Telegraf Cooke'a i Wheatstone'a

Dwuigłowy telegraf Cooke'a i Wheatstone'a używany na kolei Great Western Railway

Cooke'a i Wheatstone'a był wczesnym elektrycznym systemem telegraficznym pochodzącym z lat trzydziestych XIX wieku, wynalezionym przez angielskiego wynalazcę Williama Fothergilla Cooke'a i angielskiego naukowca Charlesa Wheatstone'a . Była to forma telegrafu igłowego i pierwszy system telegraficzny wprowadzony do użytku komercyjnego. Odbiornik składał się z wielu igieł, które mogły być przesuwane przez cewki elektromagnetyczne, aby wskazywały litery na tablicy. Ta funkcja spodobała się wczesnym użytkownikom, którzy nie chcieli uczyć się kodów, oraz pracodawcom, którzy nie chcieli inwestować w szkolenie personelu.

W późniejszych systemach zrezygnowano z tablicy z literami, a kod odczytywano bezpośrednio z ruchu igieł. Stało się tak, ponieważ liczba igieł została zmniejszona, co doprowadziło do powstania bardziej złożonych kodów. Zmiana była motywowana ekonomiczną potrzebą zmniejszenia liczby używanych drutów telegraficznych, co wiązało się z liczbą igieł. Zmiana stała się pilniejsza, ponieważ izolacja niektórych wczesnych instalacji uległa pogorszeniu, przez co niektóre oryginalne przewody stały się bezużyteczne. Najbardziej udanym systemem Cooke'a i Wheatstone'a był ostatecznie system z jedną igłą, który działał do lat trzydziestych XX wieku.

Telegraf Cooke'a i Wheatstone'a odegrał rolę w zatrzymaniu mordercy Johna Tawella . Kiedy okazało się, że Tawell wsiadł do pociągu do Londynu, telegraf został użyty do zasygnalizowania przed końcem stacji Paddington i aresztowania go tam. Nowość tego wykorzystania telegrafu w walce z przestępczością wywołała duży rozgłos i doprowadziła do zwiększonej akceptacji i wykorzystania telegrafu przez opinię publiczną.

wynalazcy

Wheatstone (po lewej) i Cooke (po prawej)

Telegraf powstał w wyniku współpracy Williama Fothergilla Cooke'a i Charlesa Wheatstone'a , najlepiej znanego uczniom z mostu Wheatstone'a o tej samej nazwie . Nie była to szczęśliwa współpraca ze względu na różne cele obu mężczyzn. Cooke był wynalazcą i przedsiębiorcą, który chciał opatentować i wykorzystać komercyjnie swoje wynalazki. Z drugiej strony Wheatstone był naukowcem, który nie interesował się przedsięwzięciami komercyjnymi. Zamierzał opublikować swoje wyniki i pozwolić innym na swobodny z nich użytek. Ta różnica w poglądach ostatecznie doprowadziła do gorzkiego sporu między dwoma mężczyznami o roszczenia do pierwszeństwa wynalazku. Ich spory zostały wniesione do arbitrażu z Markiem Isambardem Brunelem działającym w imieniu Cooke i Johnem Fredericem Daniellem działającym w imieniu Wheatstone. Cooke ostatecznie wykupił udziały Wheatstone'a w zamian za tantiemy.

Cooke miał kilka pomysłów na zbudowanie telegrafu przed rozpoczęciem współpracy z Wheatstone'em i skonsultował się z naukowcem Michaelem Faradaya w celu uzyskania porady eksperta. W 1836 roku Cooke zbudował zarówno eksperymentalny elektrometryczny , jak i mechaniczny telegraf z mechanizmem zegarowym z zapadką elektromagnetyczną . Jednak znaczna część wiedzy naukowej na temat modelu faktycznie zastosowanego w praktyce pochodziła od Wheatstone'a. Wcześniejsze pomysły Cooke'a zostały w dużej mierze porzucone.

Historia

Pięcioigłowy, sześcioprzewodowy telegraf Cooke'a i Wheatstone'a

Liverpool and Manchester Railway projekt 60-kodowego telegrafu mechanicznego . To było zbyt skomplikowane dla ich celów; pilną potrzebą była prosta komunikacja sygnałowa między stacją w Liverpoolu a maszynownią do transportu linowego na szczycie stromego zbocza przez długi tunel na zewnątrz stacji. W tamtym czasie powszechny był transport linowy na główne stacje, aby uniknąć hałasu i zanieczyszczenia, aw tym przypadku nachylenie było zbyt strome, aby lokomotywa mogła się wznieść bez pomocy. Wszystko, co było potrzebne, to kilka prostych sygnałów, takich jak wskazanie maszynowni, aby rozpocząć holowanie. Cooke został poproszony o zbudowanie prostszej wersji z mniejszą liczbą kodów, co zrobił do końca kwietnia 1837 r. Jednak kolej zdecydowała się zamiast tego użyć telegrafu pneumatycznego wyposażonego w gwizdki. Wkrótce potem Cooke nawiązał współpracę z Wheatstone.

W maju 1837 roku Cooke i Wheatstone opatentowali system telegraficzny, który wykorzystywał pewną liczbę igieł na tablicy, którą można było przesuwać, aby wskazywała litery alfabetu. Patent zalecał system pięciu igieł, ale można było użyć dowolnej liczby igieł w zależności od liczby znaków, które trzeba było zakodować. System czterech igieł został zainstalowany między Euston i Camden Town w Londynie na linii kolejowej budowanej przez Roberta Stephensona między Londynem a Birmingham . Został pomyślnie zademonstrowany 25 lipca 1837 r. Było to podobne zastosowanie do projektu Liverpool. Wagony zostały odłączone w Camden Town i pojechały grawitacyjnie do Euston. Potrzebny był system, aby zasygnalizować maszynowni w Camden Town, aby rozpocząć ciągnięcie wagonów z powrotem pod górę do czekającej lokomotywy. Podobnie jak w Liverpoolu, ostatecznie odrzucono telegraf elektryczny na rzecz systemu pneumatycznego z gwizdkami.

Cooke and Wheatstone 5-żyłowy kabel telegraficzny w drewnianej przekładce

Cooke i Wheatstone odnieśli swój pierwszy komercyjny sukces dzięki telegrafowi zainstalowanemu na Great Western Railway na odcinku 13 mil (21 km) od stacji Paddington do West Drayton w 1838 roku. Rzeczywiście, był to pierwszy komercyjny telegraf na świecie. To był system z pięcioma igłami i sześcioma przewodami. Kable były pierwotnie instalowane pod ziemią w stalowym kanale. Jednak kable wkrótce zaczęły zawodzić w wyniku pogarszającej się izolacji. Tymczasowo zastosowano system dwuigłowy z trzema pozostałymi działającymi przewodami podziemnymi, które mimo zastosowania tylko dwóch igieł miały większą liczbę kodów. Ponieważ nowego kodu trzeba było się nauczyć, a nie tylko odczytać z wyświetlacza, po raz pierwszy w historii telegrafu potrzebni byli wykwalifikowani operatorzy telegrafu.

Kiedy linia została przedłużona do Slough w 1843 roku, zainstalowano system jednoigłowy, dwuprzewodowy. Cooke przeszedł również z prowadzenia kabli w zakopanych rurach ołowianych na tańszy i łatwiejszy w utrzymaniu system zawieszania nieizolowanych drutów na słupach z izolatorów ceramicznych, system, który opatentował i który szybko stał się najpowszechniejszą metodą. To rozszerzenie zostało wykonane na własny koszt Cooke, ponieważ firma kolejowa nie chciała finansować systemu, który nadal uważała za eksperymentalny. Do tego momentu Great Western nalegał na wyłączność i odmawiał Cooke pozwolenia na otwieranie publicznych biur telegraficznych. Nowa umowa Cooke'a dała kolejom bezpłatne korzystanie z systemu w zamian za prawo Cooke'a do otwierania urzędów publicznych, po raz pierwszy ustanawiając publiczną usługę telegraficzną. Opłata ryczałtowa wynosiła (w przeciwieństwie do wszystkich późniejszych usług telegraficznych za słowo) jednego szylinga , ale wiele osób płaciło to tylko po to, aby zobaczyć dziwny sprzęt.

Od tego momentu użycie telegrafu elektrycznego zaczęło rosnąć na nowych liniach kolejowych budowanych z Londynu. Kolej London and Blackwall (kolejna aplikacja ciągnięta linowo) została wyposażona w telegraf Cooke and Wheatstone, kiedy została otwarta w 1840 r., A wiele innych poszło za nią. Odległość na trasie Blackwall Railway (cztery mile) była zbyt duża dla sygnalizacji parowej, a inżynier Robert Stephenson zdecydowanie poparł rozwiązanie elektryczne. Ukończono 88-milową linię z Nine Elms do Gosport wzdłuż linii London and South Western Railway , znacznie dłuższą niż jakakolwiek inna linia do tego czasu. Admiralicja zapłaciła połowę kosztów kapitałowych i 1500 funtów rocznie za prywatny telegraf dwuigłowy na tej linii, aby połączyć go ze swoją bazą w Portsmouth , ostatecznie zastępując telegraf optyczny . We wrześniu 1845 roku finansista John Lewis Ricardo i Cooke założyli Electric Telegraph Company . Ta firma wykupiła patenty Cooke'a i Wheatstone'a i solidnie ugruntowała biznes telegraficzny. W 1869 roku firma została znacjonalizowana i weszła w skład Poczty Głównej . Telegraf jednoigłowy odniósł duży sukces na brytyjskich kolejach, a pod koniec XIX wieku nadal używano 15 000 zestawów. Niektóre pozostawały w służbie w latach trzydziestych XX wieku.

Telegraf Cooke'a i Wheatstone'a był w dużej mierze ograniczony do Wielkiej Brytanii i Imperium Brytyjskiego. Jednak przez pewien czas był również używany w Hiszpanii. Po nacjonalizacji sektora telegraficznego w Wielkiej Brytanii, poczta powoli zastępowała różne odziedziczone systemy, w tym telegraf Cooke'a i Wheatstone'a, systemem telegraficznym Morse'a.

Aresztowanie Tawella

John Tawell na jego procesie

Podejrzany o morderstwo, John Tawell, został zatrzymany po użyciu telegrafu igłowego ze Slough do Paddington w dniu 1 stycznia 1845 r. Uważa się, że jest to pierwsze użycie telegrafu do złapania mordercy. Wiadomość brzmiała:

W SALT HILL ZOSTAŁO POPEŁNIONE MORDERSTWO, A PODEJRZEWANY MORDERCĘ BYŁ WIDOCZNY, ŻE WSIADA BILETY PIERWSZEJ KLASY DO LONDYNU POCIĄGIEM, KTÓRY ODJEŻDŻA Z SLOUG O 19:42. JEST W STANIE KWAKERA W WSPANIAŁYM PŁASZCZU, KTÓRY Sięga prawie do NA NOGACH ZNAJDUJE SIĘ W OSTATNIM PRZEDZIALE PRZEDZIAŁU DRUGIEJ KLASY

System Cooke i Wheatstone nie obsługiwał interpunkcji, małych liter ani niektórych liter. Nawet system dwuigłowy pomijał litery J, Q i Z; stąd błędna pisownia słów „just” i „Quaker”. Spowodowało to pewne trudności operatorowi odbierającemu w Paddington, który wielokrotnie prosił o ponowne wysłanie po otrzymaniu KWA, co uznał za pomyłkę. Trwało to do momentu, gdy mały chłopiec zasugerował, aby operator wysyłający mógł dokończyć słowo, po czym zostało to zrozumiane. Po przybyciu Tawell był śledzony przez detektywa do pobliskiej kawiarni i tam aresztowany. Relacje prasowe o tym incydencie dały duży rozgłos telegrafowi elektrycznemu i mocno pokazały go opinii publicznej.

Szeroko nagłośnione aresztowanie Tawella było jednym z dwóch wydarzeń, które zwróciły uwagę opinii publicznej na telegraf i doprowadziły do ​​​​jego powszechnego użycia poza sygnalizacją kolejową. Drugim wydarzeniem było telegraficzne ogłoszenie narodzin Alfreda Ernesta Alberta , drugiego syna królowej Wiktorii . Wiadomość została opublikowana w The Times z niespotykaną szybkością 40 minut po ogłoszeniu.

Blok kolejowy działa

System bloków sygnalizacyjnych to system bezpieczeństwa pociągu, który dzieli tory na bloki i wykorzystuje sygnały, aby zapobiec wjechaniu innego pociągu na blok, dopóki pociąg już znajdujący się w bloku nie odjedzie. System został zaproponowany przez Cooke'a w 1842 roku w Telegraphic Railways or the Single Way jako bezpieczniejszy sposób pracy na pojedynczych liniach . Wcześniej separacja pociągów opierała się wyłącznie na ścisłym rozkładzie jazdy, który nie pozwalał na nieprzewidziane zdarzenia. Pierwsze zastosowanie obróbki blokowej miało miejsce prawdopodobnie w 1839 r., kiedy George Stephenson kazał zainstalować telegraf Cooke'a i Wheatstone'a w Clay Cross Tunnel na kolei North Midland Railway . Instrumenty specyficzne dla obróbki bloków zostały zainstalowane w 1841 r. Obróbka bloków stała się normą i pozostaje nią do dnia dzisiejszego, z wyjątkiem tego, że nowoczesna technologia pozwoliła na zastąpienie stałych bloków ruchomymi blokami na najbardziej ruchliwych kolejach.

Operacja

Telegraf pięcioigłowy odbierający literę G.

Telegraf Cooke'a i Wheatstone'a składał się z szeregu igieł magnetycznych, które można było obracać na niewielką odległość w prawo lub w lewo za pomocą indukcji elektromagnetycznej z energetyzującego uzwojenia. Kierunek ruchu został określony przez kierunek prądu w przewodach telegraficznych. Tablica była oznaczona siatką w kształcie rombu z literą na każdym przecięciu siatki i tak ułożona, że ​​​​kiedy dwie igły są zasilane, wskazywały określoną literę.

Liczba drutów wymaganych przez system Cooke'a i Wheatstone'a jest równa liczbie użytych igieł. Liczba igieł określa liczbę znaków, które można zakodować. Patent Cooke'a i Wheatstone'a zaleca pięć igieł, i to była liczba na ich wczesnych modelach demonstracyjnych. Liczba kodów, które można uzyskać z 2, 3, 4, 5, 6… igieł to odpowiednio 2, 6, 12, 20, 30….

Na końcu nadawczym znajdowały się dwa rzędy guzików, po parze guzików dla każdej cewki w każdym rzędzie. Operator wybierał po jednym przycisku z każdego rzędu. To połączyło dwie cewki odpowiednio z dodatnim i ujemnym końcem akumulatora. Drugie końce cewek były podłączone do przewodów telegraficznych, a stąd do jednego końca cewek na stacji odbiorczej. Pozostałe końce cewek odbiorczych, gdy były w trybie odbioru, były ze sobą połączone. W ten sposób prąd przepływał przez te same dwie cewki na obu końcach i zasilał te same dwie igły. W tym systemie igły były zawsze zasilane parami i zawsze obracały się w przeciwnych kierunkach.

Telegraf pięcioigłowy

Pięcioigłowemu telegrafowi z dwudziestoma możliwymi pozycjami igły brakowało sześciu kodów do zakodowania całego alfabetu. Pominięte litery to C, J, Q, U, X i Z. Wielką zaletą tego telegrafu było to, że był prosty w użyciu i wymagał niewielkiego szkolenia operatora. Nie ma kodu do nauczenia się, ponieważ wysyłany list był widoczny zarówno dla operatora wysyłającego, jak i odbierającego.

W pewnym momencie dodano możliwość samodzielnego poruszania pojedynczą igłą. Wymagało to dodatkowego przewodu do wspólnego powrotu, prawdopodobnie za pomocą powrotu uziemienia . To radykalnie zwiększyło przestrzeń kodową , ale użycie dowolnych kodów wymagałoby bardziej szczegółowego szkolenia operatora, ponieważ wyświetlacza nie można było odczytać z siatki, tak jak proste kody alfabetyczne. Z tego powodu dodatkowa funkcjonalność służyła jedynie do dodawania cyfr poprzez wskazanie igłą wymaganej cyfry zaznaczonej wokół krawędzi planszy. Ekonomiczna potrzeba zmniejszenia liczby drutów ostatecznie okazała się silniejszą zachętą niż prostota użytkowania i skłoniła Cooke'a i Wheatstone'a do opracowania telegrafów dwuigłowych i jednoigłowych.

Schemat ideowy telegrafu pięcioigłowego nadającego znak A

Telegraf dwuigłowy

Telegraf dwuigłowy wymagał trzech przewodów, po jednym dla każdej igły i wspólnego powrotu. Kodowanie różniło się nieco od telegrafu pięcioigłowego i należało się go nauczyć, a nie czytać z wyświetlacza. Igły mogły poruszać się w lewo lub w prawo jeden, dwa lub trzy razy w krótkich odstępach czasu lub jeden raz w obu kierunkach w krótkich odstępach czasu. Można było przesuwać albo igłę, albo obie razem. Dało to w sumie 24 kody, z których jeden został zajęty przez kod stopu. Tym samym pominięto trzy litery: J, Q i Z, które zastąpiono odpowiednio G, K i S.

Pierwotnie telegraf był wyposażony w dzwonek, który dzwonił, gdy inny operator chciał zwrócić na siebie uwagę. Okazało się to tak irytujące, że zostało usunięte. Stwierdzono, że kliknięcie igły o jej ogranicznik wystarczyło, aby zwrócić na siebie uwagę.

Telegraf jednoigłowy

System ten został opracowany w celu zastąpienia niedziałającego telegrafu wieloprzewodowego na linii Paddington do West Drayton. Wymagało to tylko dwóch przewodów, ale bardziej złożonego kodu i mniejszej szybkości transmisji. Podczas gdy system z dwiema igłami wymagał kodu składającego się z trzech jednostek (to znaczy do trzech ruchów igieł do reprezentowania każdej litery), system z jedną igłą wykorzystywał kod składający się z czterech jednostek, ale miał wystarczającą liczbę kodów do zakodowania całego alfabetu . Podobnie jak poprzedni system dwuigłowy, jednostki kodowe składały się z szybkich, następujących po sobie, szybkich odchyleń igły w lewo lub w prawo. Igła uderzyła w słupek, gdy się poruszyła, powodując jego dzwonienie. Dla ruchów w lewo iw prawo zapewniono różne dźwięki, aby operator mógł usłyszeć, w jakim kierunku porusza się igła, bez patrzenia na nią.

Kody

Oryginalne kody telegrafów jedno-, dwu- i pięcioigłowych. Kreska pochylona w lewo wskazuje, że igła jest obrócona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, czyli z górną częścią skierowaną w lewo. Pociągnięcie pochylone w prawo oznacza igłę skierowaną w prawo. W przypadku kodów wielu pociągnięć pierwszy ruch odbywa się w kierunku krótkiego pociągnięcia. Na przykład w kodzie jednoigłowym E to lewa-prawa-lewa, L to prawa-lewa-prawa-lewa, a U to lewa-lewa-prawa.

Kody były udoskonalane i dostosowywane w miarę ich używania. Do 1867 roku do pięcioigłowego kodu dodano cyfry. Osiągnięto to poprzez zapewnienie szóstego drutu do wspólnego powrotu, umożliwiającego poruszanie tylko pojedynczą igłą. Z oryginalnymi pięcioma drutami możliwe było przesuwanie igieł tylko parami i zawsze w przeciwnych kierunkach, ponieważ nie było wspólnego drutu. Teoretycznie możliwe jest użycie znacznie większej liczby kodów przy wspólnej sygnalizacji powrotu, ale nie wszystkie z nich można wygodnie stosować z wyświetlaczem wskazania sieci. Cyfry zostały opracowane poprzez zaznaczenie ich wokół krawędzi rombowej siatki. Igły od 1 do 5, gdy są zasilane w prawo, wskazywały odpowiednio cyfry od 1 do 5, a po lewej odpowiednio cyfry od 6 do 9 i 0. Na zestawach telegraficznych przewidziano dwa dodatkowe przyciski, aby umożliwić podłączenie wspólnego powrotu do dodatniego lub ujemnego bieguna akumulatora, zgodnie z kierunkiem, w którym pożądane było przesunięcie igły.

C&W code Q.svgC&W code Z.svgC&W code Q(2).svgC&W code Z(2).svgC&W code J.svgC&W code number shift.svgC&W code letter shift.svg Również do 1867 r. kody dla Q ( ) i Z ( ) zostały dodane do kodu jednoigłowego, ale najwyraźniej nie dla J. Jednak kody dla Q ( ), Z ( ) i J ( ) są zaznaczone na tablice późniejszych telegrafów igłowych wraz z sześciojednostkowymi kodami przesunięcia liczby ( ) i przesunięcia litery ( ). Dodano wiele kodów złożonych dla elementów sterujących operatora, takich jak czekaj i powtarzaj . Te związki są podobne do znaków znalezionych w kodzie Morse'a , gdzie dwa znaki są uruchamiane razem bez przerwy między znakami. Dwuigłowe kody przesunięcia liczb i przesunięć liter są również złożone, dlatego zostały zapisane z kreską górną.

Kody używane do telegrafu czteroigłowego nie są znane, a żaden sprzęt nie przetrwał. Nie wiadomo nawet, jakie litery przypisano dwunastu możliwym kodom.

Notatki

Bibliografia

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cooke_and_Wheatstone_telegraph&oldid=1136854414 ”