Телеграфная связь: история изобретения, принцип работы, преимущества и недостатки

Телеграфная связь используется для передачи информации по проводам, радиолиниям и другим каналам связи. С древних времен люди пытались передавать информацию на расстоянии. Потерпевшие крушение моряки разжигали костры. Воины, видевшие неприятеля на границах своих земель, оповещали об этом командиров дымом от огня. Во время беды разные народы били в бубны, барабаны, чтобы сообщить об опасности. Развитие телеграфа началось в XVIII веке.

Оптический телеграф

Первый оптический телеграф передавал информацию с помощью света. Изобретателем телеграфного аппарата был механик из Франции Клод Шапп в 1792 году. Спустя два года телеграф завоевал популярность в Европе, началось активное строительство линий связи. Считается, что Наполеон одержал ряд побед благодаря новому изобретению. Передача приказов между крупными городами составляла 10 минут.

Первый телеграф состоял из трех планок, которые занимали определенное положение. Всего таких знаков было 196. Они обозначали буквы, знаки препинания и некоторые слова. Получатели сигнала использовали подзорную трубу. Система позволяла передавать 2 слова в минуту на значительные расстояния.

Ученик изобретателя Шаппа усовершенствовал оптический прибор. Основное отличие - возможность работать ночью. Планки занимали 8 разных положений, в которых кодировали не только буквы, слова, но и отдельные фразы. Система кодирования претерпела изменений, издавались справочники для расшифровки сигналов. Скорость передачи информации увеличилась.

Оптический телеграф имел ряд преимуществ перед другими средствами связи, используемыми ранее:

• точность сигнала;
• отсутствие топлива;
• скорость передачи информации.

Система обладала недостатками:

• зависимость от погодных условий;
• построение точек каждые 30 км;
• наличие операторов.

В 1824 году в России построена первая телеграфная линия между Петербургом и Шлиссельбургом. Использовалась для передачи информации о судоходстве на реке Неве. В 1833 году открыли вторую линию. В 1839 году появилась последняя линия оптического телеграфа в России протяженностью 1200 км, что сделало ее самой длинной в мире. Передача сигнала из Петербурга в Варшаву составляла не более получаса.

Польза от телеграфа была, но использовать оптическую телеграфную связь в коммерческих целях было не выгодно. Так продолжалось до тех пор, пока не изобрели электрический аппарат.

Телеграф Земмеринга

Оптический телеграф позволял передавать информацию по территории Европы, но между континентами пользовались морской почтой. Ученые бились над созданием электрического телеграфа. Первый образец подобного изобретения был представлен в 1809 году ученым Самуэлем Томасом Земмерингом. Им было замечено, что при прохождении электрического тока через электролит выделялись пузырьки газа. Ток мог разложить воду на кислород и водород. Это и легло в основу телеграфа, который называли электрохимическим.

Электрический телеграф имел провода, подцепленные к каждой букве алфавита. Перед началом отправки сообщения срабатывал будильник на принимающей стороне. После того как оператор был готов к приему сигнала, отправляющий особым образом отсоединял провода, чтобы ток прошел через все буквы, которые присутствовали в телеграмме.

Позже данный аппарат упростил Швейгер, уменьшив количество проводов до двух. Он изменил продолжительность тока для каждой буквы. Работать с электрохимическим аппаратом было сложно. Отправка и прием символов происходили медленно, а наблюдение за пузырьками газа было утомительным. Широкого применения изобретение не получило.

В 1820 году Швейгер изобрел гальваноскоп, благодаря которому изучалось взаимодействие тока и магнитных полей. В 1833 году ученым Нервандером был спроектирован гальванометр. На основе отклонения стрелки оценивалась сила тока. Эти изобретения легли в основу электромагнитного телеграфа. Сигнал менялся в зависимости от силы тока.

Электромагнитный аппарат

Первый аппарат для передачи данных, основанный на действии электромагнитных полей, создал русский барон Павел Львович Шиллинг. Телеграф он продемонстрировал на встрече испытателей в 1835 году. Прибор для передачи данных состоял из клавиатуры, замыкающей цепь. Каждой букве алфавита соответствовала особая комбинация клавиш. Перед началом отправки сообщения на принимающей стороне срабатывал будильник.

Прибор состоял из 7 проводов, 6 из которых использовались для сигнала. Один провод требовался для вызова оператора. Обратным проводником служила земля. Сам аппарат был громоздким и не применялся массово.

Телеграфом Шиллинга заинтересовался английский изобретатель Уильям Кук. Спустя два года прибор усовершенствовали, но использовать широко не стали. Оператору требовалось на глаз улавливать колебание гальванометра, что приводило к ошибкам и быстрому утомлению. Также невозможно было успеть записывать полученную информацию, поэтому о достоверности речи не шло.

Самая длинная линия с электромагнитным телеграфом была построена в Мюнхене и составляла длину 5 км. Ученый Штейнгель проводил опыты и выяснил, что для передачи данных обратный провод не требуется. Достаточно заземлить кабель. На одной станции заземляли положительный полюс батареи, а на другой - отрицательный.

Некоторое время электромагнитный аппарат пользовался для передачи сообщений на большие расстояния. Но для развития телеграфной связи требовался прибор, способный записывать полученную информацию. Над этим продолжали работать изобретатели всего мира.

Телеграф Морзе

Художник Сэмюэль Морзе был первым изобретателем, кто создал телеграф на основе азбуки Морзе. Во время путешествия в Америку он познакомился с электромагнетизмом. Прибор для передачи данных на расстояние заинтересовал художника, у него родилась идея создать аппарат, который будет заносить данные на бумагу.

Изобретение увидело свет спустя несколько лет. Несмотря на то что проект сразу возник в голове Сэмюэля Морзе, телеграф быстро создать не удавалось. В Англии не было электрических приборов, нужные запчасти приходилось везти издалека или создавать самому. У Морзе были соратники, которые помогали в сборе телеграфа.

По замыслу Сэмюэля новый телеграфный аппарат должен был передавать информацию в виде точек и тире. Код Морзе был уже известен миру. Самое первое разочарование постигло изобретателя во время создания изолированной проволоки. Намагничивание было недостаточным, пришлось продолжить эксперимент. Изучая литературу известных ученых, Морзе исправил ошибки и добился первых успехов. Прибор под действием электромагнитного тока раскачивал маятник. Привязанный карандаш чертил на бумаге заданные знаки.

Для телеграфной связи достижение Сэмюэля было огромным прорывом. Во время эксперимента выяснилось, что электромагнитного поля хватает на небольшие расстояния, значит, прибор бесполезен для передачи информации между городами. Морзе разработал электромагнитное реле, которое реагировало на незначительные отклонения тока, поступавшего по проводам. При каждом символе замыкалось реле, и ток поступал на пишущий прибор.

Окончание работы над основными частями прибора произошло в 1837 году. Но правительству новая разработка была не интересна. Более 6 лет ушло у Морзе, чтобы получить финансирование на проведение телеграфной линии длиной 64 км. При этом вновь появились сложности. Выяснилось, что сырость оказывает пагубное влияние на провода. Линию стали вести над землей. В 1844 году была отправлена первая в мире телеграмма с использованием кода Морзе.

Через 4 года телеграфные столбы появились во многих штатах США, а потом и в других странах.

Пишущий прибор телеграфа Морзе

Всеобщую популярность телеграф Морзе получил благодаря простоте. Основной частью аппарата был телеграфный ключ, а у принимающей стороны - пишущий прибор. Ключ состоял из металлического рычага, который вращался вокруг оси. При поступлении телеграммы, он замыкался таким образом, чтобы ток шел на пишущий прибор. Оператор, который отправлял телеграмму, замыкал телеграфный ключ. Нажимал один раз - шел короткий сигнал, долго держал - сигнал приходил длинный.

Пишущий прибор преобразовывал сигналы в виде точек и тире. Азбука Морзе стала популярной, но преобразовывать шифр могли только профессионалы, знакомые с кодом Морзе. Чтобы исключить этот недостаток, ученые стали разрабатывать телеграфы, способные преобразовывать информацию в буквы.

На основе телеграфа Морзе в 1855 году изобретатель Юз создал аппарат, который имел 28 клавиш и мог напечатать 52 буквы и символа.

Развитие телеграфа

Первый аппарат, способный записывать буквы, приводился в движение гирей весом 60 кг. Электрический ток мгновенно доходил до принимающей стороны, где прибор поднимал бумагу, двигающуюся с постоянной скоростью, до нужной буквы. Таким образом на бумаге отпечатывалось сообщение. Несмотря на некоторые сложности, сообщения отправлялись и принимались быстро. Обучать операторов было легко.

Первая телеграфная линия между Петербургом и Варшавой просуществовала недолго. Оптический телеграф был неудобный, медленный и дорогой. В 1852 году в России построена первая телеграфная линия между Москвой и Петербургом на основе электромагнитов. В 1854 году оптическая линия прекратила свое существование.

После появления прибора Морзе телеграфная связь начала активно развиваться. Первые аппараты могли только передавать или принимать сигнал, потом эти действия происходили одновременно. Такая схема обработки данных была предложена российским изобретателем Слонимским. Сигналы не смешивались, но требовалось соблюдать два условия: аппараты должны всегда находиться на связи и не оказывать влияния друг на друга при передаче.

В 1872 году во Франции Жан Морис Бодо создает телеграф, который способен одновременно отправлять и принимать несколько сообщений. Скорость отправки информации увеличилась в разы. При этом аппарат работал на основе телеграфа Юза, который отправлял и получал сообщения, минуя код Морзе. Через два года аппарат усовершенствовали. Его пропускная способность составила 360 знаков в минуту. Чуть позже скорость увеличилась еще в 2,5 раза. Массовое применение во Франции телеграфа Бодо началось в 1877 году. Также Бодо создал телеграфный код, который в дальнейшем получил название Международный телеграфный код № 1.

В это же время прокладывали первые подводные линии. Так, появилась телеграфная связь между Францией и Англией, Англией и Голландией и другими странами. В 1855 году проложили первый подводный кабель между Англией и США, но в 1858 году кабель оборвался. Восстановили его спустя несколько лет.

Развитие телеграфной связи продолжалось стремительно. Новости между континентами и странами передавались в течение нескольких часов или минут. В 1930 году был изобретен телеграф с дисковым набирателем. Таким образом получалось быстро идентифицировать получателя и ускорить процесс соединения с ним. В это же время в Англии и Германии появляются первые операторы телеграфной связи TELEXS.

С 50-х годов XX века передавать с помощью телеграфа стали не только буквы, но и картинки. По сути, это были первые факсы. Особой популярностью фототелеграфы пользовались у журналистов. Новости из других стран и фотографии передавались быстро и тут же печатались в газетах. При этом помимо телеграфа развивалась телефонная связь и факсимильная.

Большая часть разработок велась для передачи информации на латинском языке. В 1963 году в СССР придумали новый телеграфный код, который включал в себя буквы русского алфавита, латиницу и цифры. Но при этом не были задействованы русские буквы Е, Ч и Ъ. Вместо Ч писали цифру 4. Такой код использовался на первых мобильных телефонах в России.

С развитием в 80-х годах факсимильной связи телеграф начал сдавать свои позиции. Несмотря на то что связь объединяла более 100 стран мира, возможность отправить не только короткое послание, но и другую информацию заинтересовала людей. Удобные аппараты для передачи факса изменили жизнь телеграфа.

В XXI веке некоторые страны насовсем отказались от телеграфной связи. В 2004 году телеграф прекратил существовать в Нидерландах, чуть позже - в США, в 2013 году от него отказалась Индия. В России телеграфная связь еще существует. Связано это с удаленностью некоторых регионов и большой площадью страны. Интернет и другие средства передачи информации появились благодаря телеграфу и уничтожили его.

Беспроводной телеграф

Основателем беспроводного телеграфа стал русский ученый Александр Степанович Попов. Впервые он был представлен на встрече физико-химического общества. Прибор мог передавать информацию на основе радиоволн. Спустя два года беспроводной прибор был опробован в реальных условиях. Первая радиотелеграмма была отправлена с берега на морской корабль. Чуть позже прибор был усовершенствован и передавал сигналы с помощью кода Морзе. Таким образом, связь через телеграф стала доступна не только на суше, но и на воде. Радиоволны лежат в основе радио- и телефонной связи.

Первое испытание серьезными условиями беспроводной телеграф прошел на военно-морской базе. Морской корабль "Генерал-адмирал Апраксин" у берегов финского залива сел на мель. Благодаря радиосвязи информация поступила в штаб. Под руководством А. С. Попова прошла спасательная операция. Ученый при этом отвечал за работоспособность связи. Ледокол Ермак смог освободить корабль, который почти 4 месяца пробыл на льду. Подрывники и капитан ледокола имели постоянную связь, поэтому операция прошла успешно. Спасшийся корабль участвовал в военных сражениях в 1904-1905 годах.

Основателем радиосвязи в России считается А. С. Попов, в это же время англичанин Маркони создал радиоприемник и получил на него патент. Стоит отметить, что его прибор очень походил на изобретение Попова, описание которого несколько раз печаталось в известных журналах.

Принцип работы

Сообщения телеграфной связи передаются с определенной скоростью. За единицу скорости телеграфирования приняли Бод. Она определяет количество переданных телеграфных посылок за 1 с.

Принцип работы телеграфной связи основан на действии электромагнита, по которому протекает ток. Энергия электрического поля преобразуется в механическую. Ток протекает по обмотке, появляется магнитное поле, которое притягивает якорь. Сердечник, соединившись с якорем вращается вокруг своей оси. Если ток не поступает, то магнитное поле исчезает, и якорь возвращается в исходную позицию.

Линейное реле может использоваться для повышения надежности аппарата. В этом случае он реагирует на малейшее колебание. Для передачи кодовой информации может использоваться постоянный или переменный ток. Если ток постоянный, то посылка может передаваться одно- или двухполюсным способом. При появлении в линии тока одного направления говорят об однополюсной передаче данных.

Если при передаче сообщения происходит подача тока одного направления, а при паузе - другого, то работает двухполюсный способ. Синхронный метод работает при условии одновременной передачи и получении информации.

Стартостопный метод имеет три вида отправки - сама информация, старт и стоп. Передача осуществляется циклами, которые начинаются после подачи сигнала "старт" и заканчивается при появлении сигнала "стоп".

Постоянный ток не используют на дальние расстояния. Для увеличения расстояния силу тока делают больше или подключают импульсную трансляцию. Но у этих способов есть недостатки. Увеличить силу тока не всегда получается из-за технических проволочек. А импульсная передача может искажать информацию.

Наибольшее применение получило частотное телеграфирование. Переменный ток позволяет отправлять информацию без ограничения по дальности. Увеличивается количество одновременно передаваемых телеграмм.

Под дальностью телеграфной связи понимают максимальное расстояние, при котором не происходит искажение информации и не требуется промежуточная станция. Телеграф используется для передачи сообщений между различными абонентами. Передача может осуществляться через оператора или самостоятельно, если абонент включен в телеграфную связь.

Преимущества

После появления телеграфа и массовой популярности перед простыми обывателями виднелись только положительные стороны связи. По сравнению с другими средствами коммуникации, телеграф обладает преимуществами. По этим причинам он до сих пор жив в России и пользуется популярностью в государственных учреждениях и в отдаленных регионах, где провести Интернет не представляется возможным.

Характеристика телеграфной связи:

• координация действий служб полиции;
• организация розыскных мероприятий;
• прием сообщений от граждан;
• прием информации на объекте вневедомственной охраны;
• передача документальной информации;
• собственная связь на государственных и частных предприятиях.

Основными положительными качествами телеграфа являются:

• Документирование принимаемой и отправляемой информации.
• Высокая помехоустойчивость.
• Возможность отправить заверенную телеграмму.
• Достоверность и качество передачи.
• Телеграмма доходит до адресата.
• Минимальное время передачи.
• Сложно проникнуть в локальную телеграфную линию, поэтому востребовано в госструктурах.
• Телеграфный аппарат может записывать сообщение или факс без помощи оператора.

Недостатки

Недостатки телеграфной связи, которые особо заметны после появления других средств связи:

• Информация может быть недостоверной, если оператор, набирающий текст, допустил ошибки.
• К информации имеют доступ работники, которые занимаются отправкой или приемом телеграммы.
• Доставка до адресата осуществляется работниками почты, это увеличивает время получения сообщения.
• Нельзя отправить информацию в страны, где телеграф был ликвидирован.

Телеграфная связь снижает свое прежнее значение. С появлением Интернета, персональных компьютеров, смартфонов появилось множество других способов отправить сообщение. Телеграф теряет свою актуальность.