3. Телеграфний зв’язок

Хоча електричні та магнітні явища спостерігали ще в давнину, їх вивчення та використання розпочалося порівняно недавно. У ХVII ст. навчилися отримувати електрику за допомогою електростатичних машин. У 1800 р. італійський вчений А. Вольта створив перше електрохімічне джерело постійного струму.

У 1801 р. іспанський інженер Ф. Сальва розпочав роботи зі створення електрохімічного телеграфу.

У 1809 р. баварський вчений С. Т. Земмеринг представив свій проект електрохімічного телеграфу. У цьому телеграфі використовувалася сигнальна ємність з підкисленою водою. В ємності розміщувалися електроди. Сигнал у вигляді електричного струму надходив по дротах та визначався за виділенням газу на електродах. Але реєстрація сигналу таким методом була незручною та ненадійною. Кодування теж не передбачалося: для кожної літери алфавіту передбачалася своя ємність. Даний проект не знайшов застосування на практиці.

Датою народження електромагнітного телеграфу є 1832 р. Його було винайдено російським офіцером Павлом Львовичем Шиллінгом. Це був стрілковий телеграф, в якому реєстрація сигналів проводилася за допомогою магнітних стрілок, поміщених в котушки. Поява струму в котушці викликала поворот стрілки, що і свідчило про наявність сигналу. В пристрої застосовувався комбінаційний код: кожній літері відповідала комбінація з декількох одночасно переданих сигналів. В наш час такий код назвали б паралельним (одночасне передавання кодових значень), шестизначним або шестиелементним (шість кодових знаків) та бінарним (кожний кодовий знак приймає одне з двох значень: наявність або відсутність сигналу). Використовувалися шість стрілок і вісім дротів.

Згодом код ускладнився і для передавання стало можливим використовувати одну стрілку та одну пару дротів. Згодом з’явилися модифікації одно-, двох-, трьох- і п’ятистрілкового телеграфу, які знаходили практичне застосування.

Стрілковий телеграф мав ряд недоліків, серед яких – неможливість автоматично записувати прийняті сигнали. Незважаючи на це, наприкінці ХІХ – поч. ХХ ст. він застосовувався на великих кораблях.

У 1837 р. Семуель Ф. Б. Морзе винайшов конструкцію самопишучого телеграфного апарату, а наступного року розробив код до нього. В розробці йому допомагав експерт Альфред Вейл.

У 1844 р. перша комерційна телеграфна лінія системи Морзе з’єднала Вашингтон з Балтімором.

Телеграфна система Морзе дозволила збільшити швидкість передавання до 15 слів за хвилину. Пізніше з’явився апарат, який замість азбуки Морзе друкував звичайні літери. Такі апарати були винайдені у 1850 р. академіком Б. С. Якобі, у 1855 р. американським фізиком Д. Е. Юзом., у 1872 р. французьким механіком Жаном М. Е. Бодо. Апарат Юза дозволяв отримати двократний, а апарат Бодо – десятикратний виграш у швидкості у порівнянні з початковим варіантом телеграфу Морзе.

У 1843 р. почався новий етап розвитку електрохімічного телеграфу, який тепер мав можливість копіювати та передавати зображення.

3. Телефонний зв’язок

У 1876 р. американський винахідник Александр Г. Белл запатентував пристрій для передавання мови – телефон.

В телефоні Белла звук перетворювався в електричні коливання, які індукувалися в електромагніті вібруючою металевою жорсткою пластинкою, яку згодом було замінено на гнучку пластинку – мембрану. Індукований струм і, як наслідок, звук були досить слабкими. Цей недолік згодом було ліквідовано. У 1877 р. Д. Е. Юз винайшов стрижневий вугільний мікрофон. У 1878 р. російський винахідник М. Махальський зконструював більш чутливий порошковий вугільний мікрофон.

Робота схеми

Від батареї 6 через мікрофон та лінію зв’язку до приймальної частини (телефону) протікає електричний струм. Опір цьому струмові залежить від ступеня зтиснення порошку 4 в металевій капсулі, а отже, змінюється під дією акустичної хвилі на мембрану. Т. ч. струм, що протікає, змінюється пропорційно акустичному тиску.

Приймальна частина. При протіканні змінного струму через котушку утворюється магнітне поле, внаслідок дії якого мембрана 10 коливається, утворюючи акустичну хвилю 11, подібну до хвилі 1.

1, 11 – акустична хвиля

2 – мембрана (металева або вугільна)

3 – ізоляційна шайба

4 – вугільний порошок

5 – металева капсула

6 – батарея

7 – лінія зв’язку

8 – котушка

9 – постійний магніт (осердя)

10 – металева мембрана

Для проведення двосторонньої телефонної розмови кожен телефонний апарат (ТА) має містити і мікрофон, і телефон.

Спочатку для реалізації телефонного зв’язку використовували телеграфні лінії – однопроводові, але згодом виявилося, що якість передавання є дуже низькою. Т. ч. повернулися до двопроводових ліній, які дозволяли компенсацію завад в паралельних проводах.

Така лінія між Петербургом та Москвою була спроектована П. Д. Войнаровським (викладачем, а згодом – професором і ректором Петербурзького електротехнічного інституту) і побудована у 1898 р.

Наступною проблемою стало питання телефонізації. Комутація каналів зв’язку досягається шляхом з’єднання окремих телефонних апаратів (ТА) з центральною телефонною станцією, в якій на час проведення розмови два ТА підключаються один до одного. Крім того, громіздку батарею можливо використовувати тільки одну для всіх ТА, встановивши її на центральній станції. Така пропозиція була зроблена П. М. Голубицьким.

Вперше телефонна станція була побудована у 1879 р. в Н’ю-Хейвені (США). В Росії вони з’явилися у 1882 р. в Москві та Петербурзі, а згодом – у Ризі, Варшаві, Одесі.

Перші телефонні станції були з ручним керуванням (РТС): з’єднання на них проводили телефоністки вручну за викликом одного з абонентів. Але одна телефоністка не могла обслуговувати більше 200 апаратів. Крім того, процес встановлення з’єднання займав дуже багато часу. Виникла потреба автоматизувати процес комутації. У 1879 р. американські винахідники М. Д. та Т. Е. Кеннелі та Т. І. Мак-Тай запатентували пристрій, в якому сигнали абонента, від якого надходив виклик, керували автоматом, встановленим на центральній станції: автоматичний комутатор проводив пошук потрібного абонента та з’єднання з ним.

Перша АТС була відкрита у 1900 р. в Н’ю-Бедфорді (США). Розповсюдження ж вони набули у 20-х рр. ХХ ст.