Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение - [14]
Обычно дуплексные телеграфы определяют как системы, способные передавать сообщения в обоих направлениях одновременно, то есть в них передача и прием производятся по одной линии, в отличие от связи, в которой есть отдельные линии для передачи и приема. Фундаментальная проблема, стоявшая перед конструкторами дуплексного телеграфа, была отнюдь не простой. Им следовало избежать ситуации, когда сильный электрический ток на выходе, направляющийся на далекую станцию, приводит в действие зуммер (то есть звонок, делающий слышимым переключение реле, чтобы сигналы азбуки Морзе можно было воспринимать на слух), но при этом требовалось, чтобы гораздо более слабый входящий ток, пришедший с удаленной станции, активировал реле. Многие изобретатели искали решение этой задачи. К 1870 году телеграф использовался во все мире, однако никто не смог найти эффективный способ преодолеть данную трудность.
РИС. 7
Идея Стирнса состояла в применении так называемого дифференциального дуплекса (см. рисунок 7). Изобретатель использовал тот факт, что интенсивность магнитного поля, образованного катушкой, пропорциональна количеству витков обмотки, через которую пропускается электроток. Если пустить этот ток в противоположных направлениях, индуцируемые магнитные поля взаимно гасят друг друга. Стирнс разделил катушку реле зуммера на две половины, чтобы поделить ток на две равные части, направив его в одной половине через контур, где заряд временно аккумулировался в конденсаторе. Таким образом, ток на выходе был недостаточно мощным для активации реле зуммера. А вторичный контур, отходящий от ключа, приводил в действие местный зуммер, чтобы телеграфист мог слышать то, что он передает.
Система, в сущности, основывается на направлении сигнала меньшей мощности и на двух зуммерах — одном на входе, другом на выходе. Идея использовать зуммер с разделенной катушкой и ответвление цепи давно витала в воздухе, и в Европе уже было известно несколько прототипов. Заслуга Стирнса состояла в том, что он применил конденсатор.
Главный элемент дуплекса Стирнса, который можно увидеть на рисунке 7, — это разделенная катушка (R) зуммера. Ток на выходе, генерируемый при замкнутой цепи с ключом (К), разделяется в катушке и течёт с одной стороны вправо, по направлению к главной линии (L), а с другой стороны влево, по направлению к ответвлению контура, где сопротивление (X) помещено параллельно конденсатору (С). Полярность катушек выбрана так, чтобы в одной половине ток тек по часовой стрелке, а в другой — против. В результате индуцированное магнитное поле взаимоуничтожается, и зуммер не реагирует на сигналы на выходе.
РИС. 8
Сложность цепи ключа определяется тем, что в нем присутствует местный зуммер (T) со своим собственным реле (RL), что образует контур с собственным сопротивлением и другими элементами. Зуммер служит для того, чтобы оператор слышал свое сообщение, в то время как вышеописанный контур — это контур входа, который активируется, только когда получает сигнал, приходящий от удаленной станции на главной линии.
В качестве альтернативы системе Стирнса Эдисон разработал «дуплексно-диплексную» систему, то есть такую, которая могла одновременно пересылать сообщения в разных направлениях или же отправлять два сообщения в одном направлении (см. рисунок 8). Изобретатель называл ее просто дуплексным телеграфом, «своим» дуплексом. Эти системы могут функционировать в двух рабочих режимах, позволяющих одновременную передачу по амплитуде (как в системе Стирнса, то есть при разной силе тока) или по частоте, то есть удваивая периодичность циклов электрических сигналов.
Обычная «диплексная» конфигурация использовала комбинацию батарей разной мощности для генерирования слабых и сильных сигналов, которые приводили в действие одно или другое приемное реле. Тем не менее на практике было очень трудно регулировать чувствительность реле так, чтобы они не реагировали на все поступающие сигналы. Эдисон попробовал применить новый подход, добавив в свою систему элемент, часто используемый им в разных своих проектах: поляризованное реле. Он не отказался от обычного, то есть нейтрального реле, реагировавшего только на силу тока, но интегрировал в систему второй приемник, снабженный поляризованным реле, то есть таким, которое реагирует на изменение направления тока.
Найти альтернативу дуплексу Стирнса было не самой трудной частью задачи. Амплитуда тока на выходе изменялась просто изменением сопротивления линии заземления, снабженной реостатом. С помощью таких изменений амплитуды оператор на этом конце управлял нейтральным реле. Последнее представляло собой простой рычажный прерыватель (однополярный, двухпозиционный), что вынудило Эдисона удвоить количество батарей и электромагнитов, пустив ток по более сложной схеме (двойная катушка, более высокий порог).
Стандартное реле состоит из электромагнита, который при прохождении электрического тока притягивает горизонтальный подпружиненный рычаг, замыкая или размыкая контакты в зависимости оттого, находятся они без тока в положении NA или NС (то есть замкнуты они или разомкнуты). Данные контакты можно считать прерывателем, позволяющим току протекать между двумя пунктами на разных концах цепи. Поляризованное реле — это конструкция, состоящая из электромагнита и постоянного магнита, который помещается между двумя катушками. На постоянный магнит приходится точка опоры рычага, который может быть наклонен влево или вправо. Рычаг — это южный полюс постоянного магнита, а катушки намотаны так, чтобы их верхний конец представлял собой противоположный полюс. Таким образом, когда подается ток, полюс электромагнита притягивает один конец рычага и отталкивает другой, когда же ток прерывается, рычаг наклоняется в другую сторону. Главное преимущество описываемого устройства состоит в том, что поскольку основная сила, отклоняющая рычаг, создается постоянным магнитом, реле может реагировать на относительно слабые токи. Поляризованное реле не имеет положений собственно NA или NС, а сила постоянного магнита удерживает рычаг в крайней позиции, если через катушки не пропущен ток.
