Nåletelegraf - Needle telegraph

En nåltelegraf er en elektrisk telegraf som bruker indikasjonsnåler som beveges elektromagnetisk som middel til å vise meldinger. Det er en av de to hovedtypene av elektromagnetisk telegraf, den andre er ankersystemet som eksemplifisert av telegrafen til Samuel Morse i USA. Nåletelegrafier ble mye brukt i Europa og det britiske imperiet i løpet av det nittende århundre.

Nåltelegrafier ble foreslått kort tid etter at Hans Christian Ørsted oppdaget at elektriske strømmer kunne avbøye kompassnåler i 1820. Pavel Schilling utviklet en telegraf ved hjelp av nåler hengende av tråder. Dette var ment for installasjon i Russland for regjeringsbruk, men Schilling døde i 1837 før det kunne implementeres. Carl Friedrich Gauss og Wilhelm Eduard Weber bygde en telegraf som ble brukt til vitenskapelig studie og kommunikasjon mellom universitetssteder. Carl August von Steinheil tilpasset Gauss og Webers ganske tungvint apparater for bruk på forskjellige tyske jernbaner.

I England begynte William Fothergill Cooke å bygge telegrafer, opprinnelig basert på Schillings design. Med Charles Wheatstone produserte Cooke et mye forbedret design. Dette ble tatt opp av flere jernbaneselskaper. Cookes Electric Telegraph Company , dannet i 1846, ga den første offentlige telegrafitjenesten. Nåltelegrafene til Electric Telegraph Company og deres rivaler var standardformen for telegrafi for den bedre delen av det nittende århundre i Storbritannia. De fortsatte å bruke selv etter at Morse-telegrafen ble den offisielle standarden i Storbritannia i 1870. Noen var fortsatt i bruk godt inn i det tjuende århundre.

Tidlige ideer

Nåltelegrafens historie begynte med et landemerkefunn, utgitt av Hans Christian Ørsted 21. april 1820, at en elektrisk strøm avbøyde nålen til et nærliggende kompass. Nesten umiddelbart innså andre forskere potensialet dette fenomenet hadde for å bygge en elektrisk telegraf. Den første som antydet dette var den franske matematikeren Pierre-Simon Laplace . 2. oktober sendte André-Marie Ampère , som handlet på forslag fra Laplace, et papir om denne ideen til Paris Academy of Sciences . Ampères (teoretiske) telegraf hadde et par ledninger for hver bokstav i alfabetet med et tastatur for å kontrollere hvilket par som var koblet til et batteri. I mottakersiden plasserte Ampère små magneter (nåler) under ledningene. Effekten på magneten i Ampères oppsett ville ha vært veldig svak fordi han ikke formet ledningen til en spole rundt nålen for å multiplisere den magnetiske effekten av strømmen. Johann Schweigger hadde allerede oppfunnet galvanometeret (i september) ved hjelp av en slik multiplikator, men Ampère hadde enten ennå ikke fått nyheten, eller klarte ikke å innse dens betydning for en telegraf.

Peter Barlow undersøkte Ampères idé, men trodde den ikke ville fungere. I 1824 publiserte han sine resultater og sa at effekten på kompasset ble redusert alvorlig "med bare 200 meter ledning". Barlow og andre fremtredende akademikere fra den tiden som var enige med ham, ble kritisert av noen forfattere for å forsinke utviklingen av telegrafen. Det gikk et tiår mellom Amperes avis ble lest og de første elektromagnetiske telegrafene ble bygget.

Utvikling

Schilling-telegraf

Først i 1829 ble ideen om å påføre Schweigger-stilmultiplikatorer på telegrafnåler motivert av Gustav Theodor Fechner i Leipzig. Fechner, i andre henseender etter ordningen til Ampère, foreslo også et par ledninger for hver bokstav (tjuefire i det tyske alfabetet) lagt under jorden for å forbinde Leipzig med Dresden. Fechners ide ble tatt opp av William Ritchie fra Royal Institution of Great Britain i 1830. Ritchie brukte tjuefem par ledninger som gikk over et forelesningsrom som en prinsippdemonstrasjon. I mellomtiden konstruerte Pavel Schilling i Russland en serie telegrafer som også brukte Schweigger-multiplikatorer. Den nøyaktige datoen da Schilling byttet fra å utvikle elektrokjemiske telegrafer til nåletelegrafier er ikke kjent, men Hamel sier at han viste en i tidlig utvikling for tsar Alexander I som døde i 1825. I 1832 utviklet Schilling den første nåletelegrafen (og den første elektromagnetiske telegrafen av noe slag) beregnet på praktisk bruk. Tsar Nicholas I startet et prosjekt for å koble St. Petersburg med Kronstadt ved hjelp av Schillings telegraf, men det ble kansellert ved Schillings død i 1837.

Schillings opplegg hadde noen ulemper. Selv om den brukte langt færre ledninger enn foreslått av Ampère eller brukt av Ritchie, brukte hans demonstrasjon fra 1832 fortsatt åtte ledninger, noe som gjorde systemet dyrt å installere over veldig lange avstander. Schillings ordning brukte en bank med seks nåleinstrumenter som mellom dem viste en binær kode som representerer en bokstav i alfabetet. Schilling utviklet en kode som tillot brevkoden å sendes serievis til et enkelt nåleinstrument, men han fant at de dignitarene han demonstrerte telegrafen til kunne forstå seksnålsversjonen lettere. Overføringshastigheten var veldig treg på flernålstelegrafen, kanskje så lavt som fire tegn i minuttet , og enda langsommere på enkelnålsversjonen. Årsaken til dette var i hovedsak at Schilling hadde overdampet bevegelsen av nålene sterkt ved å bremse dem med en platinaspad i en kopp kvikksølv. Schillings metode for å montere nålen ved å henge den med en silketråd over multiplikatoren hadde også praktiske vanskeligheter. Instrumentet måtte nivelleres nøye før bruk og kunne ikke flyttes eller forstyrres mens det var i bruk.

Gauss og Weber telegraferer

I 1833 satte Carl Friedrich Gauss og Wilhelm Eduard Weber opp en eksperimentell nåltelegraf mellom laboratoriet sitt ved Universitetet i Göttingen og universitetets astronomiske observatorium omtrent halvannen kilometer unna der de studerte jordens magnetfelt. Linjen besto av et par kobbertråder på stolper over takhøyden. Mottaksinstrumentet de brukte var et omgjort laboratorieinstrument, hvorav den såkalte nålen var en stor stangmagnet som veide et pund. I 1834 byttet de ut magneten med en enda tyngre, forskjellige rapportert som 25, 30 og 100 pund. Magneten beveget seg så minutiøst at et teleskop var nødvendig for å observere en skala reflektert fra den av et speil. Det opprinnelige formålet med denne linjen var ikke telegrafisk i det hele tatt. Den ble brukt til å bekrefte korrektheten eller ikke på den annen side av Georg Ohms nyere arbeid , det vil si at de verifiserte Ohms lov . De fant raskt andre bruksområder, den første var synkronisering av klokker i de to bygningene. I løpet av få måneder utviklet de en telegrafkode som tillot dem å sende vilkårlige meldinger. Signalhastighetene var rundt syv tegn i minuttet. I 1835 skiftet de ut batteriene i telegrafen med et stort magneto-elektrisk apparat som genererte telegrafpulser da operatøren flyttet en spole i forhold til en stavmagnet. Denne maskinen ble laget av Carl August von Steinheil . Gauss- og Weber-telegrafen forble i daglig tjeneste frem til 1838.

I 1836 spurte jernbanen Leipzig – Dresden om Gauss- og Weber-telegrafen kunne installeres på linjen deres. Laboratorieinstrumentet var altfor tungvint, og altfor sakte til å kunne brukes på denne måten. Gauss ba Steinheil om å utvikle noe mer praktisk for jernbanebruk. Dette gjorde han og produserte et kompakt nålinstrument som også sendte ut lyder mens det mottok meldinger. Nålen traff en av to klokker, på henholdsvis høyre og venstre, da den ble avbøyd. De to klokkene hadde forskjellige toner slik at operatøren kunne fortelle hvilken vei nålen hadde blitt avbøyd uten å se på den hele tiden.

Steinheil installerte først sin telegraf langs fem miles spor som dekker fire stasjoner rundt München. I 1838 installerte han et annet system på jernbanelinjen Nürnberg-Fürth . Gauss foreslo at han skulle bruke skinnene som ledere og helt unngå å installere ledninger. Dette mislyktes da Steinheil prøvde det fordi skinnene ikke var godt isolert fra bakken, men i løpet av denne feilen innså han at han kunne bruke bakken som en av lederne. Dette var den første jord-retur-telegrafen som ble tatt i bruk hvor som helst.

Kommersielt bruk

Cooke and Wheatstone telegraf

Det mest brukte nålesystemet, og den første telegrafen av noe slag som ble brukt kommersielt, var Cooke and Wheatstone-telegrafen , ansatt i Storbritannia og det britiske imperiet i det 19. og tidlig på 1900-tallet, på grunn av Charles Wheatstone og William Fothergill Cooke . Inspirasjonen til å bygge en telegraf kom i mars 1836 da Cooke så et av Schillings nålinstrumenter demonstrert av Georg Wilhelm Muncke i et foredrag i Heidelberg (selv om han ikke skjønte at instrumentet skyldtes Schilling). Cooke skulle studere anatomi, men forlot dette umiddelbart og vendte tilbake til England for å utvikle telegrafi. Han bygde opprinnelig en tre-nål telegraf, men trodde at nål telegrafier alltid ville kreve flere ledninger, flyttet han til mekanisk design. Hans første innsats var en urverkstelegrafalarm, som senere ble tatt i bruk hos telegraffirmaer. Deretter oppfant han en mekanisk telegraf basert på en musikalsk snusboks. I denne enheten ble sperren til urmekanismen frigjort av ankeret til en elektromagnet. Cooke utførte dette arbeidet ekstremt raskt. Nåltelegrafen ble ferdig innen tre uker, og den mekaniske telegrafen innen seks uker etter at Muncke hadde demonstrert. Cooke forsøkte å interessere Liverpool og Manchester Railway i hans mekaniske telegraf for bruk som jernbanesignalering, men den ble avvist til fordel for et system som bruker dampfløyter. Cooke konsulterte Michael Faraday og Peter Mark Roget, fordi de var usikre på hvor langt telegrafen hans kunne fungere . De satte ham i kontakt med den fremtredende forskeren Charles Wheatstone, og de to jobbet deretter i partnerskap. Wheatstone foreslo å bruke et mye forbedret nåleinstrument, og de utviklet deretter en telegraf med fem kanaler.

Fem-nåls-telegrafen fra Cooke og Wheatstone var en betydelig forbedring av Schilling-telegrafen. Nåleinstrumentene var basert på galvanometeret til Macedonio Melloni . De ble montert på et loddrett brett med nålene sentralt dreid. Nålene kunne observeres direkte, og Schillings delikate silketråder ble fullstendig fjernet. Systemet krevde fem ledninger, en liten reduksjon av den som ble brukt av Schilling, delvis fordi Cooke og Wheatstone-systemet ikke krevde en felles ledning. I stedet for Schillings binære kode ble strøm sendt gjennom en ledning til den ene nålens spole og returnert via en annen spole og ledning. Denne ordningen var lik den som ble brukt av Samuel Thomas von Sömmerring på sin kjemiske telegraf, men med en mye mer effektiv kodingsordning. Sömmerrings kode krevde en ledning per tegn . Enda bedre, de to nålene som ble aktivert, ble laget for å peke på en bokstav i alfabetet. Dette gjorde at apparatet kunne brukes av ufaglærte operatører uten å måtte lære seg en kode - et viktig salgsargument for jernbaneselskapene systemet var rettet mot. En annen fordel var at den gikk mye raskere med 30 tegn i minuttet. Den brukte ikke tungt kvikksølv som dempevæske, men brukte i stedet en vinge i luften, en mye bedre match for ideell demping .

Femnåls-telegrafen ble først tatt i bruk med Great Western Railway i 1838. Imidlertid ble den snart droppet til fordel for to-nål og en-nål-systemer. Kostnaden for flere ledninger viste seg å være en viktigere faktor enn kostnaden for opplæring av operatører. I 1846 dannet Cooke Electric Telegraph Company med John Lewis Ricardo , det første selskapet som tilbød en telegrafitjeneste for publikum. De fortsatte å selge nåletelegrafsystemer til jernbaneselskaper for signalering, men de bygde også sakte et nasjonalt nettverk for generell bruk for bedrifter, presse og publikum. Nåletelegrafier ble offisielt erstattet av Morse-telegrafen da den britiske telegrafindustrien ble nasjonalisert i 1870, men noen fortsatte å bruke den godt inn i det tjuende århundre.

Andre systemer

Henley-Foster-telegrafen var en nåletelegraf som ble brukt av det britiske og irske Magnetic Telegraph Company , hovedrivalen til Electric Telegraph Company. Den ble oppfunnet i 1848 av William Thomas Henley og George Foster. Den ble laget i både en-nål og to-nål former som i drift var lik de tilsvarende Cooke og Wheatstone instrumentene. Det unike ved denne telegrafen var at den ikke trengte batterier. Telegrafpulsene ble generert av spoler som beveget seg gjennom et magnetfelt mens operatøren arbeidet med maskinens håndtak for å sende meldinger. Henley-Foster-instrumentet var det mest følsomme instrumentet som var tilgjengelig på 1850-tallet. Det kan følgelig brukes over større avstander og dårligere kvalitet enn andre systemer.

Den Foy-Breguet telegrafen ble oppfunnet av Alphonse Foy og Louis-François-Clement Breguet i 1842, og brukes i Frankrike. Instrumentdisplayet ble arrangert for å etterligne det franske optiske telegrafsystemet , med de to nålene som inntok de samme posisjonene som armene til Chappe-semaforen (det optiske systemet som er mye brukt i Frankrike). Denne ordningen betydde at operatørene ikke trengte omskolering når telegraflinjene ble oppgradert til den elektriske telegrafen. Foy-Breguet-telegrafen blir vanligvis beskrevet som en nåletelegraf, men elektrisk er det faktisk en type armaturtelegraf. Nålene flyttes ikke av et galvanometerarrangement. De blir i stedet flyttet av en urverkmekanisme som operatøren må holde avviklet. Sperringen av urverket frigjøres av et elektromagnetisk anker som opererer på kantene av en mottatt telegrafpuls.

Ifølge Stuart M. Hallas var nåletelegrafier i bruk på Great Northern Line så sent som på 1970-tallet. Den telegraf kode som brukes på disse instrumentene var morse . I stedet for de vanlige prikkene og bindestrekene av forskjellig varighet, men med samme polaritet, brukte nåleinstrumenter pulser med samme varighet, men motsatte polariteter for å representere de to kodeelementene. Denne ordningen ble ofte brukt på nåletelegrafier og ubåttelegrafkabler på 1800-tallet etter at Morse-koden ble den internasjonale standarden.

Pseudovitenskap

Sympatiske nåler var et antatt 1600-talls middel for øyeblikkelig kommunikasjon på avstand ved hjelp av magnetiserte nåler. Å peke den ene nålen mot en bokstav i alfabetet skulle få partnernålen til å peke på samme bokstav et annet sted.

Referanser

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.), History of Technology , vol. 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, nei 8/9, s. 268–284, 21. april 1966.
• Hallas, Stuart M., "The single needle telegraph" , www.samhallas.co.uk, hentet og arkivert 29. september 2019.
• Hubbard, Geoffrey, Cooke and Wheatstone: And the Invention of the Electric Telegraph , 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 institusjonell endring fra forgylt tid til moderne tid: Virkningen av telegrafen og internett" , Journal of Economic Issues , vol. 34, utg. 2, s. 267-289, juni 2000.
• Shaffner, Taliaferro Preston, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859 OCLC  258508686 .
• Yarotsky, AV, "150-årsdagen for den elektromagnetiske telegrafen" , Telecommunication Journal , vol. 49, nr. 10, s. 709–715, oktober 1982.

---

• "Fremgangen til telegrafen: del VII" , Nature , vol. 12, s. 110–113, 10. juni 1875.

Eksterne linker

• Media relatert til Needle telegraphs på Wikimedia Commons