström elektroner till en koncentrerad stråle. Heil utvecklade röret tillsammans med sin hustru Agnesa Arsenjewa, som precis som han var en framstående mikrovågsforskare.

Heil-röret var avgörande för utvecklingen av radar och utgjorde grunden för utvecklingen av de radar-rör som senare användes. Så även om det inte används i radarsändare i dag så kan man säga att Oskar Heil och hans fru medverkade till att det finns radar i dag – och därmed kommersiell flygfart. Och mikrovågsugnar. Mikrovågornas förmåga att värma upptäcktes nämligen av en amerikansk radaringenjör, Percy Spencer, som 1945 noterade att en chokladkaka som låg i hans ficka hade smält.

Korsade två järnridåer

John Hvidlykke

(f. 1964): Journalist. John har arbetat för Ljud & Bild sedan 2013. Han skriver om hifi, högtalare, datorer, spel och teknikhistoria. John har ägnat sig åt teknikjournalistik sedan 1982(!) och har arbetat för många olika tidskrifter i olika roller, bland annat GEAR, High Fidelity, Computer för alla, Illustrerad vetenskap, Ny elektronik, PC World och Privat Computer. Han har också skrivit många böcker och utbildningsprogram om IT.