Engineering
Telegrafo elettromeccanico
Invia il codice Morse lungo una linea telegrafica e guardalo arrivare: la linea si carica sezione dopo sezione, l’ancora del ricevitore scrivente viene attratta attraverso il traferro e la punta imprime punti e linee nella striscia di carta. Allunga la linea, posala come cavo, cambia la molla e la velocità di trasmissione, e guarda quando i segni si impastano e quando smettono di comparire.
Cosa succede
A un capo della linea ci sono un tasto e una batteria da 60 V, all’altro un ricevitore scrivente. La linea è una rete a scala di al massimo otto sezioni RC – una linea aerea da 15 Ω e 10 nF per chilometro, oppure un cavo da 5 Ω e 200 nF – con la terra come conduttore di ritorno. La bobina dello scrivente, da 150 Ω, ha l’induttanza del suo circuito magnetico, L(g) = L_leak + μ₀·N²·A/(2g), e attira la sua ancora con F = μ₀·N²·A·i²/(4g²) attraverso un traferro che si riduce da 1,0 a 0,4 mm, contro una molla da 100 N/m precaricata di 0,2 mm; l’equazione della bobina tiene conto della forza elettromotrice mozionale. Al fermo anteriore la punta preme sulla striscia di carta, che scorre a 20 mm/s; i segni vengono riletti come punti e linee in base alla loro lunghezza.
L’ancora si stacca dal fermo posteriore a 12,6 mA e ricade sotto 10,1 mA. Su 200 km di linea aerea la corrente con il tasto premuto è di 18,9 mA; un punto a 20 parole al minuto arriva con 19,8 ms di ritardo e lascia un segno di 42 ms per i 60 ms della sua trasmissione. Su 20 km il ritardo è di 2,5 ms. Attraverso 300 km di cavo SOS arriva come SOS, con il primo segno 27,1 ms dopo la pressione del tasto; trasmesso a 40 parole al minuto, si legge ATA. Attraverso 800 km di cavo la corrente nella bobina non supera 13,6 mA e sulla carta non arriva nulla; con il precarico della molla dimezzato l’ancora viene attratta una sola volta e l’intero messaggio diventa un’unica lunga sbavatura.
Modello: sezioni RC a parametri concentrati, al massimo otto; l’induttanza della bobina ricavata dal traferro; l’ancora una massa su una molla smorzata tra due fermi; nessuna dispersione verso terra, nessun relè. Passi di 20 µs; il bilancio energetico si chiude sul lavoro della batteria.
Da provare
Guarda SOS percorrere la linea e arrivare sulla striscia. Posa la linea come cavo, allungala o trasmetti più in fretta e guarda i segni impastarsi; allenta la molla quando non arriva nulla, oppure tieni premuto il tasto manuale.
Equazioni del modulo
Equazioni C·dV_k/dt = i_(k−1) − i_k, i_k = (V_k − V_(k+1))/R d(L(g)·i)/dt = V_n − R_coil·i L(g) = L_leak + μ₀N²A/(2g), F = μ₀N²A·i²/(4g²) m·d²x/dt² = F − k·(x₀ + x) − c·dx/dt
