Современные телеграфные аппараты, будучи конструктивно видоизменены и усовершенствованы, основаны все же на тех самых принципах, которые впервые были разработаны русскими учеными Шиллингом и Якоби.
Пишущий телеграфный аппарат
Первоначальный образец пишущего телеграфного аппарата был сконструирован американцем С. Морзе в 1837 году. Современным, значительно улучшенным образцом такого пишущего телеграфного аппарата является выпущенный советской промышленностью телеграфный аппарат М-44.
Этот аппарат — один из самых простых современных телеграфных аппаратов. Запись принимаемых телеграмм производится в нем на бумажной ленте в виде условных знаков. Схема аппарата М-44 изображена на рис. 6.
Рис. 6. Схема телеграфного аппарата М-44.
На этой схеме видно, что в аппарате М-44 тоже есть электромагнит. К якорю электромагнита прикреплен пишущий рычаг. На конце рычага находится пишущее колесико, опущенное в небольшую ванночку с краской.
Передатчиком служит телеграфный ключ. При нажатии на ключ ток от положительного полюса электрической батареи проходит в провод (линию связи), затем в обмотку электромагнита и через землю (второй «провод») возвращается к заземленному отрицательному полюсу батареи. Когда ток проходит через обмотку электромагнита, то якорь его притягивается и пишущее колесико при помощи пишущего рычага прижимается к бумажной ленте. Лента непрерывно и равномерно протягивается при помощи часового механизма. Прижимаясь к ленте, пишущее колесико оставляет на ней след в виде черточек и точек. Передача телеграмм производится по определенному коду — телеграфной азбуке (рис. 7).
Рис. 7. Телеграфная азбука Морзе.
Каждой букве, цифре и знаку препинания соответствует определенная комбинация черточек (тире) и точек. Так, например, буква «А» обозначается одной точкой и следующим за ней тире. Буква «Б» обозначается тире и тремя следующими за ним точками и так далее.
Точки получаются при коротком нажатии на телеграфный ключ, замыкающий цепь тока, тире — при длительном нажатии. Телеграфный ключ (рис. 8) отличается от обычного выключателя тем, что он позволяет передавать знаки телеграфной азбуки более или менее равномерно и с достаточно большой скоростью. После прекращения нажима на головку ключа спиральная пружина быстро размыкает контакты, через которые проходит ток в линию связи.
Кроме такого способа, существуют еще слуховой и оптический способы передачи и приема телеграфных сигналов.
При слуховом способе телеграфист принимает на слух сигналы азбуки при помощи аппарата, который называется клопфером. Это тот же аппарат М-44, но без часового механизма и ленты. Прием передаваемых «сообщений» производится по звукам, которые получаются при ударе якоря об электромагнит. Чтобы эти звуки были громче, электромагнит с якорем помещают в деревянную коробку без передней стенки.
При оптическом способе вместо электромагнита в телеграфную линию включается электрическая лампочка, которая то зажигается, то гаснет. Продолжительная вспышка соответствует тире, а короткая — точке.
Общий вид аппарата М-44 показан на рис. 8.
Рис. 8. Пишущий телеграфный аппарат М-44.
Достоинства аппарата М-44 заключаются в его простоте, надежности, малом весе (всего 23 кг) и небольших размерах. Расход электроэнергии невелик: для нормальной работы аппарата требуется ток в среднем 0,015 ампера, то есть в десять раз меньше, чем для лампочки карманного электрического фонаря.
Аппарат М-44 может действовать на расстояние до 500 километров. При большем расстоянии приходится устанавливать промежуточные станции.
Но аппарат имеет и серьезные недостатки. Переданную телеграмму необходимо расшифровать, а затем записать. Кроме того, очень невелика скорость передачи: 400–500 слов в час. Этот недостаток особенно ощутим на тех линиях связи, где производится большой обмен телеграммами.
Многие изобретатели в течение ряда лет работали над тем, чтобы создать быстродействующий телеграфный аппарат, печатающий не условные знаки, а буквы и цифры.
Буквопечатающий аппарат и многократное телеграфирование
Огромным шагом вперед было изобретение многократного телеграфирования, при котором для нескольких аппаратов достаточно одной линии связи. При этом особое устройство — распределитель подключает поочередно аппараты к линии. В зависимости от того, сколько телеграмм позволяют передать и принять одновременно эти аппараты, они называются двукратными, четырехкратными и т. д.
В 1863 году русский изобретатель Владимир Струбинский разработал конструкцию многократного телеграфного аппарата, в котором через особое устройство в линию связи включалось два передатчика. Этот аппарат мог бы найти применение на телеграфных линиях того времени. Однако это замечательное русское изобретение было похоронено. Запечатанный пакет со схемой и описанием изобретения был обнаружен в Центральном историческом архиве в Ленинграде только в 1948 году. Царские чиновники не удосужились даже ознакомиться с предложением Струбинского. Когда же в 1874 году за границей появился многократный телеграфный аппарат Бодо, то Россия вынуждена была платить за него золотом.
Аппарат Бодо позволял осуществлять многократное использование линий связи. Но работал он еще не вполне удовлетворительно. Русские ученые и изобретатели (П. А. Азбукин, А. П. Яковлев и другие) сделали в этом аппарате ряд усовершенствований. Большие заслуги в дальнейшем использовании принципа многократного телеграфирования принадлежат советским инженерам лауреатам Сталинской премии А. Д. Игнатьеву, Л. П. Турину и Г. П. Козлову, разработавшим электронный распределитель и создавшим мощный (девятикратный) буквопечатающий телеграфный аппарат.
Принцип многократного телеграфирования очень прост. Для этого в линию связи включается так называемый распределитель, в котором имеется небольшой электродвигатель, непрерывно вращающий контактную щетку. Щетка перемещается по двум металлическим концентрическим кольцам. Внутреннее кольцо — сплошное и соединено с линией связи. Наружное кольцо разделено на несколько изолированных друг от друга частей (секторов), к которым присоединяются проводники от телеграфных аппаратов.
Совершая круговое движение, контактная щетка последовательно соединяет с внутренним кольцом то один, то другой сектор, подключая каждый раз к линии связи соответствующий телеграфный аппарат.
Наиболее распространенным из многократных телеграфных аппаратов является так называемый двукратный аппарат Бодо-дуплекс. Дуплексная система телеграфирования так устроена, что позволяет организовать в одном телеграфном проводе четыре канала: два передающих и два приемных. При этом передача телеграмм не мешает приему телеграмм, который одновременно производится по тому же проводу.
Рассмотрим процесс передачи телеграммы с первой (передающей) станции на вторую (приемную). Устанавливаемый на каждой станции дуплексный аппарат имеет две клавиатуры (для передачи телеграмм) и два приемника (для приема телеграмм). Поэтому на нем работают сразу четыре телеграфиста. За каждый оборот контрольной щетки на распределителе передающей станции поочередно присоединяются к линии связи клавиатуры № 1 и № 2. Одновременно на приемной станции таким же распределителем и в те же моменты к линии связи подключаются приемники № 1 и № 2. Когда на передающей станции контактная щетка передвигается по первому сектору, она соединяет с линией связи клавиатуру № 1, а когда передвигается по второму сектору — клавиатуру № 2. В эти моменты и ведется передача двух телеграмм. На второй станции благодаря наличию дуплексной схемы при передаче телеграмм происходит тот же процесс, но в обратном направлении. Таким образом, по одной линии связи передаются четыре телеграммы: две в одну сторону и две в другую сторону.