一
叙述托·阿·爱迪生的发明工作，应先从电讯方面，特别是要首先从电报方面的那些发明谈起。爱迪生在他做报务员工作时，直接碰到过各种不同系统的电报机装置和拍发报的手段，他的发明工作就是以改装和改进这些电报机装置和拍发手段为开端的。在美国各地的电报局里，使用着各不相同的电报机设备。爱迪生在接触众多的电报机设备的过程中，不仅弄清了电报技术中现有的各种方法和手段的细微末节，而且也懂得了应从哪个方向去改进。
爱迪生在电报学领域的工作时间，正是在19世纪的后半世纪。这半个世纪的时间，是国际间电报线路迅猛发展的时期。欧洲各国和北美都建立起有许多支线的电报通信网。其他各国也都在架设愈来愈多的电报线路；电报水底电缆正在把各洲联接起来。电报行业也就形成为一个独立的技术部门。为了适应这一技术部门的发展，就需要建立生产电报设备的企业和大量培养专业人员。对电源、电线等性质的研究已开始进行，这就需要制定出测电的方法，创造出电量、电单位和电标准等等的体制。正是在50年代末和60年代中，电报技术有了明显的发展，并显著地影响了当时正在萌芽状态的电工技术。
人们对电报技术特别着迷的浪潮把爱迪生也卷了进去。他的两项最新发明，即投票记数机和交易所行情自动记录机，就是在60年代完成的。这两种机器的工作原理，都是建立在电报技术所利用的那种电磁原理基础上的。
爱迪生产生制造自动投票记数机的想法，是由于他确信通常使用的那种计算投票结果的方法是不适宜的，因为这种计算方法需要花费许多时间，会或多或少地出现一些重大误差，也不能排除一些直接伪造现象。爱迪生1868年10月11日递交了一份专利申请书，而专利特许证是在1869年6月1日发给他的，证号是90646号。这种装置是二重内闭塞计数机。扭动其中一个机柄就出现“赞成”，扭动另一个机柄就出现“反对”。闭塞装置是为使进入投票室的选民只能投“赞成”或投“反对”票而制造的。当另一个进来的选民扭转其中一个机柄，闭塞装置的作用就又恢复了。这种机器分为两部分，其中每一部分都有计算机件：一个标示“赞成”的票数，另一个标示“反对”的票数。记数机是由电磁继电器和齿轮系统构成。其中每一个机柄的转动都能把脉冲发送到电磁铁线圈里，于是相应部分的记数机就转动一度。
这个机器被一位国会议员拒绝使用，而且后来也没有被美国专利局推荐使用。但年轻的发明家的想法是正确的，他的机器的结构也是完全合理的。值得注意的是，在美国早就不用选票进行投票，而是用原先不幸未被采用的爱迪生发明的电子机器来进行投票。
第二个机器是交易所行情自动记录机，它以“万能印刷机”的名称取得了专利权；申请书是1869年递交的，专利特许证是第123005号。爱迪生研究这一机器，是在他协同弗兰克利翁·列奥纳尔德·鲍普在纽约建立一个以进行电报方面的发明和咨询工作为目的的电工局时进行的。交易所行情自动记录机，是一种能自动记录的电报机件，它能自动把通过电报拍来的行情打印到纸带上，然后立即把从交易所得到的行情转告交易的生意人和各银行。
爱迪生的交易所行情自动记录机，要比在此之前就有的装置（如劳斯机）更为完善。爱迪生把这一发明以4万美元的价格，卖给了“黄金股票电讯公司”。这一机器在美国交易所生意人的事务所里被长期使用。爱迪生和鲍普组织了这一机器的生产、出售和安装，以及对机器运转的监护。爱迪生在随后的一些年里，又继续改进这一机器。例如，他在1872年—1873年间，就获得了与这一机器有关的63份专利特许证。虽然其中某些专利只是对机器个别零件作了改进，但都是有助于进一步扩大机器的实际用途。出卖这一发明所得的款项，使爱迪生第一次有可能就他自己感兴趣的某些问题进行试验。
但是，这两项发明并不都直接与通常的电报实际运用有关，而是涉及电报结构的两种专利场合的应用。与此同时，一些新的课题已出现在当时（即70年代初）的电报学面前。电报新线路的架设速度和悬挂附加电线的速度，已落后于对电报交换量需求的迅速增长。此外，电报线的价格也很昂贵。因此，向能保持最高效率拍发的熟练报务员支付高薪是划得来的。所以，电报公司就把那些曾经常由一个公司转到另一个公司而成为“流浪报务员”的高效率报务员招聘到自己公司来。在电报技术方面获得精湛技艺的爱迪生，也没有例外。他在电报局工作的经常调动，迫使他注意到电报传送的复用问题，也注意到提高电报通信系统的效率。
二
电报传送自动化是提高电报通信系统效率的方法之一。当时所理解的自动传送电报，仅仅是指电报线拍发信号的过程本身。电报线路拍发信号的方法要求用一种特种装置（打孔机）把全部组合好的电码转到纸带上，随之借助手用常速运转的发报机（发射机），把信号从预先打好孔的纸带上拍发出去。在线路的另一端，在收报机上把被拍来的信号记录到纸带上或在纸带上打上孔，而电码译成电文的过程是在电路之外进行了。所以实际上，在这些系统中只有拍发过程是自动化了。在爱迪生着手研究电报收发的复用问题之前，就有人提出过几个自动化电报系统，其中惠斯通系统早就从1858年开始使用，并被许多国家所采用。
爱迪生没有发明自己的自动电报系统，而是试图改进在英国得到推广的利特尔自动电报机系统。这一系统的主要特征如下：利用机器把电文转到总纸带上，而在纸带上不是用的“·”和“——”，而是用按一定程式列好的孔洞。这一工序完全不加重线路负荷。然后纸带以大大超过手工拍发电报的速度经过发报机传入线路。在接收端的接收机里就获得了同样长的纸带，在该带上有按照莫尔斯电码用化学方法记录下来的电文。电码译成电文是不通过线路的。
1871年，年轻的铁路工程师爱德华·约翰逊给爱迪生带来了这种电报机的样机。约翰逊与打算在美国铁路电报局推广这一装置的财团有密切联系。约翰逊认为，这一装置系统的性能不能令人满意，需要加以改进。它的最主要缺点是，它只是在短距离的线路中才有令人满意的效果，而在长途线路中，如在200～300里远的线路中就不适用了。约翰逊本人没有能力胜任这项改进工作，有人建议他去找爱迪生，因为当时人们就已认为爱迪生是电报行家，别看他这时才24岁。
爱迪生开始在宾夕法尼亚铁路试验利特尔系统。原先预料，用这一系统拍发电报应当比用莫尔斯系统拍发得快，因为利特尔系统是在莫尔斯电码基础上发展起来的。但实际上却没有搞成。利特尔系统需要“治疗”，以便能真正适合于运用。静电干扰对这一系统起了不良作用。通过实践，爱迪生认为：利特尔系统能成为相当好的自动电报系统的基础。
爱迪生给约翰逊的答复，增强了财阀们对这一事业的兴趣，他们建立了一个股份公司“自动电报公司”，与爱迪生在1871年4月24日签订了一份关于改进利特尔系统的协定。这一工作全由生意人把持，他们的主要目的不是要促进电报技术的进步，而是为了尽可能用各种方法来战胜竞争者。爱迪生接受预付的4万美元后，就邀同焦泽夫·默里在纽瓦克开办了一座试验和生产电报机的工厂，约翰逊也被吸收来参加这项工作。后来，约翰逊同爱迪生的关系更加密切，并作为他的助手同他一起工作了20多年。
爱迪生把1871年秋季的大部分时间，都用于研究自动电报机。自动发报机工作效率很高。但在另一端接收工作受到了静电干扰。爱迪生为消除这一缺点而细心地试收了几次，并发现在收报机电路中利用带有软铁心的自感线圈，就会显著地改进该系统的远距离工作效率。自感现象会引起电流方向在每次脉冲之后发生瞬息变化，所以随之而来的每个脉冲就会传送得更快，而且也能与前面的脉冲一个一个完全清晰地分隔开来。此外，爱迪生还改进了接收器的针，用这种针去工作，电码里就不会有中断处或污点。
1872年，该装置在纽约至费拉德尔菲亚的线路上进行了试验。它的效率达到了每分钟传送1000个词（用莫尔斯电码信号）。爱迪生在收报机上采用了高质量的（浸透铁盐溶液的）纸带，并对打孔机进行了某些改进。1872年8月16日，爱迪生递交了对利特尔自动电报系统进行各种改进和变动的专利特许证申请书。
在接近1873年冬季时，这一工作就获得了圆满成功。成果要比所预料的更加可观。最新型号的电报机器能够用一种宛如打字机的装置来进行打孔。在接收端，接收到的电文不是以孔洞显示出来，而是以打印形式显示出来。
爱迪生希望把经过他改进的自动电报机系统提供给英国。他为此目的而前往伦敦。但此行并没有如愿以偿。他的这种电报机系统在伦敦没有被采用，后来只是在美国得到了某些应用。
三
爱迪生在把自动电报机改制成功后，也就把注意力转到了能提高电报电路的通报能力的其他一些条件的研究上。这些条件一方面是能多路通报，另一方面是有能反向同时拍发的系统。多路通报是：在把一个以上的发报机接到一根电线上后，可以利用一些发报机传送信号的间歇来传送另一些发报机的信号。法国发明家博多在这方面获得了卓越成就，他曾研制出了五位制电码，并在1876年使用了五路机。爱迪生在这方面没有研究。他致力于双工通报并制定了“复式双工”即“四工制”，因为用复式双工即四工可以在同一根电线上双方同时能各拍发两封电报。
在所有的双工线路图中，基本原理是要设计出一种对自己的发报机工作不起反应，而只能接收从另一个发报机拍发来的信号的装置。
爱迪生所提出的双工通报，具有惠斯通电桥的“桥”式线路。这种惠斯通电桥功效颇高，带有选配得很适当的平衡电阻，所以每个电报局接通在电桥内部支路的收报机本身，对来自本局的发报机的电流不起反应，而只对另一个电报局传来的电流有反应。线路两端的线路完全相同，都配置了很出色的装置。
爱迪生像兹·亚·斯洛尼姆斯基一样，运用了四工通报接收法。这种接收法是用两种不同方法，把简单的或单工的发报组合起来。这种组合使发报能在同一根电线上同时进行，而相互间又不干扰。其中一种方法就是两种电流法，即电池组恒久地接到发报台的线上，而在不断路的情况下，电流的方向就会在每一信号开始和终结时发生变化。极化了的接收继电器，是一个没有调整弹簧的衔铁，其作用只取决于线路中的极性转换，而不取决于电流强度。另一种方法即单一电流法，即发报是通过降低或增加电流强度来实现的，而收报是靠带有拉簧衔铁的非极化继电器进行的，这一系统的作用，只取决于电流强度，所以电流方向也就没有什么意义了。
同时把这两种方法（即电流方向的改变和电流强度的变化）都用上，并且把它与逆向的双工通报接收法结合起来，就可以在一根电线上安装四部电报机，即线路的每一端各安装两部电报机。
尽管第一个完全实用的四工线路图是兹·亚·斯洛尼姆斯基早在1858年就已经提了出来，而采用爱迪生1874年获得了专利权的桥接线路图中的四工方法，只是在16年后才开始。但正如随后的实践所证明的那样，桥接线路图并不是最好的线路图；曾付出了大量劳动加以改进的差动型线路图才是最好的。但爱迪生在这方面的研究工作颇大地促进了对四工通报的研究工作的展开，推动了这方面的设计工作，毫无疑问，这一点对于电报技术的进步也是很重要的。