|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Telefon. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Telefon jest urządzeniem służącym do przesyłania i odbierania dźwięku (głównie mowy ludzkiej) na odległość.
Z wynalazkiem telegraf rozwiązał problem przesyłania wiadomości na duże odległości. Telegraf mógł jednak wysyłać tylko depesze pisemne. Tymczasem wielu wynalazców marzyło o doskonalszej i bardziej komunikatywnej metodzie komunikacji, za pomocą której można by na żywo przekazywać dźwięk ludzkiej mowy czy muzyki na dowolną odległość. Pierwsze eksperymenty w tym kierunku podjął w 1837 r. amerykański fizyk Page. Istota eksperymentów Page'a była bardzo prosta. Zmontował obwód elektryczny, który zawierał kamerton, elektromagnes i ogniwa galwaniczne. Podczas swoich oscylacji kamerton szybko otwierał i zamykał obwód. Ten przerywany prąd był przekazywany do elektromagnesu, który równie szybko przyciągał i uwalniał cienki stalowy pręt. W wyniku tych wibracji pręt wydawał śpiewny dźwięk podobny do dźwięku kamertonu. Tym samym Page pokazał, że w zasadzie możliwe jest przesyłanie dźwięku za pomocą prądu elektrycznego, konieczne jest jedynie tworzenie bardziej zaawansowanych urządzeń nadawczo-odbiorczych.
Kolejny ważny etap w rozwoju telefonii wiąże się z nazwiskiem angielskiego wynalazcy Reisa. Już w latach studenckich Reis zainteresował się problemem przesyłania dźwięku na odległość za pomocą prądu elektrycznego. Do 1860 zaprojektował do kilkunastu różnych urządzeń. Najdoskonalszy z nich miał następującą postać. Nadajnik był wydrążonym pudełkiem, wyposażonym w otwór dźwiękowy A z przodu i posiadający otwór w górnej części, zamknięty cienką, ciasno naciągniętą membraną. Na tej membranie leżała cienka platynowa płytka p, a na wierzchu znajdował się czubek elastycznej platynowej igły n, która została dostosowana w taki sposób, że dotykała płytki p, gdy membrana była w spoczynku. Ten kontakt został przerwany przez drgania membrany. W wyniku tych poprzecznych dotknięć prąd płynący z akumulatora B przez zacisk a do płytki platynowej p i przez igłę n do drugiego zacisku został zamknięty i otwarty, z tego ostatniego przewód szedł do odbiornika, przeszedł przez cewkę CC i wrócił do akumulatora przez zacisk d i podłączony do niego drut e. Wewnątrz spirali umieszczono cienką żelazną igłę, którą dwoma końcami przymocowano do dwóch stojaków ff spoczywających na płycie rezonatora gg. Części hi i ki tworzyły na obu stacjach urządzenia, które miały dać odległemu słuchaczowi znać, że negocjacje się rozpoczęły. Odtworzenie dźwięku śpiewanego w trąbce A opierało się na fakcie, że żelazna szprycha, namagnesowana i rozmagnesowana przez przepływający spiralnie prąd elektryczny, zaczęła oscylować; były odbierane jako dźwięk odpowiadający dźwiękowi odbieranemu przez odbiorcę i którego wibracje wprawiały membranę w ruch. Płytka rezonansowa służyła do wzmocnienia dźwięku. Za pomocą telefonu Reisa można było już przesyłać nie tylko pojedyncze dźwięki, ale także złożone frazy muzyczne, a nawet częściowo ludzką mowę. Ale jakość transmisji była tak niska, że często nie można było czegokolwiek dostrzec. Odgłosy boczne powstające przy zamykaniu i otwieraniu obwodu zagłuszały transmisję, a dźwięki odtwarzane przez stalową igłę były bardzo dalekie od modulacji ludzkiego głosu. Dla wyraźnego przekazu dźwięku należało zadbać o to, aby płyty zarówno nadajnika, jak i odbiornika były popychane z pozycji spoczynkowej do skrajnej pozycji przez prąd, którego siła stopniowo wzrastała, a zmniejszająca się, prąd ponownie przeszedłby przez pierwotną pozycję spoczynkową. Wszystkie te płynne fluktuacje barwy dźwięku, które składają się na bogactwo mowy ludzkiej, były całkowicie niedostępne dla telefonu Reisa – tu przyciąganie pojawiło się błyskawicznie i przez jakiś czas pozostawało niezmienione, po czym całkowicie ustało. Okazało się, że nie da się rozwiązać problemu transmisji dźwięku tylko poprzez zamknięcie i otwarcie obwodu. Minęło kolejne 15 lat, zanim szkocki wynalazca Alexander Bell znalazł lepszy sposób na zamianę dźwięków na sygnały elektryczne. Z zawodu Bell był nauczycielem dzieci głuchych i niemych. Od dzieciństwa uczył się dużo akustyki, studiowania dźwięku i marzył o wynalezieniu telefonu. W 1870 Bell przeniósł się do Kanady, aw 1872 do USA. Po osiedleniu się w Bostonie wprowadził opracowany przez siebie system „mowy widzialnej” w miejscowej szkole dla dzieci głuchych i niemych. To był wielki sukces i Bell wkrótce został profesorem na Uniwersytecie w Bostonie. Teraz miał laboratorium i wystarczające fundusze, aby poświęcić się pracy nad wynalezieniem telefonu. Zapominając o śnie, Bell spędzał całe noce siedząc nad swoimi eksperymentami. Jego pierwsze eksperymenty powtórzyły pracę Page'a. Latem 1875 roku Bell i jego asystent Thomas Watson wykonali aparat składający się z magnesów z ruchomymi językami, które były napędzane przez fluktuacje prądu. W obwód z magnesami włączono różne urządzenia. Watson i Bell znajdowali się w sąsiednich pokojach. Watson nadał, a Bell odebrał. Raz, gdy Watson nacisnął przycisk na końcu drutu, aby aktywować dzwonek, kontakt się zepsuł, a elektromagnes przyciągnął młotek dzwonkowy do siebie. Watson próbował go odciągnąć, w wyniku czego wokół magnesu powstały wibracje. Ruch sprężyny wytworzonej przez Watsona zmieniał natężenie prądu i powodował ruchy oscylacyjne sprężyny przeciwległej stacji w pokoju Bella, a drut przekazywał bardzo słaby dźwięk pierwszego telefonu. Tak więc zupełnie przypadkowo Bell odkrył, że magnes z kotwicą świetlną może być zarówno nadajnikiem, jak i odbiornikiem sygnału. Po tym czasie przesyłanie i odtwarzanie dźwięku za pomocą prądu elektrycznego nie było już trudne. Aby zrozumieć, jak to się dzieje, wyobraź sobie magnes trwały i w jego pobliżu elastyczną żelazną płytkę, która wibruje pod wpływem fal dźwiękowych. Zbliżając się do bieguna magnesu wzmacnia jego pole magnetyczne, a oddalając się od niego osłabia. (Nie wchodząc w szczegóły, zauważamy, że przyczyną tego będzie to samo zjawisko indukcji elektromagnetycznej, które zostało omówione w poprzednim rozdziale: jasne jest, że prąd elektryczny pojawi się w płycie poruszającej się w polu magnetycznym; to prąd wytworzy własne pole magnetyczne wokół pola płyty, które nałoży się na pole magnetyczne magnesu, wzmacniając je lub osłabiając.) Teraz umieśćmy zwój drutu na naszym wyimaginowanym magnesie. Gdy pole magnetyczne w cewce będzie się wahać, pojawi się przemienny prąd elektryczny, a następnie w jednym kierunku, a następnie w drugim kierunku. Przepuszczając odbierany prąd przez uzwojenia innego magnesu, wpłyniemy na jego pole magnetyczne, które również wzrośnie lub zmniejszy się i dokładnie powtórzy wszystkie zmiany zachodzące w polu magnetycznym pierwszego magnesu. Jeśli żelazna płytka zostanie umieszczona na biegunie tego drugiego magnesu odbiorczego, albo zostanie on przyciągnięty do tego magnesu pod działaniem narastającego pola magnetycznego, a następnie oddali się od niego pod wpływem jego sprężystości i jednocześnie będzie generował dźwięk fale podobne we wszystkim do tych, które wprawiają w ruch pierwsze oscylacje. W rzeczywistości stało się to w okolicznościach opisanych powyżej. Rolę żelaznej płyty odgrywała tutaj elastyczna zwora magnesu. Było to jednak zbyt prymitywne urządzenie, niezdolne do oddania wielu niuansów dźwięku. Bell zaczął szukać czegoś, co by go zastąpiło. Znajomy lekarz zasugerował, aby używał do eksperymentów ludzkiego ucha i wydobył mu ucho ze zwłok. Badając dokładnie jego strukturę, Bell odkrył, że fale dźwiękowe wibrują w błonie bębenkowej, skąd są przekazywane do kosteczek słuchowych. To skłoniło go do pomysłu wykonania cienkiej metalowej membrany, umieszczenia jej obok magnesu trwałego, a tym samym zamiany drgań dźwiękowych na elektryczne. Minęło kilka miesięcy ciężkiej pracy, zanim telefon się odezwał. Dopiero 10 marca 1876 r. Watson wyraźnie usłyszał słowa Bella na stacji odbiorczej: „Panie Watson, proszę tu przyjechać, muszę z panem porozmawiać”. Jeszcze wcześniej, 14 lutego, Bell złożył wniosek patentowy na swój wynalazek. Zaledwie dwie godziny po nim inny wynalazca, Elisha Gray, złożył ten sam wniosek o identyczny aparat. Jednak patent został wydany Bellowi w marcu, ponieważ jako pierwszy ogłosił swoje odkrycie. (Później Bell musiał stoczyć kilka spraw sądowych z Grayem i innymi wynalazcami, aby bronić swojej wyższości. W końcu Bell kupił prawo do obsługi telefonu od Graya.) Na wystawie w Filadelfii w tym roku telefon Bella stał się głównym eksponatem. Od tego czasu, mimo że pierwsze urządzenia były jeszcze bardzo niedoskonałe, telefony zaczęły się szybko rozprzestrzeniać. W sierpniu tego samego 1876 roku w użyciu było już około 800 telefonów, a zapotrzebowanie na nie rosło.
Urządzenie pierwszych urządzeń było bardzo prymitywne. Magnes trwały A w kształcie pręta był otoczony na jednym biegunie krótką cewką indukcyjną B z cienkiego drutu miedzianego, zakończoną dwoma grubszymi przewodami CC, które zostały połączone zaciskami DD z przewodami LL. Na jednym biegunie magnesu umieszczono płytkę EE z miękkiej blachy żelaznej zaciśniętą wzdłuż krawędzi. Całość osadzona była w drewnianej ramie, która po części GG miała nad płytą EE lejkowaty otwór, który służył jako stożek dźwiękowy. Na dole drewniana rama zwężała się, ponieważ zawierała tylko pręt magnetyczny, zamocowany na swoim miejscu za pomocą śruby, i dwa druty CC. To urządzenie może służyć zarówno jako nadajnik, jak i odbiornik. Taki telefon był na stacji nadawczej i na stacji odbiorczej. Ich cewki indukcyjne zostały połączone za pomocą przewodów LL i zacisków DD. Kiedy stożek GG jest używany jako tuba i wymowa do niego, płytka EE przed biegunem magnesu oscyluje; w efekcie w spirali B powstały prądy indukcyjne, których zmiana odpowiadała drganiom dźwiękowym działającym na płytkę. Prądy te przepływały przez przewody LL do cewki telefonu odbiorczego i powodowały drgania membrany. Dociskając stożek do ucha, możesz usłyszeć głos abonenta przemawiającego na drugim końcu przewodu. Prądy indukcyjne generowane przez ruch membrany były bardzo słabe, więc stabilną komunikację można było nawiązać tylko w odległości kilkuset metrów. Co więcej, głosy głośników stały się tak ciche, że utonęły w szumie zakłóceń. Potrzeba było pracy wielu, wielu wynalazców, zanim telefon stał się niezawodnym środkiem komunikacji. Ogólnie rzecz biorąc, telefon Bella był bardziej zdolny do przekształcania fal prądu w fale dźwiękowe niż na odwrót. Dlatego odkrycie efektu mikrofonu w 1877 roku przez angielskiego wynalazcę Hughesa było bardzo ważne w historii telefonii. W swojej pierwotnej formie mikrofon miał następujące urządzenie.
Pomiędzy dwoma kawałkami węgla C i C', osadzonymi na płycie B, zainstalowano pręt węglowy o zaostrzonych końcach. Prąd z pierwiastka E przechodził przez ten pręt węglowy i przez uzwojenie telefonu T. Gdy potrząsana była pozioma płytka A, która pełniła rolę rezonatora, pręt węglowy został przemieszczony. W tym momencie zmniejszyła się jego odporność na prąd w punktach styków, a to z kolei spowodowało zauważalny wzrost natężenia prądu w telefonie. Membrana zaczęła oscylować z większą amplitudą, co spowodowało kilkukrotne wzmocnienie początkowego dźwięku. Słabe tykanie zegarka umieszczonego na stojaku było odbierane w telefonie jako bardzo głośne. Nawet pełzanie muchy po płycie zostało odtworzone w postaci dość zauważalnego hałasu. W ciągu kilku lat od wynalezienia Hughesa pojawiło się wiele różnych konstrukcji mikrofonów. Powszechnie stosowano mikrofony wykorzystujące proszek węglowy zamiast prętów. W tym przypadku drgania membrany powodowały albo zagęszczenie proszku, albo jego rozluźnienie, w wyniku czego jego opór ulegał ciągłym zmianom. Telefon podłączony do mikrofonu stał się znacznie bardziej niezawodny, ale nadal pozostawał niedoskonały. Słabe prądy indukcyjne nie były w stanie pokonać rezystancji przewodów transmisyjnych. Trzeba było jakoś zwiększyć ich napięcie, nie zmieniając charakteru ich wibracji. Sprytne wyjście znalazł słynny amerykański wynalazca Edison, który zaproponował użycie cewki indukcyjnej do wzmocnienia napięcia. Tak więc zestaw telefoniczny został uzupełniony o transformator. Transformatory zostaną omówione bardziej szczegółowo w kolejnym rozdziale. Teraz wyjaśnimy tylko zasadę jego działania. Jeśli umieścisz dwie cewki na tym samym żelaznym rdzeniu i przepuszczasz prąd przemienny przez jedną z nich, prąd przemienny jest również indukowany w drugiej cewce. Przyjrzyjmy się bliżej temu zjawisku. Zmieniające się pole magnetyczne wytworzone przez pierwszą cewkę indukuje prąd o określonym napięciu w każdym zwoju drugiej cewki. Zwoje cewki, jak już pokazano w poprzednim rozdziale, można uznać za źródła prądu połączone szeregowo. Wtedy całkowite napięcie na uzwojeniu drugiej cewki będzie równe sumie napięć wszystkich jej zwojów. Jeśli chcemy zwiększyć napięcie pobierane z drugiej cewki, musimy zwiększyć liczbę zwojów. Tak więc zmieniając liczbę zwojów na drugiej cewce, możemy uzyskać na niej napięcie mniejsze, równe lub większe niż na pierwszej. Jednak wraz ze wzrostem napięcia prąd maleje o ten sam współczynnik, dzięki czemu ich iloczyn w cewce pierwszej i drugiej pozostaje równy (w rzeczywistości ze względu na nieuniknione straty w cewce wtórnej iloczyn ten jest nawet nieco mniejszy). Efekt transformatora odkryto jednocześnie ze zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej, ale ponieważ przez długi czas w technice stosowany był tylko prąd stały, początkowo nie znalazł on zastosowania. Telefon okazał się jednym z pierwszych urządzeń, w których transformator (w postaci cewki indukcyjnej) zyskał pewną popularność. W aparacie stworzonym przez Edisona telefon i mikrofon umieszczono w dwóch oddzielnych obwodach. Źródło prądu, mikrofon i uzwojenie pierwotne transformatora są tutaj połączone w jednym obwodzie, druga cewka i odbiornik telefoniczny w drugim. Zasada działania tego telefonu jest jasna: ze względu na drgania membrany opór w mikrofonie ciągle się zmieniał, dlatego prąd stały baterii został zamieniony na pulsujący. Prąd ten został doprowadzony do uzwojenia pierwotnego transformatora. W uzwojeniu wtórnym indukowano prądy o tym samym kształcie, ale o wyższym napięciu. Z łatwością pokonują opór przewodów i mogą być przesyłane na znaczne odległości. Telefon ulepszony w ten sposób szybko stał się powszechny.
Początkowo urządzenia komunikowały się ze sobą parami. Nie mieli przełączników i połączeń. Aby zadzwonić do abonenta do urządzenia, po prostu stukali w membranę ołówkiem. Następnie Edison wprowadził dzwonki elektryczne. W 1877 r. w New Haven (USA) pojawiła się pierwsza centralna centrala telefoniczna. Kolejność połączeń tutaj była następująca. Abonent, który chciał porozmawiać z dowolną osobą lub instytucją, wyszukał w książce abonenckiej żądany numer i zadzwonił do stacji centralnej. Gdy ten odebrał, podał numer, którego potrzebował, a jeśli ten numer nie był zajęty, operator łączył go z potrzebną osobą za pomocą specjalnych wtyczek i informował, że połączenie jest gotowe. Następnie subskrybent zwrócił się do osoby z nim połączonej. Pod koniec rozmowy zostali rozdzieleni. Współcześni bardzo szybko docenili wygodę, jaką zapewnia telefon. Wkrótce we wszystkich większych miastach zbudowano centrale telefoniczne. Jednocześnie rósł popyt na aparaty telefoniczne. W 1879 Bell stworzył własną firmę telefoniczną, która wkrótce przekształciła się w potężny koncern. W ciągu dziesięciu lat w samych Stanach Zjednoczonych zainstalowano ponad 100 tysięcy aparatów telefonicznych, a po 25 latach już ponad milion. Wtedy liczba ta wzrosła o rząd wielkości. Bell żył długo i był w stanie obserwować rozprzestrzenianie się telefonii na całym świecie. Zmarł w 1922 r., a w jego pamięci uczczono swoistą chwilę ciszy: kiedy trumnę z ciałem wynalazcy spuszczano do grobu, wszelkie rozmowy telefoniczne urwały się. Piszą, że w Stanach Zjednoczonych w tym momencie milczało ponad 13 milionów telefonów. Autor: Ryzhov K.V.
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Sztuczna siatkówka oparta na organicznych chipach ▪ Czujnik jadalny do kontroli zamrażania żywności ▪ Stacja ładująca Bluetti AC180
▪ sekcja strony Zastosowanie mikroukładów. Wybór artykułu ▪ artykuł „całość” i „część”. Encyklopedia iluzji wizualnych ▪ artykuł Co to jest EKG? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Melissa officinalis. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony