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17 – cavi, carbone e campionamento

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Nel 1850 fu posato il primo cavo subacqueo internazionale del telegrafo fra Dover, nel Regno Unito, e Calais, in Francia.
In quello stesso periodo Elisha Otis inventò il freno di sicurezza dell’ascensore, che lo rendeva ragionevolmente sicuro per un uso anche da parte di utenti umani. Otis dovette dimostrare in prima persona, tagliando le corde dell’ascensore sul quale si trovava, il funzionamento della propria invenzione di fronte alla diffidenza delle persone.
L’Otis Elevator Company fu la creatura di Otis, e ancora oggi molti ascensori riportano sulla targhetta riassuntiva dei dati caratteristici il nome di quest’ultimo.
Nel 1854-66 Cyrus Field compì quattro tentativi di trasmettere con un cavo transatlantico, sino al successo.
Nel 1869 Charles Dowd propose le zone di tempo standard al fine di evitare gli incidenti ferroviari che erano in aumento come l’utilizzo dei treni per trasporto non più solamente dei, ma anche delle persone.
Le zone solitamente rispettavano i confini delle nazioni, ad accezione di quelle molto vaste come gli USA che furono divise in 4 parti.
Attraverso il lavoro di Sandford Fleming, l’idea fu accettata e le zone di tempo standard furono accettate universalmente con un trattato stipulato nel 1884.
Nel 1876 Alexander Graham Bell inventava il telefono. Parallelamente a lui, l’ingegnere Elisha Gray ne realizzò un altro esemplare. Le domande di brevetto di Gray e Bell raggiunsero l’ufficio dei brevetti lo stesso giorno, ma fu Bell a ricevere il brevetto; in seguito, l’azienda di Gray si trasformò nella Western Electric Manufacturing Company, che fu il braccio operativo dell’impero telefonico di Bell.
Nel 1877 Thomas Alva Edison inventava il fonografo, che per quanto poi soppiantato dal grammofono, mostrò una nuova possibilità: la registrazione e il successivo ascolto di suoni.

Tra il 1840-1860 il sistema ferroviario andava sviluppandosi negli Stati Uniti e in altri paesi, con problemi riguardanti il sistema che portavano a provocare incidenti. La causa principale di ciò era la scarsa comunicazione e la mancanza di precisione nella determinazione dell’ora.
In abbinamento alla linea ferroviaria fu così posto il telegrafo, con il quale il cammino ferrato visse in una sorta di simbiosi, che da un lato rendeva la manutenzione della linea telegrafica, e dall’altro consentiva una tempestiva informazione sugli orari dei convogli. L’unica avvertenza era considerare correttamente i cambiamenti d’ora cui andava incontro un treno che attraversava secondo una linea est-ovest (o viceversa) lo stato americano.

I primi esperimenti del telefono risalgono al 1854 da parte di Charles Borseul e Johann Reis, che nel 1861, tramite i suggerimenti del primo, riuscì a costruire un primo microfono a diaframma, che vibrando apriva un circuito elettrico.
Il problema principale per la costruzione del telefono era campionare il segnale originario in maniera precisa, ovvero trasformare le onde sonore della voce in impulso elettrico.
Nel 1876, grazie a Bell e Meucci, si riuscirono ad avere i primi telefoni efficaci.
I primi esemplari erano basati su deboli correnti elettriche che per la pressione della voce su una membrana, in un avvolgimento di filo sottile immerso nel campo magnetico di una calamita, non potevano percorrere molta strada; inoltre i sistemi avevano anche problemi sia in ricezione che in trasmissione.
La situazione migliorò notevolmente con l’utilizzo delle membrane vibratili, che adeguavano il proprio stato fisico in relazione al segnale di ingresso, traducendo in una vibrazione proporzionale il volume del tono. La vibrazione delle membrane metteva in movimento i granuli incapsulati di carbone che si trovavano in una capsula adiacente; i granuli del carbone formavano un contatto labile, ossia variabile secondo la disposizione spaziale del carbone medesimo.
I più importanti miglioramenti in questo senso si devono a Thomas Edison, che nel 1878 brevettò il proprio microfono a resistenza variabile.
Con il tempo il telefono andò via via a completarsi con diversi miglioramenti; una delle prime modifiche fu l’introduzione di una suoneria che avvertiva il corrispondente dell’intenzione di comunicare. Inizialmente si trattava di suonerie azionate dalle pile che alimentavano il telefono, mentre successivamente si passò alle suonerie polarizzate, che funzionavano tramite la corrente alternata generata da un piccolo generatore mosso da una manovella.
Si vide anche l’introduzione dei ganci di commutazione, il cui funzionamento prevedeva due situazioni: quando la cornetta era agganciata al gancio i fili erano commutati sulla suoneria, pronta così ad avvisare per una chiamata; quando poi si rispondeva alzando la cornetta, i fili commutavano sul circuito microfonico.
Bell si accorse subito che la grande diffusione del telefono fu dovuta al fatto che non erano richieste particolare conoscenze tecniche per utilizzarlo come era invece per il telegrafo.

Aliasing: E’ il fenomeno per il quale due segnali analogici, nell’elaborazione dei segnali, possono diventare indistinguibili se la campionatura avviene con frequenza quasi pari a quella del sistema.
A partire da punti campionati posso far passare più di una curva, portando così a un errore di campionamento.
Regola importante in questo senso è quella di Nyquist, per la quale la frequenza di campionamento minima per evitare il fenomeno dell’aliasing è almeno doppia di quella propria del segnale che deve campionare. Nell’immagine, le due curve, aventi frequenza 0,5 e 3,5 kHz, hanno la stessa ampiezza nel momento in cui vengano campionate ogni 0,25 ms (ossia con frequenza pari a 4 kHz); se invece l’intervallo di campionamento si abbassa a 0,125 ms (con frequenza pari a 8 kHz), i due segnali saranno interpolati e interpretati in modo diverso.

Ascensori per barche / 2

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(continua il post del 25/01/2010)
Dal 1904 gli amministratori affrontarono la prospettiva di dovere chiudere l’ascensore per un periodo più lungo per sostituire gli arieti idraulici. Chiesero allora al loro referente tecnico principale, il colonnello J.A. Saner, di studiare le possibili soluzioni. Saner propose una soluzione innovatrice in cui gli arieti idraulici sarebbero stati sostituiti dai motori elettrici e da un sistema di contrappesi e pulegge, permettendo il funzionamento indipendentemente dei due cassoni.
Anche se questo sistema prevedeva molte parti in movimento in più del circuito idraulico, tutte sarebbero state fuori terra e facilmente accessibili, consentendo così una più facile manutenzione e una vita operativa più lunga. Poiché l’intero peso dei cassoni e dei contrappesi ora sarebbe stato sopportato dalla sovrastruttura dell’ascensore, era necessario rinforzarlo e porla sopra fondamenta più robuste. Tuttavia, prevedendo la costruzione di una sovrastruttura separata intorno alla struttura originale dell’ascensore, Saner stimò di realizzare la conversione con soltanto tre brevi periodi di chiusura.
L’Anderton Lift fu soggetto a profonda ristrutturazione nel 1908. Fu aggiunta una piattaforma che portò l’altezza totale a circa 24 metri; analogamente, l’aggiunta dei moduli ad “A” per sostenere la piattaforma del macchinario ha portato la larghezza alla base a circa 23 metri; furono collocati dei contrappesi di ghisa per bilanciare i cassoni, ai quali furono legati con funi metalliche. A corredo, 36 pile di contrappesi da ogni lato del Lift, ciascuno pesante 7 tonnellate, per complessive 252 tonnellate, proprio quelle del cassone.
Complessivamente si contano 72 ruote dentate; la più grande tra queste, che sorregge l’ascensore e le corde di sicurezza (8 per ciascun lato) pesano 3 tonnellate e mezza.

Dopo la conversione al funzionamento elettrico l’Anderton Lift ha funzionato perfettamente per 75 anni, necessitando della sola manutenzione normale. In particolare, le funi metalliche che sostengono i cassoni hanno sofferto di fatica da stress come conseguenza delle ripetute piegature, e hanno dovuto essere sostituite abbastanza frequentemente. Tuttavia, la manutenzione era più semplice di prima perché il meccanismo dell’ascensore elettrico era completamente fuori terra. Era inoltre meno costosa perché i cassoni erano stati riprogettati per funzionare indipendente; così la maggior parte della manutenzione poteva essere portata a termine con un cassone ancora operativo, così evitando la necessità di chiudere interamente l’ascensore per tutto il periodo delle riparazioni. Un altro lavoro di manutenzione ordinaria era la verniciatura. La nuova sovrastruttura dell’ascensore convertito risultò suscettibile di corrosione. Per ridurre questa corrosione l’intero ascensore è stato verniciato con una soluzione protettiva di catrame e di gomma, che ha dovuto essere rinnovata circa ogni otto anni. Durante il 1941 e il 1942 gli arieti idraulici dell’ascensore originale, che erano stati lasciati nel loro pozzo sotto il bacino di carenaggio costruito durante la conversione del 1908, infine sono stati rimossi per riutilizzarne il ferro.
Durante gli anni ’50 e gli anni ’60 il traffico commerciale sui canali britannici è diminuito. Entro gli anni ’70 il traffico dell’Anderton Lift era quasi interamente ricreativo, ed era quasi nullo durante i periodi invernali. Ancora oggi l’ascensore è visitato da persone provenienti da tutto il Regno Unito.
Un’ulteriore ristrutturazione avvenuta nel 2001 ha visto l’ascensore tornare al funzionamento idraulico: la struttura del 1908 è stata conservata come monumento; i sistemi cilindro/pistone replicano quelli originali; sono lunghi circa 17 metri se completamente ritratti, e quasi 32 se completamente estesi.