IV - LES TÉLÉGRAPHES ÉLECTRIQUES A CADRAN

Le télégraphe électrique à cadran est surtout employé dans le service des chemins de fer. La principale raison de cette

préférence consiste dans la facilité de manœuvre de cet appareil , qui, après un très-court apprentissage, permet à un employé quelconque des lignes de manipuler pour l’envoi d’une dépêche et de lire les signaux à leur réception.

C’est à Wlieatstone qu’est due l’invention du premier télégraphe de ce genre : les premiers essais en furent faits en France, en juin 1844, sur le chemin de fer de Paris à Versailles. Depuis, un grand nombre de systèmes analogues ont été

Fig. 336. — Manipulateur du télégraphe à cadran, système llréguet, nouveau modèle.

expérimentés ou adoptés sur diverses lignes télégraphiques en différents pays. Nous en mentionnerons plus loin quelques-uns des plus remarquables, en indiquant sommairement en quoi diffèrent leurs principes ou leurs mécanismes. Bornons-nous, en ce moment, à décrire le système qui est, de tous les télégraphes à cadran, le plus répandu sur les chemins de fer de France : c’est celui de M. Bréguet, qui est dérivé du télégraphe à cadran de Wlieatstone.

Les figures 336 et 337 représentent le manipulateur.

C’est un cadran de laiton porté par trois colonnes métalliques sur un socle horizontal de bois. Deux zones concentriques,

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divisées chacune en vingt-six secteurs, reproduisent, l’une les vingt-cinq lettres de l’alphabet et une croix, l’autre les nombres successifs de 1 à 10, plus une suite de signes ou des signaux spéciaux. Ces signes étaient, dans l’ancien modèle, remplacés par les nombres de 10 à 25 (fig. 337). Sur un axe qui traverse le centre du cadran est articulée une manivelle M qu’on peut faire tourner dans le sens du mouvement des aiguilles d’une montre, et arrêter sur l’une quelconque des lettres ou sur l’un des chiffres marqués : à cet effet, la manivelle porte une dent qui vient s’engager dans l’échancrure dont la circonférence du cadran est percée au milieu de chacun des vingt-six secteurs.

Le mouvement de la manivelle entraîne celui de son axe et d’une roue mobile dans laquelle est creusée une gorge sinueuse qu’on voit dans la partie du cadran que la figure suppose enlevée. Les sinuosités de cette gorge sont en même nombre que les secteurs, c’est-à-dire qu’elle comprend treize arcs convexes et treize arcs concaves correspondant tous aux lettres ou aux chiffres. Un levier coudé T articulé en «(fig. 337) porte une petite tige sur laquelle roule un galet d’acier trempé. Le mouvement de la roue se communique ainsi au galet qui entre dans la gorge sinueuse, de sorte que l’extrémité du levier, tantôt s’approche, tantôt s’éloigne du centre, exécutant ainsi autant d’oscillations que la manivelle parcourt de divisions successives sur le cadran.

Voyons maintenant comment ce mouvement imprimé à la manivelle du manipulateur permet de produire une série d’envois et d’interruptions du courant dans le fil de la ligne. Mais aupa-

& J dl> un J i*}

Fig. 337. — Manipulateur Bréguel, ancien modèle.

ravant il faut décrire les diverses pièces du manipulateur et les communications qu’elles permettent d’établir entre les piles, les fils de ligne et les appareils eux-mêmes.

Le fil qui part du pôle positif de la pile arrive à la borne R, qui est reliée par une bande métallique à la vis P. En face de la pointe de cette vis, est celle d’une autre vis Q, laquelle communique de la même manière avec la borne R', où aboutit le fil du récepteur. C’est entre les pointes de ces vis qu’oscille la branche du levier T, qui touche tantôt l’une, tantôt l’autre. Supposons le manipulateur au repos ou sa manivelle sur la croix : c’est la position indiquée par la figure 337. En ce cas, le courant ne passe pas, le circuit 11’est pas fermé, et il en est de même toutes les fois que le levier a la même position, c’est-à-dire toutes les fois que la manivelle passe sur une division paire, sur les lettres R, D, F... ou les chiffres 2, 4, 6... Si, au contraire, la manivelle en mouvement passe devant une division impaire ou s’y arrête, le courant entre par le levier T dans la roue mobile du manipulateur. Il reste à faire voir comment il est lancé dans l’un ou l’autre des fils de ligne, à droite ou à gauche de la station. C’est en L et \J qu'aboutissent ces fils. Les deux languettes métalliques L et \J communiquent d’une façon permanente avec deux commutateurs à ressort r, F, qu’on peut tourner à l’aide d’une poignée, et dont les ressorts se placent à volonté sur les languettes S m, SW, ou sur les extrémités de la bande métallique CD.

Veut-on correspondre avec le poste télégraphique de gauche, on place le ressort du commutateur r sur m; pour correspondre à droite, c’est le ressort r' qu’on appuie sur m1. Les deux pièces m et m! sont reliées métalliquement à la roue mobile du manipulateur. Donc, si le courant de la pile arrive dans celle-ci, elle passe par m, le ressort r, la borne L et le fil de gauche, par hypothèse. Le courant est lancé dans la ligne, arrive au récepteur du poste, de là dans le fil de terre de ce poste, et revient, par la terre même, au pôle négatif de la pile du poste expéditeur. Même résultat pour la ligne de droite, si c’est le

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commutateur de droite dont on a placé le ressort sur la languette mi.

En résumé, si l’on imprime un mouvement de rotation à la manivelle du manipulateur, de manière à lui faire accomplir une rotation complète, il y aura eu treize passages du courant dans le fil de ligne et alternativement treize interruptions de ce meme courant. Supposons qu’on veuille expédier le mot Paris, c’est-à-dire envoyer les cinq lettres P, A, R, I, S. Après un avertissement sur lequel nous reviendrons, l’expéditeur fait

Fig. 338. — Récepteur du télégraphe à cadran Bréguet : vue extérieure.

tourner la manivelle depuis la croix jusqu’à la lettre P, et il la fixe un instant dans l’échancrure correspondante, puis il achève le tour jusqu’au signe *i\ 11 arrête de nouveau la manivelle sur A, revient de nouveau à la croix, puis passe aux lettres R, S, S, de la même manière.

A chaque fois ou à chaque tour, le nombre des envois et des interruptions du courant est de vingt-six, mais il y a un temps d’arrêt correspondant au moment où la manivelle s’arrête sur la lettre qu’on veut expédier. Ces envois et interruptions et ces arrêts sont reproduits dans le même ordre au poste récepteur, et il nous reste à faire voir comment ils se manifestent dans

J appareil récepteur de ce poste, cil faisant marcher sur le cadran de cet appareil une aiguille qui reproduit identiquement les mouvements de la manivelle.

Décrivons donc maintenant ce récepteur.

La figure 338 en représente la disposition extérieure. C/est une boite munie d’un cadran ayant les mêmes divisions que le cadran du manipulateur. A l’intérieur est logé un mouvement

Fig. 339. — Récepteur Bréguet : vue du mécanisme.

d’horlogerie, dont la roue d’échappement et l’aiguille du cadran ont même axe; de sorte que toutes les fois qu’une dent de cette roue échappe, l’aiguille marche d’une division. Le courant lancé sur la ligne par le manipulateur du poste expéditeur arrive à l’une des bornes qu’on voit sur la hase du récepteur, suit le lil des bobines d’un électro-aimant placé à la partie interne et inférieure du récepteur, agit sur un mécanisme particulier que nous allons décrire, et va se perdre dans le sol par l’autre borne. Nous n’avons donc plus qu’à montrer quel est le mode d’action du courant et de l’ électro-aimant sur la

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roue d’échappement, pour achever de faire comprendre comment les signaux, lettres ou chiffres expédiés, se reproduisent sur le cadran au moyen de l’aiguille. C’est ce qui sera rendu facile par l’étude des figures 339 et 340, qui représentent le mécanisme spécial de F appareil récepteur.

On voit à la base de cet appareil, reposant sur le socle, l’électro-aimant dans les spires duquel passe le courant lancé dans la ligne par le poste expéditeur. En face de ses pôles, se trouve une armature de fer doux M, portée par deux vis,

Fig. 340. — Détails du mécanisme dans le récepteur Bréguet.

entre lesquelles elle peut osciller autour de son arête horizontale supérieure. Quand le courant passe, elle est attirée par les pôles, alors actifs, de l’électro-aimant, et elle s’applique contre eux. Quand le courant est interrompu, elle s’éloigne des mêmes pôles par un mouvement opposé vers la face antérieure du récepteur où est fixé le cadran. C’est le mouvement de va-et-vient de l’armature M qui se communique par un mécanisme particulier à l’aiguille indicatrice.

Elle porte à cet effet une tige E verticale, qui oscille comme l’armature, mais en sens inverse (fig. 340). Cette tige, limitée dans ses mouvements par deux vis, porte à son extrémité une goupille e qui s’engage dans une fourchette /, de sorte que

57/i APPLICATIONS DES PHÉNOMÈNES ET DES LOIS DE L’ÉLECTRICITÉ

celle-ci oscille tantôt en avant, tantôt en arrière, en communiquant ses propres oscillations à un arbre ha, et, par suite, aux palettes jojo', dont le rôle est, en définitive, de laisser échapper ou d’arrêter les dents de la roue d’échappement R.

Supposons le récepteur au repos, 1 aiguille indicatrice étant sur la croix, la palette p' se trouve butée contre la dent 1 de la roue; le rouage est immobile. Qu’une émission de courant ait lieu, c’est-à-dire que l’aiguille du manipulateur s’avance de la croix sur la lettre A, le courant suit la ligne, entre dans le récepteur et dans F électro-aimant qui attire au contact l’armature M. Le mouvement de celle-ci détermine la rotation en sens contraire de l’arbre ah' , de la palette p' qui laisse échapper la dent 1, et la dent p vient buter contre la dent 2, dès que le rouage mis en marche par le fait de F échappement a fait tourner la roue. L’aiguille indicatrice s’est donc avancée d’une division et s’arrête sur A.

Dès que le courant cesse, l’armature revient à sa position première sous Faction du ressort r; la palette p laisse échapper la dent 2, le rouage marche de nouveau, et c’est la palette p1 qui arrête à son tour la dent 2 : l’aiguille a marché d’une nouvelle division.

Une disposition très-simple permet de faire retourner l’aiguille à la croix sans émission de courant (ce qui est quelquefois nécessaire). A l’aide d’une tige h qu’on voit sur la droite, on abaisse l’arbre qui porte les palettes et les palettes elles-mêmes; celles-ci ne butant plus contre les dents de la roue d’échappement, le rouage se met en marche jusqu’à ce qu’une goupille F’ rencontre un arrêt convenablement placé, qui correspond à la position pour laquelle l’aiguille est sur la croix.

Le petit cadran qu’on voit (fîg. 338) au côté gauche supérieur du récepteur, sert à régler le ressort r. Si ce ressort n’était pas convenablement tendu, l’amplitude des oscillations de l’armature pourrait être ou trop grande ou trop petite : dans le premier cas, les palettes sont exposées à sortir du plan de la roue d’échappement, et le rouage marche sans interruption ; dans le

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second cas, les palettes ne peuvent pas se dégager des dents, et l’échappement n’a pas lieu : le récepteur ne fonctionne pas.

il nous reste à montrer comment sont disposés les appareils d’un poste, et nous prendrons pour exemple un poste intermédiaire, pouvant correspondre sur la ligne avec deux postes voisins, situés l’un à droite, l’autre à gauche du premier.

Soit le poste de Sèvres, sur la ligne télégraphique de Versailles à Paris. La figure 341 représente les appareils manipulateur et récepteur. Le manipulateur est fixé sur une table, et l’on voit de chaque côté les boussoles-galvanomètres qui accusent les transmissions des courants sur chaque fil de ligne. Plus haut, sur une même tablette horizontale, se trouve rangé le récepteur, et de chaque côté la sonnerie qui avertit de l’envoi d’une dépêche, soit du côté de Paris, soit du côté de Versailles. Nous verrons plus loin comment fonctionnent ces sonneries.

Examinons les divers cas qui peuvent se présenter, et voyons comment l’employé de poste manœuvrera dans ces circonstances.

Les appareils étant au repos, les manettes des commutateurs sont appuyées sur S et S' (voy. la fîg. 337), où viennent aboutir les fils des deux sonneries. Si le poste de Paris veut expédier une dépêche à Sèvres, il fait décrire à la manette de son manipulateur un tour entier. Le courant ainsi lancé sur la ligne pénètre dans le poste de Sèvres par le fil de gauche, en faisant dévier l’aiguille de la boussole, et va agir sur le mécanisme de la sonnerie de gauche. Averti par le bruit, l’employé met le commutateur de droite sur la borne ni ; puis, faisant décrire à la manette de son manipulateur un tour entier, il en résulte un mouvement semblable de F aiguille indicatrice du récepteur de Paris : c’est le moyen d’annoncer qu’il est prêt à recevoir la dépêche. La dépêche expédiée et comprise, le poste de Sèvres expédie à son tour les deux lettres CO (compris).

Pour expédier des chiffres , on fait précéder l’envoi des signaux de la lettre deux fois répétée C.

Ce que nous venons de dire suffît pour faire comprendre la manœuvre qu’aurait à faire le poste de Sèvres, s’il avait à expédier une dépêche à Paris. L’explication serait de tout point identique, sauf l'ordre des manœuvres, qui se ferait à gauche, s’il s’agissait d’une correspondance entre Sèvres et Versailles.

Fig. 341. — Poste d’un télégraphe à cadran.

Supposons maintenant que les postes de Paris et de Versailles veuillent correspondre directement. Le poste expéditeur envoie à Sèvres le nom de la station à laquelle il veut expédier la dépêche, en faisant suivre ce nom du nombre de minutes nécessaire à l’envoi. L’employé de Sèvres répond CO {compris), puis il met ses deux commutateurs sur la plaque de communication directe CD. Tonte correspondance est interrompue pour le poste pendant tout le temps que passe la dépêche, temps que T agitation des boussoles suffit, du reste, à préciser. La dépêche passée, l’employé replace ses commutateurs sur les contacts des sonneries.

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SV — Télégraphes a cadran — Systèmes Siemens et Halske ;

système Froment

Nous avons dit que les systèmes de télégraphes électriques à cadran sont nombreux. Nous avons déjà cité le premier en date, celui de Wheatstone, qui a été pratiqué en France. Nous nous bornerons à mentionner les systèmes suivants :

Le système Drescber, dont le transmetteur est un disque divisé en secteurs alternativement conducteurs et isolants, qui est mis en mouvement par un rouage d’horlogerie. O11 arrête le mouvement en appuyant sur l’une des vingt-six touches d’un cadran, celle qui correspond à la lettre à expédier. L’aiguille du récepteur s’arrête sur la même lettre.

Le système Paul Garnier est un télégraphe dont les cadrans, manipulateur ou récepteur, sont mobiles ; les signaux, lettres ou chiffres, apparaissent simultanément dans deux ouvertures ou guichets ménagés sur la circonférence.

Le télégraphe à cadran système Mouilleron présente un mécanisme particulier qui sert à régler la tension du ressort antagoniste du télégraphe Bréguet.

M. Glœsener a construit plusieurs systèmes de télégraphes à cadran, dont il serait trop long d’indiquer les principes.

Le système de M. Lippens a cela de particulier qu’il fonctionne à l’aide de courants d’induction magnéto-électriques, application qui avait été faite antérieurement aux appareils télégraphiques par Gauss et Weber en 1835, par Steinheil à Munich, par Wheatstone en 1 840, et enfin en 1 848 par M. Glœsener.

Citons encore le système Kramer et le système à écran de Regnard; puis entrons dans quelques détails sur deux télégraphes à cadran, celui de M. Froment et celui de MM. Siemens et Halske.

Ce dernier, construit pour les lignes télégraphiques bavaroises, est employé exclusivement sur les lignes de la grande

Société des chemins de fer russes, à Londres, à Dantzig, à Kœnigsberg, par les compagnies de pompiers, et enfin sur diverses lignes anglaises. Le moteur de l’appareil consiste dans une batterie d’aimants permanents, autour des pôles duquel tourne un cylindre de fer doux revêtu, dans le sens de ses génératrices, d’un fil isolé formant l’hélice magnétisante. La rotation de ce cylindre sur son axe développe des courants induits alternativement de sens contraires. Ces courants, lancés dans la ligue l’un après l’autre, vont agir sur l’ électro-aimant du récepteur et en font osciller l’armature, qui elle-même agit sur la roue

Fig. 342. — Télégraphe à cadran, système Siemens et Halske.

d’échappement portant F aiguille indicatrice. La figure 342 représente extérieurement l’appareil complet, qui est, comme on voit, d’une grande simplicité. A est un tambour ou caisse cylindrique contenant le transmetteur ou manipulateur, et B est le récepteur. MO est la manivelle que l’expéditeur tourne en l’arrêtant successivement sur les lettres d’un cadran, selon la teneur de la dépêche. L’aiguille du cadran du récepteur B suit tous les mouvements de la manette du manipulateur.

Voici maintenant, d’une façon sommaire, quelles sont les dispositions principales du mécanisme de chacune des parties de l’appareil.

A est le disque de métal qui porte le cadran : vingt-six dentelures extérieures correspondent aux vingt-six divisions

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servant de points d’arrêt à la manivelle. Sur l’axe 00', est fixée une roue dentée RH, qui engrène avec le pignon H. Quand cette roue s’avance d’un 26e de sa circonférence, c’està-dire quand la manivelle passe d’une lettre à l’autre, le pignon fait une demi-révolution sur lui-même, ainsi que le cylindre CG. Sur la colonne de fer RB, sont fixés par leurs pôles de même nom, des aimants permanents «,«,«. . . , rangés en deux séries, dont l’une présente au cylindre C le pôle nord d’un côté

Fig. 343. — Manipulateur du télégraphe à cadran Siemens et llalske.

de ce cylindre, et l’autre série le pôle sud de l’autre côté. C’est sur ce cylindre de fer doux C, que s’enroule l’hélice magnétisante, et c’est en tournant sur lui-même, et en présentant alternativement l’une ou l’autre de ses faces, séparées par l’hélice, aux pôles des aimants a, que se développent les courants induits successivement lancés sur la ligne. Pour chaque révolution du cylindre C, naissent deux courants de sens contraires. Il reste à montrer comment ces courants produisent dans le récepteur les mouvements correspondants de l’aiguille indicatrice : c’est ce que la figure 344 permet de comprendre aisément.

Elle représente le mécanisme de réception placé au-dessous du cadran du récepteur. M et M' sont les deux hélices de P électroaimant, qui est influencé par les courants de sens contraires envoyés sur la ligne ; P et P' sont les deux pôles de cet électroaimant. Entre ces pôles passe la branche d’une fourchette de fer doux abb', laquelle est constamment polarisée par son contact avec les pôles de P aimant permanent AA'. 11 résulte de là que, selon le sens du courant envoyé, la branche a est tantôt attirée par le pôle P et repoussée par P', tantôt attirée par P'

Fig. 3 hh. — Récepteur du télégraphe Siemens et Halske.

et repoussée par P. Ces oscillations, au nombre de vingt-six quand la manette du manipulateur fait une révolution entière, déterminent à chaque mouvement l’échappement d’une des vingt-six dents de la roue 11, et par suite P avancement d’une division de l’aiguille du cadran, qui est montée sur le même axe que la roue.

Dans le télégraphe à cadran du système Froment, le récepteur ne diffère pas de celui du système Bréguet. Mais le manipulateur se distingue par un mode particulier de transmission et d’interruption des courants. C’est toujours une roue à gorge sinueuse qui détermine par sa rotation les oscillations d’un levier L, dont une des branches a est engagée dans les sinuosités de la gorge. On comprend donc, sans plus de détails, comment l’autre branche du levier oscillant sert à lancer et à interrompre

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les courants successifs. Ce qu’il faut expliquer, c’est la manière dont M. Froment a réalisé cette transmission de mouvement, de manière que le nombre des émissions de courant soit, pour chaque signal, celui qui convient à l’ordre de sa situation sur le cadran.

Un rouage d’horlogerie donne le mouvement à la roue B. Màis, pour que ce mouvement se produise, il faut que la dent que cette roue porte à sa circonférence soit dégagée d’un cliquet e avec lequel elle est en prise. Ce dégagement se fait par le jeu

Fig. 345. — Télégraphe à cadran système Froment : manipulateur.

d’un clavier dont chaque touche correspond à une lettre ou à un chiffre. En abaissant l’une de ces touches, on fait agir sur le cliquet une barre qui le relève, et larotation de la roue commence sous l’influence du rouage, avec une vitesse de deux ou trois tours par seconde. Au-dessous du clavier, est un arbre métallique, un cylindre DE qui tourne avec la roue B et sur le même axe : cet arbre est armé d’autant de chevilles qu’il y a de touches, formant deux séries rangées en spirales ; chaque cheville correspond à l’une des touches, et sa position angulaire sur le cylindre dépend de l’ordre de la lettre correspondante sur le cadran. Au-dessous de chaque touche, est une dent qui,

lorsque la touche est abaissée, vient buter contre la cheville correspondante, aussitôt que l’angle de rotation correspondant à la lettre est décrit. A ce moment, le mouvement s’arrête, et le nombre des émissions et des interruptions de courant effectuées est, comme on voit, en rapport avec l’ordre de la touche ou de la lettre. L’aiguille du récepteur a donc parcouru le même nombre de divisions, et dès lors s’est arrêtée sur la lettre expédiée. La touche devenue libre, le cliquet e s’abaisse, la dent de la roue B est de nouveau en prise, jusqu’à ce qu’une nouvelle touche abaissée la dégage, détermine une nouvelle rotation et un nouvel arrêt.

Au-dessus du clavier, se trouve un cadran dont l’aiguille marche d’accord avec le transmetteur, et sert de contrôle à l’employé qui expédie une dépêche.

M. Froment a construit, dans ce système, des appareils qui fonctionnent sans mouvement d’horlogerie ; ceux qui possèdent ce mécanisme moteur sont construits pour le fonctionnement sur de longues lignes. Mais les uns et les autres, d’après l’unanime témoignage des gens compétents, sont d’un jeu d’une précision surprenante. « Quels que soient les mouvements, dit M. Du Montcel, que l’on ait exécutés sur le clavier, de quelque manière qu’on ait abaissé les touches, dès que le doigt s’arrête sur l’une d’elles, la lettre correspondante apparaît sur le cadran. »