Б.С. Якоби. Буквопечатающий телеграфный аппарат

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное агентство Российской Федерации по связи и информатизации.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Реферат

по основам информационных технологий

Б.С. Якоби. Буквопечатающий телеграфный аппарат

Выполнил: студент I курса, АЭС, А-42

Кожина А.В.

Проверил: Мелентьев О.Г.

Новосибирск - 2014

Содержание

Введение

1. История возникновения телеграфных аппаратов

2. Буквопечатающий телеграфный аппарат Якоби

3. Сравнение с другими телеграфами

3.1 Пишущий аппарат Морзе

3.2 Телеграфный аппарат Юза

Вывод

Введение

Борис Семенович Якоби - выдающийся физик, достигнувший определенных успехов в области электротехники. Он известен не только как исследователь теории электромагнетизма, гальванопластики, но и как создатель ряда телеграфных аппаратов, каждый из которых был шагом вперед в развитии электротелеграфии.

К тому времени, когда Б.С. Якоби начал заниматься телеграфией, она уже прошла долгий путь развития. Но проблема создания надежной и быстрой связи решена не была. В Европе получил широкое распространение электромагнитный телеграф С. Морзе, а Россия еще затрачивала огромные деньги на сооружение оптического семафорного телеграфа. Поэтому правительство предложило Якоби построить "электротелеграфическое соединение" между Петербургом и Царским Селом. [1]

В 1839 году Якоби сконструировал свой первый пишущий аппарат. Он отличался от остальных тем, что вместо мультипликатора использовался электромагнит , приводивший при помощи системы рычагов в действие карандаш. На фарфоровой доске производилась запись сигналов, она двигалась на каретке под действием часового механизма. Телеграфный аппарат Якоби в течение нескольких лет успешно работал на "царских" линиях: Зимний дворец - Главный штаб - Царское Село. Но ученый был не совсем доволен своей работой. Потому что устройство каретки с экраном было мало удобным, а зигзагообразные записи трудно поддавались расшифровке.

В течение многих лет Якоби продолжал совершенствование своего изобретения. В 1845 г. он создал абсолютно новую конструкцию стрелочного синхронного аппарата с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и прямой клавиатурой. Этот аппарат получил практическое применение в России, в Европе и стал основой для многих других синхронных телеграфных аппаратов. А в 1850 г. Якоби изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, работающий по принципу синхронного движения. Это изобретение было одним из крупнейших достижений электротехники середины XIX века.

Уже в своем буквопечатающем аппарате изобретатель использовал все свои основные идеи, которые он успешно реализовал в стрелочном телеграфе. Прежде всего это относится к принципу синфазности и синхронности, который впоследствии положен в основу телеграфных аппаратов Д. Юза, В. Сименса и Э. Бодо. Этот принцип сохранил свое значение и для современных буквопечатающих аппаратов.

1. История возникновения телеграфных аппаратов

Еще с древнейших времени люди хотели придумать способ обмениваться информацией друг с другом на значительном расстоянии. Так ,например, древние люди начали использовать огненно-световые сигналы, а индейцы - дымовые сигналы.

Уже в 450 г до н.э. древнегреческие философы Демокрит [ок.460-ок.370 гг до н.э.] и Клеоксен предложили создать оптический факельный телеграф - простую и остроумную систему связи. Разбив 24 буквы греческого алфавита в 5 строк (по 5 в каждой, кроме последней строки), ночью - при помощи факелов, а днем - флажками можно было указать, какая именно буква алфавита передается в данный момент. Их изобретение не получило широкого применения, однако его название сохранилось до наших дней - телеграфировать означает по гречески "писать на расстоянии".

Первыми, кто смог применить принцип оптического телеграфа, были индейцы. История гласит, что у них существовало несколько способов, днем, например, это были зеркала или «Дымовые столбы», а ночью - костры. Так, например, один костер ("столб" дыма) означал: "Внимание! Я здесь", два - "Я заблудился, помогите", три - "Все в порядке!", четыре - "Всем собраться ко мне на совет!".

Следует отметить, что световые сигналы индейцев были "предками" гелиографов (усовершествованных приборов т.н. "зеркальной" сигнализации), которые и сейчас применяются в армиях различных государств. Особенно часто ими пользовались там, где ярко светит Солнце, - в Сахаре и в Южной Африке во время бурской войны (30-е гг 19 в.). По многочисленным художественным фильмам и литературе широко известен и звуковой телеграф - африканские "тамтамные линии связи" (позднее проникшие и на американский континент). Огненными сигналами пользовались также и жители самой южной части южноамериканского материка, которую именно поэтому известный португальский мореплаватель Фернан Магеллан [ок.1480-1521], открыв осенью 1520 г неизвестный архипелаг, назвал Огненной Землей (по одним его объяснениям - из-за зажженных местными жителями сигнальных костров на побережьи, по другим же - из-за сигнальных огней, зажженных ими же на своих лодках). Отдельным видом оптического телеграфирования на относительно короткие расстояния является морская семафорная азбука и флажный свод сигналов. Морская сигнализация возникла в глубокой древности. Сохранились легенды и мифы, что поднимаемый в знак траура черный флаг своим появлением (как оповещение) обязан герою Тесею, который убив Минотавра, возвращался в Афины и забыл свое обещание отцу - в случае победы поднять на корабле белый парус. Увидев на горизонте корабль сына с черными парусами, несчастный отец Тесея бросился в море с высокой скалы... . Позже появился, сохранившийчся до наших дней, морской Международный свод сигналов на основе: 26 разноцветных прямоугольных флажков-вымпелов для обозначения букв латынского алфавита, 10 разноцветных трапециевидных - для обозначения цифр и еще один флаг - сигнальный. Hа основе поднятия на сигнальной мачте плавсредства определенных комбинаций первых двух видов флажков формируются всевозможные кодовые фразы и выражения. Оперативная же передача информации производится матросом-сигнальщиком - геометрическое положение рук с флажками которого (одного или двух) соответствует нашей телеграфной азбуке.

Далее, французский механик - изобретатель Клод Шапп создал «Флажковый телеграф». Это стало следующим в совершенствовании оптического телеграфа. Суть заключалась в том, что на здании Лувра был установлен металлический шест к которому была прикреплена подвижная перекладина длиной в 2,7 м, на обоих концах которой были прикреплены короткие подвижные "линейки". От перекладины и "линеек" в помещение тянулись соответствующие тяги, с помощью которых вся конструкция могла изображать 196 фигур. Шапп выбрал из них 76 (наиболее четких и резко отличающихся друг от друга), каждая из которых означала определенный символ (букву, цифру или орфографический знак). Вместе со своими братьями в 1794 г он построил телеграфную линию между Парижем и Лиллем.

В дальнейшим будущее принадлежало электрическому телеграфу.

В 1753 г лейпцигский физик Винклер открыл способ передачи эл.тока по проводам, что позволило женевцу Лесажу сконструировать громоздкий телеграфный аппарат, состоящий из 24 изолированных проводов, подключенных на другом конце к источнику эл.тока (своеобразной "динамо-машине"), а индикаторами букв которого были поочередно притягиваемые соответствующие шарики бузины. Вскоре, Лемонд и Бекман усовершенствовали аппарат Лесажа - сократив количество проводов до двух.

Ханс Кристиан Эстерд сделал первый шаг к созданию несколько иного пути по созданию электрического телеграфа, в котором магнитная стрелка отклонялась под влиянием проводника с током. Знаменитый опыт был продемонстрирован в 1830 г, и известный французский физик и математик Андре Мари Ампер [1775-1836], разговаривая с Эрстедом о его новом открытии в области электромагнетизма, высказал мысль об его практическом использовании для телеграфа. Однако оба ученых были слишком заняты теоретическими проблемами, чтобы осуществить эту мысль.

Единственным человеком, сразу понявшим, что открытие Эрстеда можно использовать для практического телеграфа был российский ученый-электротехник Павел Львович Шиллинг [1786-1837], который в 1832 г создал стрелочный телеграфный аппарат, у которого индикаторами служили пять стрелок. Его изобретение стало большим толчком в дальнейших работах многих ученых и изобретателей по модернизации телеграфных аппаратов.

Вскоре произошел инцидент с немецкими учеными, физиком Вильгельмом Эдуардом Вебером и математиком Карлом Фридрихом Гауссом. Суть в том, что они собрали практически аналог телеграфа Шиллинга. Но Вебер все равно до последнего утверждал, что это именно его изобретение. И только лишь, когда стало известно, что его аппарат даже в мелочах повторяет аппарат Шилинга, он отказался от своего первоначального заявления. Однако, Вебер первый установил, что скорость прохождения телеграфных сообщений равна скорости распространения света.

Работы Уитстона, Кука, Штейнгеля, Гаусса и Вебера полностью исчерпали возможности, заложенные в изобретении Шиллинга. Для того, чтобы двигаться дальше, нужно было придумать что-то новое.

Затем, был Самюэл Финли Бриз Морзе со своим телеграфным аппаратом - практически современной конструкции и всем нам известная его телеграфная азбука... . Целый ряд удачных конструкций для телеграфии был создан академиком Петербургской АН Борисом Семеновичем Якоби (ранее - Мориц Герман) [1801-1874]: в 1839 г - электромагнитный пишущий телеграфный аппарат и телеграфная линия "Зимний дворец-Главный штаб в Петербурге", а в 1850 г - буквопечатающий телеграфный аппарат.

В 1846 г американцем Р. Хауссом была запатентована собственная конструкция телеграфного аппарата.

В 1906 г между США и Китаем была завершена прокладка подводного кабеля для телеграфной связи.

И только лишь в 1939 году появился современный вариант международного кода Морзе, когда была проведена последняя корректировка, которая существенно коснулась только лишь знаков препинания. Первоначальный вариант «Кода Морзе» кое-где даже использовался на железных дорогах примерно до 60-х годов ХХ века.

2. Буквопечатающий телеграфный аппарат Якоби

Первые телеграфные аппараты, созданные в 1830-х гг., использовали магнитные стрелки, управляемые электрическими сигналами от передатчика для показа кодированного знака в приемнике. Однако широкого распространения они не получили. Основная их проблема заключалась в сложности расшифровки. Поэтому уже в 1840-х гг. им на смену пришли стрелочные аппараты. Все стрелочные аппараты были устроены одинаково, они имели циферблат с нанесенными по его окружности буквами алфавита и цифрами. Стрелка на циферблате приемника управлялась электрическими сигналами от передатчика и при вращении останавливалась на короткое время непосредственно у передаваемых букв, что не требовало расшифровки телеграммы. Имея схожий принцип работы, стрелочные аппараты разных типов, тем не менее, отличались конструкцией, системой синхронизации и приводом.

В 1844 году Борис Семенович Якоби впервые разработал стрелочный телеграф с электромагнитным приводом, не требовавшие батарей и обеспечивавшие полную синхронность работы. В нем был использован принцип прерывисто - шагового синфазного вращения стрелок. Принцип работы заключался в следующем:

В центре циферблата находилась вращающаяся стрелка, приводимая в движение пружинным или гиревым механизмом. При перемещении стрелки на каждое деление происходило замыкание контактов при помощи специального контактного колеса. На одной оси с контактным колесом находился храповик, позволявший стрелке сдвигаться только на одно деление от каждого срабатывания шагового электромагнита. Шаговые электромагниты приемного и передающего аппаратов соединялись в одну цепь последовательно с гальванической батареей. При включении аппаратов происходило синхронное прерывисто-шаговое движение стрелок до тех пор, пока на передающем аппарате стрелку не останавливали с помощью особого штифта. Тогда стрелка на приемном аппарате тоже останавливалась в том же положении, как и на передающем аппарате. В моменты остановок оператор на приемном аппарате записывал соответствующую букву или цифру. Таким образом, переданной считалась та буква или цифра, у которой оператор передающего аппарата вводил штифт, останавливающий стрелку. В последующем такой принцип был применен для создания буквопечатающего телеграфа.

телеграфный якоби морзе юз

3. Сравнение с другими телеграфами

3.1 Пишущий аппарат Морзе

В качестве передатчика электрических сигналов (станция А) в телеграфном аппарате Морзе применяется ключ (манипулятор) с линейной батареей. Приемником сигналов (станция Б) являлся электромагнит. При замыкании ключа на станции А ток по линии связи поступал в приемный электромагнит и возвращался обратно к батарее по земле. Якорь, вращающийся на оси, притягивался к сердечнику электромагнита. Одновременно с притяжением якоря вверх отходило его плечо с пишущим приспособлением - колесиком, смоченным черной краской. Колесико, будучи прижатым к движущейся бумажной ленте, оставляло на ней след в виде черты. При кратковременном нажатии ключа передатчика колесико делало короткую черту (точку), при продолжительном - длинную (тире). При нажатии ключа в различных комбинациях по продолжительности на ленте станции Б получались знаки - точки и тире в тех же комбинациях. В азбуке Морзе буквы алфавита, цифры и знаки препинания обозначались комбинациями, состоящими из токовых посылок различной продолжительности, которые и оставляли след в виде точек и тире на бумажной ленте приемника.

При данной схеме аппарата, возможно телеграфировать только лишь в одном направлении. От станции А к станции Б с работоспособностью 500 слов в час. Также есть схемы, которые дают возможность телеграфировать сразу в обоих направлениях, при таком телеграфировании пропускная способность возрастала примерно в два раза.

3.2 Телеграфный аппарат Юза

Для передачи сообщений использовалась клавиатура, состоящая из 28 белых и черных клавишей. Аппарат имел гиревой привод с центробежным регулятором скорости продвижения телеграфной ленты. Прием посылок тока осуществлялся поляризованным электромагнитом реле. Вращающееся типовое колесо с выгравированными по окружности знаками (типами) алфавита, цифр и др., отпечатывало их на бумажной ленте.

Принцип работы буквопечатающего аппарата Юза основывался на синхронном и синфазном вращении типовых колес передающего и приемного аппаратов. При нажатии, например, на клавишу К на передающем аппарате станции А, в линию через контакт клавиши поступает посылка тока. Когда типовое колесо приемного аппарата будет находиться над буквой К, сработает электромагнит М, и на телеграфной ленте отпечатает принятый знак.

При 120 оборотах типового колеса в минуту работоспособность составляла 10800 знаков в час. Дальность передачи при этом была в пределах 600-800 км.

Однако на железных дорогах телеграфный буквопечатающий аппарат широкого применения не получил, а ведь он был предметом изучения в лаборатории телеграфа Петербургского института инженеров путей сообщения.

Вывод

Можно сказать, что аппарат Якоби был своего рода уникальным изобретением. Хотя были множественные попытки создать аппараты для передачи данных. Широко известен пишущий аппарат Морзе. Сейчас его принцип работы знает любой школьник. Однако в свое время он смог заложить основу для создания телеграфов. В отличии от своих предшественников, Буквопечатающий аппарат Якоби мог печатать буквы, что существенно улучшило качество передачи сообщений. Он долго к этому шел, ведь его первые попытки сделать телеграф не были настолько успешными. Как известно, ему самому не нравились его первые работы. Но именно в своем Буквопечатающем аппарате он создал абсолютно новую конструкцию стрелочного синхронного аппарата с горизонтальным циферблатом, электромагнитным приводом и прямой клавиатурой. Это и отличало его аппарат от телеграфов других изобретателей, которые были до него.

Размещено на Allbest.ru