Телетайп, или телепринтер (teletype, TTY), представляет собой стартстопный приемопередающий телеграфный аппарат, оснащенный клавиатурой, похожей на пишущую машинку. В отличие от классического телеграфа с его ручным вводом точек и тире, телетайп позволяет оператору просто набирать текст на клавиатуре для передачи. Принятые сообщения автоматически печатаются на бумажной ленте. Это устройство сыграло ключевую роль в истории вычислительной техники, широко применяясь в качестве терминалов для ранних ЭВМ. Его наследие живо до сих пор: это и компьютерные терминалы tty в Linux, и некоторые команды командной строки, и даже хорошо известный интерфейс UART.
Цель статьи: от теории к практике
В интернете уже есть ряд обзорных статей о телетайпах (например, тыц, тыц, тыц), но они часто обходят стороной технические детали. Данная же статья предлагает глубокое погружение в устройство телетайпа на примере практического восстановления реального аппарата — модели Т-63 производства ГДР.
Основы: код Бодо и МТК-2
Чтобы понять, как работает телетайп, необходимо разобраться в способе кодирования информации. Основой является пятибитный код Бодо. Изначально синхронный, он был модифицирован в асинхронный (стартстопный) код Бодо-Мюррея (стандарт ITA2). На его основе в разных странах создавались собственные стандарты. В СССР использовался код МТК-2 (Международный Телеграфный Код № 2).
Таблица кода МТК-2
МТК-2 кодирует 86 символов: латинский и русский алфавиты (без Ё и Ъ), цифры, знаки препинания и управляющие команды. Символы разделены на три регистра (латинский, русский, цифровой), переключение между которыми осуществляется специальными управляющими символами. Интересно, что фонетическое соответствие латинских и русских букв в МТК-2 легло в основу раскладки JCUKEN, которая позже повлияла на советские компьютерные кодировки КОИ-7 и КОИ-8.
Данные передаются асинхронно: каждый символ предваряется стартовым битом, за которым следуют пять информационных бит и завершающий стоповый бит. Логическая единица (1) соответствует наличию тока в линии, ноль (0) — его отсутствию. Эта схема очень похожа на работу современного UART.
Принцип связи и синхронизация
Схема соединения двух телетайпов аналогична соединению двух телефонных аппаратов. В линию постоянно течет ток (~40 мА). При передаче контакты передатчика размыкаются и замыкаются, модулируя этот ток, который воспринимается электромагнитом приемника на другом конце. Оба аппарата печатают передаваемый текст. Чтобы избежать коллизий при одновременной передаче, использовались сигналы начала сеанса (например, «Кто там?») и окончания передачи.
Упрощенная схема соединения двух телетайпов
Синхронность работы приемника и передатчика внутри одного аппарата обеспечивается общим приводным двигателем. Стабильность его скорости вращения — ключевой фактор для корректного приема данных.
Знакомство с пациентом: телетайп Т-63
Объектом восстановления стал телетайп Т-63 1983 года выпуска, произведенный в ГДР. Аппарат был неисправен и хранился в сырости, но благодаря обильной смазке избежал серьезной коррозии.
Телетайп Т-63, вид спереди
Шильдик аппарата с данными производителя
Устройство состоит из нескольких основных узлов: клавиатуры с передатчиком, приемника с печатающим механизмом и реперфоратора (устройства для создания перфоленты). Все узлы приводятся в движение одним электродвигателем.
Внутреннее устройство телетайпа. Слева виден реперфоратор.
Перфолента использовалась для подготовки сообщений заранее, что позволяло эффективнее использовать дорогостоящий канал связи, передавая данные на максимальной скорости, а также рассылать одно сообщение нескольким адресатам.
Первые шаги: диагностика и очистка
Первая попытка запуска выявила неисправность центробежного регулятора скорости двигателя. Его временно зашунтировали, а скорость регулировали вручную. Также обнаружилась полная неработоспособность передающего узла из-за окисленных контактов. С этого узла и началось восстановление.
Устройство и ремонт передатчика
Передающий узел легко снимается. Его сердце — шесть контактных пар (пять для кода + одна для старт/стоп битов), управляемых кулачковым валом. При нажатии клавиши вал делает один оборот, последовательно замыкая контакты согласно коду нажатого символа.
Контакты передатчика. Видны коромысла и кулачковый вал.
Кодирование осуществляется с помощью пяти подвижных планок с упорами. В зависимости от комбинации упоров, коромысла либо «проваливаются», замыкая контакт (лог. 1), либо упираются в упор, оставляя контакт разомкнутым (лог. 0).
Планки передатчика в исходном положении.
Положение планок при нажатии клавиши «А» (код 11000).
Отдельного внимания заслуживает «комбинаторный валик» — барабан со шипами, кодирующий ответ на команду «Кто там?». Шипы, которые остались, формируют логические нули, а сломанные — единицы. После восстановления можно будет прочитать это сообщение и узнать, кому принадлежал аппарат.
Комбинаторный валик с шипами для кодирования ответного сообщения.
Основная проблема — окисление — была решена полной разборкой контактов, их зачисткой и последующей регулировкой зазоров. После промывки в соляре и смазки узел передатчика заработал.
Разобранный контакт передатчика.
Клавиатура и приемник
Узел клавиатуры также был снят, очищен, смазан, а погнутые клавиши выправлены. Механизм включает функцию блокировки клавиш в зависимости от выбранного регистра (русский, латинский, цифровой).
Клавиатура, вид снизу.
После сборки и проверки осциллографом передатчик стал выдавать четкие последовательности импульсов.
Осциллограмма кода для буквы «А».
Осциллограмма кода для буквы «В».
Далее был проверен приемник. В отличие от передатчика, здесь всего один электромагнит, но с пятью якорями. Они поочередно освобождаются кулачковым механизмом. Наличие тока в момент освобождения удерживает якорь, его отсутствие — отпускает. Таким образом, после приема всего символа пять управляющих ламелей устанавливаются в положение, соответствующее коду.
Приемник, вид сбоку. Виден электромагнит с якорями.
Механизм управления якорями приемника.
Эти ламели своими прорезями управляют печатающим узлом, выбирая нужный символ для оттиска на бумаге.
Ламели приемника в положении 00000.
Ламели приемника в положении 11111.
Печатающий механизм и двигатель
Печатающий узел, помимо нанесения символов, выполняет команды возврата каретки (с пневматическим тормозом) и перевода строки. Каретка также смещается вертикально для печати в трех регистрах. Звонок срабатывает при приближении каретки к краю или при приеме специальной команды.
Печатающая часть телетайпа до очистки.
Проблема с двигателем оказалась в закисших щетках регулятора скорости. После их очистки двигатель заработал, хотя и очень шумно, что было характерно для подобной техники.
Восстановление телетайпа — это увлекательное путешествие в мир электромеханики, где каждая деталь имеет значение и все поддается ремонту. Продолжение истории, включая окончательную сборку, настройку и первый сеанс связи, ждет в следующей части.
Написано при поддержкеTimeweb Cloud.
Больше интересных статей и новостей в нашемблоге на Хабре и телеграм-канале.
Реклама ООО «ТАЙМВЭБ.КЛАУД», ИНН: 7810945525
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Технологии из прошлого: телетайп. Разбираемся в устройстве, воскрешаем старый аппарат.