Telégrafo

Telégrafo utilizado para transmisiones en código morse.
Primer telégrafo receptor automático de señales (1837).
  • El telégrafo es señales eléctricas para la transmisión de mensajes de texto codificados, como con el código Morse, mediante líneas alámbricas o radiales. El telégrafo eléctrico, o más comúnmente sólo 'telégrafo', reemplazó a los sistemas de transmisión de señales ópticas de semáforos, como los diseñados por Claude Chappe para el ejército francés, y Friedrich Clemens Gerke para el ejército prusiano, convirtiéndose así en la primera forma de comunicación eléctrica.

Historia del telégrafo

Placa en memoria al telégrafo. Trenque Lauquen (Argentina)

En el año 1746 el científico francés Jean Antoine Nollet, reunió aproximadamente a doscientos monjes en un círculo de alrededor de una milla (1,6 km) de circunferencia, conectándolos entre sí con trozos de alambre de hierro. Nollet luego descargó una batería de botellas de Leyden a través de la cadena humana y observó que cada uno reaccionaba en forma prácticamente simultánea a la descarga eléctrica, demostrando así que la velocidad de propagación de electricidad era muy alta.[2]

En 1753 un colaborador anónimo de la publicación Scots Magazine sugirió un telégrafo electrostático. Usando un hilo conductor por cada letra del alfabeto, podía ser transmitido un mensaje mediante la conexión de los extremos del conductor a su vez a una máquina electrostática, y observando las desviación de unas bolas de médula en el extremo receptor.[3] Los telégrafos que empleaban la atracción electrostática fueron el fundamento de los primeros experimentos de telegrafía eléctrica en Europa, pero fueron abandonados por ser imprácticos y nunca se convirtieron en un sistema de comunicación muy útil.

En 1800 Alessandro Volta inventó la pila voltaica, lo que permitió el suministro continuo de una corriente eléctrica para la experimentación. Esto se convirtió en una fuente de una corriente de baja tensión mucho menos limitada que la descarga momentánea de una máquina electrostática, con botellas de Leyden que fue el único método conocido anteriormente al surgimiento de fuentes artificiales de electricidad.

Otro experimento inicial en la telegrafía eléctrica fue el telégrafo electroquímico creado por el médico, anatomista e inventor alemán Samuel Thomas von Sömmerring en 1809, basado en un diseño menos robusto de 1804 del erudito y científico español Francisco Salvá Campillo.[5] El principal inconveniente del sistema era su coste prohibitivo, debido a la fabricación de múltiple circuitos de hilo conductor que empleaba, a diferencia del cable con un solo conductor y retorno a tierra, utilizado por los telégrafos posteriores.

En 1816, Francis Ronalds instaló un sistema de telegrafía experimental en los terrenos de su casa en Hammersmith, Londres. Hizo tender 12,9 km de cable de acero cargado con electricidad estática de alta tensión, suspendido por un par de celosías fuertes de madera con 19 barras cada una. En ambos extremos del cable se conectaron indicadores giratorios, operados con motores de relojería, que tenían grabados los números y letras del alfabeto.[6]

El físico Hans Christian Ørsted descubrió en 1820 la desviación de la aguja de una brújula debida a la corriente eléctrica. Ese año, el físico y químico alemán Johann Schweigger basándose en este descubrimiento creó el galvanómetro, arrollando una bobina de conductor alrededor de una brújula, lo que podía usarse como indicador de corriente eléctrica.

En 1821, el matemático y físico francés André-Marie Ampère sugirió un sistema telegráfico a base de un conjunto de galvanómetros, uno por cada carácter transmitido, con el cual afirmó haber experimentado con éxito. Pero en 1824, su colega británico Peter Barlow dijo que tal sistema solo podía trabajar hasta una distancia aproximada de alrededor de 200 pies (61 m) y que, por lo tanto, era impráctico.

En 1825, el físico e inventor británico William Sturgeon inventó el electroimán, arrollando hilo conductor sin aislar alrededor de una herradura de hierro barnizada. El estadounidense Joseph Henry mejoró esta invención en 1828 colocando varios arrollamientos de alambre aislado alrededor de una barra de hierro, creando una electroimán más potente. Tres años después, Henry desarrolló un sistema de telegrafía eléctrica que mejoró en 1835 gracias al relé que inventó, para que fuera usado a través de largos tendidos de cables ya que este dispositivo electromecánico podía reaccionar frente a corrientes eléctricas débiles.

Telégrafo de Schilling

Por su parte, el científico y diplomático ruso Pavel Schilling, a partir del invento de Von Sömmering empezó a estudiar los fenómenos eléctricos y sus aplicaciones.[7] A partir de sus conocimientos creó en 1832 otro telégrafo electromagnético, cuyo emisor era un tablero de 16 teclas en blanco y negro, como las de un piano, que servía para enviar los caracteres, mientras que el receptor consistía de seis galvanómetros de agujas suspendidas por hilos de seda cuyas deflexiones servían de indicación visual de los caracteres enviados. Las señales eran decodificadas en caracteres según una tabla desarrollada por el inventor. Las estaciones telegráficas, según la idea inicial de Schilling, estaban unidas por un tendido de 8 conductores, de los cuales 6 estaban conectados a los galvanómetros, uno se usaba como conductor de retorno o tierra y otro como señal de alarma. Schilling realizó una mejora posterior y redujo el número de conductores a dos.

El 21 de octubre de 1832, Schilling logró una transmisión a corta distancia de señales entre dos telégrafos en diferentes habitaciones de su apartamento. En 1836 el gobierno británico intentó comprar el diseño, pero Schilling aceptó la propuesta del zar Nicolás I de Rusia. El telégrafo de Schilling fue probado en un tendido de más de 5 km de cable subterráneo y submarino experimental, dispuesto alrededor del edificio principal del Almirantazgo en San Petersburgo. Las pruebas hicieron que se aprobara un tendido de telégrafo entre el Palacio Imperial de Peterhof y la base naval de Kronstadt. Sin embargo, el proyecto fue cancelado después de la muerte de Schilling en 1837.[8] Debido a la teoría de operación de su telégrafo, Schilling se considera que fue también uno de los primeros en poner en práctica la idea de un sistema binario de transmisión de señales.

El telégrafo de Gauss-Weber y Carl Steinheil

El matemático, astrónomo y físico alemán Johann Carl Friedrich Gauss y su amigo, el profesor Wilhelm Eduard Weber, desarrollaron en 1831 una nueva teoría sobre el magnetismo terrestre. Entre los inventos más importantes de la época estuvo el magnetómetro unifilar y bifilar, que permitió a ambos medir incluso los más pequeños desvíos de la aguja de una brújula. El 6 de mayo de 1833, ambos instalaron una línea telegráfica de 1200 metros de longitud sobre los tejados de la población alemana de Gotinga donde ambos trabajaban, uniendo la universidad con el observatorio astronómico. Gauss combinó el multiplicador Poggendorff-Schweigger con su magnetómetro para construir un galvanómetro. Para cambiar la dirección de la corriente eléctrica, construyó un interruptor de su propia invención. Como resultado, fue capaz de hacer que la aguja del extremo receptor se moviera en la dirección establecida por el interruptor en el otro extremo de la línea.

En un principio, Gauss y Weber utilizaron el telégrafo para coordinar el tiempo, pero pronto desarrollaron otras señales y, por último, su propia codificación de caracteres, que en la actualidad es considerada de 5 bits. El alfabeto fue codificado en un código binario que fue transmitido por impulsos de tensión positivos o negativos que fueron generados por medio de una bobina de inducción en movimiento hacia arriba y hacia abajo sobre un imán permanente y la conexión de la bobina con los cables de transmisión mediante el conmutador. La página del cuaderno de laboratorio de Gauss que contiene su código y el primer mensaje transmitido, así como una réplica del telégrafo en la década de 1850 bajo las instrucciones de Weber se mantienen en la Facultad de Física de la Universidad de Gotinga. Gauss estaba convencido de que esta comunicación sería una ayuda a los pueblos de su país. Más adelante en el mismo año, en lugar de una pila voltaica, Gauss utilizó un pulso de inducción, lo que le permitió transmitir siete caracteres por minuto en lugar de dos. Los inventores y la universidad carecían de fondos para desarrollar el telégrafo por su propia cuenta, por lo que recibieron fondos del científico alemán Alexander von Humboldt. El ingeniero y astrónomo alemán Karl August von Steinheil en Múnich fue capaz de construir una red telegráfica dentro de la ciudad en 1835 y 1836 y aunque creó un sistema de escritura telegráfica, este no se adoptó en la práctica. Se instaló una línea de telégrafo a lo largo del ferrocarril alemán por primera vez en 1835.

Alter y el telégrafo Elderton

Al otro lado del Atlántico, en 1836, el científico estadounidense David Alter, inventó el primer telégrafo eléctrico americano conocido, en Elderton, Pensilvania, un año antes del telégrafo de Samuel Morse. Alter demostró el dispositivo a testigos, pero nunca convirtió la idea en un sistema práctico.[9] Él fue posteriormente entrevistado para el libro biográfico e histórico Historical Cyclopedia of Indiana and Armstrong Counties (Enciclopedia histórica de Indiana y los Condados de Armstrong), en la que dijo: «Puedo decir que no hay una conexión entre el telégrafo de Morse y de otros, y el mío.... El profesor Morse nunca probablemente ha oído hablar de mí o de mi telégrafo Elderton».

Telégrafo Morse

Telégrafo original de Samuel Morse, tomado de un antiguo grabado.

Se cuenta[10] que la idea del telégrafo se le ocurrió al pintor estadounidense Samuel Morse un día de 1836, que venía de regreso a su país desde el continente europeo al escuchar casualmente una conversación entre pasajeros del barco sobre electromagnetismo. Samuel Morse comenzó a pensar sobre el tema y se obsesionó tanto con este, que vivió y comió durante meses en su estudio de pintura, tal como anotó en su diario personal.

A partir de artículos de su estudio como un caballete, un lápiz, piezas de un reloj viejo y un péndulo, Morse fabricó un aparato entonces bastante voluminoso. El funcionamiento básico era simple: si no había flujo de electricidad, el lápiz dibujaba una línea recta. Cuando había ese flujo, el péndulo oscilaba y en la línea se dibujaba un zigzag. Paulatinamente, Morse introdujo varias mejoras al diseño inicial hasta que finalmente, junto con su colega el maquinista e inventor estadounidense Alfred Vail, creó el código que lleva su nombre. Surgió así otro código que puede considerarse binario, pues de la idea inicial se pasó a considerar un carácter formado por tres elementos: punto, raya y espacio.

Con la ayuda de placas de contacto y un lápiz especial, que era dirigido por electricidad, las señales podían ser transmitidas por alambres de calidad pobre. El 6 de enero 1838, Morse primero probó con éxito el dispositivo en las industria siderúrgica Speedwell Ironworks en Morristown (Nueva Jersey)[12] El 24 de mayo de 1844, después de que la línea fue terminada, Morse hizo la primera demostración pública de su telégrafo enviando un mensaje de la Cámara de la Corte Suprema en el Capitolio de EE.UU. en Washington, DC para el ferrocarril de B & O (ahora el B & O Railroad Museum) en Baltimore. La primera frase transmitida por esta instalación fue «What hath God wrought?» («¿Qué nos ha traído Dios?», en español), cita que pertenece al capítulo 23 y versículo igual del Libro de los Números del Antiguo Testamento.

El primer telegrama enviado por Samuel Morse en 1844.

El telégrafo de Morse-Vail se difundió rápidamente en las dos décadas siguientes. Morse no acreditó a Vail por los potentes electroimanes utilizados en su telégrafo. El diseño original de Morse, sin los dispositivos inventados por electroimanes Vail, sólo funcionaba a una distancia de 40 pies (12 m). Hasta su muerte, Morse se preocupó por la difusión y las mejoras de su telégrafo, abandonando su profesión de pintor.

A pesar de las ventajas que presentaban otros sistemas que no requerían de conocer el código usado por este equipo, éste (con diferentes mejoras) coexistió con aquellos. El alfabeto Morse tiene aplicación casi exclusiva en el ámbito de los radioaficionados, y aunque fue exigido su conocimiento, hasta el año 2005, para la obtención de la licencia de radioperador aficionado; hoy en día, los organismos que conceden esa licencia en todos los países están invitados a dispensar del examen de telegrafía a los candidatos al examen. También se utiliza en la aviación instrumental para sintonizar las estaciones VOR, ILS y NDB. En las cartas de navegación está indicada la frecuencia junto con una señal Morse que sirve, mediante radio, para confirmar que ha sido sintonizada correctamente.

Telégrafo de Cooke y Wheatstone

Telégrafo eléctrico de Cooke y Wheatstone.

El primer telégrafo eléctrico comercial fue co-desarrollado por los inventores británicos William Fothergill Cooke y Charles Wheatstone quienes presentaron una solicitud de patente en mayo de 1837, la cual se les concedió el 12 de junio de 1837. Este dispositivo fue exitosamente demostrado 13 días después entre las estaciones de Euston y Camden Town en Londres.[15]

El sistema de Cooke y Wheatstone carecía de signos de puntuación, minúsculas, y de las letras C, J, Q, y Z; lo que originaba errores de escritura o sustituciones de una palabra por otra. Tanto en el emisor como en el receptor se encontraba en una consola con 10 pulsadores o interruptores y un cuadrante romboidal con el alfabeto grabado. Para enviar un carácter cualquiera, éste se buscaba en el cuadrante y se observaba hasta cuales galvanómetros llegaban las líneas que partían del carácter. Entonces se pulsaban los dos interruptores correspondientes de la fila superior o inferior, dependiendo del lugar donde se hallara la letra. Tomando como referencia la imagen que aquí aparece, para transmitir la letra "A" solo hacía falta pulsar el primer y quinto interruptores de la fila superior. Para la letra "W", solo era necesario pulsar el segundo y quinto interruptores de la fila inferior. En el extremo receptor, el cuadrante era leído secuencialmente por el operador y se transcribía el mensaje en forma manual. Está claro, que la omisión de los caracteres mencionados obedece a una cuestión del diseño del cuadrante, antes que a motivos técnicos del sistema en sí.

Telégrafo impresor de Hughes

Telégrafo impresor de Hughes fabricado por Siemens Halske.

En 1855, el físico y músico británico David Edward Hughes creó y patentó el primer sistema de impresión para telegrafía. En realidad, Hughes solo buscaba crear una impresora que transcribiera las notas musicales mientras tocaba una pieza. De hecho, el equipo que diseñó consta tanto de un teclado similar al de un piano con 28 teclas, además de una tecla de "Mayúsculas" (Shift en teclados para idioma inglés) como las que tendrían después las máquinas de escribir, máquinas de telex y computadoras. Cada pulsación en el teclado, equivalía al envío de una señal que hacía que una rueda tipográfica imprimiera el carácter correspondiente en el lado receptor.

Al no poder comercializar su invento en Estados Unidos, donde la patente la tenía Samuel Morse, en 1857, Hughes intentó introducir su invento en su Inglaterra natal pero no tuvo éxito, por lo que lo intentó en Francia, donde su invento estuvo un año a prueba y finalmente, Napoleón III lo adquirió y concedió a Hughes la medalla de Chevalier (Caballero). En otros países de Europa, su invento fue adoptado y una de las empresas que fabricó equipos en base al invento de Hughes fue Siemens Halske. Este estuvo vigente con algunas mejoras tecnológicas solo en el Continente Europeo hasta su adopción en todo el mundo.

El telégrafo de Hughes superaba al telégrafo Morse en velocidad pues, permitía transmitir hasta 60 palabras por minuto, frente a las 25 del sistema Morse. Además, en su sistema utilizaba un código perforado, pero que permitía imprimir con caracteres normales, no siendo necesaria una traducción posterior. Aunque en este equipo no se necesitaba conocer ninguna codificación para manejarlo, el sistema de sincronismo, que el operador debía mantener, hacía muy difícil transmitir sin un entrenamiento previo. De hecho, era difícil la transmisión, por ejemplo de dos letras seguidas que no estuvieran separadas, por lo menos, seis espacios en el alfabeto. También este equipo funcionaba con un sistema de relojería movido a pedales que implicaba que el operador del aparato pisara un pedal en el lado derecho del aparato en forma frecuente.[16]

Telégrafo de Baudot

Manipulador de 5 teclas del telégrafo de Émile Baudot, tomado de un grabado del libro A handbook of practical telegraphy de Robert Spelman Culley, edición de 1882.

El Ingeniero Telegráfico francés Émile Baudot, mientras trabajaba como operador en la Administración de Correos y Telégrafos, unió los conocimientos que tenía del telégrafo de Hughes con los de una máquina de multiplexación creada en 1871 por Bernard Meyer y la codificación de 5 bits de Gauss y Weber para desarrollar su propio sistema telegráfico. El teclado, en lugar de tener las 28 teclas del sistema de Hughes, tenía 5: 2 en el lado izquierdo y 3 en el derecho. Pulsando diversas combinaciones de estas cinco teclas, el operador codificaba el carácter a enviar, según la tabla de códigos creada por Émile Baudot. El inventor también desarrolló otro dispositivo capaz de enviar varios mensajes al mismo tiempo, conocido como Distribuidor al cual se podían conectar varios teclados. Este dispositivo era una versión electromecánica del actual acceso múltiple por división de tiempo.

Esquema del distribuidor del telégrafo de Baudot.

En el extremo de recepción, otro distribuidor similar estaba conectado a varias impresoras, que imprimían las letras, números y signos del alfabeto correspondientes en tiras de papel, que luego se cortaban y pegaban en una hoja de papel.[17]

El 17 de junio de 1874, Baudot patentó una primera versión de su equipo denominado “Sistema de telegrafía rápida” y un año después fue aceptado por la Administración de Correos y Telégrafos francesa, que estableció la primera línea con estos equipos en noviembre de 1877, entre las ciudades de París y Burdeos.[18]

Según la codificación de 5 bits desarrollada inicialmente por Baudot, se podían transmitir 31 caracteres, además del carácter que representa el estado de ausencia de transmisión. También utiliza dos grupos de caracteres, con sus caracteres de "espacio" tanto para letras como para cifras. Es mucho más rápido que el telégrafo de Hughes, ya que además de necesitar sólo 5 bits frente a 1 por carácter, Baudot refinó los circuitos magnéticos de los electroimanes, reduciendo en lo posible las autoinducciones parásitas, lo que permitía emplear pulsos más cortos. Una de las desventajas de este sistema está en que el operador tenía debía pulsar las teclas en el momento preciso, a un ritmo aproximado de dos veces por segundo. El distribuidor diseñado por Baudot mantenía una velocidad de giro aproximada de 120 vueltas por minuto y en cada vuelta daba una señal indicando que se podían pulsar las teclas. Esto hacía que los operadores novatos o de menos habilidad tuvieran dificultades en seguir el ritmo de transmisión[19]

Teletipo

Máquina Telex modelo ASR-32 fabricada por Teletype Corporation

El dispositivo que resultó exitoso y práctico a la vez fue el denominado teletipo creado por el inventor canadiense Frederick G. Creed. Mientras Creed trabajaba en la filial de Iquique (Chile) de la empresa Central and South American Telegraph and Cable Company, tuvo la idea de crear un equipo semejante a una máquina de escribir que permitiera al operador perforar señales en código Morse en una cinta de papel, oprimiendo el carácter adecuado en el teclado. Creed renunció a su empleo y se mudó a la ciudad escocesa de Glasgow, donde adquirió una máquina de escribir la cual modificó para crear un teclado perforador, que utilizaba aire comprimido para perforar los agujeros en una cinta de papel. También creó un reperforador (perforador de recepción) y una impresora. El reperforador perforaba sobre la cinta de papel las señales Morse entrantes y la impresora decodificaba esta cinta para producir caracteres alfanuméricos en papel ordinario. Este fue el origen del sistema de impresión automática Creed de alta velocidad, que podía funcionar a una cifra sin precedentes de 200 palabras por minuto. Así inició su propia empresa, denominada Creed & Company en el año 1904. Su sistema fue adoptado por el periódico inglés Daily Mail para la transmisión diaria de los contenidos periodísticos. Posteriormente, sería adoptado también por otras agencias de prensa.

Por la década de 1930 a 1940, las máquinas de teletipo estaban siendo producidas por la empresa Teletype Teletype Corporation Corporation en los EE.UU., Creed & Company en Gran Bretaña y Siemens en Alemania.

Con la invención del teletipo, se automatizó totalmente la codificación telegráfica. Los primeros teletipos usaban el código Baudot ITA-1, un código de cinco bits. Esto produjo sólo treinta y dos caracteres, definido en dos cambios de posición (en idioma inglés, denominados shift para permitir cambios de mayúsculas a minúsculas), letras y figuras. Un código no compartido explícito precedió cada conjunto de letras y figuras.

Para 1935, el enrutamiento de mensajes fue el último gran obstáculo para la automatización completa. Las grandes empresas proveedoras de equipos de telegrafía comenzaron a desarrollar sistemas que utilizaban marcación rotativa como la de los teléfonos de disco para conectar teletipos. Estas máquinas fueron llamadas "Telex" (abreviatura de la expresión inglesa TELegraph EXchange). En las máquinas telex se efectuaba la marcación por pulsos para la conmutación de circuitos, y luego enviaban los datos por el código ITA2. Este enrutamiento es del "tipo A". A una velocidad de 45,45 ± 0,5% baudios, considerada muy rápida para la época, hasta 25 canales de télex podrían compartir un mismo canal telefónico de larga distancia mediante el uso del multiplexado por división en frecuencias de voz, por lo que el telex se convirtió en el método menos costoso de comunicación confiable a larga distancia. Otro usos que se le dieron a la máquinas de telex fueron como dispositivo para transmisión por ondas de radio, surgiendo así el radioteletipo [20] y como dispositivo periférico de entrada/salida para las primeras computadoras, pasando por las posteriores computadoras centrales, minicomputadoras y algunos computadores personales hasta su reemplazo por terminales de video.

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