Cooke och Wheatstone telegraf
Cooke och Wheatstone-telegrafen var ett tidigt elektriskt telegrafsystem från 1830-talet som uppfanns av den engelske uppfinnaren William Fothergill Cooke och den engelske vetenskapsmannen Charles Wheatstone . Det var en form av nåltelegraf , och det första telegrafsystemet som sattes i kommersiell tjänst. Mottagaren bestod av ett antal nålar som kunde flyttas av elektromagnetiska spolar för att peka på bokstäver på en tavla. Den här funktionen gillade tidiga användare som var ovilliga att lära sig koder och arbetsgivare som inte ville investera i personalutbildning.
I senare system undvek bokstavstavlan och koden lästes direkt från nålarnas rörelse. Detta kom till på grund av att antalet nålar minskade, vilket ledde till mer komplexa koder. Förändringen motiverades av det ekonomiska behovet av att minska antalet använda telegraftrådar, vilket var relaterat till antalet nålar. Förändringen blev mer brådskande eftersom isoleringen av några av de tidiga installationerna försämrades, vilket gjorde att några av de ursprungliga ledningarna blev oanvändbara. Cooke och Wheatstones mest framgångsrika system var så småningom ett ennålssystem som fortsatte i tjänst in på 1930-talet.
Cooke och Wheatstones telegraf spelade en roll i gripandet av mördaren John Tawell . När det väl var känt att Tawell hade gått ombord på ett tåg till London, användes telegrafen för att signalera framåt till ändstationen i Paddington och få honom att arresteras där. Nyheten i denna användning av telegrafen i brottsbekämpning genererade en hel del publicitet och ledde till ökad acceptans och användning av telegrafen hos allmänheten.
Uppfinnare
Telegrafen uppstod från ett samarbete mellan William Fothergill Cooke och Charles Wheatstone , mest känd för skolbarn från den självbetitlade Wheatstone-bron . Detta var inte ett lyckligt samarbete på grund av de två männens olika mål. Cooke var en uppfinnare och entreprenör som ville patentera och kommersiellt utnyttja sina uppfinningar. Wheatstone, å andra sidan, var en akademiker utan intresse för kommersiella satsningar. Han hade för avsikt att publicera sina resultat och låta andra fritt använda dem. Denna skillnad i synsätt ledde så småningom till en bitter tvist mellan de två männen om anspråk på prioritet för uppfinningen. Deras meningsskiljaktigheter togs till skiljedom med Marc Isambard Brunel som agerar för Cooke och John Frederic Daniell agerar för Wheatstone. Cooke köpte så småningom ut Wheatstones intresse i utbyte mot royalties.
Cooke hade haft några idéer för att bygga en telegraf innan hans partnerskap med Wheatstone och hade rådfrågat forskaren Michael Faraday för expertråd. 1836 byggde Cooke både ett experimentellt elektrometersystem och en mekanisk telegraf som involverade en urverksmekanism med en elektromagnetisk spärrhake . Men mycket av den vetenskapliga kunskapen för modellen som faktiskt sattes i praktiken kom från Wheatstone. Cookes tidigare idéer övergavs till stor del.
Historia
I januari 1837 föreslog Cooke en design för en 60-kods mekanisk telegraf till direktörerna för Liverpool och Manchester Railway . Detta var för komplicerat för deras syften; det omedelbara behovet var en enkel signalkommunikation mellan Liverpool-stationen och ett motorhus för reptransporter på toppen av en brant sluttning genom en lång tunnel utanför stationen. Reptransporter till huvudstationer var vanligt vid denna tid för att undvika buller och föroreningar, och i det här fallet var lutningen för brant för att loket skulle kunna ta sig upp utan hjälp. Allt som krävdes var några enkla signaler som en indikation till maskinhuset att börja dra. Cooke ombads bygga en enklare version med färre koder, vilket han gjorde i slutet av april 1837. Järnvägen beslöt dock att istället använda en pneumatisk telegraf utrustad med visselpipor. Strax efter detta gick Cooke in i partnerskap med Wheatstone.
I maj 1837 patenterade Cooke och Wheatstone ett telegrafsystem som använde ett antal nålar på en bräda som kunde flyttas för att peka på bokstäverna i alfabetet. Patentet rekommenderade ett system med fem nålar, men valfritt antal nålar kunde användas beroende på antalet tecken som det krävdes för att koda. Ett system med fyra nålar installerades mellan Euston och Camden Town i London på en järnvägslinje som byggs av Robert Stephenson mellan London och Birmingham . Den demonstrerades framgångsrikt den 25 juli 1837. Detta var en liknande applikation för Liverpool-projektet. Vagnarna lossades i Camden Town och färdades under gravitationen in i Euston. Ett system behövdes för att signalera till ett maskinhus i Camden Town att börja dra vagnarna tillbaka uppför lutningen till det väntande loket. Liksom i Liverpool avvisades den elektriska telegrafen till slut till förmån för ett pneumatiskt system med visselpipor.
Cooke och Wheatstone hade sin första kommersiella framgång med en telegraf installerad på Great Western Railway över 13 miles (21 km) från Paddington station till West Drayton 1838. Detta var faktiskt den första kommersiella telegrafen i världen. Detta var ett system med fem nålar och sex trådar. Kablarna installerades ursprungligen under jord i ett stålrör. Kablarna började dock snart gå sönder till följd av försämrad isolering. Som en tillfällig åtgärd användes ett tvånålssystem med tre av de återstående fungerande underjordiska trådarna, som trots att man bara använde två nålar hade ett större antal koder. Eftersom den nya koden måste läras in, inte bara läsas av displayen, var detta första gången i telegrafhistorien som det krävdes skickliga telegrafförare.
När linjen utökades till Slough 1843, installerades ett ennåls, tvåtrådssystem. Cooke bytte också från att dra kablarna i nedgrävda blyrör till det billigare och enklare att underhålla systemet med att hänga upp oisolerade ledningar på stolpar från keramiska isolatorer, ett system som han patenterade och som snabbt blev den vanligaste metoden. Denna förlängning gjordes på Cookes egen bekostnad, eftersom järnvägsbolaget var ovilligt att finansiera ett system som det fortfarande ansåg vara experimentellt. Fram till denna punkt hade Great Western insisterat på exklusiv användning och vägrat Cooke tillstånd att öppna offentliga telegrafkontor. Cookes nya avtal gav järnvägen fri användning av systemet i utbyte mot Cookes rätt att öppna offentliga kontor, för första gången etablera en offentlig telegraftjänst. Ett schablonbelopp debiterades (till skillnad från alla senare telegraftjänster som tog betalt per ord) på en shilling , men många betalade detta bara för att se den konstiga utrustningen.
Från denna tidpunkt började användningen av den elektriska telegrafen växa på de nya järnvägarna som byggdes från London. London och Blackwall Railway (en annan applikation med repdrag) var utrustad med Cooke och Wheatstone-telegrafen när den öppnade 1840, och många andra följde efter. Avståndet på Blackwall Railway (fyra miles) var för långt för ångsignalering och ingenjören, Robert Stephenson, stödde starkt den elektriska lösningen. färdigställdes en 88 mil lång linje från Nine Elms till Gosport längs London och South Western Railway, långt längre än någon annan linje fram till den tiden. Amiralitetet betalade halva kapitalkostnaden och £1 500 per år för en privat tvånålstelegraf på denna linje för att ansluta den till sin bas i Portsmouth , och slutligen ersätta den optiska telegrafen . I september 1845 bildade finansmannen John Lewis Ricardo och Cooke Electric Telegraph Company . Detta företag köpte ut Cooke- och Wheatstone-patenten och etablerade telegrafverksamheten. År 1869 förstatligades företaget och blev en del av det allmänna postverket . Ennålstelegrafen visade sig vara mycket framgångsrik på brittiska järnvägar, och 15 000 uppsättningar var fortfarande i bruk i slutet av artonhundratalet. Några var kvar i tjänst på 1930-talet.
Cooke och Wheatstone-telegrafen var till stor del begränsad till Storbritannien och det brittiska imperiet. Den användes dock även i Spanien under en tid. Efter nationaliseringen av telegrafsektorn i Storbritannien ersatte postkontoret långsamt de olika system som det hade ärvt, inklusive Cooke och Wheatstone-telegrafen, med Morse-telegrafsystemet.
Tawell arrestering
Den mordmisstänkte John Tawell greps efter användningen av ett nåltelegrafmeddelande från Slough till Paddington den 1 januari 1845. Detta tros vara den första användningen av telegrafen för att fånga en mördare. Budskapet var:
ETT MORD HAR BEGÅTTS I SALT HILL OCH DEN MISSTÄNKTE MÖRDARE SETTES TA EN BILJETT I FÖRSTA KLASS TILL LONDON MED TÅGET SOM GÅR AV SLOUGH KL. HANS FÖTTER HAN ÄR I SISTA FACKET I ANDRA KLASSEN
Cooke och Wheatstone-systemet stödde inte skiljetecken, gemener eller vissa bokstäver. Även tvånålssystemet utelämnade bokstäverna J, Q och Z; därav felstavningarna av "bara" och "Quaker". Detta orsakade vissa svårigheter för den mottagande operatören på Paddington som upprepade gånger begärde en återsändning efter att ha tagit emot KWA, vilket han antog var ett misstag. Detta fortsatte tills en liten pojke föreslog att den sändande operatören skulle få slutföra ordet, varefter det förstods. Efter ankomsten följdes Tawell till ett närliggande kafé av en detektiv och arresterades där. Tidningsbevakningen av denna incident gav stor publicitet åt den elektriska telegrafen och gjorde den tydligt synlig för allmänheten.
Den allmänt publicerade arresteringen av Tawell var en av två händelser som förde telegrafen till större offentlig uppmärksamhet och ledde till dess utbredda användning bortom järnvägssignalering. Den andra händelsen var tillkännagivandet per telegraf om födelsen av Alfred Ernest Albert , andra son till drottning Victoria . Nyheten publicerades i The Times i den oöverträffade hastigheten 40 minuter efter tillkännagivandet.
Järnvägsblocket fungerar
Signalblockssystemet är ett tågsäkerhetssystem som delar upp spåret i block och använder signaler för att förhindra att ett annat tåg kommer in i ett block tills ett tåg som redan finns i blocket har gått . Systemet föreslogs av Cooke 1842 i Telegraphic Railways eller Single Way som ett säkrare sätt att arbeta på singellinjer . Tidigare hade separation av tåg endast förlitat sig på strikt tidtabell, vilket inte kunde tillåta oförutsedda händelser. Den första användningen av blockarbete var förmodligen 1839 när George Stephenson lät installera en Cooke och Wheatstone-telegraf i Clay Cross-tunneln på North Midland Railway . Instrument som är specifika för blockbearbetning installerades 1841. Blockbearbetning blev normen och förblir så till idag, förutom att modern teknik har gjort att fasta block har kunnat ersättas med rörliga block på de mest trafikerade järnvägarna.
Drift
Cooke och Wheatstone-telegrafen bestod av ett antal magnetiska nålar som kunde fås att vrida sig en kort sträcka antingen medurs eller moturs genom elektromagnetisk induktion från en energigivande lindning. Rörelseriktningen bestämdes av strömriktningen i telegraftrådarna. Tavlan var märkt med ett rombformat rutnät med en bokstav vid varje rutkorsning, och så arrangerad att när två nålar strömmade de skulle peka på en specifik bokstav.
Antalet trådar som krävs av Cooke och Wheatstone-systemet är lika med antalet använda nålar. Antalet nålar bestämmer antalet tecken som kan kodas. Cooke och Wheatstones patent rekommenderar fem nålar, och detta var numret på deras tidiga demonstrationsmodeller. Antalet koder som kan erhållas från 2, 3, 4, 5, 6 ... nålar är 2, 6, 12, 20, 30 ... respektive.
I sändningsänden fanns två rader med knappar, ett par knappar för varje spole i varje rad. Operatören valde en knapp från varje rad. Detta kopplade två av spolarna till de positiva respektive negativa ändarna av batteriet. Spolarnas andra ändar kopplades till telegraftrådarna och därifrån till ena änden av spolarna vid mottagningsstationen. De andra ändarna av mottagningsspolarna var, medan de var i mottagningsläge, alla gemensamma. Sålunda flödade strömmen genom samma två spolar i båda ändar och aktiverade samma två nålar. Med detta system var nålarna alltid aktiverade i par och alltid roterade i motsatta riktningar.
Femnåls telegraf
Femnålstelegrafen med tjugo möjliga nålpositioner saknade sex koder för att kunna koda hela alfabetet. Bokstäverna som utelämnades var C, J, Q, U, X och Z. Ett bra försäljningsargument med denna telegraf var att den var enkel att använda och krävde lite operatörsutbildning. Det finns ingen kod att lära sig, eftersom brevet som skickades visades synligt för både den sändande och den mottagande operatören.
Vid något tillfälle lades möjligheten att flytta en enda nål självständigt till. Detta krävde en extra ledare för en gemensam retur, eventuellt med hjälp av jordretur . Detta ökade dramatiskt det kodutrymmet , men att använda godtyckliga koder skulle ha krävt mer omfattande operatörsutbildning eftersom displayen inte kunde avläsas på sikt från rutnätet som de enkla alfabetiska koderna var. På grund av detta användes den extra funktionen endast för att lägga till siffror genom att rikta en nål mot den siffra som krävs markerad runt kanten av brädet. Det ekonomiska behovet av att minska antalet trådar visade sig i slutändan vara ett starkare incitament än enkel användning och fick Cooke och Wheatstone att utveckla telegraferna med två nålar och en nålar.
Tvånålstelegraf
Tvånålstelegrafen krävde tre trådar, en för varje nål och en gemensam retur. Kodningen skilde sig något från telegrafen med fem nålar och behövde läras in, snarare än att läsas från en display. Nålarna kunde röra sig åt vänster eller höger antingen en, två eller tre gånger i snabb följd, eller en enda gång i båda riktningarna i snabb följd. Antingen nålen, eller båda tillsammans, kunde flyttas. Detta gav totalt 24 koder, varav en togs upp av stoppkoden. Således uteslöts tre bokstäver: J, Q och Z, som ersattes med G, K respektive S.
Ursprungligen var telegrafen utrustad med en klocka som ringde när en annan operatör ville ha uppmärksamhet. Detta visade sig vara så irriterande att det togs bort. Det visade sig att nålens klickning mot dess ändstopp var tillräckligt för att dra uppmärksamheten till sig.
Ennålstelegraf
Detta system utvecklades för att ersätta den misslyckade flertrådstelegrafen på Paddington till West Drayton-linjen. Det krävdes bara två trådar, men en mer komplex kod och långsammare överföringshastighet. Medan systemet med två nålar behövde en kod med tre enheter (det vill säga upp till tre rörelser av nålarna för att representera varje bokstav), använde systemet med en nål en kod med fyra enheter, men hade tillräckligt med koder för att koda hela alfabetet . Liksom det föregående tvånålssystemet bestod kodenheterna av snabba avböjningar av nålen till antingen vänster eller höger i snabb följd. Nålen träffade en stolpe när den rörde sig och fick den att ringa. Olika toner gavs för vänster och höger rörelser så att operatören kunde höra i vilken riktning nålen hade rört sig utan att titta på den.
Koder
Koderna förfinades och anpassades allt eftersom de användes. År 1867 hade siffror lagts till i femnålskoden. Detta uppnåddes genom tillhandahållandet av en sjätte tråd för gemensam retur som gjorde det möjligt att flytta bara en enda nål. Med de ursprungliga fem trådarna var det bara möjligt att flytta nålarna i par och alltid i motsatta riktningar eftersom det inte fanns någon gemensam tråd. Många fler koder är teoretiskt möjliga med gemensam retursignalering, men alla kan inte bekvämt användas med en rutnätsindikering. Siffrorna arbetades in genom att markera dem runt kanten på diamantgallret. Nålar 1 till 5 när de strömförs till höger pekade på siffrorna 1 till 5 respektive, och till vänster siffrorna 6 till 9 respektive 0. Två ytterligare knappar fanns på telegrafapparaterna för att göra det möjligt att ansluta den gemensamma returen till antingen den positiva eller negativa polen på batteriet i enlighet med den riktning man önskade att flytta nålen.
.svg){kind=small}
.svg){kind=small}
Även 1867 lades koder för Q ( ) och Z ( ) till i ennålskoden, men tydligen inte för J. Koder för Q ( ), Z ( ) och J ( ) är dock markerade på plåtar av senare nåltelegrafer, tillsammans med sexenhetskoder för nummerförskjutning ( ) och bokstavsförskjutning ( ). Många sammansatta koder har lagts till för operatörskontroller som vänta och upprepa . Dessa föreningar liknar prosignen som finns i morsekod där de två tecknen körs tillsammans utan teckenlucka. Tvånålskoderna för nummerskiftning och bokstavsskift är också sammansatta, vilket är anledningen till att de har skrivits med en överstreck.
Koderna som används för fyrnålstelegrafen är inte kända, och ingen av utrustningen har överlevt. Det är inte ens känt vilka bokstäver som tilldelades de tolv möjliga koderna.
Anteckningar
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., Electric Railways: 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 och Charles, 1973 OCLC 655205099 .
- Mercer, David, The Telephone: The Life Story of a Technology , Greenwood Publishing Group, 2006 ISBN 031333207X .
- Shaffner, Taliaferro Preston, The Telegraph Manual , Pudney & Russell, 1859.