Teletypewriter

Link: https://mysite.du.edu/~jcalvert/tel/teletype.htm

Innan den Modell 33 och ASCII-kod


Inledning

Några av de tidigaste telegrafutrustning var utskrift av telegraf, som Hughes maskin, eller som anges bokstäver direkt, som till exempel Wheatstone ABC-systemet. Men de var antingen för långsamt, annars var komplicerade och temperamentsfull mekanismer som kräver god kretsar och konstant duktiga underhåll. Den grundläggande tanken i alla sådana enheter är underhåll av synchronism mellan den sändande och mottagande mekanismer. Detta kan vara av två trådar (som i Edison aktienoteringar), men av praktiska telegrafi inre kretsar bara var praktiska.

Genombrottet gjordes av Baudot 1874, som använde en fem-element kod som överförs av en typ av piano och tas emot av en synkron mekanism (distributör) som valt bokstav för att skriva ut. Denna mekanism har förfinats i teletype maskin som domineras telegrafi i den första hälften av nittonhundratalet. Den Baudot system som först spreds via Frankrike, och blev allmänt över hela världen med 1910. Dagens Internet är en telegraph nätverk, något som möjliggörs av halvledare elektronik och annan utveckling, som, tillsammans med en digitaliserad telefon nätverk, ger de flesta av dagens telekommunikation. Denna sida kommer att beskriva de tekniska funktionerna i den klassiska mekaniska teletype apparat som används på 1950-talet. Allmän historia och senare utveckling kommer att hitta någon annanstans.

Fördelarna med en telegrafutrustning är snabbhet, noggrannhet, varaktighet av post och enkel att förmedla genom användning av papper tejp. Den största fördelen, är emellertid inte kräver skickliga operatörer. En teletype skicka operatören behöver bara veta hur man skriver, och en mottagande operatören bara att slita av papperet från skrivaren, i skillnad till de högutbildade, högavlönade och organiserade Morse aktörer. Detta är en framträdande orsak till dominansen av teletype. Nackdelarna är vikt och storlek, strömförsörjning, dyra mekaniska underhåll, och att det är nödvändigt för god kretsar, förutom betydande buller. Den moderna tillämpningen av elektronik och avskaffande av nästan alla mekanism som övervinner alla dessa nackdelar. Bläckstråleskrivare är mycket billigare, lättare och tystare än en mekanisk teleprinter!

Teletype används el bara för signalering. Sändaren öppnas och stängs kontakter på den angivna tiden, som kontrolleras linjen, medan mottagaren används en elektromagnet som drivs av raden för att välja mekaniska inställningar för utskrift. Allt annat var mekanisk. Detta utarbeta och avancerad mekanisk teknik var också ses i mekaniska räknare av tiden, i klockor och motor guvernörer, och i andra känsliga mekanismer som nu har helt ersatt av elektronik.

Hur en Teletypwriter Arbetade

US Army ‘ s standard teletypewriter av 1950-talet vägde ca 200 pounds. Det var 42-1/8″ hög, 18″ bred och 21-5/16″ djupt, som består av ett tangentbord enhet, att skriva en enhet, en motor enhet, och en basenhet, alla på ett metallbord med allt målad grön. Tangentbordet hade nycklarna arrangerade som på en vanlig QWERTY-skrivmaskin, men i endast tre rader med 31 knappar och ett blanksteg. Det var bara stora bokstäver. Nycklarna lämnades för varaktigt bosatta tredjelandsmedborgare och FIKON skift lägen. Varje knapp hade varaktigt bosatta funktion nedan, och FIKON funktionen ovan. Den översta raden, till exempel, hade siffror från 1 till 0 ovanför bokstäverna Q P. Papper, oftast grov absorberande gult papper, levererades från en rulla på baksidan av utskrift enhet, och efter att ha passerat runt platen av skrivaren, lämnat på toppen, där det kan vara rivs ovanför fönstret så att en bild av utskrift. Den teletypewriter visas utan omslaget till höger för att ge ett intryck av mekanisk komplexitet.

Standard hastigheten för överföring av AMERIKANSKA teletypes var 60 6 tecken ord per minut. Detta var ungefär dubbelt så fort som en skicklig manuell operatör kan skicka eller ta emot. Den sändande axeln av teletype sprang i en sådan hastighet att varje revolution motsvarade en karaktär, så grundläggande hastighet var 360 rpm. Den faktiska hastigheten var 368.1 rpm, vilket tillåtna tiden för den mekanism som drivs via en koppling för att stoppa och starta för varje tecken. I STORBRITANNIEN, standard hastigheten var 66 wpm och 404 rpm. Drive-motor, som är inriktad på den sändande och mottagande schakt genom kopplingar, drev kontinuerligt vid 2100 rpm, och var noga regleras till önskad hastighet. En vibrerande stämgaffel på 87.6 Hz används för att kontrollera motorns hastighet genom att visa ett mönster på kanten av svänghjul genom en springa mellan stämgaffel pinnar, på samma sätt som en stroboscope. Detta är ett bra exempel på mekanisk lösning av problem som nu skulle bli attackerad elektroniskt. Om det var 25 platser på svänghjulet, 35 rps x 25 = 875, så att om fem punkter skulle gå i en halv-vibration av en stämgaffel.

The telegraph linje sades ha två stater, markering när kretsen var sluten, och avstånd när det var öppet, namn härrör från den ursprungliga Morse register. En teletype krets skulle kunna vara neutral, vilket innebär mindre och oberoende av polaritet (riktning av nuvarande flöde), eller annat polära, när två stater motsvarade motsatta riktningar av aktuellt flöde. Praktiskt taget alla kommersiella kretsar var polar, men den AMERIKANSKA Armén använde neutrala kretsar. Den moderna RS-232 asynkron kommunikation standard använder polar linje kretsar. Två teletypewriters var kopplade i serie vid varje ände av linjen, så att samma ström passerat genom båda, och linjen är normalt hålls i en märkning staten. Detta gav en halv-duplex, som i vardera änden kan skicka, men inte på samma gång. RS-232, med vilken du kan vara bekant från datorer, är (full duplex), men naturligtvis kräver två kablar för detta.

U.S. standard Baudot teletypwriter alfabetet visas till höger. Den längst till höger bit överförs först, längst till vänster sista. En “1” är mark, en “0” – utrymme. De sex koder i botten av tabellen är oberoende av varaktigt bosatta eller FIKON skift, med samma tolkningar i heller. En särskild alfabetet uppfanns för väder telegraf, eftersom vädret nätverk hade sina speciella krav. Detta alfabet som utvecklades i ASCII-7-bitars alfabetet utan skiftar, eftersom elektronisk utrustning som inte behöver dem. Tanken är dock exakt det samma.

Överföring är lättast att förstå. När en tangent har tryckts ned, dess undre yta trycks benägna cam ytor på var och en av fem väljare barer så att pinnarna flyttas till vänster för en mark, och till höger för en mellanslag. Ytterligare förslag som sedan flyttade en bar som stängde den sändande koppling. Då sänder axeln började rotera, att bära med sig sex runda kammar för start-bit och var och en av de fem databitar. Sex par av kontakter parallellt över linjen. Varje cam höll sina kontakter öppna, så att de kan stänga under sin tid om de inte hålls tillbaka av en låsning bar som drivs av en väljare bar. Start-stopp-cam normalt hålls linjen stängd. Som axel började rotera, den krets som öppnades, som skulle starta mottagare i andra änden av banan. Sedan vart och ett av de fem databitar ockuperade sina tider. Om väljaren bar flyttades till höger, kontakter hölls tillbaka så de kunde inte följa cam, och förblev öppen. Annars kontakter stängt. När axeln roterar nästan ett helt varv, start-stopp-kontakter stängt igen för ett intervall av ca 1-1/2 databit gånger innan axel kom att vila, utlöser koppling till att frigöra och kardan för att bromsa för att stanna.

Ta emot är mycket mer komplicerat, och endast den grundläggande idén kan skissas här. Mottagaren hade en selector magnet inspireras av nuvarande linje. När det sjunkit som en startbit (avstånd) har fått en koppling som var engagerad och ta emot axeln började rotera med standard hastigheten. Väljaren magnet då var strömförande eller släppas under varje bit tid, som flyttade väljare vanes detta. När tryckeriet borgen, som drivs av motorn, blev rörd, det drivs endast den valda typen huvud, kör den för att skriva ut som på en skrivmaskin. Det var också enfunktion borgen som gjorde vad mer som kan göras förutom att skriva ut, till exempel carriage return, line feed, brev skift och skift nummer. Den mest intressanta delen av mottagaren från en elektrisk synpunkt var avståndsmätare, en justering som görs genom en liten dörr på vänster sida av skrivaren. Denna justering valda fönstret för mark-to-space och utrymme-att-markera övergångar. Med operatören i andra änden skicka RF-signaler (var dessa koder 01010 och 10101), avståndsmätare flyttades en väg fram till receptionen blev förvrängd, och detta upprepades flytta andra sätt. En inställning halvvägs mellan var optimal. Denna justering har kompenserat för störningar i den mottagna signalen.

Teletype Kretsar

Teletype kretsar som kan vara neutral eller polar d.c. (likström), bärare, eller radioteletype. Ett exempel på transportören typ är den modem länk för att flytta data via en telefonlinje. Ett mer omfattande exempel är en mikrovågsugn relä länk, som kan multiplex många telegraph kretsar på en enda UHF-bärare. Radioteletype är verkligen en typ av bärare, men en speciell som använder en HF-länk och kan vara mycket långa avstånd. Mikrovågsugn relä och HF radioteletype var både tillgängligt och används i stor utsträckning av 1950-talet, men satellitkommunikation och optiska fibernät som ännu inte var i tjänst. Jag kommer att diskutera främst den traditionella d.c. kretsar här.

En krets som heter metall om både ledare är av tråd, och mark tillbaka om bara en dirigent är av tråd, och den andra bildas av en jord. Marken avkastning upptäcktes av Steinheil 1838, och var ett allmänt drag telegraf-kretsar från och med då. Jorden är en mycket bra ledare, och användning av ett mark avkastning minskar motståndet i en annan krets i hälften. Det är också av betydelse för kommersiella företag är att det skär tråd raden kostnad i hälften på samma gång. Telefon kretsar gör dåligt med marken avkastning kretsar, men telegraph kretsar kan fungera ganska bra i många fall.

En typisk teletypewriter kretsen hade en ström på ca 60 mA, och levererades av 110 VDC källor. Motstånd var som vanligtvis används för att justera den nuvarande till rätt värde. För korta länkar, 20 mA var lämplig, och blev en standard.

Det är nödvändigt att ta en hel del omsorg för att få en bra jord tillbaka. Omålad, rena metalliska rör som reser avstånd underground är ett bra val när de finns. Om man inte är tillgängliga, och mark göras. Vanligtvis, en stav är dunkade i marken så att den är i kontakt med jord fukt nedan frost nivå. En jordstaven inbäddade 2 meter kan ha ett motstånd av 90Ω, 4 meter 50 Ω, och 7 meter 30Ω. Motståndet siffror endast visa effekten av djupare penetration. Faktiska motstånd beror på vilken typ av jord. Diametern på marken stav har liten betydelse. En grund grop 6″ djup kan vara grävde, och staven dunkade i tills bara ca 3″ är ovan jord, till vilken anslutning görs med en god klämma. Då gropen är fylld med 5 kg grovt salt och vatten hälls på. Marken motståndet bör minska den salta vatten sipprar in. Torr sand, grus och stenar är omöjligt att göra en bra jord. Stavar minst 10 meter från varandra kan anslutas parallellt för att förbättra marken. Marken motstånd kan mätas med hjälp av en linje från en annan station med en bra grund och mäta spänningen med en känd nuvarande (eller aktuell med en känd spänning).

En dålig mark kommer att orsaka många symptom. Om marken motståndet är för högt, kan det vara omöjligt att få den nödvändiga nuvarande linje med de spänningar som finns. Det kommer att finnas stora variationer mellan blöta och torra vädret som kommer necessitiate justeringar. Om fler än en krets som delar samma eller angränsande marken stavar, det kan vara crossfire (störningar och överhörning mellan olika kretsar på grund av kopplingen i den gemensamma marken motstånd. Marken avkastning kretsar lider av linje läckage (till marken), våt-torr effekter (på grund av isolationsresistans och läckage) och induktion från kraftledningar, angränsande kretsar, och jorden strömmar på grund jonosfärisk effekter. Alla dessa störningar minimeras med ett metalliskt krets.

En enkel teletype kretsen visas till vänster. En teletypewriter representeras av sin sändare kontakter och sin mottagare elektromagnet. Detta är precis som en manuell telegraph krets med nyckel och sundare. Den delade batteriet är ett sätt att lägre läckage genom att hålla den genomsnittliga spänning så liten som möjligt. Här, i ena änden av linjen är vid +55 V med avseende på jorden, medan den andra är -55 V med avseende till jorden, så att den genomsnittliga absoluta potential skillnaden är hälften av vad den skulle vara med ett batteri på ena änden av linjen. Å andra sidan, är det ofta mer ekonomiskt att hålla alla batterier på ett centralt läge. Det totala motståndet i rad och instrument för en ström av 60 mA är 1833Ω med 110 V-batteri, och bortser från läckage.

Ett vanligt sätt att få en bra telegraph krets när en telefon krets redan var simplex the telegraph krets på metalliska telefon krets som använder upprepa ringar. Dessa var 1:1 transformatorer med center kranar. Teletypewriters kan vara ansluten i en normal mark-avkastning krets mellan centrum kranarna på de två ändarna. De skulle inte störa telefon krets, medan the telegraph krets skulle ha två rad trådar parallellt, minskar dess motståndskraft. Den krets som visas till höger. Korrekt drift av denna krets, och alla gillar det, berodde på balans mellan dess två sidor. Bristen på balans skulle orsaka störningar mellan telefon krets och the telegraph krets. Linjen ledningar tvungen att vara införlivat – med lämpliga mellanrum för att minska induktiv överhörning. Ändå, telegrafen krets var tillgängliga med lite extra kostnader.

Två metalliska telefon kretsar skulle ge en metallisk telegraph krets dessutom utan extra ledare. Detta kallades phantom-gruppen, som återigen beror kritiskt på balansen mellan dess komponenter. En phantom teletype kretsen visas till vänster. Fortfarande ett annat arrangemang, simplexed phantom-gruppen, kan stöd 3 telefon kretsar och 1 teletype krets över endast fyra ledare. I detta fall, teletype krets är simplexed på phantom telefon krets, så att sex upprepa spolar krävs. Alla sådana kretsar krävs ganska bra metalliska kretsar för att fungera korrekt, men gav massor av kretsar med lite koppar. Phantom kretsar var gemensamma för telefoner så länge som pol linjer fanns.

 

Tejp

Charles Wheatstone utvecklat en telegraph sändare som används för ett hålat papper tejp snarare än en levande aktör. Detta gjorde snabba att skicka praktiska (Thomas Edison gjorde många experiment längs denna linje, med hjälp av en kemisk mottagare). Detta utvecklades till perforator, en enhet med ett tangentbord som har stansade hål i bandet, och sändare distributör att läsa bandet och överförs tecken över linjen. Detta separeras skriva och överföring, med flera fördelar. En var att ett meddelande ska skickas till flera destinationer (väder, nyheter, lotteri resultat) hade endast att vara perforerade en gång, och sedan kunde skickas så ofta som önskas utan extra arbete. Även flera perforators skulle kunna arbeta i tider av tung trafik, med meddelanden redo att skicka när en linje blir mer tillgängliga.

Papperstejp var en buff-färgade, robust tjockt papper. Det var en längsgående rad av mindre hål för kedjehjul som drev bandet, och horisontella rader av upp till fem större hål. Ett hål representerade en märkning skick linje. På överföring, kontakta fingrar skulle få kontakt genom hålen till en ledande yta. Dessa skulle väljas en och en i rätt tidsintervall av en roterande axel som i den vanliga tangentbord sändare. Den låga för lite var till vänster, den high-order på den högra.

Det var också reperforator, som slog ett band som meddelandet har mottagits över linjen. Detta band kan sedan användas för att vidarebefordra meddelandet, med valfri sändare distributör. Paper tape minskade fel i att förmedla, en traditionell och fruktbar källa till misstag, till nästan noll.

Papper tejp användes för kommunikation med en digital dator, såsom IBM 1620 (en diskret-transistor maskin med ungefär kapacitet av en Apple II). En skrivit på ett perforator, då fed band till en distributör. Det var nödvändigt att göra flera pass med källan bandet, och sedan en reperforator fed du objektet band, som sedan lämnade in. Detta ägde rum i början av 1960-talet.

Universal Asynchronous Receiver och Sändare

Den halvledarkomponent som utför viktiga funktioner i en teletypwriter kallas Universal Asynchronous Mottagare och Sändare, eller UART. Tangentbord och skrivare ingår inte, naturligtvis, men när de läggs i systemet kommer att emulera en teletypewriter. En typisk UART, AY3-1015D, kan ställas in i fem databitar och 1-1/2 stoppbitar genom att knyta pin 36 hög, och pins 37-38 låg. En bithastighet på 50 bitar/s har upprättats genom att tillämpa en klocka av 800 Hz. En typisk bithastighet generator, AY5-8116, producerar 800 Hz som är den lägsta frekvens utgång med en kristall av 5.0688 MHz. Detta ger en lite tid på 20 ms, ungefär samma som den 22 ms som en gång var standard. Någon faktisk teletypewriter förmodligen kan justeras för att ta emot 50 bitar/s med lite problem.

Naturligtvis, rätt koder måste skickas till UART, och de är inte de vanliga ASCII-koder. Min Cherry B70-05AB-tangentbord producerar ASCII-koder. En EPROM kan användas för att göra konverteringen, med hjälp av ASCII som look-up-adress. Detta skulle tillåta tillägg av de viktigaste koder som är utmärkande för teletypewriter (sådana som FIKON, varaktigt bosatta tredjelandsmedborgare). En dator kan även hantera konvertering enkelt. Konvertering kommer också att vara nödvändigt på skrivaren slut, och kan hanteras på samma sätt.

Referenser

Department of the Army Teknisk Manual TM11-665, Grunderna i Telegrafi (Teletypewriter) (Washington, DC: Avd. av Armén, 1954). En bra förklaring av mekanism och kretsar. Illustration av teletypewriter är från sidan 31, Figur 31.