Вопрос 1. Создание факсимильных аппаратов

Первый факсимильный аппарат сконструировал и запатентовал в 1843г. шотландский физик и изобретатель Александр Бэн.

В его «пишущем телеграфе» использовалось перо, подсоединенное к маятнику. Отправляемое изображение нужно было нанести на поверх­ность, покрытую металлом, краской, не проводящей ток. При движении маятника и попадании пера на проводящую металлическую поверхность формировался сигнал, соответствующий светлому участку, и ток по линии не передавался. Когда поверхность была не проводящей, то это обозначало темный участок, и по линии передавался электрический ток. При прохо­ждении по линии электрического тока маятник на приемном устройстве оказывался над местом, соответствующим тому, над которым находился маятник на передающем конце линии, ток воздействовал на специальным образом обработанную бумагу, окрашивая ее в определен­ный цвет. Маятники на обоих концах линии связи должны были двигаться синхронно.

Рисунок 1 – Факсимильный аппарат Бена

Создавая свой аппарат, Бэн впервые решил важнейшую для электросвязи задачу — установил принципы разложения передаваемого изображения на строки и на отдельные элементы в каждой стро­ке. Делал он это, сканируя на передаче поверхность передаваемого документа с помощью маят­ника и последовательно формируя сигналы, соответствующие точкам передаваемой строки. Обеспечивая синхронность движения маятников на приеме и передаче, Бэн мог восстановить переданное по каналу связи изображение. Эти принципы применяются и сегодня как в современных электронных системах факсимильной связи, так и в системах передачи изображения в телевидении.

Несколько отличное от аппарата Бэна устройство предложил в 1848 г английский физик Фредерик Бейквел. Его система отличалась от системы Бэна тем, что изображения переда­вались и получались на цилиндрах. Изображение наносилось лаком или другим непроводящим покрытием на фольгу, обернутую вокруг цилиндра передатчика. Цилиндр вращался с по­стоянной скоростью благодаря часо­вому механизму.

Как и у Бэна изображение построч­но сканировалось пером, прикреплен­ным к маятнику. Проводящие участки фольги соответствовали белому цвету, непроводящие — черному. Полученные электрические сигналы передавались по телеграфным линиям к приемнику.

Рисунок 2 –Факсимильный аппарат Бейквела

На приемной стороне изображение синхронно восстанавливалось ана­логичным методом. При этом использовался вращающийся барабан, по­крытый химически обработанной бумагой. Работа этой системы впервые была продемонстрирована в 1851 г. на международной ярмарке в Лондоне.

В 1860 г. итальянский профессор физики Джованни Казелли изобрел факсимильную систему, которую назвал «Пантелеграф».

Его машина имела большие размеры — ее высота превышала 2 м. Принцип ее действия был тот же, что и в аппарате Бэна. Отправитель со­общения записывал его на оловянном листе чернилами, не проводящими ток. Далее лист крепился к выгнутой металлической пластине и скани­ровался маятниковым пером. На приемной стороне изображение воспро­изводилось специальными чернилами, которые вступали в химическую реакцию с бумагой, пропитанной железо-цианистым калием. Для обес­печения синхронной передачи и воспроизведения изображения маятники управлялись высокоточными часовыми механизмами.

В 1863 г. Казелли организовал первую коммерческую факсимильную службу между Парижем и Лионом. В первый год эксплуатации системы было передано около 5000 сообщений.

В 1866 г. Казелли установил свои аппараты в Москве и Петербурге. Опыт их эксплуатации показал, как это видно из рис. 3, вполне прилич­ное качество передачи документов. Однако из-за весьма высокого тарифа телеграф Казелли не пользовался популярностью и в 1870 г. его эксплуа­тация прекратилась.

В 1881 г. британский физик и изобретатель Шелфорд Бидвелл изобрел принципиально новый оптоэлектрический факсимильный аппарат, в кото­ром для преобразования передаваемых изображений (диаграмм, карт и фо­тографий) в электрические сигналы использовался фотоэлемент из селена помещенный внутрь вращаемого цилиндра. Небольшое отверстие в цилиндре позволяло построчно сканировать изображение и вырабатывать электри­ческий ток, пропорциональный яркости соответствующего элемента изоб­ражения. Этот ток передавался по линии связи. На приеме также имел­ся вращающийся цилиндр, который был покрыт бумагой, пропитанной йодистым калием. Принятый сигнал подводился к приемному цилин­дру и в тех местах бумаги, к которым подводился заметный по величине ток, она чернела и, таким образом, на приеме воспроизводилось пере­даваемое изображение. Проблема синхронизации вращения цилиндров на передаче и приеме Бидвеллом решена не была и в его лаборатор­ной установке они были насажены на одну ось. Однако этот аппарат явился первым, в котором для преобра­зования изображения в электрический сигнал был применен фотоэлемент. Со­гласно патенту, устройство позволяло «передавать подписи (почерк) в удален­ный пункт по двухпроводной линии».

Рисунок 3 – Пантелеграф Казелли и принятое сообщение

Аппарат известного изобретателя Элайша Грея был первым факсимиль­ным устройством, позволявшим фик­сировать изображение на обычной бу­маге. В 1893 г. им была осуществлена первая общественная демонстрация Устройства (передача факсимиле в по­лицейский офис). Устройство собрало Рекордное число зрителей на Междуна­родной ярмарке в Чикаго в 1893 г. В 1894 Джордж Тиффани на основе изобрете­ния Грея разработал скоростную модель факс-аппарата – «Эврика».

Популярность этого аппарата значительно возросла в 1895 г., когда с его помощью из редакции Чикагского бюро новостей по факсу были переданы подписи делегатов съезда Республиканской партии в Кливленде. Протяженность линии связи состави­ла более 694 км.

В 1902 г. оптоэлектрическую систему факси­мильной связи — телеавтограф, пригодную для практического использования, сконструировал не­мецкий профессор Артур Корн. Он использовал на передающей стороне селеновый фотоэлемент, который находился внутри стеклянного цилиндра, на котором располагался прозрачный передаваемый документ. Свет от яр­кого источника фокусировался на маленьком участке этого документа. При этом, интенсивность света, проходящего через документ и падаю­щего на селеновый элемент, зависела от того, какая часть рисунка про­свечивается: светлая или более темная. Цилиндр вращался и при каж­дом повороте передвигался немного вдоль своей оси, так что все части документа проходили последовательно между источником света и фото­элементом. Вырабатываемый фотоэлементом ток передавался по линии связи. На приеме в светонепроницаемом цилиндре, который вращался синхронно с передающим, располагалась фотобумага. Интенсивность уз­кого луча света, падающего на фотобумагу, модулировалась принятым сиг­налом, в результате чего на ней формировалось переданное изображение.

В 1904 г. система Корна была испытана на линии Мюнхен—Нюренберг— Мюнхен. Передача одной фотографии заняла 42 минуты. После ряда вне­сенных Корном усовершенствований в 1907 г. начались регулярные пе­редачи изображений на линии Мюнхен—Берлин. К телеавтографу про­явили большой интерес издатели газет и журналов во многих странах. Система Корна оказалась настолько удачной, что к 1910 году была созда­на целая фототелеграфная сеть между Парижем, Лондоном и Берлином с использованием существовавших линий телефонной связи. В 1910 т. компания «Телефункен» осуществила первую экспериментальную радио­передачу сигналов фототелеграфа между Берлином и Стамбулом.