_(14569979420).jpg/1280px-Collection_of_United_States_patents_granted_to_Thomas_A._Edison,_1869-1884_(1869)_(14569979420).jpg)
Квадруплексный телеграф — это тип электрического телеграфа , который позволяет передавать и принимать по одному проводу одновременно четыре отдельных сигнала (по два сигнала в каждом направлении). Таким образом, квадруплексный телеграф реализует форму мультиплексирования .
Технология была изобретена Томасом Эдисоном , который продал права Джею Гулду , владельцу Atlantic and Pacific Telegraph Company , в 1874 году за сумму в 30 000 долларов (что эквивалентно 808 000 долларов в 2023 году). Ранее Western Union отказала Эдисону в продаже Quadruplex. Это оказалось серьезной ошибкой. Джей Гулд использовал Quadruplex для ведения ценовых войн с Western Union и для коротких продаж его акций. Корнелиус Вандербильт был крупнейшим акционером Western Union и принял на себя основной удар Джея Гулда. Вандербильт умер во время саги, в результате чего его сын Уильям остался у власти. Уильям Вандербильт, как и его отец, не мог сравниться с Джеем Гулдом и быстро сдался. Чтобы остановить тарифную войну, Western Union выкупила Atlantic Pacific (и права на Quadruplex у Джея Гулда) за 5 миллионов долларов (что эквивалентно 135 000 000 долларов в 2023 году).
Проблема одновременной отправки двух сигналов в противоположных направлениях по одному и тому же проводу была ранее решена Юлиусом Вильгельмом Гинтлем и усовершенствована до коммерческой жизнеспособности Дж . Б. Стернсом ; Эдисон добавил возможность удваивать число в каждом направлении.
Метод сочетал диплекс (мультиплекс двух сигналов в одном направлении), который ранее изобрел Эдисон, с дуплексом в стиле Стернса (одновременная двунаправленная связь). В каждом случае используется хитрый трюк.
Поскольку телеграфы используют один провод, ток должен проходить через сигнальное (производящее шум) реле на обоих концах (местном и удаленном). В дуплексе задача состоит в том, чтобы просто не заставить локальное сигнальное реле щелкать при нажатии клавиши, а щелкать при нажатии удаленной. Это достигается путем разделения реле на две обмотки соленоида и подачи напряжения питания локальной клавиши в среднюю точку этих обмоток. Таким образом, когда нажимается локальная клавиша, ток делится поровну в двух направлениях. Одно из них проходит через катушку реле, затем в согласованную оконечную нагрузку. Согласованная оконечная нагрузка и катушка реле согласованы с идентичной установкой на приемном конце, чтобы поддерживать ток между двумя соленоидными катушками как можно более равномерным. Другая половина тока отправляется по проводу на удаленное реле (которое часто переключает удаленное сигнальное реле) и его оконечную нагрузку. Поскольку ток, текущий в это Y-образное соединение между соленоидами, течет в противоположных направлениях в двух локальных соленоидах, они суммируются с отсутствием чистого магнитного поля, и локальное реле не активируется. На удаленном конце отправленный ток течет через оба соленоида в одном направлении и в оконечную нагрузку. Поскольку ток течет одинаково в обоих соленоидах, удаленное сигнальное реле активируется этим локальным ключом.
Для Diplex используется другой трюк. Чтобы одновременно отправить два сообщения, у вас есть два независимых местных телеграфных ключа. Они расположены так, что батарея имеет обратную полярность на одном из них. Сначала обратите внимание на проблему, которую нужно преодолеть: дуплексный соленоид, как описано выше, не будет определять, в каком направлении течет ток. В то время как магнитное поле соленоида будет иметь противоположное направление, индуцированный ферромагнетик в железном стержне будет притягиваться в любом направлении, замыкая сигнальное реле независимо от направления тока. Решение состоит в том, чтобы заменить железо постоянным магнитом, а релейный переключатель заменить двухполюсным переключателем. Теперь постоянный магнит чувствует направление поля и толкается или тянется. Когда постоянный магнит север отталкивается, переключатель замыкается на один полюс, а когда постоянный магнит юг отталкивается, переключатель замыкается на другой полюс. Для повышения практичности Эдисон обнаружил, что необходимы дополнительные реле, обеспечивающие гистерезис , который предотвращает неопределенность или дрожание переключателя в момент изменения полярности тока, а также для отправки разделенного сигнала на соответствующий звуковой излучатель.
Хотя это концептуально элементарно для современных инженеров, нужно понимать, что мультиплексирование было запатентованным прорывом и огромным экономическим выигрышем для телеграфии, поскольку большая часть проблем и расходов была связана с длинными проводами между станциями. Этот вид диплексирования на основе полярности аналогичен современному так называемому « Чарлиплексированию », часто используемому в светодиодных панелях: там диодная природа светодиодов позволяет управлять двумя разными (красными или зелеными) светодиодами, подключенными к земле, с помощью одного и того же провода в зависимости от полярности напряжения. Эдисон и Стернс имели дело с ограниченными электронными компонентами того времени.
Инновация Стерна заключалась в использовании конденсатора в терминальной нагрузке. Без этого были возможны только короткие расстояния передачи, поскольку несоответствие импеданса реактивного длинного провода не уравновешивало бы токи в двух половинах локального реле, активируя его. Это было новаторством, поскольку согласование импеданса для линий передачи вместо простых омических цепей изначально не было оценено по достоинству. Это было значительным технологическим достижением, поскольку в то время конденсаторы было трудно производить.
Инновации Эдисона заключались в использовании поляризованного реле с постоянным магнитом (вместо еще не изобретенного диода) и использовании некоторой вспомогательной релейной логики для добавления полезного гистерезиса, чтобы избежать неопределенных состояний реверсирования тока (избегая необходимости в дорогих конденсаторах). Метод объединения диплекса и дуплекса, разработанный Эдисоном, позволил создать квадруплекс.