Эдисон. Электрическое освещение

У Эдисона всегда были прекрасные отношения с Уильямом Ортоном. Оба они неоднократно выказывали друг другу взаимное уважение, и Эдисон признавался, что именно от Ортона он узнал все, что ему известно о патентах. Незадолго до того времени «Вестерн Юнион» освоил дуплексную систему американского изобретателя Джозефа Баркера Стирнса (1831-1895), президента компании «Франклин Телеграф», которая отправляла одновременно по два сообщения или же передавала по одному сообщению сразу в двух направлениях, уменьшая или увеличивая силу тока. Такая система быстро утвердилась в Европе и США, вплоть до того, что через Атлантику был протянут дуплексный кабель, а компания «Вестерн Юнион» приобрела права на нее у Стирнса. Тем не менее в 1872 году Ортон поручил Эдисону исследовать альтернативные системы с целью получения на них патента как «защиты от конкуренции», то есть для обеспечения монополии.

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.