Игольчатый телеграф - Needle telegraph

Игла телеграф является электрическим телеграфом , который использует иглы , указывающие перемещается электромагнитно в качестве своих средств отображения сообщений. Это один из двух основных типов электромагнитного телеграфа, другой - система якоря, примером которой является телеграф Сэмюэля Морса в Соединенных Штатах. Игольчатые телеграфы широко использовались в Европе и Британской империи в девятнадцатом веке.

Игольчатые телеграфы были предложены вскоре после того, как Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что электрические токи могут отклонять стрелки компаса в 1820 году. Павел Шиллинг разработал телеграф, используя иглы, подвешенные на нитках. Он был предназначен 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 основанные на конструкции Шиллинга. Вместе с Чарльзом Уитстоном Кук разработал значительно улучшенный дизайн. Этим занялись несколько железнодорожных компаний. Компания Cooke's Electric Telegraph , основанная в 1846 году, предоставила первую услугу общественного телеграфа. Игольчатые телеграфы компании Electric Telegraph и их конкуренты 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 все еще использовались до двадцатого века.

Ранние идеи

История игольчатого телеграфа началась со знаменательного открытия, опубликованного Гансом Кристианом Эрстедом 21 апреля 1820 года, о том, что электрический ток отклонил стрелку расположенного поблизости компаса. 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 в Парижскую Академию наук доклад об этой идее . (Теоретический) телеграф Ампера имел пару проводов для каждой буквы алфавита с клавиатурой, чтобы контролировать, какая пара подключена к батарее. На приемном конце Ампер поместил под провода небольшие магниты (иглы). Влияние на магнит в схеме Ампера было бы очень слабым, потому что он не превратил провод в катушку вокруг иглы, чтобы умножить магнитный эффект тока. Иоганн Швайггер уже изобрел гальванометр (в сентябре) с использованием такого умножителя, но Ампер либо еще не узнал об этом, либо не осознал его значения для телеграфа.

Питер Барлоу исследовал идею Ампера, но подумал, что это не сработает. В 1824 году он опубликовал свои результаты, заявив, что влияние на компас серьезно уменьшилось «всего лишь с 200 футов провода». Барлоу и другие выдающиеся академики того времени, которые соглашались с ним, подвергались критике со стороны некоторых авторов за задержку развития телеграфа. Между прочтением статьи Ампера и созданием первого электромагнитного телеграфа прошло десятилетие.

Разработка

Телеграф Шиллинга

Только в 1829 году идея применения множителей в стиле Швайггера к телеграфным иглам была высказана Густавом Теодором Фехнером в Лейпциге. Фехнер, в остальном следуя схеме Ампера, также предложил пару проводов для каждой буквы (двадцать четыре в немецком алфавите), проложенных под землей, чтобы соединить Лейпциг с Дрезденом. Идея Фехнера была подхвачена Уильямом Ричи из Королевского института Великобритании в 1830 году. Ричи использовал двадцать шесть пар проводов, проложенных через аудиторию, в качестве демонстрации принципа. Тем временем Павел Шиллинг в России построил серию телеграфов, также используя множители Швайггера. Точная дата, когда Шиллинг перешел от разработки электрохимических телеграфов к игольчатым телеграфам, неизвестна, но Хамель говорит, что он показал один в ранней стадии разработки царю Александру I, который умер в 1825 году. В 1832 году Шиллинг разработал первый игольчатый телеграф (и первый электромагнитный телеграф). любого вида), предназначенные для практического использования. Царь Николай I инициировал проект соединения Санкт-Петербурга с Кронштадтом с помощью телеграфа Шиллинга, но он был отменен после смерти Шиллинга в 1837 году.

Схема Шиллинга имела некоторые недостатки. Хотя в ней использовалось гораздо меньше проводов, чем было предложено Ампером или использовалось Ричи, в его демонстрации 1832 года по-прежнему использовалось восемь проводов, что делало систему дорогостоящей для установки на очень большие расстояния. В схеме Шиллинга использовался набор из шести игольчатых инструментов, между которыми отображался двоичный код, представляющий букву алфавита. Шиллинг сделал Придумайте код , который позволял буквенный код для отправки последовательно к одному стрелочном приборе, но он обнаружил , что сановники он продемонстрировал телеграф , чтобы можно было понять версию шесть-иглы с большей готовностью. Скорость передачи была очень низкой на многоигольном телеграфе, возможно, всего четыре символа в минуту , и даже ниже на одноигольной версии. Причина этого заключалась главным образом в том, что Шиллинг сильно ослабил движение игл, замедляя их с помощью платиновой лопасти в чашке с ртутью. Метод Шиллинга крепления иглы путем подвешивания ее на шелковой нити над умножителем также имел практические трудности. Перед использованием инструмент необходимо тщательно выровнять, его нельзя перемещать или трогать во время использования.

Телеграф Гаусса и Вебера

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 километрах, где они изучали магнитное поле Земли. Линия состояла из пары медных проводов на столбах выше уровня крыши. В качестве приемного устройства они использовали переделанный лабораторный инструмент, в котором так называемая игла представляла собой большой стержневой магнит весом в фунт. В 1834 году они заменили магнит на еще более тяжелый, весом 25, 30 и 100 фунтов. Магнит перемещался так быстро, что требовался телескоп, чтобы наблюдать шкалу, отраженную от него зеркалом. Первоначальная цель этой линии вовсе не была телеграфной. Его использовали для подтверждения правильности или неточности тогдашней недавней работы Георга Ома , то есть они проверяли закон Ома . Они быстро нашли другие применения, первым из которых была синхронизация часов в двух зданиях. В течение нескольких месяцев они разработали телеграфный код, который позволял им отправлять произвольные сообщения. Скорость передачи сигналов составляла около семи знаков в минуту. В 1835 году они заменили батареи своего телеграфа большим магнитоэлектрическим устройством, которое генерировало телеграфные импульсы, когда оператор перемещал катушку относительно стержневого магнита. Эта машина была изготовлена Карлом Августом фон Штайнхейлем . Телеграф Гаусса и Вебера оставался в повседневной эксплуатации до 1838 года.

В 1836 году железная дорога Лейпциг-Дрезден поинтересовалась, 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 Штайнхейля разработать что-то более практичное для железнодорожного транспорта. Он сделал это, создав компактный игольчатый инструмент, который также издавал звуки при получении сообщений. При отклонении игла ударила в один из двух колоколов, справа и слева соответственно. Звуки двух колокольчиков различались, поэтому оператор мог определить, в какую сторону отклонена игла, не глядя на нее постоянно.

Штайнхейл первым установил свой телеграф на пяти милях пути, охватывающем четыре станции вокруг Мюнхена. В 1838 году он устанавливал еще одну систему на железнодорожной линии Нюрнберг – Фюрт . Гаусс предложил использовать рельсы в качестве проводников и полностью избегать прокладки проводов. Это не удалось, когда Штайнхейл попробовал это, потому что рельсы не были хорошо изолированы от земли, но в процессе этой поломки он понял, что может использовать землю в качестве одного из проводников. Это был первый наземный телеграф, введенный в эксплуатацию где-либо.

Коммерческое использование

Телеграф Кука и Уитстона

Наиболее широко используемой игольчатой ​​системой и первым телеграфом любого вида, использовавшимся в коммерческих целях, был телеграф Кука и Уитстона , который использовался в Британии и Британской империи в XIX и начале XX 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 Мунке на лекции в Гейдельберге (хотя он не осознавал, что этот инструмент принадлежит Шиллингу). Кук должен был изучать анатомию, но немедленно отказался от этого и вернулся в Англию, чтобы развивать телеграфию. Первоначально он построил трехигольный телеграф, но, полагая, что для игольчатых телеграфов всегда потребуется несколько проводов, он перешел к механическим конструкциям. Его первой попыткой была заводная телеграфная сигнализация, которая позже стала использоваться телеграфными компаниями. Затем он изобрел механический телеграф на основе музыкальной табакерки. В этом устройстве фиксатор часового механизма освобождался якорем электромагнита. Кук выполнил эту работу очень быстро. Игольчатый телеграф был построен в течение трех недель, а механический телеграф - в течение шести недель после просмотра демонстрации Мунке. Кук попытался заинтересовать Ливерпульскую и Манчестерскую железную дорогу своим механическим телеграфом для использования в качестве железнодорожной сигнализации, но он был отклонен в пользу системы, использующей паровые свистки. Не зная, на каком расстоянии может работать его телеграф, Кук проконсультировался с Майклом Фарадеем и Питером Марком Роже . Они связали его с выдающимся ученым Чарльзом Уитстоном, и те двое тогда работали в партнерстве. Уитстон предложил использовать гораздо более совершенный игольчатый инструмент, а затем они разработали пятиигольный телеграф.

Пятиигольный телеграф Кука и Уитстона был существенным улучшением телеграфа Шиллинга. Иглы инструменты были основаны на гальванометр из Меллони . Они были установлены на вертикальной доске с иглами, повернутыми по центру. Иглы можно было наблюдать напрямую, 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 передавался по одному проводу на катушку одной иглы и возвращался через катушку и провод другой. Эта схема была аналогична той, которую использовал Самуэль Томас фон Земмерринг на своем химическом телеграфе, но с гораздо более эффективной схемой кодирования. Код Земмерринга требовал одного провода на символ . Более того, две возбужденные иглы указывали на букву алфавита. Это позволило использовать устройство неквалифицированным операторам без необходимости изучать код - ключевой аргумент для железнодорожных компаний, на которые была нацелена система. Еще одним преимуществом было то, что это было намного быстрее - 30 символов в минуту. Он не использовал тяжелую ртуть в качестве демпфирующей жидкости, а вместо этого использовал лопасть в воздухе, которая намного лучше подходит для идеального демпфирования .

Пятиигольный телеграф был впервые введен в эксплуатацию на Большой Западной железной дороге в 1838 году. Однако вскоре от него отказались в пользу двухигольной и одноигольной систем. Стоимость нескольких проводов оказалась более важным фактором, чем стоимость обучения операторов. В 1846 году Кук вместе с Джоном Льюисом Рикардо основал Electric Telegraph Company , первую компанию, предложившую телеграфные услуги населению. Они продолжали продавать игольчатые телеграфные системы железнодорожным компаниям для сигнализации, но также постепенно создавали национальную сеть для общего пользования предприятиями, прессой и общественностью. Игольчатые телеграфы были официально вытеснены телеграфом Морзе, когда британская телеграфная промышленность была национализирована в 1870 году, но некоторые из них продолжали использоваться до двадцатого века.

Другие системы

Телеграф Хенли-Фостера был игольчатым телеграфом, который использовался британской и ирландской компанией магнитного телеграфа , основным конкурентом компании Electric Telegraph. Он был изобретен в 1848 году Уильямом Томасом Хенли и Джорджем Фостером. Он был изготовлен как с одной иглой, так и с двумя иглами, которые по работе были похожи на соответствующие инструменты 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 ручками машины для отправки сообщений. Инструмент Хенли-Фостера был самым чувствительным инструментом, доступным в 1850-х годах. Следовательно, он может работать на большем расстоянии и с худшими линиями качества, чем другие системы.

Телеграф Фуа-Брег был изобретен Альфонсом Фуа и Луи-Франсуа-Климент Брег в 1842 году, и используется во Франции. Дисплей прибора был устроен так, чтобы имитировать французскую оптическую телеграфную систему, причем две иглы занимали те же положения, что и рычаги семафора Chappe (оптическая система, широко используемая во Франции). Это означало, что операторам не нужно было переучиваться, когда их телеграфные линии были модернизированы до электрического телеграфа. Телеграф Фуа-Бреге обычно описывают как игольчатый телеграф, но электрически он фактически является разновидностью арматурного телеграфа. Иглы не перемещаются гальванометром. Вместо этого они приводятся в движение часовым механизмом, который оператор должен держать заведенным. Фиксатор часового механизма освобождается электромагнитным якорем, который воздействует на края принятого телеграфного импульса.

По словам Стюарта М. Халласа, игольчатые телеграфы использовались на Великой Северной Линии еще в 1970-х годах. Телеграфный код используется на этих инструментах был кодом Морзе . Вместо обычных точек и штрихов разной длительности, но с одинаковой полярностью, игольчатые приборы использовали импульсы одинаковой длительности, но противоположных полярностей для представления двух элементов кода. Такое расположение обычно использовалось на игольчатых телеграфах и подводных телеграфных кабелях в 19 ​​веке после того, как азбука Морзе стала международным стандартом.

Лженаука

Симпатические иглы были предполагаемым средством мгновенного общения на расстоянии 17-го века с помощью намагниченных игл. Указание одной иглы на букву алфавита должно было заставить ее партнерскую стрелку указывать на ту же букву в другом месте.

использованная литература

Список используемой литературы

• Бауэрс, Брайан, сэр Чарльз Уитстон: 1802–1875 , IEE, 2001 ISBN  9780852961032 .
• Брайт, Чарльз, Submarine Telegraphs , Лондон: Кросби Локвуд, 1898 OCLC  776529627 .
• Доусон, Кейт, «Электромагнитная телеграфия: первые идеи, предложения и аппаратура», стр. 113–142 в, Холл, А. Руперт; Смит, Норман (ред.), История технологии , т. 1, Bloomsbury Publishing, 2016 ISBN  1350017345 .
• Фахи, Джон Джозеф, История электрической телеграфии, до 1837 года , Лондон: E. & FN Spon, 1884 OCLC  559318239 .
• Гаррат, GRM, "Ранняя история телеграфии" , Philips Technical Review , vol. 26, вып. 8/9, pp. 268–284, 21 апреля 1966 г.
• Халлас, Стюарт М., «Телеграф с одной иглой» , www.samhallas.co.uk, извлечение и архивирование 29 сентября 2019 г.
• Хаббард, Джеффри, Кук и Уитстон: и изобретение электрического телеграфа , Routledge, 2013 ISBN  1135028508 .
• Хьюрдеман, Антон А., Всемирная история телекоммуникаций , Wiley, 2003 ISBN  0471205052
• Киев, Джеффри Л., Электрический телеграф: социальная и экономическая история , Дэвид и Чарльз, 1973 OCLC  655205099 .
• Мерсер, Дэвид, Телефон: история жизни технологии , издательство Greenwood Publishing Group, 2006 ISBN  9780313332074 .
• Филлипс, Ронни Дж., «Цифровые технологии и институциональные изменения от позолоченного века к современности: влияние телеграфа и Интернета» , Journal of Economic Issues , vol. 34, вып. 2, стр. 267-289, июнь 2000 г.
• Шаффнер, Талиаферро Престон, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859 OCLC  258508686 .
• Яроцкий А.В., "150 лет электромагнитному телеграфу" , Телекоммуникационный журнал , вып. 49, нет. 10. С. 709–715, октябрь 1982 г.

---

• «Развитие телеграфа: часть VII» , Nature , vol. 12. С. 110–113, 10 июня 1875 г.

внешние ссылки

• СМИ, связанные с игольчатыми телеграфами на Викискладе?