Телеграф Кука и Уитстона - Cooke and Wheatstone telegraph
Cooke и Уитстона телеграф был ранний электрический телеграф система датирования с 1830 - х годов , изобретенных английский изобретатель Уильям Фотерджил Куком и английский ученый Чарльз Уитстона . Это была разновидность игольчатого телеграфа и первая телеграфная система, введенная 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 первым 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 мотивировано 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 роль в задержании убийцы Джона Тэуэлла . Как только стало известно, что Тауэлл сел на поезд, идущий в Лондон, телеграф использовался, чтобы подать сигнал на конечную остановку в Паддингтоне и арестовать его там. Новизна использования телеграфа в борьбе с преступностью вызвала широкую огласку и привела к увеличению признания и использования телеграфа населением.
Изобретатели
Телеграф возник в результате сотрудничества Уильяма Фотергилла Кука и Чарльза Уитстона , наиболее известного школьникам по одноименному мосту Уитстона . Это не было удачным сотрудничеством из-за разных целей двух мужчин. Кук был изобретателем и предпринимателем, который хотел запатентовать и использовать свои изобретения в коммерческих целях. Уитстон, с другой стороны, был ученым, не интересовавшимся коммерческими предприятиями. Он намеревался опубликовать свои результаты и позволить другим свободно использовать их. 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, где Марк Исамбард Брунель выступал от имени Кука, а Джон Фредерик Даниелл выступал от имени Уитстона. В конце концов Кук выкупил долю Уитстона в обмен на гонорары.
У Кука были некоторые идеи по созданию телеграфа до своего сотрудничества с Уитстоном, и он консультировался с ученым Майклом Фарадеем за советом эксперта. В 1836 году Кук построил экспериментальную систему электрометра и механический телеграф с часовым механизмом с электромагнитным фиксатором . Однако большая часть научных знаний для модели, фактически применяемой на практике, была получена от Уитстона. От более ранних идей Кука в основном отказались.
История
В январе 1837 года Кук предложил дизайн механического телеграфа с 60 кодами директорам Ливерпульской и Манчестерской железных дорог . Это было слишком сложно для их целей; Срочно потребовалось установить простую сигнальную связь между станцией Ливерпуль и машинным отделением канатной тяги на вершине крутого склона через длинный туннель за пределами станции. В то время канатная транспортировка на главные станции была обычным делом, 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 построить более простую версию с меньшим количеством кодов, что он и сделал к концу апреля 1837 года. Однако железная дорога решила использовать вместо этого пневматический телеграф со свистками. Вскоре после этого Кук стал партнером Уитстона.
В мае 1837 года Кук и Уитстон запатентовали телеграфную систему, в которой использовалось несколько игл на доске, 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. Система с четырьмя иглами была установлена между Юстоном и Камден-Таун в Лондоне на железнодорожной линии, строящейся Робертом Стивенсоном между Лондоном и Бирмингемом . Он был успешно продемонстрирован 25 июля 1837 года. Это было приложение, аналогичное Ливерпульскому проекту. Экипажи были отделены в Камден-Тауне и под действием силы тяжести отправились в Юстон. Требовалась система, чтобы подать сигнал в машинное отделение в Камден-Тауне, чтобы начать тянуть вагоны обратно по склону к ожидающему локомотиву. Как и в Ливерпуле, от электрического телеграфа отказались в пользу пневматической системы со свистком.
Кук и Уитстон добились своего первого коммерческого успеха с телеграфом, установленным на Великой Западной железной дороге на расстоянии 13 миль (21 км) от станции Паддингтон до Вест-Дрейтона в 1838 году. Действительно, это был первый коммерческий телеграф в мире. Это была пятиигольная шестипроводная система. Изначально кабели были проложены под землей в стальном трубопроводе. Однако вскоре кабели начали выходить из строя из-за ухудшения изоляции. 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. Поскольку новый код нужно было узнать, а не просто считывать с дисплея, впервые в истории телеграфа потребовались опытные телеграфисты.
Когда в 1843 году линия была продлена до Слау, была установлена одноигольная двухпроводная система. Кук также перешел от прокладки кабелей в заглубленных свинцовых трубах к менее дорогостоящей и простой в обслуживании системе подвешивания неизолированных проводов на опорах из керамических изоляторов - системе, которую он запатентовал и которая быстро стала самым распространенным методом. 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. Фиксированная ставка взималась (в отличие от всех более поздних телеграфных служб, которые взимали плату за слово) в размере одного шиллинга , но многие люди платили ее только за то, чтобы увидеть странное оборудование.
С этого момента использование электрического телеграфа начало расти на новых железных дорогах, строящихся из Лондона. Железная дорога Лондона и Блэкуолла (еще одно приложение с канатной тягой) была оборудована телеграфом Кука и Уитстона, когда открылась в 1840 году, и многие другие последовали за ней. Расстояние по железной дороге Блэкуолл (четыре мили) было слишком большим для передачи паровой сигнализации, и инженер Роберт Стивенсон решительно поддержал электрическое решение. В феврале 1845 года была завершена 88-мильная линия от Девяти Вязов до Госпорта вдоль Лондонской и Юго-Западной железной дороги , намного длиннее, чем любая другая линия до того времени. Адмиралтейство заплатил половину стоимости капитала и £ 1500 в год для частного две иглы телеграфа на этой линии , чтобы подключить его к основанию в Портсмуте , наконец , заменить оптический телеграф . В сентябре 1845 года финансист Джон Льюис Рикардо и Кук основали компанию Electric Telegraph Company . Эта компания выкупила патенты Кука и Уитстона и прочно наладила телеграфный бизнес. В 1869 году компания была национализирована и стала частью Главпочтамта . Одноигольный телеграф оказался очень успешным на британских железных дорогах, и в конце девятнадцатого века все еще использовалось 15 000 телеграфов. Некоторые остались в строю и в 1930-е годы.
Телеграф Кука и Уитстона был в основном ограничен Соединенным Королевством и Британской империей. Однако какое-то время он также использовался в Испании. После национализации телеграфного сектора в Великобритании почтовое отделение постепенно заменило унаследованные им разнообразные системы, в том числе телеграф Кука и Уитстона, на телеграфную систему Морзе.
Тауэлл арест
Подозреваемый в убийстве Джон Тауэлл был задержан 1 января 1845 года после использования игольчатого телеграфа из Слау в Паддингтон . 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. НОГИ ОН НАХОДИТСЯ В ПОСЛЕДНЕМ ОТДЕЛЕНИИ ОТДЕЛЕНИЯ ВТОРОГО КЛАССА.
Система Кука и Уитстона не поддерживает 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 KWA, 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 последовал детектив в ближайшую кофейню и арестовал там. Освещение этого инцидента в газетах сделало электрический телеграф широкой оглаской и прочно сделало его достоянием общественности.
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 Альфреда Эрнеста Альберта , второго сына королевы Виктории . Новость была опубликована в The Times с беспрецедентной скоростью - 40 минут после анонса.
Железнодорожный блок рабочий
Система блокирования сигналов - 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 году в Telegraphic Railways или Single Way как более безопасный способ работы на одиночных линиях . Раньше разделение поездов основывалось только на строгом расписании, что не позволяло учитывать непредвиденные обстоятельства. Первое использование блочной обработки было, вероятно, в 1839 году, когда Джордж Стефенсон установил телеграф Кука и Уитстона в туннеле Клэй Кросс на железной дороге Северного Мидленда . Инструменты, специально предназначенные для работы с блоками, были установлены в 1841 году. Работа с блоками стала нормой и остается таковой по сей день, за исключением того, что современные технологии позволили заменить фиксированные блоки движущимися блоками на самых загруженных железных дорогах.
Операция
Телеграф Кука и Уитстона состоял из нескольких 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 число было на их ранних демонстрационных моделях. Количество кодов, которые можно получить с 2, 3, 4, 5, 6 ... игл, составляет 2, 6, 12, 20, 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 были под напряжением попарно и всегда вращались в противоположных направлениях.
Пятиигольный телеграф
Пятиигольный телеграф с двадцатью возможными положениями иглы был на шесть кодов меньше, чем был в состоянии закодировать весь алфавит. Были пропущены буквы C, J, Q, U, X и Z. Большим преимуществом этого телеграфа было то, что он был прост в использовании и требовал небольшого обучения оператора. 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 одиночную иглу. Для этого потребовался дополнительный проводник для общего возврата, возможно, посредством заземления . Это резко увеличило доступное кодовое пространство , но использование произвольных кодов потребовало бы более обширного обучения оператора, поскольку дисплей не мог быть прочитан прямо в поле зрения сетки, как это было с простыми буквенными кодами. Из-за этого дополнительные функции использовались только для добавления цифр путем наведения иглы на цифру, которая должна быть нанесена по краю доски. Экономическая необходимость сократить количество проводов в конечном итоге оказалась более сильным стимулом, чем простота использования, и побудила Кука и Уитстона разработать двухигольные и одноигольные телеграфы.
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.
Первоначально телеграф был оснащен 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.
Одноигольный телеграф
Эта система была разработана для замены вышедшего из строя многопроволочного телеграфа на линии Паддингтон - Уэст-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 последовательных отклонений иглы влево или вправо. При движении игла ударилась о столб, заставив его звенеть. Для левого и правого движений были предусмотрены разные тона, чтобы оператор мог слышать, в каком направлении двигалась игла, не глядя на нее.
Коды
Коды были уточнены и адаптированы по мере их 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 первоначальными 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 от 1 до 5 соответственно, а на цифры слева от 6 до 9 и 0 соответственно. На телеграфных установках были предусмотрены две дополнительные кнопки, позволяющие подключить общий возврат к положительной или отрицательной клемме батареи в соответствии с желаемым направлением перемещения иглы.
Также к 1867 году к одноигольному коду были добавлены коды для Q ( 
) и Z ( 
), но не, по-видимому, для J. Однако коды для Q ( .svg){kind=small}
), Z ( .svg){kind=small}
) и J ( 
) отмечены на пластины более поздних игольчатых телеграфов вместе с шестизначными кодами для числового сдвига ( 
) и буквенного сдвига ( 
). Было добавлено множество составных кодов для управления оператором, таких как ожидание и повтор . Эти соединения похожи на про-знаки, найденные в азбуке Морзе, где два символа соединяются вместе без пробела. Коды сдвига номера с двумя стрелками и буквенного сдвига также являются составными, поэтому они были написаны с чертой сверху.
Коды, используемые для четырехигольного телеграфа, неизвестны, и ни одно оборудование не сохранилось. Неизвестно даже, какие буквы были присвоены двенадцати возможным кодам.
Примечания
использованная литература
Библиография
- Бошамп, Кен, История телеграфии , IET, 2001 ISBN 0852967926 .
- Бауэрс, Брайан, сэр Чарльз Уитстон: 1802–1875 , IET, 2001 ISBN 0852961030 .
- Боулер, Питер Дж .; Морус, Иван Рис, Создание современной науки: исторический обзор , University of Chicago Press, 2010 ISBN 0226068625 .
- Бернс, Рассел В., Коммуникации: Международная история формирующих лет , IEE, 2004 ISBN 0863413277 .
- Кук, Уильям Ф., Telegraphic Railways or the Single Way , Simpkin, Marshall & Company, 1842 OCLC 213732219 .
- Даффи, Майкл К., Электрические железные дороги: 1880–1990 , IEE, 2003, ISBN 9780852968055 .
- Гийемен, Амеде, Применение физических сил , Macmillan and Company, 1877 OCLC 5894380237 .
- Хьюрдеман, Антон А., Всемирная история телекоммуникаций , John Wiley & Sons, 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 031333207X .
- Шаффнер, Талиаферро Престон, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859.