Manipulateur télégraphique

Au moyen de fichiers 3D téléchargeables et de fiches d’activité, les élèves explorent l’une des premières formes de communications électriques, les circuits électriques et la façon d’utiliser des codes pour transmettre de l’information. L’accent est mis sur la création d’un manipulateur télégraphique fonctionnel et sur son utilisation pour la transmission de messages en code Morse.

Vous pouvez reproduire les fiches d’activité et les fichiers d’impression 3D du module pour votre classe, au besoin. Vous pouvez également télécharger la totalité du guide en un seul fichier.

Construction de la base

1. Avec la vis A, fixez la poignée courbée à la base en forme de O du manipulateur télégraphique. Assurez-vous que la courbe est dirigée vers le centre de la base.
2. Mettez les disques C et D sur leurs vis respectives. Fixez chacun des ensembles disque-vis sur un côté de la base.

Fonctionnement du manipulateur télégraphique

Il est maintenant temps d’ajouter au manipulateur télégraphique les accessoires qui le rendront fonctionnel.

1. Courbez l’extrémité de la branche la plus longue de chacune des deux attaches en laiton pour créer un petit taquet.
2. Collez l’une des attaches en laiton au marteau du levier (voir l’image de gauche ci-dessous). Collez l’autre attache en laiton à l’enclume de la base (voir l’image de droite ci-dessous). Dans chaque cas, séparez les branches de l’attache en laiton pour qu’elles restent de chaque côté de l’objet auquel elles sont collées.
3. Fixez le levier à la base en insérant les parties pointues du levier dans les vis C et D (qui ont déjà été fixées à la base).
4. Mettez l’élastique autour du levier et de la base à l’extrémité opposée à celle des attaches en laiton. L’élastique permettra au manipulateur télégraphique de revenir vers le haut lorsqu’il sera utilisé.
5. Fixez une pince crocodile au taquet de chacune des attaches en laiton.
6. Fixez l’autre extrémité de l’un des fils avec pinces crocodile utilisés à l’étape 5 au fil positif du porte pile (de couleur rouge, habituellement). Fixez l’autre extrémité de l’autre fil avec pinces crocodile utilisé à l’étape 5 à la borne positive de la DEL ou de l’avertisseur (dans le cas d’une DEL, c’est le fil le plus long).
7. Utilisez un troisième fil avec pinces crocodile pour relier la borne négative de la DEL ou de l’avertisseur au fil négatif du porte pile (de couleur noire, habituellement).
8. Fixez la pile de 9 V au porte-pile.
9. Facultatif : Si vous utilisez une DEL, le fait de tenir longtemps le manipulateur télégraphique en position basse peut la surchauffer et la brûler. Pour éviter cette situation, ajoutez une résistance au circuit. Dans le cas d’une pile de 9 V, une résistance de 200 à 300 Ω devrait suffire (voir l’étape 10 pour effectuer un calcul facultatif). Vous aurez également besoin d’un fil isolé avec pinces crocodile (le « 4e fil »). Pour ajouter une résistance :
   • Déterminez le fil avec pinces crocodile qui est relié au fil positif de la pile.
   • Libérez l’une des pinces crocodile de ce fil et la fixez
   • Fixez cette pince crocodile à l’une des extrémités de la résistance.
   • Fixez l’autre extrémité de la résistance à l’une des pinces crocodile du 4e fil.
   •  Fixez l’autre pince crocodile du 4e fil à l’endroit laissé libre à l’étape B.
10. Facultatif : Pour déterminer la résistance que la DEL requiert, utilisez les équations ci-dessous :
    • Tension (en V) = tension de la pile (en V) – tension de la DEL (en V)
    • Résistance requise (en Ω) = tension (en V) ÷ intensité maximale de la DEL (en A)
    • La tension et l’intensité maximales d’une DEL sont généralement indiquées sur l’emballage.
11. Le manipulateur télégraphique est maintenant prêt à utiliser!

Explications scientifiques

Essentiellement, le télégraphe est un circuit électrique qui, lorsqu’il est fermé, assure la transmission d’un signal. C’est en appuyant sur le manipulateur télégraphique qu’on ferme le circuit. Dans cette activité, lorsqu’on appuie sur le manipulateur télégraphique, les deux attaches en laiton se touchent, ce qui ferme le circuit et déclenche l’avertisseur ou allume l’ampoule. Lorsqu’on n’appuie pas sur le manipulateur télégraphique, le circuit reste ouvert et rien ne se produit.

Pour réaliser une étude plus approfondie de la conductivité, demandez aux élèves de prédire ce qui arriverait si d’autres matériaux étaient intégrés au circuit télégraphique, p. ex. du papier, un bout de ficelle et une pièce de monnaie. Ensuite, intégrez ces matériaux au circuit au moyen d’un quatrième fil isolé et de pinces crocodile.

La collection d’Ingenium comprend plus de 150 000 objets, notamment de nombreux manipulateurs télégraphiques. Celui que nous avons balayé pour produire le modèle 3D que vous avez imprimé est illustré ci-dessous.

Les élèves découvriront le fonctionnement du manipulateur télégraphique, qui sert à transmettre de l’information au moyen d’un code, comme le code Morse, dans lequel les lettres, les chiffres et les signes de ponctuation sont représentés par une série de signaux courts et longs. Ils auront ensuite la chance de relever une série de défis de codage.

Marche à suivre

1. Expliquez aux élèves les rudiments du code Morse et montrez-leur le tableau ci-dessous.
2. Expliquez aux élèves la signification du point et du tiret. Le tiret représente un signal long, et le point, un signal court. Samuel Morse et Alfred Vail (inventeurs du code Morse) ont combiné ces signes et ont attribué les codes les plus simples aux lettres les plus utilisées (à la lettre « e », p. ex.).
3. Au moyen du manipulateur télégraphique, transmettez des mots ou des messages pour montrer le fonctionnement du code Morse. Chaque lettre doit être suivie d’une courte pause. Si vous transmettez plusieurs mots, faites une pause légèrement plus longue après chacun (environ trois fois plus longue qu’une pause entre deux lettres). Voici quelques mots pouvant être utilisés pour commencer :

Pouvez-vous déchiffrez le code?

Dans tout conflit, il est important de savoir déchiffrer le code de l’ennemi. C’était le cas pendant la Première Guerre mondiale. Voici deux activités qui vous permettront d’examiner cette question intrigante.

Défi 1

Cette activité permettra aux élèves de découvrir combien de temps il leur faut pour déchiffrer un mot ou un message, lorsqu’on leur fournit des codes possibles.

1. Montrez deux codes à la classe : le code Morse, expliqué précédemment, et un réarrangement du code.
2. Transmettez un mot ou un court message au moyen du manipulateur télégraphique et donnez un indice. La classe a pour défi de déterminer le code utilisé.

Combien faut-il de temps aux élèves pour déchiffrer le mot ou message?

Vous pouvez créer vos propres codes « réarrangés » et présenter plus de deux possibilités, ce qui augmente le degré de difficulté.

Défi 2

Dans cette activité, les élèves découvriront combien de temps il leur faut pour déchiffrer un code sans connaître le système de codage. Pour la réaliser, vous aurez besoin de plusieurs manipulateurs télégraphiques.

1. Formez des groupes.
2. Demandez aux groupes de créer un code.
3. Demandez à chaque groupe de mettre un autre groupe au défi de déchiffrer son code.
   1. Dites à l’un des deux groupes qui s’opposent de coder un mot ou un court message, puis de le transmettre au moyen d’un manipulateur télégraphique. Dites-lui également de fournir un indice.
   2. Donnez à l’autre groupe la tâche de décoder le mot ou le court message. Il doit le faire par tâtonnement : le décodage de certaines lettres permettra de décoder les autres.
   3. Dites au groupe effectuant le décodage de commencer par vérifier si les mots les plus courts contiennent des lettres qui se répètent. Il peut s’agir d’importants indices pour déchiffrer ces mots.

Voici d’autres indices que vous pouvez mentionner :

Indice – FRÉQUENCE : Trouvez les lettres et les combinaisons de lettres les plus utilisées et cherchez-leur un sens.

Lettres par ordre décroissant de fréquence :

E A I R S N T O L U C M É P D G H B F V Y Q K Z X È J W

(En français, le « e » est la lettre la plus fréquente, et le « w », la moins fréquente.)

Indice – COMBINAISONS : Trouvez des combinaisons de lettres fréquentes pour voir si elles vous aident.

Combinaisons de deux lettres dans les mots par ordre décroissant de fréquence :

es de le en re nt on er te el an se et la ai it me ou em ie

(En français, « es » est la combinaison de deux lettres la plus fréquente, et « ie », la moins fréquente.)

Combinaisons de trois lettres dans les mots par ordre décroissant de fréquence :

ent les ede des que ait lle sde ion eme ela res men ese del ant tio par esd tde

(En français, « ent » est la combinaison de trois lettres la plus fréquente, et « tde », la moins fréquente.)

Source : <!–http://www.nymphomath.ch/crypto/stat/francais.html et –>http://www.lexique.org/listes/liste_lettres.php

Indice – PREMIÈRE LETTRE : La première lettre des mots peut fournir un indice important.

Indice – DERNIÈRE LETTRE : Parfois, la dernière lettre des mots peut être utile.

Indice – LONGUEUR DES MOTS : La longueur des mots peut aider à les déchiffrer.

Les artefacts collectés, conservés et exposés par Ingenium illustrent la riche histoire du Canada en matière d’innovation scientifique et technologique. Chaque artefact raconte une histoire d’innovation et illustre comment la science et la technologie ont contribué à la transformation du Canada.

Les premières communications sur de longues distances consistaient essentiellement à transmettre des codes et des symboles au moyen d’indicateurs visuels, comme des signaux de fumée. Cette méthode avait notamment comme inconvénient de nécessiter une visibilité directe, qui pouvait être entravée par le mauvais temps ou par des obstacles naturels ou artificiels, entre autres.

L’avènement de l’électricité a permis la transmission de messages le long de lignes électriques. Il en est découlé de nombreux travaux de recherche, qui ont culminé avec l’invention du télégraphe électrique, moyen plus fiable que les signaux visuels. En outre, le télégraphe électrique procurait un contact instantané, ce qui a révolutionné les communications sur de longues distances.

L’invention du télégraphe électrique dans les années 1830 est attribuée à deux groupes de chercheurs, soit Sir William Cooke et Sir Charles Wheatstone, en Angleterre; et Samuel Morse, Leonard Gale et Alfred Vail, aux États Unis.

Au Canada, les améliorations au télégraphe électrique ont suivi de près celles qui ont été apportées aux États Unis, les premières lignes télégraphiques ayant été posées en 1847. Le télégraphe est demeuré populaire jusque dans les années 1920, période où l’on a commencé à lui préférer le téléphone.

Vous trouverez de nombreux artefacts ayant trait à la télégraphie, notamment le manipulateur télégraphique illustré sur cette page, dans la collection d’Ingenium.

Renseignements sur l’artefact

Manipulateur télégraphique, 1849 – 1869
Fabricant : Inconnu
Numéro d’artefact : 1975.0035.001

Le manipulateur télégraphique est la partie d’un télégraphe électrique qui sert à transmettre les messages. Il en existe de nombreux modèles. Celui qui est illustré ci-dessus est dit « à dos de chameau » en raison de l’aspect du levier. Il est fait de laiton et a été utilisé dans un bureau télégraphique de Metcalfe (Ontario), qui a été ouvert de 1870 à 1912.