Игольчатый телеграф
Игольчатый телеграф — это электрический телеграф , в котором в качестве средства отображения сообщений используются указывающие иглы, перемещаемые электромагнитным способом. Это один из двух основных типов электромагнитного телеграфа, второй — якорная система. [1] примером может служить телеграф Сэмюэля Морса в США. Игольчатые телеграфы широко использовались в Европе и Британской империи в девятнадцатом веке.
Игольчатые телеграфы были предложены вскоре после того, как в 1820 году Ганс Кристиан Эрстед обнаружил, что электрические токи могут отклонять стрелки компаса. Павел Шиллинг разработал телеграф, используя иглы, подвешенные на нитях. Он предназначался для установки в России для государственного использования, но Шиллинг умер в 1837 году, прежде чем его удалось реализовать. Карл Фридрих Гаусс и Вильгельм Эдуард Вебер построили телеграф, который использовался для научных исследований и связи между университетскими объектами. Карл Август фон Штайнхайль адаптировал довольно громоздкий аппарат Гаусса и Вебера для использования на различных железных дорогах Германии.
В Англии Уильям Фотергилл Кук начал строить телеграфы, первоначально по конструкции Шиллинга. Вместе с Чарльзом Уитстоном Кук разработал значительно улучшенный дизайн. Этим занялись несколько железнодорожных компаний. Cooke Компания Electric Telegraph , основанная в 1846 году, предоставила первую общественную телеграфную службу. Игольчатые телеграфы компании Electric Telegraph и ее конкурентов были стандартной формой телеграфии на протяжении большей части девятнадцатого века в Соединенном Королевстве. Они продолжали использоваться даже после того, как телеграф Морзе стал официальным стандартом в Великобритании в 1870 году. Некоторые из них использовались и в двадцатом веке.
Ранние идеи
[ редактировать ]
История игольчатого телеграфа началась со знаменательного открытия, опубликованного Гансом Христианом Эрстедом 21 апреля 1820 года, о том, что электрический ток отклоняет стрелку ближайшего компаса. [2] Почти сразу же другие ученые осознали потенциал этого явления для создания электрического телеграфа. Первым это предположил французский математик Пьер-Симон Лаплас . 2 октября Андре-Мари Ампер , действуя по предложению Лапласа, направил статью с этой идеей в Парижскую академию наук . (Теоретический) телеграф Ампера имел пару проводов для каждой буквы алфавита и клавиатуру, позволяющую контролировать, какая пара подключена к батарее. На приемном конце Ампер поместил под провода небольшие магниты (иголки). Воздействие на магнит в схеме Ампера было бы очень слабым, потому что он не сформировал проволоку в виде катушки вокруг иглы, чтобы умножить магнитное действие тока. [3] Иоганн Швайггер уже изобрел гальванометр (в сентябре), используя такой умножитель, но Ампер либо еще не узнал об этом, либо не осознал его значения для телеграфа. [4]
Питер Барлоу исследовал идею Ампера, но решил, что она не сработает. В 1824 году он опубликовал свои результаты, заявив, что влияние на компас серьезно уменьшилось «всего лишь с 200 футами провода». Барлоу и другие выдающиеся ученые того времени, которые были с ним согласны, подверглись критике со стороны некоторых писателей за замедление развития телеграфа. Между прочтением статьи Ампера и созданием первого электромагнитного телеграфа прошло десятилетие. [5]
Разработка
[ редактировать ]Шиллинг телеграф
[ редактировать ]
Лишь в 1829 году идея применения множителей типа Швейгера к телеграфным иглам была выдвинута Густавом Теодором Фехнером в Лейпциге. Фехнер, в остальном следуя схеме Ампера, предложил также проложить под землей пару проводов на каждую букву (двадцать четыре в немецком алфавите), чтобы соединить Лейпциг с Дрезденом. Идею Фехнера подхватил Уильям Ричи из Королевского института Великобритании в 1830 году. Ричи использовал двадцать шесть пар проводов, проложенных через лекционную комнату, в качестве демонстрации принципа. [6] Тем временем Павел Шиллинг в России построил серию телеграфов, также используя умножители Швайгера. Точная дата, когда Шиллинг перешел от разработки электрохимических телеграфов к игольчатым телеграфам, неизвестна, но Гамель говорит, что показал один из них на ранней стадии разработки царю Александру I , который умер в 1825 году. [7] В 1832 году Шиллинг разработал первый игольчатый телеграф (и первый электромагнитный телеграф любого типа), предназначенный для практического использования. [8] Царь Николай I инициировал проект соединения Санкт-Петербурга с Кронштадтом с помощью телеграфа Шиллинга, но он был отменен после смерти Шиллинга в 1837 году. [9]
Схема Шиллинга имела некоторые недостатки. Хотя в ней использовалось гораздо меньше проводов, чем предлагал Ампер или использовал Ритчи, в его демонстрации 1832 года по-прежнему использовалось восемь проводов, что делало систему дорогой для установки на очень большие расстояния. В схеме Шиллинга использовалась группа из шести игольчатых инструментов, между которыми отображался двоичный код, представляющий букву алфавита. отправлять буквенный код Шиллинг действительно разработал код, который позволял последовательно на одноигольный инструмент, но он обнаружил, что высокопоставленные лица, которым он продемонстрировал телеграф, могли легче понять версию с шестью иглами. [10] Скорость передачи на многоигольном телеграфе была очень низкой, возможно, всего четыре символа в минуту , а на одноигольной версии еще медленнее. Причина этого заключалась главным образом в том, что Шиллинг сильно заглушил движение игл, замедлив их с помощью платиновой лопатки в чашке с ртутью. [11] Принятый Шиллингом метод установки иглы путем подвешивания ее на шелковой нити над мультипликатором также имел практические трудности. Перед использованием инструмент необходимо было тщательно выровнять, и его нельзя было перемещать или трогать во время использования. [12]
Телеграф Гаусса и Вебера
[ редактировать ]В 1833 году Карл Фридрих Гаусс и Вильгельм Эдуард Вебер установили экспериментальный игольчатый телеграф между своей лабораторией в Геттингенском университете и университетской астрономической обсерваторией примерно в полутора милях от них, где они изучали магнитное поле Земли. Линия состояла из пары медных проводов на столбах выше уровня крыши. [13] Приемным прибором, который они использовали, был переоборудованный лабораторный прибор, в котором так называемая игла представляла собой большой стержневой магнит весом в фунт. В 1834 году они заменили магнит на еще более тяжелый, по разным оценкам, 25,5 кг. [14] 30, [15] и 100 фунтов. [16] Магнит двигался так быстро, что требовалось телескоп, чтобы наблюдать чешуйку, отраженную от него зеркалом. [17] Первоначальное назначение этой линии вовсе не было телеграфным. Его использовали для подтверждения правильности или ошибочности недавних на тот момент работ Георга Ома , то есть проверяли закон Ома . Они быстро нашли другое применение, первым из которых была синхронизация часов в двух зданиях. За несколько месяцев они разработали телеграфный код , позволяющий отправлять произвольные сообщения. Скорость передачи сигналов составляла около семи символов в минуту. [18] В 1835 году они заменили батареи своего телеграфа на большой магнитоэлектрический аппарат, который генерировал телеграфные импульсы, когда оператор перемещал катушку относительно стержневого магнита. Эту машину изготовил Карл Август фон Штайнхайль . [19] Телеграф Гаусса и Вебера продолжал работать ежедневно до 1838 года. [20]
В 1836 году руководство железной дороги Лейпциг-Дрезден поинтересовалось, можно ли установить на их линии телеграф Гаусса и Вебера. Лабораторный прибор был слишком громоздким и слишком медленным, чтобы его можно было использовать таким образом. Гаусс попросил Штайнхайля разработать что-то более практичное для использования на железных дорогах. Он так и сделал, создав компактный игольчатый инструмент, который также издавал звуки во время приема сообщений. Отклоняясь, игла попала в один из двух колоколов, справа и слева соответственно. Два колокольчика имели разные тона, чтобы оператор мог определить, в какую сторону отклонилась игла, не наблюдая за ней постоянно. [21]
Штайнхайль сначала установил свой телеграф на пяти милях пути, охватывающем четыре станции вокруг Мюнхена. [22] В 1838 году он устанавливал еще одну систему на железнодорожной линии Нюрнберг-Фюрт . Гаусс предложил использовать рельсы в качестве проводников и полностью избегать установки проводов. Это не удалось, когда Штайнхайль попробовал это сделать, потому что рельсы не были хорошо изолированы от земли, но в процессе этой неудачи он понял, что может использовать землю в качестве одного из проводников. Это был первый земной телеграф, введенный в эксплуатацию. [23]
Коммерческое использование
[ редактировать ]Телеграф Кука и Уитстона
[ редактировать ]
Наиболее широко используемой игольной системой и первым телеграфом любого типа, используемым в коммерческих целях, был телеграф Кука и Уитстона , использовавшийся в Великобритании и Британской империи в 19 и начале 20 веков благодаря Чарльзу Уитстону и Уильяму Фотергиллу Куку . Вдохновение на создание телеграфа пришло в марте 1836 года, когда Кук увидел один из игольчатых инструментов Шиллинга, продемонстрированный Георгом Вильгельмом Мюнке на лекции в Гейдельберге (хотя он не осознавал, что этот инструмент принадлежал Шиллингу). [24] Кук должен был изучать анатомию, но тут же отказался от этого и вернулся в Англию, чтобы развивать телеграфию. Первоначально он построил трехигольный телеграф, но, полагая, что для игольчатого телеграфа всегда потребуется несколько проводов, [25] он перешел к механическому проектированию. [26] Его первой попыткой стала заводная телеграфная сигнализация, которая позже поступила на вооружение телеграфных компаний. [27] Затем он изобрел механический телеграф на основе музыкальной табакерки. В этом устройстве фиксатор часового механизма освобождался якорем электромагнита . [28] Кук выполнил эту работу чрезвычайно быстро. Игольчатый телеграф был завершен в течение трех недель, а механический телеграф — в течение шести недель после демонстрации Мюнке. [29] Кук попытался заинтересовать Ливерпульско-Манчестерскую железную дорогу своим механическим телеграфом для использования в качестве железнодорожной сигнализации, но он был отклонен в пользу системы, использующей паровые свистки. [30] Не зная, насколько далеко можно заставить работать его телеграф, Кук посоветовался с Майклом Фарадеем и Питером Марком Роже . Они познакомили его с выдающимся ученым Чарльзом Уитстоном, и затем они начали сотрудничать. [31] Уитстон предложил использовать значительно улучшенный игольчатый инструмент, а затем разработали пятиигольный телеграф. [32]
Пятиигольный телеграф Кука и Уитстона был существенным усовершенствованием телеграфа Шиллинга. Игольчатые инструменты были основаны на гальванометре Маседонио Меллони . [33] Они были установлены на вертикальной доске с иглами, повернутыми по центру. За иглами можно было наблюдать непосредственно, а тонкие шелковые нити Шиллинга были полностью уничтожены. Для системы требовалось пять проводов, что немного меньше, чем у Шиллинга, отчасти потому, что система Кука и Уитстона не требовала общего провода. Вместо двоичного кода Шиллинга ток подавался по одному проводу в катушку одной иглы и возвращался через катушку и провод другой. [34] Эта схема была похожа на ту, которую использовал Сэмюэль Томас фон Зёммерринг в своем химическом телеграфе, но с гораздо более эффективной схемой кодирования. Код Зоммерринга требовал одного провода на символ . [35] Более того, две иглы, находившиеся под напряжением, указывали на букву алфавита. Это позволило использовать аппарат неквалифицированным операторам без необходимости изучать код – ключевой аргумент в пользу железнодорожных компаний, на которые была нацелена система. [36] Еще одним преимуществом было то, что он работал намного быстрее — 30 символов в минуту. [37] В качестве демпфирующей жидкости не использовалась тяжелая ртуть, а вместо этого использовалась лопасть в воздухе, что гораздо лучше подходило для идеального демпфирования . [38]
Пятиигольный телеграф впервые был введен в эксплуатацию на Великой Западной железной дороге в 1838 году. [39] Однако вскоре от нее отказались в пользу двухигольных и одноигольных систем. [40] Стоимость нескольких проводов оказалась более важным фактором, чем стоимость обучения операторов. [41] основал компанию Electric Telegraph Company В 1846 году Кук вместе с Джоном Льюисом Рикардо , первую компанию, предложившую населению телеграфные услуги. [42] Они продолжали продавать игольчатые телеграфные системы железнодорожным компаниям для сигнализации, но также постепенно построили национальную сеть для общего использования предприятиями, прессой и общественностью. [43] Игольчатые телеграфы были официально заменены телеграфом Морзе, когда телеграфная промышленность Великобритании была национализирована в 1870 году. [44] но некоторые продолжали использоваться вплоть до двадцатого века. [45]
Другие системы
[ редактировать ]
Телеграф Хенли-Фостера — игольчатый телеграф, использовавшийся Британской и Ирландской компанией Magnetic Telegraph , главным конкурентом компании Electric Telegraph. Его изобрели в 1848 году Уильям Томас Хенли и Джордж Фостер. Он был изготовлен как в одноигольной, так и в двухигольной форме, которые по действию были аналогичны соответствующим инструментам Кука и Уитстона. Уникальной особенностью этого телеграфа было то, что он не требовал батареек. Телеграфные импульсы генерировались катушками, движущимися в магнитном поле, когда оператор работал с ручками машины для отправки сообщений. [46] Инструмент Хенли-Фостера был самым чувствительным инструментом, доступным в 1850-х годах. Следовательно, ее можно было эксплуатировать на большем расстоянии и по линиям худшего качества, чем другие системы. [47]
Телеграф Фуа-Бреге был изобретен Альфонсом Фой и Луи-Франсуа-Клеманом Бреге в 1842 году и использовался во Франции. Дисплей прибора был устроен так, чтобы имитировать французскую систему оптического телеграфа : две иглы занимали те же положения, что и плечи семафора Шаппа (оптическая система, широко используемая во Франции). Такая договоренность означала, что операторам не нужно было переучиваться, когда их телеграфные линии были переведены на электрический телеграф. [48] Телеграф Фуа-Бреге обычно называют игольчатым телеграфом, но с электрической точки зрения это на самом деле разновидность якорного телеграфа. Стрелки не перемещаются за счет устройства гальванометра. Вместо этого они приводятся в движение часовым механизмом, который оператор должен постоянно заводить. Фиксатор часового механизма освобождается электромагнитным якорем, который действует по краям принятого телеграфного импульса. [49]
По словам Стюарта М. Халласа, игольчатые телеграфы использовались на Великой Северной линии еще в 1970-х годах. Телеграфный код , используемый на этих приборах, был кодом Морзе . Вместо обычных точек и тире разной длительности, но одной полярности, в игольчатых приборах для обозначения двух элементов кода использовались импульсы одинаковой длительности, но противоположной полярности. [50] Такое расположение широко использовалось в игольчатых телеграфах и подводных телеграфных кабелях в 19 веке, после того как азбука Морзе стала международным стандартом. [51]
Лженаука
[ редактировать ]Симпатические иглы были предполагаемым средством мгновенной связи на расстоянии в 17 веке с использованием намагниченных игл. Предполагалось, что наведение одной иглы на букву алфавита приведет к тому, что ее партнерская игла укажет на ту же букву в другом месте. [52]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тейлор, с. 21
- ^ Фахи, с. 274
- ^ Фахи, стр. 302–303.
- ^ Фахи, стр. 302–303.
- ^ Фахи, стр. 302–307.
- ^ Фахи, стр. 303–305.
- ^ Фахи, с. 309
- ^ Яроцкий, с. 709
- ^ Хуурдеман, с. 54
- ^ Яроцкий, с. 712
- ^ Доусон, с. 133
- ^ Доусон, с. 129
- ^ Фахи, с. 320
- ^ Гарратт, с. 275
- ^ Шаффнер, с. 137
- ^ Фахи, с. 321
- ^ Фахи, с. 322
- ^ Гарратт, с. 275
- ^ Фахи, стр. 320–321.
- ^ Фахи, с. 325
- ^ Гарратт, с. 275
- ^ Гарратт, с. 275
- ^ Гарратт, стр. 275–276.
- ^ Kieve, pp. 17-18
- ^ Шаффнер, с. 187
- ^ Шаффнер, стр. 178–184.
- ^ Шаффнер, с. 185
- ^ Шаффнер, стр. 185–190.
- ^ Шаффнер, с. 185
- ^
- Шаффнер, с. 190
- Бернс, с. 72
- ^ Шаффнер, стр. 190–191.
- ^ Kieve, pp. 17-18
- ^ Хаббард, с. 39
- ^ Шаффнер, стр. 199–206.
- ^ Фахи, стр. 230–233.
- ^ Киев, с. 49
- ^ Шаффнер, с. 207
- ^ Доусон, стр. 133–134.
- ^ Бауэрс, с. 129
- ^
- Мерсер, с. 7
- Хуурдеман, стр. 69
- ^ Гарратт, с. 277
- ^ Киев, с. 31
- ^ Kieve, pp. 44–45, 49
- ^ Киев, с. 176
- ^ Хуурдеман, стр. 67–69
- ^ Природа , стр. 111-112.
- ^ Шаффнер, с. 288
- ^ Шаффнер, стр. 331-332.
- ^ Шаффнер, стр. 325–328.
- ^ Халлас
- ^ Брайт, стр. 604–606.
- ^ Филлипс, с. 271
Библиография
[ редактировать ]- Бауэрс, Брайан, сэр Чарльз Уитстон: 1802–1875 гг. , IEE, 2001 г. ISBN 9780852961032 .
- Брайт, Чарльз, Подводные телеграфы , Лондон: Кросби Локвуд, 1898 г. OCLC 776529627 .
- Доусон, Кейт, «Электромагнитная телеграфия: ранние идеи, предложения и аппаратура», стр. 113–142, Холл, А. Руперт; Смит, Норман (редакторы), History of Technology , vol. 1, Издательство Блумсбери, 2016 г. ISBN 1350017345 .
- Фэхи, Джон Джозеф, История электрической телеграфии до 1837 года , Лондон: E. & FN Spon, 1884 г. OCLC 559318239 .
- Гарратт, GRM, «Ранняя история телеграфии» , Philips Технический обзор , том. 26, нет. 8/9, стр. 268–284, 21 апреля 1966 г.
- Халлас, Стюарт М., «Телеграф с одной иглой» , www.samhallas.co.uk, получено и заархивировано 29 сентября 2019 г.
- Хаббард, Джеффри, Кук и Уитстон: и изобретение электрического телеграфа , Рутледж, 2013 г. ISBN 1135028508 .
- Хуурдеман, Антон А., Всемирная история телекоммуникаций , Wiley, 2003 г. ISBN 0471205052
- Киев, Джеффри Л., Электрический телеграф: социальная и экономическая история , Дэвид и Чарльз, 1973 г. OCLC 655205099 .
- Мерсер, Дэвид, Телефон: история жизни технологии , Greenwood Publishing Group, 2006 г. ISBN 9780313332074 .
- Филлипс, Ронни Дж., «Цифровые технологии и институциональные изменения от позолоченного века до современности: влияние телеграфа и Интернета» , Journal of Economic Issues , vol. 34, вып. 2, стр. 267–289, июнь 2000 г.
- Шаффнер, Талиаферро Престон, Руководство по телеграфу , Падни и Рассел, 1859 г. OCLC 258508686 .
- Тейлор, Уильям Бауэр, Исторический очерк вклада Генри в электромагнитный телеграф , Вашингтон: правительственная типография, 1879 г. OCLC 1046029882 .
- Яроцкий А.В., «150 лет электромагнитному телеграфу» , Телекоммуникационный журнал , вып. 49, нет. 10, стр. 709–715, октябрь 1982 г.
- «Прогресс телеграфа: часть VII» , Nature , вып. 12, стр. 110–113, 10 июня 1875 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с игольчатыми телеграфами, на Викискладе?
