Další články ze série:
- Historie relé
- Historie elektronických počítačů
- Historie tranzistoru
- historie internetu
Telefon vznikl náhodou. Li Díky stoletému výzkumu možností přenosu zpráv pomocí elektřiny lidé při hledání vylepšeného telegrafu narazili na telefon. Je tedy poměrně snadné přiřadit věrohodné, i když ne zcela jisté datum vynálezu telefonu, jako rok stého výročí založení Spojených států, 1876.
A nedá se říct, že by telefon neměl předchůdce. Od roku 1830 vědci hledali způsoby, jak přeměnit zvuk na elektřinu a elektřinu na zvuk.
elektrický zvuk
V roce 1837 , lékař a experimentátor v oboru elektromagnetismu z Massachusetts, narazil na zvláštní jev. Vložil izolovaný stočený drát mezi konce permanentního magnetu a pak každý konec drátu spustil do nádob se rtutí připojených k baterii. Pokaždé, když otevřel nebo zavřel obvod zvednutím nebo spuštěním konce drátu z nádoby, magnet vydal zvuk slyšitelný na vzdálenost metru. Page to nazval galvanickou hudbou a navrhl, že to všechno bylo o „molekulární poruše“ probíhající v magnetu. Page zahájil vlnu výzkumu dvou aspektů tohoto objevu: podivné vlastnosti kovových materiálů měnit tvar, když jsou magnetizovány, a zjevnějšího vytváření zvuku elektřinou.
Zajímají nás zejména dvě studie. První dirigoval Johann Philipp Reis. Reis učil školáky matematiku a exaktní vědy na Garnier Institute u Frankfurtu, ale ve volném čase se zabýval elektrotechnickým výzkumem. V té době již několik elektrikářů vytvořilo nové verze galvanické hudby, ale Reis byl první, kdo zvládl alchymii obousměrného převodu zvuku na elektřinu a naopak.
Reis si uvědomil, že membrána, připomínající lidský bubínek, může při vibraci uzavřít a otevřít elektrický obvod. První prototyp "telefonu" ["long-Speaker"] zařízení, postavený v roce 1860, sestával z "ucha" vyřezaného ze dřeva s membránou vyrobenou z prasečího měchýře nataženou přes něj. Na spodní část membrány byla připevněna platinová elektroda, která při zavibrování otevírala a uzavírala okruh s baterií. Přijímač tvořila cívka drátu namotaná kolem pletací jehlice připevněné k houslím. Tělo houslí zesilovalo vibrace tvarově měnícího stylusu, když se střídavě magnetovalo a demagnetizovalo.
Reisův poslední model telefonu
Reis přišel s mnoha vylepšeními raného prototypu a spolu s dalšími experimentátory zjistil, že pokud do něj něco zazpíváte nebo zabručíte, přenášený zvuk zůstane rozpoznatelný. Slova byla hůře rozlišitelná a často byla zkomolená a nesrozumitelná. Mnoho zpráv o úspěšných přenosech hlasu používalo běžné fráze jako „dobré ráno“ a „jak se máš“ a daly se snadno uhodnout. Hlavním problémem zůstalo, že Reisův vysílač pouze otvíral a zavíral okruh, ale nereguloval hlasitost zvuku. Výsledkem bylo, že mohla být přenášena pouze frekvence s pevnou amplitudou, a to nemohlo napodobit všechny jemnosti lidského hlasu.
Reis věřil, že jeho práce by měla být uznána vědou, ale nikdy toho nedosáhl. Jeho zařízení bylo oblíbenou kuriozitou mezi vědeckou elitou a kopie se objevily ve většině center této elity: v Paříži, Londýně, Washingtonu. Jeho vědeckou práci však odmítl Annalen der Physik [Annals of Physik] profesora Poggendorffa, jeden z nejstarších vědeckých časopisů a nejvlivnější časopis té doby. Reisovy pokusy propagovat telefon prostřednictvím telegrafních společností rovněž selhaly. Trpěl tuberkulózou a zhoršující se nemoc ho zdržela od dalšího vážného výzkumu. V důsledku toho mu v roce 1873 nemoc vzala život a ambice. A není to naposled, kdy tato nemoc brzdí vývoj historie telefonu.
Zatímco Reis vylepšoval svůj telefon, dokončil své plodné studium fyziologie sluchu: „Nauka o sluchových vjemech jako fyziologický základ pro teorii hudby“ [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], vydané v roce 1862. Helmholtz, v té době profesor na univerzitě v Heidelbergu, byl gigantem vědy XNUMX. století, pracoval na fyziologii vidění, elektrodynamice, termodynamice atd.
Helmholtzovo dílo odkazuje k naší historii jen zběžně, ale je škoda jej minout. V The Teaching of Auditory Sensations udělal Helmholtz pro hudbu to, co Newton pro světlo - ukázal, jak lze zdánlivě jediný pocit rozložit na jednotlivé části. Dokázal, že rozdíly v témbrech, od houslí po fagot, pocházejí pouze z rozdílů v relativní síle jejich podtónů (tóny na dvojnásobné, trojité atd. frekvenci ve vztahu k základní notě). Ale pro náš příběh je nejzajímavější věc na jeho práci v pozoruhodném nástroji, který vyvinul pro demonstrační účely:
Varianta syntezátoru Helmholtz
Helmholtz objednal první zařízení z dílny v Kolíně nad Rýnem. Jednoduše řečeno, šlo o syntezátor schopný produkovat zvuky založené na skládání jednoduchých tónů. Jeho nejúžasnější schopností byla nevysvětlitelná schopnost reprodukovat zvuky samohlásek, na které je každý zvyklý slyšet pouze vycházející z lidských úst.
Syntezátor fungoval od úderu hlavní ladičky, vibroval na základní notu, uzavíral a otevíral obvod, ponořil platinový drát do nádoby se rtutí. Osm magnetizovaných ladiček, z nichž každá vibrovala svým vlastním podtextem, spočívalo mezi konci elektromagnetu připojeného k obvodu. Každé uzavření obvodu zapnulo elektromagnety a udrželo ladičky ve vibračním stavu. Vedle každé ladičky byl válcový rezonátor schopný zesílit její bzučení na slyšitelnou úroveň. V normálním stavu bylo víko na rezonátoru zavřené a tlumilo zvuk ladičky. Pokud posunete víko do strany, můžete tento podtext slyšet, a tím „zahrát“ zvuk dýmky, klavíru nebo samohlásky „o“.
Toto zařízení bude hrát malou roli při vytváření nového druhu telefonu.
harmonický telegraf
Jedním z lákadel pro vynálezce druhé poloviny 1870. století byl multitelegraf. Čím více telegrafních signálů bylo možné nacpat do jednoho drátu, tím efektivnější byla telegrafní síť. Na počátku XNUMX. let XNUMX. století bylo známo několik různých metod pro organizaci duplexní telegrafie (vysílání dvou signálů v opačných směrech současně). Krátce nato je Thomas Edison vylepšil vytvořením quadruplexu, který kombinuje duplex a diplex (přenášející dva signály současně ve stejném směru), takže drát mohl být použit čtyřikrát efektivněji.
Bylo ale možné počet signálů dále zvýšit? Uspořádat nějaký druh octoruplex, nebo ještě víc? Zajímavou možnost nabízelo, že zvukové vlny bylo možné převést na elektrický proud a naopak. Co když použijete tóny s různou výškou k vytvoření akustického, harmonického nebo poeticky řečeno hudebního telegrafu? Pokud by bylo možné fyzické vibrace různých frekvencí přeměnit na elektrické vibrace a poté je z druhé strany znovu rozebrat na jejich původní frekvence, pak by bylo možné vysílat mnoho signálů současně bez vzájemného rušení. Samotný zvuk by pak byl pouze prostředkem k dosažení cíle, mezilehlým médiem tvarujícím proudy tak, aby v jednom vodiči mohlo existovat několik signálů. Pro zjednodušení budu tento pojem označovat jako harmonický telegraf, i když se v té době používaly různé variace termínů.
Nebyl to jeden způsob, jak vytvořit multiplexované signály. Ve Francii [po kterém je pojmenována jednotka symbolové rychlosti - baud / cca. překlad] v roce 1874 přišel se strojem s rotačním rozdělovačem, který střídavě sbíral signály z několika telegrafních vysílačů. Nyní bychom to nazvali časovým, nikoli kmitočtovým multiplexem. Tento přístup měl ale nevýhodu – nevedl by k vytvoření telefonie.
V té době už americké telegrafii dominovala Western Union, která se zformovala v 1850. letech XNUMX. století ve snaze odstranit nevýhodnou konkurenci mezi několika velkými telegrafními společnostmi – před příchodem antimonopolních zákonů se takové vysvětlení dalo snadno použít k ospravedlnění takových fúzí. Jedna z postav našeho příběhu to popsala jako „pravděpodobně největší korporaci, která kdy existovala“. S tisíci mil drátů a utrácením obrovských částek na budování a údržbu sítí sledovala společnost Western Union s velkým zájmem vývoj v oblasti multiplexní telegrafie.
Další hráč také čekal na průlomy v telegrafním byznysu. , bostonský právník a obchodník, byl jedním z hlavních zastánců toho, aby se americký telegraf dostal pod kontrolu federální vlády. Hubbard věřil, že telegramy mohou být stejně levné jako dopisy, a byl odhodlán podkopat to, co považoval za cynický a vyděračský monopol Western Union. Hubbardův návrh zákona nenavrhoval úplné znárodnění existujících telegrafních společností, jak to dělaly téměř všechny evropské mocnosti, ale zřídil by vládou sponzorovanou telegrafní službu pod záštitou pošty. Ale výsledek by byl s největší pravděpodobností stejný a společnost Western Union by přestala fungovat. V polovině 1870. let XNUMX. století se pokrok legislativy zastavil, ale Hubbard byl přesvědčen, že kontrola nad kritickým novým telegrafním patentem mu dá výhodu k prosazení svého návrhu v Kongresu.
Gardiner Green Hubbard
V USA existují dva jedinečné faktory: za prvé, kontinentální rozsah Western Union. Žádná z evropských telegrafních organizací neměla tak rozšířené linky, a tudíž ani důvod k rozvoji multiplexní telegrafie. Za druhé, otevřená otázka vládní kontroly nad telegrafem. Poslední evropskou baštou byla Británie, která v roce 1870 znárodnila telegraf. Poté už nezbyla žádná místa kromě Spojených států, kde se rýsovala lákavá vyhlídka na technologický průlom a podkopání monopolu. Možná proto byla velká část práce na harmonickém telegrafu provedena v USA.
O cenu se ucházeli v podstatě tři. Dva z nich již byli ctihodnými vynálezci - и . Třetím byl profesor rétoriky a učitel pro neslyšící jménem Bell.
Šedá
Elisha Gray vyrostla na farmě v Ohiu. Jako mnoho jeho současníků si jako teenager hrál s telegrafií, ale ve 12 letech, když mu zemřel otec, začal hledat zaměstnání, které by mu mohlo poskytnout. Nějakou dobu byl kovářským učněm, poté lodním tesařem a ve 22 letech se dozvěděl, že může získat vzdělání na Oberlin College, aniž by přestal s tesařstvím. Po pěti letech studia se vrhl na dráhu vynálezce v oboru telegrafie. Jeho prvním patentem bylo samonastavovací relé, které použitím druhého elektromagnetu místo vratné pružiny kotvy eliminovalo potřebu nastavovat citlivost relé na základě proudu v obvodu.
Elisha Grey, ca. 1878
V roce 1870 byl již společníkem firmy na výrobu elektrických zařízení a pracoval zde jako hlavní inženýr. V roce 1872 se s partnerem přestěhovali do Chicaga a přejmenovali ji na Western Electric Manufacturing Company. Western Electric se brzy stal hlavním dodavatelem telegrafních zařízení společnosti Western Union. Díky tomu zanechá znatelnou stopu v historii telefonie.
Počátkem roku 1874 zaslechl Gray ze své koupelny zvláštní zvuk. Znělo to jako vytí vibrujícího rheotomu, jen mnohem hlasitěji. Reotom (doslova „přerušovač toku“) bylo známé elektrické zařízení, které využívalo kovové poutko k rychlému otevření a uzavření obvodu. Gray se podíval do koupelny a uviděl svého syna, jak drží v jedné ruce indukční cívku připojenou k rheotomu a druhou rukou tře zinkový povlak vany, která bzučela se stejnou frekvencí. Gray, kterého tato příležitost zaujala, odešel ze své každodenní práce ve společnosti Western Electric, aby se vrátil k vynalézání. Do léta vyvinul celooktávový hudební telegraf, s nímž bylo možné přehrávat zvuky na membránu vyrobenou z kovového umyvadla stisknutím kláves klaviatury.
Vysílač
Přijímač
Hudební telegraf byl novinkou bez zjevné komerční hodnoty. Gray si ale uvědomil, že schopnost přenášet zvuky různých tónů přes jediný drát mu dává dvě možnosti. S vysílačem jiné konstrukce, schopným zachytit zvuk ze vzduchu, bylo možné vytvořit hlasový telegraf. S dalším přijímačem schopným rozdělit sdružený signál na jeho složky bylo možné vyrobit harmonický telegraf – tedy multiplexní telegraf založený na zvuku. Rozhodl se soustředit na druhou možnost, protože telegrafní průmysl měl zjevné požadavky. Svou volbu potvrdil poté, co se dozvěděl o Reisově telefonu, který se zdál být jednoduchou filozofickou hračkou.
Gray vyrobil harmonický telegrafní přijímač ze sady elektromagnetů spojených s kovovými pásy. Každý pruh byl naladěn na určitou frekvenci a zazněl po stisknutí příslušného tlačítka na vysílači. Vysílač pracoval na stejném principu jako hudební telegraf.
Gray svůj aparát další dva roky vylepšoval a vzal ho na výstavu. Oficiální název akce byl". Jednalo se o první světovou výstavu, která se konala ve Spojených státech a časově se shodovala s oslavami stého výročí národa, v souvislosti s nimiž se konal tzv. Sté výročí expozice. To se konalo ve Philadelphii v létě roku 1876. Gray tam na speciálně připravené telegrafní lince z New Yorku předvedl spojení „oktruplex“ (tedy přenos osmi zpráv současně). Tento úspěch byl rozhodčími výstavy velmi oceněn, ale brzy byl zastíněn ještě větším zázrakem.
Edison
, prezident Western Union, se o Grayově pokroku dozvěděl poměrně rychle, což ho velmi znervóznilo. V nejlepším případě se s Grayovým úspěchem situace změní ve velmi drahé patentové licencování. V nejhorším případě se Grayův patent stane základem pro vytvoření konkurenční společnosti, která otřese nadvládou Western Union.
Orton tedy v červenci 1875 vytáhl z rukávu eso, totiž Thomase Edisona. Edison vyrostl bok po boku s telegrafií, strávil několik let jako telegrafista a poté se stal vynálezcem. Jeho nejvyšším triumfem v té době bylo spojení quadruplex, které o rok dříve financovala společnost Western Union. Nyní Orton doufal, že svůj vynález vylepší a překoná to, co dokázal Gray. Poskytl Edisonovi popis Reisova telefonu; Edison také studoval dílo Helmholtze, nedávno přeložené do angličtiny.
Edison byl na vrcholu své formy a inovativní nápady se z něj linuly jako jiskry z kovadliny. V následujícím roce ukázal dva různé přístupy k akustickému telegrafu – první byl podobný Grayovu telegrafu a používal ladičky nebo vibrační jazýčky k vytvoření nebo vnímání požadované frekvence. Edisonovi se nepodařilo zajistit, aby takový přístroj fungoval na přijatelné úrovni.
Druhý přístup, který nazval „akustický vysílač“, byl zcela odlišný. Místo toho, aby používal vibrační jazýčky k přenosu různých frekvencí, použil je k přenosu pulzů v různých intervalech. Rozdělil použití drátu mezi vysílače spíše podle času než podle frekvence. To vyžadovalo dokonalou synchronizaci vibrací v každém páru přijímač-vysílač, aby se signály nepřekrývaly. V srpnu 1876 na tomto principu fungoval quadruplex, ačkoli signál se stal nepoužitelným na vzdálenost více než 100 mil. Měl také nápady na vylepšení Reisova telefonu, který dočasně odložil.
A pak se Edison doslechl o senzaci, kterou na Centennial Exposition ve Philadelphii vyvolal muž jménem Bell.
Zvonek
se narodil ve skotském Edinburghu a vyrůstal v Londýně pod přísným vedením svého dědečka. Stejně jako Gray a Edison se v dospívání začal zajímat o telegraf, ale poté se vydal ve stopách svého otce a dědečka a jako hlavní vášeň si vybral lidskou řeč. Jeho dědeček Alexander se proslavil na jevišti a poté začal vyučovat oratoř. Jeho otec Alexander Melville byl také učitelem a dokonce vyvinul a zveřejnil fonetický systém, který nazval „viditelná řeč“. Mladší Alexander (Alek, jak se mu v rodině říkalo) si jako své povolání vybral učit neslyšící mluvit.
Koncem 1860. let 1870. století studoval anatomii a fyziologii na University College London. Studovala s ním studentka Marie Eccleston, se kterou se chystal oženit. Ale pak opustil učení i lásku. Dva z jeho bratrů zemřeli na tuberkulózu a Alecův otec požadoval, aby on a zbytek jeho rodiny emigrovali do Nového světa, aby zachránil zdraví svého jediného syna. Bell vyhověl, i když se k tomu zdráhal a rozčiloval, a v roce XNUMX vyplul.
Po malém hacku v Ontariu našel Alexander, ne bez otcových konexí, práci jako učitel na škole pro neslyšící v Bostonu. Tam se začaly spřádat nitky jeho budoucnosti.
Nejprve měl studentku Mabel Hubbardovou, která v pěti letech přišla o sluch kvůli spále. Bell soukromě doučoval i poté, co se stal profesorem vokální fyziologie a oratoře na Bostonské univerzitě a Mabel byla mezi jeho prvními studenty. V době tréninku jí bylo necelých 16 let, byla o deset let mladší než Bella a během pár měsíců se do této dívky zamiloval. K jejímu příběhu se vrátíme později.
V roce 1872 Bell obnovil svůj zájem o telegrafii. O několik let dříve, ještě v Londýně, se Bell dozvěděl o Helmholtzových experimentech. Ale Bell špatně pochopil Helmholtzův úspěch, protože věřil, že nejen vytvořil, ale také přenesl složité zvuky pomocí elektřiny. Bell se tedy začal zajímat o harmonickou telegrafii - sdílení drátu několika signály přenášenými na několika frekvencích. Možná inspirován zprávou, že společnost Western Union získala myšlenku duplexního telegrafu od Josepha Stearnse, jeho kolegy z Bostonu, Bell přehodnotil své nápady a stejně jako Edison a Gray se je začal pokoušet realizovat.
Jednou se při návštěvě Mabel dotkl druhé nitky svého osudu – když stál vedle klavíru, ukázal její rodině trik, který se naučil v mládí. Pokud na klavír zazpíváte čistý tón, zazvoní odpovídající struna a přehraje vám ji. Řekl Mabelovu otci, že vyladěný telegrafní signál by mohl dosáhnout stejného účinku, a vysvětlil, jak by to mohlo být použito v multiplexní telegrafii. A Bell by nenašel posluchače lépe naladěného na jeho příběh: zarezonoval radostí a okamžitě pochopil hlavní myšlenku: „pro každého je jeden vzduch a je potřeba jen jeden drát“, tedy vlnové šíření proudu v drát může kopírovat šíření v miniaturních vzdušných vlnách generovaných složitým zvukem. Bellovým posluchačem byl Gardiner Hubbard.
telefon
A teď začíná být příběh hodně zmatený, takže se bojím zkoušet trpělivost čtenářů. Pokusím se sledovat hlavní trendy, aniž bych se utápěl v detailech.
Bell, podporovaný Hubbardem a otcem dalšího z jeho studentů, pilně pracoval na harmonickém telegrafu, aniž by zveřejnil svůj pokrok. Zuřivou práci střídal s obdobími odpočinku, když ho podléhalo zdraví, snažil se plnit univerzitní povinnosti, prosazovat systém „viditelné řeči“ svého otce a pracovat jako vychovatel. Přijal nového asistenta , zkušený mechanik z bostonské mechanické dílny Charlese Williamse - sešli se tam zájemci o elektřinu. Hubbard naléhal na Bella a dokonce neváhal použít ruku své dcery jako pobídku a odmítl si ji vzít, dokud Bell nezlepší svůj telegraf.
V létě roku 1874, když byl Bell na dovolené poblíž rodinného domu v Ontariu, měl zjevení. Několik myšlenek, které existovaly v jeho podvědomí, se spojilo v jednu - telefon. Jeho myšlenky byly v neposlední řadě ovlivněny - první zařízení pro záznam zvuku na světě, které malovalo zvukové vlny na kouřové sklo. To Bella přesvědčilo, že zvuk jakékoli složitosti lze redukovat na pohyby bodu v prostoru, jako je pohyb proudu přes drát. Technickými detaily se zdržovat nebudeme, protože se netýkají skutečně vytvořených telefonů a praktičnost jejich aplikace je pochybná. Ale vzali Bellovo myšlení novým směrem.
Koncept skica pro Bellův původní „harmonický“ telefon (nebude postaven)
Bell tuto myšlenku na chvíli odložil, aby, jak od něj očekávali jeho partneři, sledoval cíl vytvoření harmonického telegrafu.
Rutina dolaďování nástrojů ho ale brzy omrzela a jeho srdce, unavené mnoha praktickými překážkami, které stály v cestě od funkčního prototypu k praktickému systému, tíhlo stále více k telefonu. Lidský hlas byl jeho první vášní. V létě 1875 zjistil, že vibrující jazýčky dokážou nejen rychle uzavřít a otevřít okruh na způsob telegrafního klíče, ale také vytvořit spojitý vlnovitý proud při pohybu v magnetickém poli. Svůj nápad na telefon sdílel s Watsonem a společně postavili první model telefonu na tomto principu - membrána vibrující v poli elektromagnetu vybudí v obvodu magnetu vlnovitý proud. Toto zařízení bylo schopno přenášet některé tlumené zvuky hlasu. Na Hubbarda zařízení nezapůsobilo a nařídil Bellovi, aby se vrátil ke skutečné práci.
Bellův základní šibeniční telefon v létě 1875
Ale Bell přesto přesvědčil Hubbarda a ostatní partnery, že nápad by měl být patentován, protože by mohl být použit v multiplexní telegrafii. A pokud už o patent požádáte, nikdo vám nezakáže zmínit v něm možnost použití zařízení pro hlasovou komunikaci. V lednu pak Bell přidal do návrhu patentu nový mechanismus generování vlnového proudu: proměnný odpor. Chtěl spojit vibrační membránu, která přijímala zvuk, s platinovým kontaktem, který se zvedal a klesal z nádoby s kyselinou, která obsahovala další, pevný kontakt. Jak se pohyblivý kontakt ponořil hlouběji, větší plocha se dotkla kyseliny, což snížilo odpor vůči proudu tekoucímu mezi kontakty - a naopak.
Bellův náčrt konceptu kapalinového vysílače s proměnným odporem
Hubbard, který věděl, že Gray je Bellovi v patách, podal patentovému úřadu ráno 14. února patentovou přihlášku vlnového proudu, aniž by čekal na konečné potvrzení od Bella. A odpoledne téhož dne dorazil Grayův právník se svým patentem. Obsahoval také návrh na generování vlnového proudu pomocí kapalinového proměnného odporu. Zmínil také možnost využití vynálezu pro telegrafní i hlasový přenos. Přijel však s několikahodinovým zpožděním, aby narušil Bellův patent. Pokud by pořadí příjezdu bylo jiné, před udělením patentu by proběhly dlouhé slyšení o prioritách. V důsledku toho byl 7. března Bell udělen patent číslo 174 465, „Vylepšení telegrafie“, který položil základní kámen budoucí dominance systému Bell.
Ale tento dramatický příběh nebyl bez ironie. Neboť 14. února 1876 Bell ani Gray nepostavili funkční model telefonu. Nikdo to ani nezkusil, kromě Bellova krátkého pokusu loni v červenci, při kterém nebyl žádný proměnný odpor. Patenty byste proto neměli považovat za milníky v historii technologie. Tento kritický moment ve vývoji telefonie jako obchodního podniku měl jen málo společného s telefonem jako zařízením.
Až po odeslání patentu se Bell a Watson mohli vrátit k telefonu, navzdory Hubbardovým neustálým požadavkům pokračovat v práci na multiplexním telegrafu. Bell a Watson strávili měsíce snahou uvést do praxe myšlenku kapalného proměnlivého odporu a telefon postavený na tomto principu byl použit k přenosu slavné věty: "Pane Watsone, pojďte sem, chci vás vidět."
Ale vynálezci měli neustále problémy se spolehlivostí těchto vysílačů. Bell a Watson tedy začali pracovat na nových vysílačích využívajících magneto princip, se kterým experimentovali v létě 1875, využívající pohyb membrány v magnetickém poli k přímému buzení proudu. Výhodou byla jednoduchost a spolehlivost. Nevýhodou bylo, že malý výkon telefonního signálu byl důsledkem vibrací vzduchu vytvářených hlasem mluvčího. Tím byla omezena efektivní pracovní vzdálenost magneto vysílače. A u zařízení s proměnným odporem hlas moduloval proud vytvářený baterií, který mohl být libovolně silný.
Nová magneta fungovala mnohem lépe než loni v létě a Gardiner usoudil, že by na myšlence telefonu přece jen něco mohlo být. Mimo jiné zábavy byl členem Massachusetts Education and Science Exhibition Committee v nadcházející výstavě Centenary Exposition. Využil svého vlivu, aby Bell získal místo na výstavě a v soutěži, kde porotci posuzovali elektrické vynálezy.
Magnetický vysílač Bell/Watson. Vibrující kovová membrána D se pohybuje v magnetickém poli magnetu H a indukuje proud v obvodu
Přijímač
Soudci dorazili do Bella ihned poté, co studovali Grayův harmonický telegraf. Nechal je u přijímače a přesunul se k jednomu z vysílačů umístěných o sto metrů dále v ochozu. Bellovi partneři byli ohromeni, když slyšeli jeho zpěv a slova vycházející z malé kovové krabičky. Jedním z rozhodčích byl Bellův krajan, Skot (který později dostal titul Lord Kelvin). Vzrušeně běžel přes chodbu za Bellem, aby ho informoval, že slyšel jeho slova, a později prohlásil telefon za "nejúžasnější věc, kterou v Americe viděl." Přítomen byl i brazilský císař, který si nejprve přitiskl krabičku k uchu a pak vyskočil ze židle s výkřikem: "Slyším, slyším!"
Hluk způsobený Bellem na výstavě vedl Edisona k tomu, aby pokračoval ve svých dřívějších myšlenkách na telefonní přenos. Okamžitě se vrhl na hlavní nedostatek Bellova zařízení – křehký magneto vysílač. Ze svých experimentů s quadruplexem věděl, že odpor uhelných třísek se mění s tlakem. Po mnoha experimentech s různými konfiguracemi vyvinul vysílač s proměnným odporem fungující na tomto principu. Místo toho, aby se tlakové vlny pohybovaly v kontaktní kapalině, hlas mluvčího stiskl „tlačítko“ uhlí, změnil jeho odpor a následně i sílu proudu v okruhu. Byl mnohem spolehlivější a snadněji implementovatelný než tekuté vysílače, které navrhli Bell a Gray, a byl rozhodujícím příspěvkem k dlouhodobému úspěchu telefonu.
Bell byl přesto první, kdo vyrobil telefon, navzdory zjevným výhodám ve zkušenostech a dovednostech, které měli jeho soupeři. Byl první ne proto, že by ho navštívil vhled, ke kterému jiní nedosáhli – mysleli i na telefon, ale ten považovali ve srovnání s vylepšeným telegrafem za nepodstatný. Bell byl první, protože se mu více líbil lidský hlas než telegraf, a to natolik, že odolával přáním svých partnerů, dokud nemohl prokázat, že jeho telefon funguje.
A co harmonický telegraf, na kterém Gray, Edison a Bell vynaložili tolik úsilí a přemýšlení? Zatím nic nefungovalo. Udržet dokonale vyladěné mechanické vibrátory na obou koncích drátu se ukázalo jako velmi obtížné a nikdo nevěděl, jak kombinovaný signál zesílit tak, aby fungoval na velké vzdálenosti. Až v polovině XNUMX. století, poté, co elektrická technologie, která začala s rádiem, umožnila jemné ladění frekvencí a nízkošumové zesílení, se myšlenka překrývat více signálů, které mají být přenášeny po jediném vodiči, stala realita.
Sbohem Bell
Navzdory úspěchu telefonu na výstavě se Hubbard nezajímal o vybudování telefonního systému. Následující zimu nabídl Williamu Ortonovi, prezidentovi Western Union, že odkoupí všechna práva na telefon podle Bellova patentu za 100 000 $. Orton odmítl, ovlivněn kombinací odporu k Hubbardovi a jeho schémat poštovního telegrafu, sebevědomí a Edisonova práce na telefonu a také přesvědčení, že telefon ve srovnání s telegrafem znamená velmi málo. Jiné pokusy prodat myšlenku telefonu selhaly, z velké části kvůli obavám z obrovských nákladů na soudní spory o patentová práva v případě jejich komercializace. Proto v červenci 1877 Bell a partneři založili společnost Bell Telephone Company, aby sami organizovali telefonní služby. Ten stejný měsíc se Bell konečně v domě její rodiny oženil s Mabel Gardiner a stal se natolik úspěšným, že získal otcovo požehnání.
Alec s manželkou Mabel a dvěma přeživšími dětmi - dva z jeho synů zemřeli v dětství (asi 1885)
Následující rok Orton změnil názor na telefon a vytvořil vlastní společnost, American Speaking Telephone Company, v naději, že patenty Edisona, Graye a dalších ochrání společnost před Bellovými právními útoky. Stala se smrtelnou hrozbou pro Bellovy zájmy. Western Union měla dvě hlavní výhody. Za prvé velké finanční prostředky. Bellova společnost potřebovala peníze, protože svým zákazníkům pronajímala vybavení, což vyžadovalo mnoho měsíců, než se splatilo. Za druhé, přístup k vylepšenému vysílači Edison. Každý, kdo srovnával jeho vysílač s Bellovým zařízením, si nemohl nevšimnout lepší jasnosti a hlasitosti prvního z nich. Bellova společnost neměla jinou možnost, než žalovat konkurenta za porušení patentu.
Pokud by společnost Western Union měla jednoznačná práva na jediný dostupný vysoce kvalitní vysílač, měla by silné páky k dosažení dohody. Bellův tým ale objevil předchozí patent na podobné zařízení od německého přistěhovalce. a koupil to. Edisonův patent dostal přednost až po mnoha letech právních sporů. Vzhledem k tomu, že řízení nebylo úspěšné, v listopadu 1879 společnost Western Union souhlasila s převodem všech patentových práv na telefon, vybavení a stávající základnu účastníků (55 000 lidí) na Bellovu společnost. Výměnou za to požádali pouze o 20 % z pronájmu telefonu na dalších 17 let a také o to, aby se Bell nedostal do telegrafního byznysu.
Společnost Bell rychle nahradila Bellovy přístroje vylepšenými modely založenými nejprve na berlínském patentu a poté na patentech získaných od Western Union. Než soudní spor skončil, Bellovým hlavním zaměstnáním bylo svědčit v patentových sporech, kterých bylo hodně. V roce 1881 byl zcela penzionován. Stejně jako Morse a na rozdíl od Edisona nebyl stavitelem systémů. Theodore Vail, energický manažer, kterého Gardiner upytlačil z poštovních služeb, převzal společnost a dovedl ji k národní dominanci.
Zpočátku telefonní síť nerostla stejným způsobem jako telegrafní síť. Ten se vyvinul tak, že přeskakoval z jednoho obchodního centra do druhého, urazil 150 km najednou, hledal nejvyšší koncentraci zákazníků s vysokou hodnotou a teprve poté doplnil síť o odkazy na menší místní trhy. Telefonní sítě vyrostly jako krystaly z malých bodů růstu, z několika zákazníků umístěných v nezávislých shlucích v každém městě a čtvrti a pomalu, po desetiletí, se spojily do regionálních a národních struktur.
Velkému telefonování bránily dvě překážky. Za prvé tu byl problém vzdálenosti. I se zesílenými vysílači proměnného odporu, vytvořenými na základě Edisonovy myšlenky, byl dosah telegrafu a telefonu nesrovnatelný. Složitější telefonní signál byl náchylnější k šumu a elektrické vlastnosti kolísavých proudů byly méně známé než u stejnosměrného proudu používaného v telegrafu.
Zadruhé nastal problém s komunikací. Bellův telefon byl komunikačním zařízením jeden na jednoho, dokázal spojit dva body jediným drátem. Pro telegraf to nebyl problém. Jedna kancelář by mohla obsluhovat mnoho klientů a zprávy by mohly být snadno směrovány z centrální kanceláře na jinou linku. Ale neexistoval žádný snadný způsob, jak přenést telefonní rozhovor. V prvním provedení telefonu se třetí a další lidé mohli spojit pouze se dvěma lidmi, kteří mluvili prostřednictvím toho, co by se později nazývalo „spárovaný telefon“. To znamená, že pokud by byla všechna zařízení účastníků připojena k jedné lince, pak by každé z nich mohlo mluvit (nebo odposlouchávat) s ostatními.
K problému vzdálenosti se časem vrátíme. V zabrousíme do problematiky spojů a jejích důsledků, které měly vliv na vývoj relé.
Co číst
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell a dobytí samoty (1973)
- David A. Hounshell, „Elisha Gray a telefon: O nevýhodách bytí expertem“, Technologie a kultura (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, Mluvící telefon, mluvící fonograf a další novinky (1878)
Zdroj: www.habr.com