Cooke og Wheatstone telegraf - Cooke and Wheatstone telegraph
Den Cooke og Wheatstone telegrafen var en tidlig elektrisk telegraf system som daterer seg fra 1830-tallet oppfunnet av den engelske oppfinneren William Fothergill Cooke og engelsk forsker Charles Wheatstone . Det var en form for nåletelegraf , og det første telegrafsystemet som ble satt i kommersiell tjeneste. Mottakeren besto av et antall nåler som kunne beveges av elektromagnetiske spoler for å peke på bokstaver på et brett. Denne funksjonen ble likt av tidlige brukere som ikke var villige til å lære koder, og arbeidsgivere som ikke ønsket å investere i opplæring av ansatte.
I senere systemer ble brevplaten dispensert, og koden ble lest direkte fra bevegelsen av nålene. Dette kom fordi antallet nåler ble redusert, noe som førte til mer komplekse koder. Endringen ble motivert av det økonomiske behovet for å redusere antall telegrafledninger som ble brukt, som var relatert til antall nåler. Endringen ble mer presserende ettersom isolasjonen til noen av de tidlige installasjonene ble dårligere, noe som førte til at noen av de originale ledningene var ubrukelige. Cooke og Wheatstones mest vellykkede system var til slutt et one-needle system som fortsatte i tjeneste inn på 1930-tallet.
Cooke og Wheatstones telegraf spilte en rolle i pågripelsen av morderen John Tawell . Når det var kjent at Tawell hadde satt seg på et tog til London, ble telegrafen brukt til å signalisere videre til enden på Paddington og få ham arrestert der. Nyheten i denne bruken av telegrafen i kriminalitetsbekjempelse genererte mye omtale og førte til økt aksept og bruk av telegrafen av publikum.
Oppfinnere
Telegrafen stammer fra et samarbeid mellom William Fothergill Cooke og Charles Wheatstone , best kjent for skoleelever fra den eponymiske Wheatstone -broen . Dette var ikke et godt samarbeid på grunn av de forskjellige målene til de to mennene. Cooke var en oppfinner og gründer som ønsket å patentere og kommersielt utnytte oppfinnelsene hans. Wheatstone, derimot, var en akademiker uten interesse for kommersielle virksomheter. Han hadde til hensikt å publisere resultatene sine og la andre fritt bruke dem. Denne forskjellen i utsikter førte til slutt til en bitter strid mellom de to mennene om krav på prioritet for oppfinnelsen. Deres forskjeller ble ført til voldgift med Marc Isambard Brunel som opptrådte for Cooke og John Frederic Daniell som opptrådte for Wheatstone. Cooke kjøpte til slutt ut Wheatstones interesse i bytte mot royalty.
Cooke hadde noen ideer for å bygge en telegraf før partnerskapet med Wheatstone og hadde konsultert forsker Michael Faraday for ekspertråd. I 1836 bygde Cooke både et eksperimentelt elektrometersystem og en mekanisk telegraf som involverte en urmekanisme med en elektromagnetisk sperre . Mye av den vitenskapelige kunnskapen for modellen som faktisk ble implementert, kom imidlertid fra Wheatstone. Cookes tidligere ideer ble stort sett forlatt.
Historie
I januar 1837 foreslo Cooke et design for en 60-kode mekanisk telegraf til direktørene for Liverpool og Manchester Railway . Dette var for komplisert for deres formål; det umiddelbare behovet var for en enkel signalkommunikasjon mellom Liverpool-stasjonen og et tau-transportmotorhus på toppen av en bratt stigning gjennom en lang tunnel utenfor stasjonen. Tau-transport til hovedstasjoner var vanlig på dette tidspunktet for å unngå støy og forurensning, og i dette tilfellet var stigningen for bratt til at lokomotivet kunne stige uten hjelp. Alt som trengs var noen få enkle signaler, for eksempel en indikasjon til motorhuset om å begynne å hale. Cooke ble bedt om å bygge en enklere versjon med færre koder, noe han gjorde i slutten av april 1837. Jernbanen bestemte seg imidlertid for å bruke en pneumatisk telegraf med fløyter i stedet. Like etter gikk Cooke i partnerskap med Wheatstone.
I mai 1837 patenterte Cooke og Wheatstone et telegrafsystem som brukte en rekke nåler på et brett som kunne flyttes for å peke på bokstaver i alfabetet. Patentet anbefalte et femnålers system, men et hvilket som helst antall nåler kan brukes, avhengig av antall tegn det var nødvendig å kode. Et firenålssystem ble installert mellom Euston og Camden Town i London på en jernbanelinje som ble konstruert av Robert Stephenson mellom London og Birmingham . Det ble vellykket demonstrert 25. juli 1837. Dette var en lignende applikasjon som Liverpool -prosjektet. Vognene ble løsrevet ved Camden Town og reiste under tyngdekraften inn i Euston. Et system var nødvendig for å signalisere til et motorhus i Camden Town for å begynne å trekke vognene oppover skråningen til det ventende lokomotivet. Som i Liverpool ble den elektriske telegrafen til slutt avvist til fordel for et pneumatisk system med fløyter.
Cooke og Wheatstone hadde sin første kommersielle suksess med en telegraf installert på Great Western Railway over 21 km fra Paddington stasjon til West Drayton i 1838. Dette var faktisk den første kommersielle telegrafen i verden. Dette var et fem-nålers, seks-leders system. Kablene ble opprinnelig installert under jorden i en stålrør. Imidlertid begynte kablene snart å mislykkes som et resultat av forringet isolasjon. Som et midlertidig tiltak ble et to-nålersystem brukt med tre av de gjenværende arbeidende underjordiske ledningene, som til tross for bruk av bare to nåler hadde et større antall koder. Siden den nye koden måtte læres, ikke bare å lese av displayet, var dette første gang i telegrafhistorien at det var nødvendig med dyktige telegrafoperatører.
Da linjen ble utvidet til Slough i 1843, ble det installert et en-nålers, to-leders system. Cooke endret også fra å føre kablene i nedgravde blyrør til det billigere og enklere å vedlikeholde systemet for å suspendere uisolerte ledninger på stolper fra keramiske isolatorer, et system som han patenterte, og som raskt ble den vanligste metoden. Denne utvidelsen ble gjort for Cookes egen regning, ettersom jernbaneselskapet ikke var villig til å finansiere et system det fremdeles anså som eksperimentelt. Frem til dette punktet hadde Great Western insistert på eksklusiv bruk og nektet Cooke tillatelse til å åpne offentlige telegrafkontorer. Cookes nye avtale ga jernbanen fri bruk av systemet i bytte mot Cookes rett til å åpne offentlige kontorer, for første gang med å etablere en offentlig telegraftjeneste. En flat rate ble belastet (i motsetning til alle senere telegraftjenester som belastet per ord) for en shilling , men mange betalte dette bare for å se det merkelige utstyret.
Fra dette tidspunktet begynte bruken av den elektriske telegrafen å vokse på de nye jernbanene som ble bygget fra London. The London og Blackwall Railway (en annen tau-halt program) var utstyrt med Cooke og Wheatstone telegraf da det åpnet i 1840, og mange andre fulgte. Avstanden på Blackwall Railway (fire miles) var for langt for dampsignalering og ingeniøren, Robert Stephenson, støttet sterkt den elektriske løsningen. I februar 1845 ble en 88 mil lang linje fra Nine Elms til Gosport fullført langs London og South Western Railway , langt lengre enn noen annen linje fram til den tiden. The Admiralty betalte halvparten av kapitalkostnad og £ 1500 per år for en privat to-nål telegraf på denne linjen for å koble den til sin base i Portsmouth , endelig erstatte optiske telegrafen . I september 1845 dannet finansmannen John Lewis Ricardo og Cooke Electric Telegraph Company . Dette selskapet kjøpte ut Cooke og Wheatstone -patentene og etablerte solid telegrafvirksomheten. I 1869 ble selskapet nasjonalisert og ble en del av General Post Office . Telegrafen med en nål viste seg å være svært vellykket på britiske jernbaner, og 15 000 sett var fremdeles i bruk på slutten av det nittende århundre. Noen forble i tjeneste på 1930 -tallet.
Cooke og Wheatstone -telegrafen var stort sett begrenset til Storbritannia og det britiske imperiet. Imidlertid ble den også brukt i Spania en tid. Etter nasjonalisering av telegrafsektoren i Storbritannia erstattet postkontoret sakte de forskjellige systemene det hadde arvet, inkludert Cooke og Wheatstone -telegrafen, med Morse -telegrafsystemet.
Tawell arrestasjon
Mord mistenker John Tawell ble pågrepet etter bruk av en nål telegraf melding fra Slough til Paddington 1. januar 1845. Dette er antatt å være den første bruken av telegrafen å fange en morder. Meldingen var:
Et mord har blitt forpliktet til Salt Hill og den mistenkte drapsmannen ble sett for å ta en billett i første klasse til London ved toget, som til venstre 742 er i en KWAKER -drakt med en flott strøk FØTTENE HAN ER I SISTE DEL AV DET ANDRE KLASSEN
Cooke og Wheatstone -systemet støttet ikke tegnsetting, små bokstaver eller noen bokstaver. Til og med system med to nåler utelot bokstavene J, Q og Z; derav feilstavingen av 'bare' og 'Quaker'. Dette forårsaket noen vanskeligheter for den mottakende operatøren i Paddington som flere ganger ba om et nytt utsendelse etter å ha mottatt KWA som han antok var en feil. Dette fortsatte til en liten gutt foreslo at senderoperatøren fikk fullføre ordet, hvoretter det ble forstått. Etter ankomst ble Tawell fulgt til en nærliggende kaffebar av en detektiv og arrestert der. Avisdekning om denne hendelsen ga mye omtale av den elektriske telegrafen og brakte den fast i offentligheten.
Den allment omtalte arrestasjonen av Tawell var en av to hendelser som brakte telegrafen til større oppmerksomhet fra offentligheten og førte til at den ble utbredt utover jernbanesignalering. Den andre hendelsen var kunngjøringen via telegraf om fødselen av Alfred Ernest Albert , andre sønn av dronning Victoria . Nyheten ble publisert i The Times med en hastighet på enestående på 40 minutter etter kunngjøringen.
Jernbaneblokk fungerer
Den signaliseringsblokksystem er et tog sikkerhetssystem som deler sporet i blokker, samt anvendelser signaler for å hindre at et annet tog går inn i en blokk til et tog allerede i blokken har forlatt. Systemet ble foreslått av Cooke i 1842 i Telegraphic Railways eller Single Way som en tryggere måte å jobbe på enkeltlinjer . Tidligere hadde separasjon av tog kun vært avhengig av streng tidsplan, noe som ikke var i stand til å tillate uforutsette hendelser. Den første bruken av blokkarbeid var sannsynligvis i 1839 da George Stephenson fikk installert en Cooke and Wheatstone -telegraf i Clay Cross Tunnel på North Midland Railway . Spesifikke instrumenter for blokkarbeid ble installert i 1841. Blokkarbeid ble normen og er det fortsatt i dag, bortsett fra at moderne teknologi har tillatt faste blokker å bli erstattet med bevegelige blokker på de travleste jernbanene.
Operasjon
Cooke og Wheatstone-telegrafen besto av et antall magnetiske nåler som kunne gjøres for å snu et lite stykke enten med eller mot klokken ved elektromagnetisk induksjon fra en energigivende vikling. Bevegelsesretningen ble bestemt av strømretningen i telegraftrådene. Tavlen var merket med et diamantformet rutenett med en bokstav i hvert rutenettkryss, og ordnet slik at når to nåler ble spenningsført, ville de peke på en bestemt bokstav.
Antall ledninger som kreves av Cooke og Wheatstone -systemet er lik antall nåler som brukes. Antall nåler bestemmer antall tegn som kan kodes. Cooke og Wheatstones patent anbefaler fem nåler, og dette var tallet på deres tidlige demonstrasjonsmodeller. Antall koder som kan hentes fra 2, 3, 4, 5, 6 ... nåler er henholdsvis 2, 6, 12, 20, 30 ....
I sendeenden var det to rader med knapper, et par knapper for hver spole i hver rad. Operatøren valgte en knapp fra hver rad. Dette koblet to av spolene til henholdsvis de positive og negative ender av batteriet. De andre endene av spolene var koblet til telegraftrådene og derfra til den ene enden av spolene på mottaksstasjonen. Den andre enden av mottaksspolene, mens de var i mottaksmodus, ble alle felles. Dermed strømmet strømmen gjennom de samme to spolene i begge ender og ga strøm til de samme to nålene. Med dette systemet ble nålene alltid aktivert i par og alltid rotert i motsatte retninger.
Fem-nåls telegraf
Den femnålige telegrafen med tjue mulige nålposisjoner manglet seks koder for å kunne kode det komplette alfabetet. Bokstavene som ble utelatt var C, J, Q, U, X og Z. Et godt salgsargument med denne telegrafen var at den var enkel å bruke og krevde lite operatøropplæring. Det er ingen kode å lære, ettersom brevet som ble sendt ble synlig vist for både sender og mottaker.
På et tidspunkt ble muligheten til å flytte en enkelt nål uavhengig lagt til. Dette krevde en ekstra leder for en felles retur, muligens ved hjelp av en jordretur . Dette økte kodenes område dramatisk , men bruk av vilkårlige koder ville ha krevd mer omfattende operatøropplæring siden displayet ikke kunne leses på synet fra rutenettet slik de enkle alfabetiske kodene var. På grunn av dette ble tilleggsfunksjonaliteten bare brukt til å legge til tall ved å peke en nål mot tallet som kreves merket rundt kanten av brettet. Det økonomiske behovet for å redusere antall ledninger til slutt viste seg å være et sterkere insentiv enn enkel bruk og førte til at Cooke og Wheatstone utviklet telegrafer med to nål og en nål.
To-nåls telegraf
Telegrafen med to nåler krevde tre ledninger, en for hver nål og en felles retur. Kodingen var noe annerledes enn den femnålede telegrafen og måtte læres i stedet for å leses fra en skjerm. Nålene kan bevege seg til venstre eller høyre enten en, to eller tre ganger i rask rekkefølge, eller en enkelt gang i begge retninger i rask rekkefølge. Hver nål eller begge sammen kan flyttes. Dette ga totalt 24 koder, hvorav den ene ble tatt opp av stoppkoden. Dermed ble tre bokstaver utelatt: J, Q og Z, som ble erstattet med henholdsvis G, K og S.
Opprinnelig var telegrafen utstyrt med en bjelle som ringte da en annen operatør ønsket oppmerksomhet. Dette viste seg å være så irriterende at det ble fjernet. Det ble funnet at klikking av nålen mot endeenden var tilstrekkelig til å trekke oppmerksomhet.
Énåls telegraf
Dette systemet ble utviklet for å erstatte den sviktende flertrådede telegrafen på linjen Paddington til West Drayton. Det krevde bare to ledninger, men en mer kompleks kode og lavere overføringshastighet. Mens to-nålesystemet trengte en kode på tre enheter (det vil si opptil tre bevegelser av nålene for å representere hver bokstav), brukte en-nål-systemet en fire-enhets kode, men hadde nok koder til å kode hele alfabetet . I likhet med det foregående system med to nåler, bestod kodeenhetene av raske nedbøyninger av nålen til enten venstre eller høyre i rask rekkefølge. Nålen traff en stolpe da den beveget seg og fikk den til å ringe. Det ble gitt forskjellige toner for venstre og høyre bevegelse slik at operatøren kunne høre hvilken retning nålen hadde beveget seg uten å se på den.
Koder
Kodene ble forbedret og tilpasset etter hvert som de ble brukt. I 1867 hadde tall blitt lagt til koden med fem nåler. Dette ble oppnådd gjennom tilveiebringelse av en sjette ledning for felles retur, noe som gjorde det mulig å flytte bare en enkelt nål. Med de originale fem ledningene var det bare mulig å flytte nålene i par og alltid i motsatte retninger siden det ikke var noen felles ledning. Mange flere koder er teoretisk mulig med vanlig retursignalering, men ikke alle kan enkelt brukes med et rutenettvisning. Tallene ble bearbeidet ved å markere dem rundt kanten på diamantgitteret. Nålene 1 til 5 når de er spenningssatt til høyre, peker på henholdsvis tall 1 til 5 og til venstre henholdsvis 6 til 9 og 0. To ekstra knapper ble levert på telegrafsettene for å gjøre det mulig å koble den vanlige returen til enten den positive eller negative terminalen på batteriet i henhold til retningen det var ønsket å flytte nålen.
Også innen 1867 ble koder for Q ( 
) og Z ( 
) lagt til koden med én nål, men tilsynelatende ikke for J. Koder for Q ( .svg){kind=small}
), Z ( .svg){kind=small}
) og J ( 
) er imidlertid merket på plater med senere nåletelegrafer, sammen med seks-enhetskoder for tallskift ( 
) og bokstavskift ( 
). Mange sammensatte koder ble lagt til for operatørkontroller, for eksempel vent og gjenta . Disse forbindelsene ligner påskriftene som finnes i Morse -kode hvor de to tegnene kjøres sammen uten et tegngap . Tallskift- og bokstavskiftkodene med to nåler er også forbindelser, og det er derfor de er skrevet med en overlinje.
Kodene som brukes for firenåls-telegrafen er ikke kjent, og ingenting av utstyret har overlevd. Det er ikke engang kjent hvilke bokstaver som ble tildelt de tolv mulige kodene.
Merknader
Referanser
Bibliografi
- Beauchamp, Ken, History of Telegraphy , IET, 2001 ISBN 0852967926 .
- Bowers, Brian, Sir Charles Wheatstone: 1802–1875 , IET, 2001 ISBN 0852961030 .
- Bowler, Peter J .; Morus, Iwan Rhys, Making Modern Science: A Historical Survey , University of Chicago Press, 2010 ISBN 0226068625 .
- Burns, Russel W., Communications: An International History of the Formative Years , IEE, 2004 ISBN 0863413277 .
- Cooke, William F., Telegraphic Railways or the Single Way , Simpkin, Marshall & Company, 1842 OCLC 213732219 .
- Duffy, Michael C., Elektriske jernbaner: 1880-1990 , IEE, 2003, ISBN 9780852968055 .
- Guillemin, Amédée, The Applications of Physical Forces , Macmillan and Company, 1877 OCLC 5894380237 .
- Huurdeman, Anton A., The Worldwide History of Telecommunications , John Wiley & Sons, 2003 ISBN 0471205052 .
- Kieve, Jeffrey L., The Electric Telegraph: A Social and Economic History , David og Charles, 1973 OCLC 655205099 .
- Mercer, David, The Telefon: The Life Story of a Technology , Greenwood Publishing Group, 2006 ISBN 031333207X .
- Shaffner, Taliaferro Preston, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859.