Телеграф Кука и Уитстона - Cooke and Wheatstone telegraph

Двухигольный телеграф Кука и Уитстона, использованный на Великая Западная железная дорога

В Телеграф Кука и Уитстона был ранним электрический телеграф система 1830-х годов, изобретенная английским изобретателем Уильям Фотергилл Кук и английский ученый Чарльз Уитстон. Это была форма игольчатый телеграф, и первая телеграфная система, которая будет введена в коммерческую эксплуатацию. Приемник состоял из ряда игл, которые можно было перемещать с помощью электромагнитных катушек, чтобы указывать на буквы на доске. Эта функция понравилась ранним пользователям, которые не хотели изучать коды, и работодателям, которые не хотели вкладывать средства в обучение персонала.

В более поздних системах доска для писем не использовалась, и код считывался непосредственно по движению игл. Это произошло потому, что количество игл было уменьшено, что привело к более сложным кодам. Изменение было продиктовано экономической необходимостью сократить количество используемых телеграфных проводов, что было связано с количеством игл. Это изменение стало более актуальным, поскольку изоляция некоторых из ранних установок ухудшилась, в результате чего некоторые из оригинальных проводов стали непригодными для использования. Самой успешной системой Кука и Уитстона в конечном итоге была система с одной иглой, которая продолжала работать до 1930-х годов.

Телеграф Кука и Уитстона сыграл свою роль в задержании убийцы Джон Тауэлл. Как только стало известно, что Тауэлл сел на поезд, идущий в Лондон, телеграф был использован для подачи сигнала на конечную остановку в Паддингтоне и его ареста там. Новизна использования телеграфа в борьбе с преступностью вызвала широкую огласку и привела к увеличению признания и использования телеграфа в обществе.

Изобретатели

Уитстон (слева) и Кук (справа)

Телеграф возник в результате сотрудничества между Уильям Фотергилл Кук и Чарльз Уитстон, наиболее известная школьникам из одноименного Мост Уитстона. Это не было удачным сотрудничеством из-за разных целей двух мужчин. Кук был изобретателем и предпринимателем, который хотел запатентовать и коммерчески использовать свои изобретения. Уитстон, с другой стороны, был академиком, не интересовавшимся коммерческими предприятиями. Он намеревался опубликовать свои результаты и позволить другим свободно использовать их.[1] Это различие во взглядах в конечном итоге привело к ожесточенному спору между двумя мужчинами по поводу притязаний на приоритет изобретения. Их разногласия были переданы в арбитраж с Марк Исамбар Брюнель выступая для Кука и Джон Фредерик Дэниелл действует от имени Уитстона. В конце концов Кук выкупил долю Уитстона в обмен на роялти.[2]

У Кука были некоторые идеи по созданию телеграфа до своего сотрудничества с Уитстоном, и он консультировался с ученым. Майкл Фарадей за консультацией специалиста. В 1836 году Кук построил экспериментальные электрометр система и механический телеграф, включающий часовой механизм с электромагнитным фиксатор. Однако большая часть научных знаний для модели, фактически применяемой на практике, была получена от Уитстона. От более ранних идей Кука в основном отказались.[3]

История

Пятиигольный и шестипроводной телеграф Кука и Уитстона

В январе 1837 года Кук предложил дизайн механического телеграфа с 60 кодами директорам Ливерпуль и Манчестер Железная дорога.[4] Это было слишком сложно для их целей; немедленной потребностью была простая сигнальная связь между Ливерпульский вокзал и машинное отделение канатной тяги на вершине крутого подъема через длинный туннель за пределами станции. В то время канатная транспортировка на главные станции была обычным явлением, чтобы избежать шума и загрязнения, и в этом случае уклон был слишком крутым, чтобы локомотив мог подняться без посторонней помощи. Все, что требовалось, - это несколько простых сигналов, например, указание машинному отделению начать буксировку. Куку было предложено создать более простую версию с меньшим количеством кодов, что он и сделал к концу апреля 1837 года.[5] Однако железная дорога решила использовать вместо него пневматический телеграф со свистками.[6] Вскоре после этого Кук стал партнером Уитстона.[7]

В мае 1837 года Кук и Уитстон запатентовали телеграфную систему, в которой на доске использовалось несколько игл, которые можно было перемещать, чтобы указывать на буквы алфавита. Патент рекомендовал систему с пятью иглами, но можно было использовать любое количество игл в зависимости от количества символов, которые требовалось кодировать. Четырехигольная система была установлена ​​между Юстон и город Камден в Лондоне на железнодорожной линии, строящейся Роберт Стивенсон между Лондон и Бирмингем. Он был успешно продемонстрирован 25 июля 1837 года.[8] Это было приложение, похожее на проект Ливерпуля. Экипажи были отделены в Камден-Тауне и под действием силы тяжести отправились в Юстон. Требовалась система, чтобы сигнализировать машинному отделению в Камден-Тауне, чтобы начать тянуть вагоны обратно по склону к ожидающему локомотиву. Как и в Ливерпуле, от электрического телеграфа в конце концов отказались в пользу пневматической системы со свистком.[9]

5-жильный телеграфный кабель Кука и Уитстона в деревянной прокладке

Кук и Уитстон добились своего первого коммерческого успеха с телеграфом, установленным на Великая Западная железная дорога более 13 миль (21 км) от Вокзал Паддингтон к West Drayton в 1838 году. Действительно, это был первый коммерческий телеграф в мире.[10] Это был пятиигольный, шестипроводной[9] система. Изначально кабели были проложены под землей в стальном трубопроводе. Однако вскоре кабели начали выходить из строя в результате ухудшения изоляции.[11] В качестве временной меры была использована система с двумя иглами с тремя оставшимися работающими подземными проводами, которые, несмотря на использование только двух игл, имели большее количество кодов.[12] Поскольку новый код нужно было выучить, а не просто считывать с дисплея, впервые в истории телеграфа потребовались опытные телеграфисты.[13]

Когда в 1843 году линия была продлена до Слау, была установлена ​​одноигольная двухпроводная система.[14] Кук также перешел от прокладки кабелей в подземных свинцовых трубах к менее дорогостоящей и простой в обслуживании системе подвешивания неизолированных проводов на столбах из керамических изоляторов, систему, которую он запатентовал.[15] и который быстро стал самым распространенным методом.[16] Это расширение было выполнено за счет Кука, поскольку железнодорожная компания не желала финансировать систему, которую она все еще считала экспериментальной. До этого момента Great Western настаивал на исключительном использовании и отказывал Куку в разрешении открывать общественный телеграф. Новое соглашение Кука предоставило железной дороге бесплатное использование системы в обмен на право Кука открывать государственные учреждения, впервые создавая общественную телеграфную службу.[17] Фиксированная ставка взималась (в отличие от всех более поздних телеграфных служб, взимавших за слово) в размере одного шиллинг, но многие заплатили за это только за то, чтобы увидеть странное оборудование.[18]

С этого момента использование электрического телеграфа начало расти на новых железных дорогах, строящихся из Лондона. В Лондон и железная дорога Блэкуолла (еще одно приложение с канатной тягой) было оборудовано телеграфом Кука и Уитстона, когда он открылся в 1840 году, и многие другие последовали за ним.[19] Расстояние на железной дороге Блэкуолл (четыре мили) было слишком большим для передачи паровой сигнализации, и инженер Роберт Стивенсон решительно поддержал электрическое решение.[20] В феврале 1845 г. линия длиной 88 миль от г. Девять вязов к Госпорт был завершен Лондон и Юго-Западная железная дорога, намного длиннее, чем любая другая линия до того времени. В Адмиралтейство заплатил половину капитальных затрат и 1500 фунтов стерлингов в год за частный телеграф с двумя иглами на этой линии, чтобы соединить его с его базой в Портсмут, наконец заменив оптический телеграф.[21] В сентябре 1845 г. финансист Джон Льюис Рикардо и Кук сформировали Электротелеграфная компания. Эта компания выкупила патенты Кука и Уитстона и прочно наладила телеграфный бизнес. В 1869 году компания была национализирована и стала частью Главное почтовое отделение.[22] Одноигольный телеграф оказался очень успешным на британских железных дорогах, и в конце девятнадцатого века все еще использовалось 15 000 телеграфов. Некоторые оставались в эксплуатации в 1930-е годы.[23]

Телеграф Кука и Уитстона был в основном ограничен Соединенным Королевством и Британской империей. Однако какое-то время он также использовался в Испании.[24] После национализации телеграфной индустрии в Великобритании почтовое отделение постепенно заменило унаследованные им разнообразные системы, включая телеграф Кука и Уитстона, на телеграфную систему Морзе.[25]

Тауэлл Арест

Джон Тауэлл на суде

Подозреваемый в убийстве Джон Тауэлл был задержан после использования игольчатого телеграфа из Slough к Paddington 1 января 1845 года. Считается, что это первое использование телеграфа для поимки убийцы. Сообщение было:

В Солт-Хилле должно было быть совершено убийство, и предполагаемый убийца был замечен в ПОЕЗДЕ ПЕРВОГО КЛАССА В ЛОНДОН, КОТОРЫЙ УПРАВЛЯЛСЯ НА ПОЕЗДЕ В 1942. ОН НАХОДИТСЯ В ГАРБЕ КВАКЕРА С ВЕЛИКОЛЕПНЫМ ПУТЕШЕСТВИЕМ. ЕГО НОГИ ОН НАХОДИТСЯ В ПОСЛЕДНЕМ ОТДЕЛЕНИИ ОТДЕЛЕНИЯ ВТОРОГО КЛАССА.[26]

Система Кука и Уитстона не поддерживала пунктуацию, строчные буквы и некоторые буквы. Даже в системе с двумя иглами отсутствовали буквы J, Q и Z; отсюда и неправильное написание слов «просто» и «квакер». Это вызвало некоторые трудности у принимающего оператора в Паддингтоне, который неоднократно запрашивал повторную отправку после получения K-W-A, что, как он полагал, было ошибкой. Это продолжалось до тех пор, пока маленький мальчик не предложил отправляющему оператору завершить слово, после чего его поняли. По прибытии за Тауэллом следил детектив в ближайшую кофейню и арестовал там. Освещение этого инцидента в газетах сделало электрический телеграф широкой оглаской и прочно сделало его достоянием общественности.[26]

Широко разрекламированный арест Тауэлла был одним из двух событий, которые привлекли к телеграфу большее внимание общественности и привели к его широкому использованию за пределами железнодорожной сигнализации. Другим событием стало сообщение по телеграфу о рождении Альфред Эрнест Альберт, второй сын Королева Виктория. Новость была опубликована в Времена с беспрецедентной скоростью 40 минут после объявления.[27]

Железнодорожный блок рабочий

В система блокировки сигнализации - это система безопасности поездов, которая делит путь на блоки и использует сигналы для предотвращения въезда другого поезда в блок до тех пор, пока поезд, уже находящийся в блоке, не уйдет. Система была предложена Куком в 1842 г. Телеграфные железные дороги или одиночная линия как более безопасный способ работы над одиночные строки. Раньше разделение поездов зависело только от строгого расписания, которое не позволяло учитывать непредвиденные события. Впервые блочная обработка была, вероятно, в 1839 году, когда Джордж Стивенсон был установлен телеграф Кука и Уитстона в Туннель Глиняного Креста из North Midland Railway. Приборы для обработки блоков были установлены в 1841 году.[28] Работа с блоками стала нормой и остается таковой по сей день, за исключением того, что современные технологии позволили заменить фиксированные блоки на движущиеся блоки на самых загруженных железных дорогах.[29]

Операция

Пятиигольный телеграф, принимающий письмо грамм.

Телеграф Кука и Уитстона состоял из ряда магнитных игл, которые можно было заставить вращаться на короткое расстояние по или против часовой стрелки за счет электромагнитной индукции от возбуждающей обмотки. Направление движения определялось направлением тока в телеграфных проводах. Доска была помечена сеткой в ​​форме ромба с буквой на каждом пересечении сетки и устроена таким образом, что при подаче энергии на две иглы они указывали на конкретную букву.

Количество проводов, требуемых системой Кука и Уитстона, равно количеству используемых игл. Количество игл определяет количество символов, которые можно закодировать. Патент Кука и Уитстона рекомендует пять игл, и это было количество на их ранних демонстрационных моделях. Количество кодов, которые можно получить с 2, 3, 4, 5, 6 ... игл, составляет 2, 6, 12, 20, 30 ...[30] соответственно.

На передающем конце было два ряда кнопок, по паре кнопок для каждой катушки в каждом ряду. Оператор выбирал по одной кнопке из каждой строки. Это подключило две катушки к положительному и отрицательному концам батареи соответственно. Другие концы катушек были соединены с телеграфными проводами, а оттуда - с одним концом катушек на приемной станции. Другой конец приемных катушек в режиме приема были объединены вместе. Таким образом, ток протекал через те же две катушки на обоих концах и питал те же две иглы. В этой системе иглы всегда включались попарно и всегда вращались в противоположных направлениях.[31]

Пятиигольный телеграф

Пятиигольный телеграф с двадцатью возможными положениями иглы был на шесть кодов меньше, чем мог закодировать полный алфавит. Пропущенные буквы были C, J, Q, U, X и Z.[32] Преимуществом этого телеграфа было то, что он был прост в использовании и требовал небольшого обучения операторов. Кода для изучения нет, так как отправляемое письмо было заметно отображено как для отправляющего, так и для принимающего оператора.

В какой-то момент была добавлена ​​возможность независимо перемещать одну иглу. Для этого потребовался дополнительный проводник для общего возврата, возможно, с помощью возвращение земли.[9] Это резко увеличило кодовое пространство доступны, но использование произвольных кодов потребовало бы более обширного обучения оператора, так как дисплей не мог быть прочитан прямо в поле зрения сетки, как это были простые буквенные коды. Из-за этого дополнительные функции использовались только для добавления цифр путем наведения иглы на цифру, которая должна быть нанесена по краю платы.[33] Экономическая необходимость уменьшить количество проводов в конечном итоге оказалась более сильным стимулом, чем простота использования, и побудила Кука и Уитстона разработать двухигольные и одноигольные телеграфы.[12]

Принципиальная схема пятиигольного телеграфа, передающего иероглиф А

Двухигольный телеграф

Для двухигольного телеграфа требовалось три провода, по одному на каждую иглу и общий возврат. Кодирование несколько отличалось от пятиигранного телеграфа, и его нужно было выучить, а не читать с дисплея. Иглы могли перемещаться влево или вправо один, два или три раза в быстрой последовательности или один раз в обоих направлениях в быстрой последовательности. Либо иглу, либо обе вместе можно было двигать. Это дало всего 24 кода, один из которых был заменен кодом остановки. Таким образом, были опущены три буквы: J, Q и Z, которые были заменены на G, K и S соответственно.[26]

Первоначально телеграф был оборудован звонком, который звонил, когда другой оператор требовал внимания. Это так раздражало, что его убрали. Было обнаружено, что щелчка иглы по ее концевому упору было достаточно, чтобы привлечь внимание.[34]

Одноигольный телеграф

Эта система была разработана для замены вышедшего из строя многопроволочного телеграфа на линии Паддингтон - Вест-Дрейтон. Требовалось всего два провода, но более сложный код и меньшая скорость передачи. В то время как система с двумя иглами требовала кода из трех единиц (то есть до трех движений игл для представления каждой буквы), система с одной иглой использовала код из четырех единиц, но имела достаточно кодов для кодирования всего алфавита. . Как и в предыдущей системе с двумя иглами, кодовые единицы состояли из быстрых отклонений иглы влево или вправо в быстрой последовательности. При движении игла ударилась о столб, заставив его звенеть. Для движений влево и вправо были предусмотрены разные звуковые сигналы, чтобы оператор мог слышать, в каком направлении двигалась игла, не глядя на нее.[23]

Коды

Оригинальные коды для одно-, двух- и пяти-игольного телеграфа.[примечание 1] Штрих с наклоном влево указывает на иглу, повернутую против часовой стрелки, то есть с вершиной, направленной влево. Штрих с наклоном вправо означает, что стрелка указывает вправо. Для кодов с несколькими штрихами первое движение происходит в направлении короткого хода. Например, в коде с одной иглой E - это левый-правый-левый, L - правый-левый-правый-левый, а U - левый-левый-правый.[заметка 2][35]

Коды уточнялись и адаптировались по мере использования. К 1867 году к пятистрочному коду были добавлены цифры. Это было достигнуто за счет использования шестой проволоки для общего возврата, позволяющей перемещать только одну иглу. С исходными пятью проволоками можно было перемещать иглы только парами и всегда в противоположных направлениях, поскольку не было общего провода. Теоретически возможно гораздо больше кодов с общей сигнализацией возврата, но не все из них можно удобно использовать с отображением индикации сетки. Цифры были обработаны, отмечая их по краю алмазной сетки. Стрелки с 1 по 5 при подаче питания вправо указывали на цифры с 1 по 5 соответственно, а на цифры слева - с 6 по 9 и 0 соответственно. На телеграфных установках были предусмотрены две дополнительные кнопки, позволяющие подключать общий возврат к положительной или отрицательной клемме батареи в соответствии с желаемым направлением перемещения иглы.[36]

Также к 1867 году коды для Q (C&W код Q.svg) и Z (C&W код Z.svg)[заметка 3] были добавлены к одноигольному коду, но не, видимо, для J. Однако коды для Q (C&W код Q (2) .svg), Z (C&W код Z (2) .svg) и J (Код C&W J.svg) отмечены на пластинах более поздних игольчатых телеграфов вместе с шестизначными кодами для смены номера (Код C&W shift.svg) и буквенный сдвиг (Кодовая буква C&W shift.svg).[37] Были добавлены многочисленные составные коды для управления оператором, например ждать и повторение. Эти соединения похожи на просигналы нашел в азбука Морзе где два символа идут вместе без промежутка между символами. Коды сдвига номера с двумя стрелками и буквенного сдвига также являются составными, поэтому они написаны с чертой сверху.[38]

Коды, используемые для четырехигольного телеграфа, неизвестны, и ни одно оборудование не сохранилось. Неизвестно даже, какие буквы были присвоены двенадцати возможным кодам.[9]

Примечания

  1. ^ У Шаффнера (стр. 221) коды 1-иглы для K и L заменены на те, которые показаны в таблице. Похоже, это ошибка. Оба Huurdeman (стр. 68) и Guillemin (стр. 551) дают эти коды в соответствии с таблицей, как и примеры сохранившихся инструментов. Кроме того, глифы отмечены на лицевой стороне инструмента, причем те, что справа, являются зеркальным отображением соответствующего глифа слева. Расположение Шаффнера нарушает эту зеркальную симметрию.
  2. ^ Huurdeman (стр. 68) читает штрихи глифа в строгом порядке слева направо, независимо от длины штриха. Это не может быть правильным, так как это приводит к неоднозначным кодам - ​​например, E и U будут одинаково лево-лево-право. Кроме того, зеркальная симметрия маркировки глифов предполагает, что коды справа (то есть начиная с M) должны читаться справа налево, а не слева направо (но все же сначала следует учитывать короткий штрих). Шаффнер, который был жив, когда этот телеграф еще работал, и наблюдал, как он использовался в Англии, является источником (стр. 221) принципа «сначала выполнить короткий ход». Гийемен не формулирует принцип явно, но его можно вывести, поскольку он дает другой код как в виде глифов, так и в числах.
  3. ^ Шаффнер не дает четкого объяснения того, как символы C&W код Q.svg и C&W код Z.svg следует читать. Он говорит, что «каждая из этих букв состоит из двух отклонений в каждую сторону» (страницы 221–222), что предполагает, что они эквивалентны C&W код Q (2) .svg и C&W код Z (2) .svg соответственно, а не другой код.

Рекомендации

  1. ^ Дачи, стр.119
  2. ^ Bowler & Morus, страницы 403–404
  3. ^ Шаффнер, стр.185
  4. ^ Шаффнер, стр. 190
  5. ^ Дачи, стр.123
  6. ^ Бернс, стр.72
  7. ^ Бауэрс, страницы 124–125
  8. ^ Рассвет телеграфной эры Онлайн-музей BT Group Connected Earth. По состоянию на декабрь 2010 г., 10 февраля 2013 г.
  9. ^ а б c d Дачи, стр.129
  10. ^ Хурдеман, стр.67
  11. ^ Хурдеман, страницы 67–68
    • Бошан, стр. 35
  12. ^ а б Мерсер, стр. 7
  13. ^ Киев, страницы 32-33
  14. ^ Хурдеман, стр. 69
  15. ^ Киев, стр.32
  16. ^ Даффи, стр.5
  17. ^ Киев, страницы 31-32
  18. ^ Киев, стр.33
  19. ^ Бошан, стр. 35
  20. ^ Киев страницы 30-31
  21. ^ Киев, страницы 37–38
  22. ^ Мерсер, стр. 8
  23. ^ а б Хурдеман, страницы 67–69
  24. ^ Huurdeman, p. 107
  25. ^ Киев, с. 176
  26. ^ а б c "Джон Тауэлл, человек, повешенный на электрическом телеграфе". Солфордский университет. Архивировано 10 февраля 2013 года.. Получено 11 января 2009.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь) 10 февраля 2013 г.
  27. ^ Бернс, страницы 78–79
  28. ^ Киев, страницы 33-34
  29. ^ Даффи, стр. 378
  30. ^ Слоан, Н. Дж. А. (ред.). «Последовательность A002378 (продолговатые числа: n (n + 1))». В Он-лайн энциклопедия целочисленных последовательностей. Фонд OEIS.
  31. ^ Бернс, страницы 75–77
  32. ^ Шаффнер, стр.201
  33. ^ Шаффнер, страницы 204–207.
  34. ^ Киев, стр.81
  35. ^ Шаффнер, стр. 204–205 (пять игл)
    • Шаффнер, страницы 226–229 (две иглы)
    • Шаффнер, стр. 221 (одноигольная, поздняя)
    • Хурдеман, стр.68 (одноигольное, раннее)
  36. ^ Шаффнер, страницы 204–206.
  37. ^ «Телеграф одноигольный - Зейгертелеграф», Musée des Arts et Métiers, Paris, stkone, Flickr, получено 16 февраля 2013 г.
  38. ^ Шаффнер, стр. 221

Библиография

  • Бошан, Кен, История телеграфии, ИЭПП, 2001 г. ISBN  0852967926.
  • Бауэрс, Брайан, Сэр Чарльз Уитстон: 1802–1875 гг., ИЭПП, 2001 г. ISBN  0852961030.
  • Боулер, Питер Дж .; Морус, Иван Рис, Создание современной науки: исторический обзор, University of Chicago Press, 2010 г. ISBN  0226068625.
  • Бернс, Рассел В., Коммуникации: международная история первых лет становления, IEE, 2004 г. ISBN  0863413277.
  • Кук, Уильям Ф., Телеграфные железные дороги или односторонний путь, Симпкин, Маршалл и Компания, 1842 г. OCLC  213732219.
  • Даффи, Майкл С., Электрические железные дороги: 1880-1990 гг., IEE, 2003 г., ISBN  9780852968055.
  • Гиймен, Амеде, Применение физических сил, Macmillan and Company, 1877 г. OCLC  5894380237.
  • Хурдеман, Антон А., Всемирная история телекоммуникаций, Джон Уайли и сыновья, 2003 г. ISBN  0471205052.
  • Киев, Джеффри Л., Электрический телеграф: социальная и экономическая история, Дэвид и Чарльз, 1973 OCLC  655205099.
  • Мерсер, Дэвид, Телефон: история жизни технологии, Greenwood Publishing Group, 2006 г. ISBN  031333207X.
  • Шаффнер, Талиаферро Престон, Руководство по телеграфу, Падни и Рассел, 1859 г.

внешняя ссылка