Régime permanent et régime variable

— On peut traiter le problème, tout d'abord en considérant ce qui se passe quand le courant est établi, c'est-à-dire en négligeant ce qui se passe pendant le temps exigé par le courant pour passer de la valeur à la valeur qu'il doit prendre dans le circuit formé par la pile, la ligne et les appareils. Dans le cas des lignes télégraphiques ordinaires, cela est légitime. Nous verrons que dans le cas des lignes terrestres un peu longues, et surtout dans celui des lignes sous-marines, cela devient absolument insuffisant, car le temps de la période variable que nous venons d'indiquer devient sensible pratiquement dans les premières, et assez long dans les secondes pour troubler profondément l'envoi des dépêches.

Nous allons tout d'abord donner des indications sur le régime permanent. Nous reviendrons ensuite sur une description succincte des appareils de la Télégraphie ordinaire, car il y en a parmi eux qui sont en usage dans la Télégraphie sans fils, et qui nous intéressent à ce point de vue. Il nous semble aussi que la Télégraphie sans fils ouvre des horizons nouveaux sur les appareils possibles à employer même dans le cas de la Télégraphie

par fils. Peut-être y aura-t-il moyen, en perfectionnant les appareils que nous décrirons ultérieurement, de simplifier ceux qui sont actuellement utilisés dans la Télégraphie ordinaire, tout en conservant à celle-ci tous les avantages qui lui assurent certainement encore une longue vie, malgré les propriétés remarquables de la Télégraphie sans fils.

Il est donc intéressant de dire un mot du régime permanent si souvent employé maintenant, pour en voir les inconvénients et discuter les manières d'y remédier.

4. Régime permanent. Loi de Ohm. — En régime permanent, tout se passe comme dans les lignes de transport d'énergie électrique. Si une force électromotrice E est fermée sur une résistance R, il passe un courant d'une intensité

I = ~ : c'est la loi de Ohm. En même temps il

y a une consommation d'énergie dans la ligne égale à PR, d'après la loi de Joule. Il faut donc consentir, pour envoyer un signal télégraphique par un courant établi dans un fil, à perdre une grande quantité d'énergie qui est dégradée en chaleur le long de la ligne.

Les appareils récepteurs nécessitent tou-

rv>-

jours, en efTel, pour fonctionner, un minimum d'intensité de courant. La ligne a une résistance déterminée par les conditions économiques du problème, car on emploie généralement des fils de fer de 4°*™ de diamètre, le bronze étant trop coûteux, et des fils de fer plus gros étant également trop coûteux. On doit compter dans ce cas sur 8 à 10 ohms environ au kilomètre. Il faut, pour faire fonctionner les appareils Morse que nous allons décrire tout à l'heure, des courants de 10 à 15 milliampères. Donc une ligne de lOO""" devra être actionnée par une pile de 50 volts environ, car les récepteurs ont une résistance de 500 à 1000 ohms environ. On est en effet obligé de donner à ceux-ci une assez grande résistance, puisqu'il faut arriver à obtenir des électro-aimants assez puissants avec des intensités peu considérables. Nous ne pouvons entrer ici dans le calcul, très simple d'ailleurs, du meilleur enroulement à donner aux électro-aimants étant donnée la résistance consentie de la ligne. C'est le problème général du galvanomètre. On obtient la plus grande sensibilité, pour une pile donnée, quand la résistance de l'appareil récepteur est égale à la résistance de la ligne.

QUELQUES MOTa SUR LA TÉLÉGRAPHIE PAR FiLS. 7

Les éléments de pile les plus employés pour les services télég^raphiques sont les Leclanché pour les lignes peu chargées, et les éléi au sulfate de cuivre pour les lignes chargées. Actuellement, on emploie dans grands centres des dynamos avec ou sans cumulateurs. Le prix de revient de l'én^ est ainsi diminué quand l'énergie empli^ est assez considérable. Nous verrons au ■ traire que pour la Télégraphie sans des éléments en petit nombre, mais à débit.

5. Relais. — La Télégraphie par fils utl assez mal l'énergie, puisqu'une grande pi de cette énergie est transformée dans le f chaleur de Joule. C'est pour cela d'ailll que l'on réduit aux faibles valeurs citéesT dessus les intensités employées pourJ transmissions dans les lignes. Mais ces F rants seraient insuffisants pour faire foncll ner les appareils enregistreurs que compT le système de Télégraphie Morse, et qui I également employés dans la Télégraphie !

fils. On les emploie alors à faire fonctionnef petit électro-aimant appelé relais, dont toi travail se borne à fermer le circuit d'une

locale. Le courant de celle-ci passera simplement dans les appareils de la station, sans avoir à vaincre la résistance considérable, et inutile au point de vue de l'enregistrement, de la ligne elle-même. On obtient donc ces courants relativement intenses avec une force électromotrice beaucoup moindre, donc avec un nombre d'éléments en série beaucoup moindre aussi. Ces relais sont employés dans la Télégraphie sans fils.

Nous voyons apparaître immédiatement les deux inconvénients graves de la Télégraphie par fils : la dépense considérable occasionnée par les fils et leur pose, et la dépense, considérable aussi, nécessaire pour entretenir dans les fils le courant qui fait fonctionner le relais.

Les relais sont même employés d'une autre façon encore. Quand une ligne est très longue, on la divise en plusieurs sections. Chacun des postes qui forment ces sections comprend une pile et un relais. Le courant envoyé d'une station à une autre station séparée d'elle par un poste de relais ne fait donc que fermer, en ce poste, le circuit de la pile qui s'y trouve, et c'est ce nouveau courant qui transporte plus loin le signal.

Ceci se fait d'ailleurs avec une perte de

temps due à ce que le fonctionnement des électro-aimants n'est pas immédiat. Nous

i-ai«nna Hp ff, ppiaivl Han« nn Chu.

Dans ces conditions, Tautre extrémité de la ligne étant, au poste d'arrivée, réunie à un appareil récepteur et à la terre, le circuit se trouve fermé toutes les fois qu'on abaisse le levier de la clef de Morse. On peut ainsi envoyer des signaux qui durent un temps plus ou moins long suivant que la clef est maintenue abaissée plus ou moins longtemps.

La rupture du courant est maintenue au repos par un ressort R. Dans cette position, le levier maintient la ligne fermée sur l'appareil récepteur de la station, le bouton V étant en contact avec E, qui communique avec ce récepteur.

7. Alphabet Morse. — Les lettres sont représentées par des successions conventionnelles de fermetures de circuit longues ou brèves.

Les signaux longs se nomment des traitSy nom emprunté à l'appareil récepteur que nous allons décrire, et les signaux courts se nomment des points. On a choisi les signaux; les plus simples pour les lettres les plus fréquemment employées, de manière à réduire le temps des communications.

Nous donnons ci-dessous le tableau de l'alphabet Morse : '

ch

in n

8. Récepteur de Morse. — L'appareil récepteur de Morse se compose d'un électro-aimant E {fig. 2), qui attire une pièce de fer doux toutes les fois qu'il est parcouru par un courant. Un ressort antagoniste R ramène cette pièce au repos toutes les fois que le courant est rompu . On peut facilement enregistrer ces mouvements avec leur durée, de manière à conserver une trace écrite des dépèches.

Pour cela, un mouvement d'horlogerie fait

défiler une feuille de papier avec une vitesse constante au-devant d'une pointe C mue parle contact de Félectro-aimant. Celle-ci, se trouvant au-dessous de la bande de papier, la soulèvera quand Télectro-aimant fonctionnera. Au-dessus et à une petite distance se trouve une molette M mue par le mouvement d'horlogerie et qui est constamment en contact avec un tampon T en forme de roulette, imbibé d'encre grasse. La pointe, commandée par l'électro-aimant, appuie alors, toutes les fois qu'elle est soulevée et pendant tout le temps de son soulèvement, le papier sur la molette enduite d'encre grasse; il se produit donc sur celui-ci, dont la vitesse est constante, un trait d'autant plus long que la durée du courant dans l'électro-aimant a été plus longue.

Cet enregistrement a l'avantage de laisser une trace des dépêches, mais il a l'inconvénient d'exiger un appareil compliqué. On peut, dans beaucoup de cas, le supprimer.

Les employés habitués aux signaux Morse arrivent en effet très facilement à comprendre les signaux à l'oreille seule, car le contact de l'électro-aimant fait un petit bruit toutes les fois qu'il vient toucher le noyau et un autre toutes les fois qu'il revient à l'équilibre. L'in-

tervalle de ces deux bruits est plus faible pour les signaux très brefs qui correspondent au point de Talphabet Morse que pour les signaux plus longs qui correspondent au trait. On correspond fréquemment par ce seul procédé, surtout en Angleterre et en Amérique. Ces appareils sont appelés parleurs. Nous insistons un peu sur ce procédé, qui peut être employé dans la Télégraphie sans fils.

9. Récepteurs des lignes sous-marines. — Dans le cas des lignes sous-marines, l'énergie du

courant est très faible, car on ne peut employer de forces électromotrices considérables sans dégrader Tisolant des câbles si coûteux dont on fait usage dans ce cas. On est obligé alors d'employer des galvanomètres extrêmement délicats pour déceler les très petits courants qui peuvent se produire dans ces conditions. Le courant donne avec ces appareils une déviation à droite ou à gauche, suivant son sens. Il suffit alors d'envoyer des courants de sens convenable et dans un ordre déterminé pour faire les signaux, en convenant que la déviation à gauche représente un point de lalphabet Morse et que la déviation à droite représente un trait.

On a ainsi un moyen de lire des dépêches à l'œil ou de les enregistrer photographiquement. Le dernier procédé serait trop comp'"qué pour une exploitation industrielle et premier est fatigant pour l'observateur. C't pour remédier à ces inconvénients que Le Kelvin a imaginé l'appareil connu sous le ne de siphon recorder. Le nom de cet appar vient du système d'inscription dont nous parlerons pas. Le seul point qui nous im resse est relatif au procédé par lequel, dans { appareil, on obtient un couple notable avec courant très faible.

Un cadre mobile, formé par un grand nomt de tours de fils, est placé dans un champ n:

gnétique dû à un électro-aimant puissant.

y est inaintenu par deux fils métalliques V' ticaux dont le supérieur le tient suspendu l'inférieur le maintient en place par sa te sion. Ces deux rtls donnent au cadre une po tion fixe. Leur torsion s'oppose à ses mom ments. Ils servent aussi à amener le coun dans l'appareil. Quand celui-ci passe, le cac tend à être dévié par le champ magnétique. '. couple est proportionnel au produit de l'intt site qui passe dans le cadre par la force magi tique agissante.

La déviation est limitée par la torsion du fil de suspension.

On voit que le couple peut être rendu, théoriquement, aussi grand qu'on le veut en augmentant la puissance du champ. Pratiquement, des phénomènes accessoires empêchent d'aller au delà d'une certaine limite, mais on peut cependant, par ce procédé, arriver à enregistrer des dépêches venues par câbles sousmarins.

10. Élimination des courants telluriques. — Dans les longs parcours, les câbles sont soumis à des différences de potentiel considérables de la part de la terre elle-même, qui est parcourue constamment par des courants telluriques continus, ou du moins à variations très lentes. Il faut donc, dans les grandes lignes, comme les lignes sous-marines, supprimer l'action sur les appareils des courants continus, car ceux-ci sont extrêmement grands par rapport à ceux qu'on emploie dans les communications télégraphiques. C'est pour cela que Varley a imaginé de couper la ligne au moyen d'un condensateur de capacité suffisante. Dans ces conditions, il n'y a que les variations assez rapides du courant qui puissent donner dans la

ligne une intensité notable décelable au moyen des galvanomètres.

On a ainsi, au fond, un appareil dans lequel on mesure balistiquement les quantités d'électricité envoyées par un signal. On emploie déjà franchement des ondulations électriques , presque des ondes de Télégraphie sans fils.

11. La période variable. — Dans ce qui précède, nous avons supposé que les signaux télégraphiques étaient produits par un courant qui s'établit instantanément dans le fil de ligne et qui même y acquiert immédiatement sa va- [t leur maxima. Il nous reste à étudier la période

variable de l'établissement du courant. On ne peut en effet éviter, en Télégraphie par fils, cette période variable, puisque le caractère essentiel des signaux est d'employer des discontinuités systématiques du courant. Nous sommes maîtres, quand nous fermons un signal Morse, de faire durer plus ou moins longtemps la fermeture du courant. Mais, une fois la ligne établie, nous ne pouvons plus rien pour modifier la période variable qui correspond à la fermeture et à la rupture de chaque signal. Si cette période est extrêmement courte, elle n'aura qu'une influence minime sur le résultat

final. Si, au contraire, elle a une valeur notable, elle pourra avoir une influence très mauvaise, en allongeant le temps nécessaire aux communications.

12. Assimilation au pendule. — Essayons de comprendre ceci par un exemple matériel :

Soit un pendule à Tétat de repos et plongé dans un liquide. Écartons-le de sa position d'équilibre en lui donnant un petit choc. Le pendule va se mettre à osciller suivant les lois connues, c'est-à-dire qu'il va s'écarter de sa position d'équilibre jusqu'à ce que le travail de la pesanteur et des résistances passives ait atteint la valeur numérique de la force vive communiquée par le choc. A ce moment le pendule reviendra vers sa position d'équilibre. Nous avons supposé qu'il est plongé dans un liquide ; il est donc soumis à des frottements considérables, et son mouvement, comme on dit, sera très amorti. Mais ce qui le caractérisera toujours, ce sera le temps mis par le pendule pour revenir à sa position d'équilibre, quand le choc brusque qui l'en a écarté a une valeur toujours la même (*).

(') Nous supposons que le pendule est très amorti. Il

Si maintenant nous envoyons un deuxième choc dans le même sens que le premier, au moment où le pendule repassera au zéro le mouvement recommencera. Si, au contraire, on envoie le choc en sens inverse, le mouvement se produira en sens inverse, et tout sera parfaitement net. L'observation du pendule permettrait de lire exactement la succession des chocs et de dire quel a été leur sens. Nous sommes donc dans les conditions où Ton pourrait faire des signaux nets par les conventions de Morse, en remplaçant les points et les traits par des déviations dans les deux sens. Mais, comme on le voit immédiatement, on a supposé que le pendule avait eu le temps, entre deux chocs successifs, d'opérer une oscillation complète. Ce qui limite dans ce cas le temps qui devra séparer deux signaux, ce sont les dimensions mêmes du pendule.

Si maintenant nous supposons que les chocs se succèdent plus rapidement, il est aisé de voir que l'interprétation des signaux deviendra difficile, au moins quand il y aura une différence notable entre leur période et la période

n'est donc plus soumis aux lois d'oscillation du pendule simple. Le temps écoulé entre deux passages au zéro dépend alors de la vitesse avec laquelle le zéro a été quitté.

propre d'oscillation du pendule. En effet, dans ce cas, le pendule prendra une élongation fixe autour de laquelle il n'aura plus que de très petites oscillations. Celles-ci seront d'ailleurs très irrégulières, au moins tant que la synchronisation ne sera pas établie entre le pendule et les chocs successifs. Si, en effet, le pendule est amorti, ce que nous avons supposé, on démontre mathématiquement et Texpérience vérifie que la synchronisation doit se produire. Mais elle se produit après une période variable, pendant laquelle les résultats des chocs successifs sont tout à fait impossibles à prévoir. Si, au lieu d'opérer par une sérié de chocs réguliers et régulièrement espacés, nous opérons par une succession de chocs variables dQ sens et différemment espacés, la période variable ne sera jamais terminée, et aucune relation nette n'existera entre les mouvements du pendule et la cause excitatrice.