Борис Беликов - Телеграф и телефон
В дальнейшем Шиллинг упростил изобретенный им телеграф, сведя его к одному только мультипликатору и двум проводам между станциями. Это было значительным шагом вперед и подготовило почву для последующих усовершенствований телеграфного аппарата.
Вскоре об изобретении Шиллинга узнал царь Николай I. Он ознакомился с телеграфом и заявил изобретателю: «Это — весьма и весьма забавная штука!».
Изобретатель ожидал, что последует «высочайшее повеление» о производстве телеграфных аппаратов в России. Однако этого не произошло. Шиллингу лишь предписали установить аппараты в кабинете царя, в помещении одной из фрейлин, у шефа жандармов и у главноуправляющего путями сообщения.
После успешного применения телеграфа на небольшом расстоянии Шиллингу поручили установить телеграфную связь между Петербургом и Кронштадтом. Осуществить это ему не удалось. В 1837 году П. Л. Шиллинг скончался. Изобретатель успел только разработать надежную изоляцию проводов, которые собирался проложить по дну Финского залива. Это было большим достижением, так как изолированные провода тогда делать еще не умели. П. Л. Шиллинг впервые предложил также подвешивать провода к изоляторам, укрепленным на деревянных столбах. Такой способ прокладки воздушных линий связи, как известно, с успехом применяется до сих пор.
После смерти Шиллинга его дело продолжал другой выдающийся русский ученый — академик Борис Семенович Якоби. За период с 1839 по 1842 год он разработал несколько типов телеграфных аппаратов, в которых вместо магнитных стрелок были электромагниты.
Уже один из самых первых аппаратов Якоби автоматически записывал телеграммы. Телеграфист замыкал или размыкал цепь электрической батареи. Под влиянием импульсов тока в приемном аппарате «срабатывало» пишущее устройство — карандаш, прикрепленный к якорю электромагнита. Карандаш то поднимался вверх, то опускался вниз, в зависимости от того, проходил ли ток в обмотке электромагнита. Своим острием карандаш касался фарфоровой дощечки, которая равномерно передвигалась в горизонтальном направлении при помощи часового механизма. На дощечке получалась зигзагообразная линия. Выступы этой линии были длиннее или короче, что зависело от продолжительности импульсов тока.
Комбинируя продолжительность импульсов, передавали телеграфные депеши. Этот аппарат был более совершенным, нежели аппарат Шиллинга. Однако Якоби продолжал работать над дальнейшим усовершенствованием телеграфной связи. Его труды увенчались успехом: в 1850 году он изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат.
Телеграфный буквопечатающий аппарат Якоби (рис. 5) состоял из передатчика, приемника и однопроводной линии связи (вторым проводом служила «земля»).
Рис. 5. Схема первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата Б. С. Якоби (1850 г.).
Передатчик представлял собой простое устройство, состоявшее из неподвижного диска, по окружности которого были нанесены буквы и цифры. Через центр диска проходила металлическая ось со стрелкой, укрепленной на одном из ее концов. Конец стрелки указывал на какую-нибудь букву или цифру. Против каждой буквы было небольшое отверстие. Другой конец оси через систему зубчатых колес соединялся с часовым механизмом. На той же оси находился еще барабанчик-коллектор, состоящий из ряда металлических пластинок, отделенных друг от друга изолирующими прокладками. Число пластинок коллектора равнялось числу знаков (букв и цифр), нанесенных на диске. С коллектором соприкасались две металлические пластинки — щетки. Одна из щеток была соединена с источником тока — электрической батареей, а другая — с металлическим проводом линии связи.
В приемнике имелся точно такой же диск с нанесенными на нем теми же буквами и цифрами, как в передатчике, но без отверстий против этих знаков. Стрелка приемника приводилась в движение не часовым механизмом, как в передатчике (рис. 5), а устройством, действующим от приемного электромагнита. Приемный электромагнит, как только в его обмотку поступал электрический ток, притягивал небольшую стальную пластинку — якорь. На якоре была укреплена другая пластинка-собачка с зубом на конце, упиравшимся во впадину храпового колеса. Это храповое колесо закреплялось на оси стрелки и под действием собачки поворачивалось на один зубец при каждом импульсе тока, поступавшем в обмотку электромагнита. Число зубцов храпового колеса соответствовало количеству букв и цифр телеграфной азбуки. На той же оси с храповым колесом было укреплено зубчатое колесо, имеющее сцепление, как показано на рис. 5, с другим зубчатым колесом, укрепленным на оси типового колеса. Типовое колесо представляло собой деревянный диск, на ребре которого по всей окружности были заделаны пластинки с вырезанными на них буквами и цифрами. На небольшом расстоянии от края типового колеса помещался резиновый печатающий валик. Между типовым колесом и валиком проходила бумажная лента, на которой при передаче сигналов и отпечатывались буквы телеграммы.
Как же работал этот аппарат?
На передающей станции телеграфист нажимал на клавиши, устроенные наподобие клавишей рояля. Каждой передаваемой букве, цифре или знаку препинания соответствовала своя клавиша. При ударе по клавише особый, довольно просто устроенный механизм вставлял в одно из отверстий диска передатчика штифт. Назначение штифта заключалось в торможении оси коллектора. Когда стрелка доходила до штифта, коллектор останавливался.
Когда телеграмма не передавалась, коллектор вращался непрерывно под действием заведенной пружины часового механизма. Тогда также непрерывно передавались импульсы тока в линию, и электромагнит приемного устройства передвигал стрелку и типовое колесо с той же скоростью, с какой передвигалась стрелка передатчика. При этом приемный электромагнит срабатывал каждый раз, когда стрелка передатчика переходила с одного знака на другой. Поэтому стрелка приемника всегда находилась в таком же положении, что и стрелка передатчика, т. е. стрелки передатчика и приемника всегда находились против одних и тех же знаков, нанесенных на дисках.
Оси стрелок вращались довольно быстро, импульсы тока, создаваемые при помощи коллектора передатчика, получались очень короткими. От этих импульсов тока срабатывал, как было сказано, приемный электромагнит, передвигающий ось со стрелкой и типовым колесом, однако отпечатывания знаков в приемнике не производилось, потому что печатающий электромагнит был рассчитан так, что под, действием коротких импульсов тока он срабатывать не успевал.
Но вот на передатчике нажали одну из клавишей. Штифт тотчас вошел в нужное отверстие на диске передатчика. Стрелка, дойдя до штифта, затормозила ось коллектора. В линию связи послан продолжительный импульс тока — и печатающий электромагнит сработал. При этом печатающий валик прижал бумажную ленту телеграммы к типовому колесу. На ленте отпечатался соответствующий телеграфный знак. Когда на передатчике отпустили нажатую клавишу, штифт выскочил (провалился) из отверстия диска и вращение осей возобновилось.
Современные телеграфные аппараты, будучи конструктивно видоизменены и усовершенствованы, основаны все же на тех самых принципах, которые впервые были разработаны русскими учеными Шиллингом и Якоби.
Пишущий телеграфный аппарат
Первоначальный образец пишущего телеграфного аппарата был сконструирован американцем С. Морзе в 1837 году. Современным, значительно улучшенным образцом такого пишущего телеграфного аппарата является выпущенный советской промышленностью телеграфный аппарат М-44.
Этот аппарат — один из самых простых современных телеграфных аппаратов. Запись принимаемых телеграмм производится в нем на бумажной ленте в виде условных знаков. Схема аппарата М-44 изображена на рис. 6.
Рис. 6. Схема телеграфного аппарата М-44.
На этой схеме видно, что в аппарате М-44 тоже есть электромагнит. К якорю электромагнита прикреплен пишущий рычаг. На конце рычага находится пишущее колесико, опущенное в небольшую ванночку с краской.
Передатчиком служит телеграфный ключ. При нажатии на ключ ток от положительного полюса электрической батареи проходит в провод (линию связи), затем в обмотку электромагнита и через землю (второй «провод») возвращается к заземленному отрицательному полюсу батареи. Когда ток проходит через обмотку электромагнита, то якорь его притягивается и пишущее колесико при помощи пишущего рычага прижимается к бумажной ленте. Лента непрерывно и равномерно протягивается при помощи часового механизма. Прижимаясь к ленте, пишущее колесико оставляет на ней след в виде черточек и точек. Передача телеграмм производится по определенному коду — телеграфной азбуке (рис. 7).
