Nåletelegraf - Needle telegraph

En nåletelegraf er en elektrisk telegraf, der bruger indikationsnåle, der bevæges elektromagnetisk som middel til at vise meddelelser. Det er en af ​​de to hovedtyper af elektromagnetisk telegraf, den anden er ankringssystemet som eksemplificeret ved Samuel Morse 's telegraf i De Forenede Stater. Nåletelegrafier blev meget brugt i Europa og det britiske imperium i løbet af det nittende århundrede.

Nålstelegrafier blev foreslået kort efter, at Hans Christian Ørsted opdagede, at elektriske strømme kunne afbøje kompasnåle i 1820. Pavel Schilling udviklede en telegraf ved hjælp af nåle ophængt af tråde. Dette var beregnet til installation i Rusland til regeringsbrug, men Schilling døde i 1837, før det kunne implementeres. Carl Friedrich Gauss og Wilhelm Eduard Weber byggede en telegraf, der blev brugt til videnskabelig undersøgelse og kommunikation mellem universitetssteder. Carl August von Steinheil tilpassede Gauss og Webers ret besværlige apparater til brug på forskellige tyske jernbaner.

I England begyndte William Fothergill Cooke at bygge telegrafier, der oprindeligt var baseret på Schillings design. Med Charles Wheatstone producerede Cooke et meget forbedret design. Dette blev taget op af flere jernbanevirksomheder. Cookes Electric Telegraph Company , der blev dannet i 1846, leverede den første offentlige telegraftjeneste. Nåltelegrafierne fra Electric Telegraph Company og deres rivaler var standardformen for telegrafi i Det Forenede Kongerige i den bedre del af det nittende århundrede. De fortsatte med at bruge, selv efter at Morse-telegrafen blev den officielle standard i Storbritannien i 1870. Nogle var stadig i brug godt i det tyvende århundrede.

Tidlige ideer

Nåltelegrafens historie begyndte med den milepælsopdagelse, udgivet af Hans Christian Ørsted den 21. april 1820, at en elektrisk strøm afbøjede nålen til et nærliggende kompas. Næsten straks indså andre forskere potentialet, dette fænomen havde for at opbygge en elektrisk telegraf. Den første, der antydede dette, var den franske matematiker Pierre-Simon Laplace . Den 2. oktober sendte André-Marie Ampère , der handlede på forslag fra Laplace, et papir om denne idé til Paris Academy of Sciences . Ampères (teoretiske) telegraf havde et par ledninger til hvert bogstav i alfabetet med et tastatur til at kontrollere, hvilket par der var forbundet med et batteri. I den modtagende ende placerede Ampère små magneter under ledningerne. Virkningen på magneten i Ampères skema ville have været meget svag, fordi han ikke formede ledningen til en spole omkring nålen for at formere den magnetiske effekt af strømmen. Johann Schweigger havde allerede opfundet galvanometeret (i september) ved hjælp af en sådan multiplikator, men Ampère havde enten endnu ikke fået nyheden eller kunne ikke indse dens betydning for en telegraf.

Peter Barlow undersøgte Ampères idé, men troede, at den ikke ville fungere. I 1824 offentliggjorde han sine resultater og sagde, at virkningen på kompasset blev alvorligt mindsket "med kun 200 fod ledning". Barlow og andre fremtrædende akademikere fra den tid, der var enige med ham, blev kritiseret af nogle forfattere for at forsinke udviklingen af ​​telegrafen. Et årti gik mellem Ampères papir, der blev læst, og de første elektromagnetiske telegrafer, der blev bygget.

Udvikling

Schilling-telegraf

Det var først i 1829, at ideen om at anvende Schweigger-stilmultiplikatorer til telegrafnåle blev fremført af Gustav Theodor Fechner i Leipzig. Fechner, i andre henseender efter ordningen med Ampère, foreslog også et par ledninger til hvert bogstav (fireogtyve i det tyske alfabet) lagt under jorden for at forbinde Leipzig med Dresden. Fechners idé blev taget op af William Ritchie fra Royal Institution of Britain i 1830. Ritchie brugte 26 tyre par ledninger, der løb hen over et forelæsningsrum som en principdemonstration. I mellemtiden konstruerede Pavel Schilling i Rusland en række telegrafer, der også brugte Schweigger-multiplikatorer. Den nøjagtige dato, hvor Schilling skiftede fra at udvikle elektrokemiske telegrafer til nåltelegrafer, vides ikke, men Hamel siger, at han viste en i tidlig udvikling for tsar Alexander I, der døde i 1825. I 1832 udviklede Schilling den første nåletelegraf (og den første elektromagnetiske telegraf) af enhver art) beregnet til praktisk brug. Tsar Nicholas I startede et projekt for at forbinde Skt. Petersborg med Kronstadt ved hjælp af Schillings telegraf, men det blev annulleret ved Schillings død i 1837.

Schillings ordning havde nogle ulemper. Selvom det brugte langt færre ledninger end foreslået af Ampère eller brugt af Ritchie, brugte hans demonstration fra 1832 stadig otte ledninger, hvilket gjorde systemet dyrt at installere over meget lange afstande. Schillings ordning brugte en bank med seks nåleinstrumenter, der mellem dem viste en binær kode, der repræsenterer et bogstav i alfabetet. Schilling udtænkte en kode, der gjorde det muligt at sende brevkoden serielt til et enkelt nåleinstrument, men han fandt ud af, at de dignitarier, han demonstrerede, at telegrafen kunne forstå seksnålsversionen lettere. Transmissionshastigheden var meget langsom på multinålstelegrafen, måske så lavt som fire tegn i minuttet , og endnu langsommere på single-needle-versionen. Årsagen til dette var hovedsageligt, at Schilling kraftigt havde overdampet nålernes bevægelse ved at bremse dem med en platinspade i en kop kviksølv. Schillings metode til montering af nålen ved at suspendere den med en silketråd over multiplikatoren havde også praktiske vanskeligheder. Instrumentet skulle nivelleres omhyggeligt inden brug og kunne ikke flyttes eller forstyrres under brug.

Gauss og Weber telegraferer

I 1833 oprettede Carl Friedrich Gauss og Wilhelm Eduard Weber en eksperimentel nåletelegraf mellem deres laboratorium i Göttingen Universitet og universitetets astronomiske observatorium omkring en og en halv kilometer væk, hvor de studerede Jordens magnetfelt. Linjen bestod af et par kobbertråde på stolper over taghøjden. Det modtagende instrument, de brugte, var et konverteret laboratorieinstrument, hvoraf den såkaldte nål var en stor stangmagnet, der vejede et pund. I 1834 udskiftede de magneten med en endnu tungere, rapporteret forskelligt som 25, 30 og 100 pund. Magneten bevægede sig så minutvis, at et teleskop var påkrævet for at observere en skala, der blev reflekteret fra det af et spejl. Det oprindelige formål med denne linje var slet ikke telegrafisk. Det blev brugt til at bekræfte rigtigheden eller ej af Georg Ohms daværende nylige arbejde , det vil sige, at de verificerede Ohms lov . De fandt hurtigt andre anvendelser, hvoraf den første var synkronisering af ure i de to bygninger. Inden for få måneder udviklede de en telegrafkode, der gjorde det muligt for dem at sende vilkårlige meddelelser. Signalhastigheder var omkring syv tegn i minuttet. I 1835 udskiftede de batterierne i deres telegraf med et stort magneto-elektrisk apparat, der genererede telegrafimpulser, da operatøren flyttede en spole i forhold til en stangmagnet. Denne maskine er lavet af Carl August von Steinheil . Gauss- og Weber-telegrafen forblev i daglig tjeneste indtil 1838.

I 1836 spurgte jernbanen Leipzig – Dresden, om Gauss- og Weber-telegrafen kunne installeres på deres linje. Laboratorieinstrumentet var alt for besværligt og alt for langsomt til at blive brugt på denne måde. Gauss bad Steinheil om at udvikle noget mere praktisk til jernbanebrug. Dette gjorde han og producerede et kompakt nåleinstrument, som også udsendte lyde, mens det modtog beskeder. Nålen ramte en af ​​to klokker, henholdsvis til højre og venstre, da den blev afbøjet. De to klokker havde forskellige toner, så operatøren kunne fortælle, hvilken vej nålen var blevet bøjet uden konstant at se på den.

Steinheil installerede først sin telegraf langs fem miles spor, der dækkede fire stationer omkring München. I 1838 installerede han et andet system på jernbanelinjen Nürnberg-Fürth . Gauss foreslog, at han skulle bruge skinnerne som ledere og helt undgå at installere ledninger. Dette mislykkedes, da Steinheil prøvede det, fordi skinnerne ikke var godt isoleret fra jorden, men i løbet af denne fiasko indså han, at han kunne bruge jorden som en af ​​lederne. Dette var den første jord-retur-telegraf, der blev taget i brug overalt.

Kommerciel brug

Cooke og Wheatstone telegraf

Det mest anvendte nålesystem og den første telegraf af enhver art, der blev brugt kommercielt, var Cooke og Wheatstone-telegrafen , der blev ansat i Storbritannien og det britiske imperium i det 19. og tidlige 20. århundrede på grund af Charles Wheatstone og William Fothergill Cooke . Inspirationen til at bygge en telegraf kom i marts 1836, da Cooke så et af Schillings nåleinstrumenter demonstreret af Georg Wilhelm Muncke i et foredrag i Heidelberg (skønt han ikke var klar over, at instrumentet skyldtes Schilling). Cooke skulle studere anatomi, men forlod straks dette og vendte tilbage til England for at udvikle telegrafi. Han oprindeligt byggede en tre-nål telegraf, men troede at nål telegrafier altid ville kræve flere ledninger, flyttede han til mekanisk design. Hans første indsats var en urværkstelegrafalarm, som senere blev taget i brug hos telegrafvirksomheder. Derefter opfandt han en mekanisk telegraf baseret på en musikalsk snusboks. I denne enhed blev tilbageholdelsen af ​​urmekanismen frigivet ved armaturet på en elektromagnet. Cooke udførte dette arbejde ekstremt hurtigt. Nåltelegrafen blev afsluttet inden for tre uger, og den mekaniske telegraf inden for seks uger efter at have set Muncke's demonstration. Cooke forsøgte at interessere Liverpool og Manchester Railway i hans mekaniske telegraf til brug som jernbanesignalering, men det blev afvist til fordel for et system ved hjælp af dampfløjter. Usikker på, hvor langt hans telegraf kunne fås til at fungere, konsulterede Cooke Michael Faraday og Peter Mark Roget . De satte ham i kontakt med den fremtrædende videnskabsmand Charles Wheatstone, og de to arbejdede derefter i partnerskab. Wheatstone foreslog at bruge et meget forbedret nåleinstrument, og de udviklede derefter en telegraf med fem nåle.

Cooke and Wheatstone-femnåls-telegrafen var en væsentlig forbedring af Schilling-telegrafen. Nåleinstrumenterne var baseret på galvanometeret fra Macedonio Melloni . De blev monteret på en lodret plade med nåle centralt drejet. Nåle kunne observeres direkte, og Schillings sarte silketråde blev helt fjernet. Systemet krævede fem ledninger, en mindre reduktion af den, der blev brugt af Schilling, dels fordi Cooke og Wheatstone-systemet ikke krævede en fælles ledning. I stedet for Schillings binære kode blev der sendt strøm gennem en ledning til en nåls spole og returneret via en anden spole og ledning. Denne ordning svarede til den, der blev anvendt af Samuel Thomas von Sömmerring på hans kemiske telegraf, men med en meget mere effektiv kodningsordning. Sömmerrings kode krævede en ledning pr. Tegn . Endnu bedre var de to nåle, der fik energi, lavet til at pege på et bogstav i alfabetet. Dette gjorde det muligt for apparatet at blive brugt af ufaglærte operatører uden behov for at lære en kode - et vigtigt salgsargument til de jernbaneselskaber, systemet var rettet mod. En anden fordel var, at det var meget hurtigere med 30 tegn i minuttet. Det brugte ikke tungt kviksølv som dæmpningsvæske, men brugte i stedet en vinge i luften, et meget bedre match til ideel dæmpning .

Femnåls-telegrafen blev første gang taget i brug med Great Western Railway i 1838. Den blev dog hurtigt droppet til fordel for to-nål og enkeltnålssystemer. Omkostningerne ved flere ledninger viste sig at være en vigtigere faktor end omkostningerne ved uddannelsesoperatører. I 1846 dannede Cooke Electric Telegraph Company med John Lewis Ricardo , det første firma, der tilbød en telegraftjeneste til offentligheden. De fortsatte med at sælge nåletelegrafsystemer til jernbanevirksomheder til signalering, men de byggede også langsomt et nationalt netværk til generel brug for virksomheder, presse og offentligheden. Nålstelegrafier blev officielt afløst af Morse-telegrafen, da den britiske telegrafindustri blev nationaliseret i 1870, men nogle fortsatte med at bruge godt i det tyvende århundrede.

Andre systemer

Henley-Foster-telegrafen var en nåletelegraf, der blev brugt af det britiske og irske Magnetic Telegraph Company , den største rival til Electric Telegraph Company. Det blev opfundet i 1848 af William Thomas Henley og George Foster. Det blev lavet i både enkeltnåls- og tonålsformer, som i drift svarede til de tilsvarende Cooke- og Wheatstone-instrumenter. Det unikke ved denne telegraf var, at den ikke krævede batterier. Telegrafimpulser blev genereret af spoler, der bevægede sig gennem et magnetfelt, da operatøren arbejdede maskinens håndtag for at sende meddelelser. Henley-Foster instrumentet var det mest følsomme instrument til rådighed i 1850'erne. Det kunne følgelig betjenes over større afstand og dårligere kvalitetslinjer end andre systemer.

Den Foy-Breguet telegraf blev opfundet af Alphonse Foy og Louis-François-Clement Breguet i 1842, og anvendes i Frankrig. Instrumentdisplayet blev arrangeret for at efterligne det franske optiske telegrafsystem , hvor de to nåle indtog de samme positioner som armene på Chappe-semaforen. Dette arrangement betød, at operatører ikke behøvede at blive omskolet, når deres telegraflinjer blev opgraderet til den elektriske telegraf. Foy-Breguet-telegrafen beskrives normalt som en nåletelegraf, men elektrisk er det faktisk en type armaturtelegraf. Nålene bevæges ikke ved hjælp af et galvanometerarrangement. De flyttes i stedet af et urværk, som operatøren skal holde afviklet. Spærringen af ​​uret frigives af en elektromagnetisk anker, der fungerer på kanterne af en modtaget telegrafimpuls.

Ifølge Stuart M. Hallas var nåletelegrafier i brug på Great Northern Line så sent som i 1970'erne. Den telegraf kode bruges på disse instrumenter var morsekode . I stedet for de sædvanlige prikker og bindestreger af forskellig varighed, men med samme polaritet, brugte nåleinstrumenter pulser af samme varighed, men modsatte polariteter for at repræsentere de to kodeelementer. Dette arrangement blev almindeligt anvendt på nåletelegrafier og ubådstelegrafkabler i det 19. århundrede efter at Morse-kode blev den internationale standard.

Pseudovidenskab

Sympatiske nåle var et formodet middel til øjeblikkelig kommunikation fra det 17. århundrede på afstand ved hjælp af magnetiserede nåle. At pege den ene nål på et bogstav i alfabetet skulle få sin partnernål til at pege på det samme bogstav et andet sted.

Referencer

Bibliografi

• Bowers, Brian, Sir Charles Wheatstone: 1802–1875 , IEE, 2001 ISBN  9780852961032 .
• Bright, Charles, Submarine Telegraphs , London: Crosby Lockwood, 1898 OCLC  776529627 .
• Dawson, Keith, "Elektromagnetisk telegrafi: tidlige ideer, forslag og apparater", s. 113–142 i, Hall, A. Rupert; Smith, Norman (red.), Technology of Technology , bind. 1, Bloomsbury Publishing, 2016 ISBN  1350017345 .
• Fahie, John Joseph, A History of Electric Telegraphy, to the Year 1837 , London: E. & FN Spon, 1884 OCLC  559318239 .
• Garratt, GRM, "The early history of telegraphy" , Philips Technical Review , vol. 26, nr. 8/9, s. 268-284, 21. april 1966.
• Hallas, Stuart M., "The single needle telegraph" , www.samhallas.co.uk, hentet og arkiveret 29. september 2019.
• Hubbard, Geoffrey, Cooke og Wheatstone: Og opfindelsen af ​​den elektriske telegraf , Routledge, 2013 ISBN  1135028508 .
• Huurdeman, Anton A., The Worldwide History of Telecommunications , Wiley, 2003 ISBN  0471205052
• Kieve, Jeffrey L., The Electric Telegraph: A Social and Economic History , David og Charles, 1973 OCLC  655205099 .
• Mercer, David, The Phone: The Life Story of a Technology , Greenwood Publishing Group, 2006 ISBN  9780313332074 .
• Phillips, Ronnie J., "Digital teknologi og institutionel forandring fra den forgyldte tidsalder til moderne tid: Virkningen af ​​telegrafen og Internettet" , Journal of Economic Issues , bind. 34, udg. 2, s. 267-289, juni 2000.
• Shaffner, Taliaferro Preston, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859 OCLC  258508686 .
• Yarotsky, AV, "150-årsdagen for den elektromagnetiske telegraf" , Telecommunication Journal , bind. 49, nr. 10, s. 709–715, oktober 1982.

---

• "Telegrafens fremskridt: del VII" , Nature , bind. 12, s. 110–113, 10. juni 1875.

eksterne links

• Medier relateret til nåletelegrafier på Wikimedia Commons