Rela ajalugu: kõnelev telegraf

Teised tsükli artiklid:

• Relay ajalugu
  • Kiire teabe edastamise meetod, või Reléde tekkimine
  • Kaugkirjutaja
  • Galvanism
  • Ettevõtjad
  • Ja lõpuks on siin relé
  • Rääkiv telegraaf
  • Lihtsalt ühendada
  • Unustatud rälite arvutite põlvkond
  • Elektrooniline ajastu
• Elektrooniliste arvutite ajalugu
  • Proloog
  • Koloss
  • ENIAC
  • Elektrooniline revolutsioon
• Transistori ajalugu
  • Käies pimeduses komberdades
  • Sõja sügavusest
  • Korduvalt leiutatud
• Internet ajalugu
  • Tugivõrk
  • Lagunemine, osa 1
  • Lagunemine, osa 2
  • Avades interaktiivsuse
  • Laiendades interaktiivsust
  • ARPANET - algus
  • ARPANET - pakett
  • ARPANET - alamsüsteem
  • Arvuti kui suhtlemisseade
  • Interneti ajalugu: võrguvahetamine

Telefon sai alguse juhuslikult. Kui telegraafivõrgud 1840. aastatel ilmusid sajandi uurimiste tulemusena, mis olid seotud sõnumite edastamise võimalustega elektri abil, siis sattusid inimesed telefoni otsingutele, et täiustada telegraafi. Seetõttu on üsna lihtne määrata usutav, ehkki mitte täiesti vaieldamatu, telefoni leiutamise kuupäev – Ameerika Ühendriikide asutamise sajandi aasta, 1876.

Ja ei saa öelda, et telefonil ei olnud eelkäijaid. Alates 1830. aastast otsisid teadlased viise helide muutmiseks elektriks ja elektri muutmiseks heliks.

Elektriline heli

Aastal 1837 Charles Page, arst ja katsetaja elektromagnetismi alal Massachusettsist, sattus kummalise nähtuse otsa. Ta asetis isoleeritud spiraalpira juhtme püsivao vahel, seejärel langetas ta iga juhtme otsa elavhõbedaga mahutitesse, mis olid ühendatud patareiga. Iga kord, kui ta avas või sulges voolu, tõstes juhtme otsa mahutist välja või langetades selle sinna, paiskas magnet heli, mida kuuldus ühe meetri kaugusele. Page nimetas seda galvaniseeritud muusikaks ning oletasi, et kõik on seotud „molekulaarse segadusega”, mis toimub magnetis. Page käivitas uurimistöö laine, mis keskendus kahele aspektile sellest avastusest: kummalisele omadusele metalliliste materjalide kujundada oma kuju magnetiseerimisel ja ilmsemale elektris generatsioonile helis.

Meil on eriti huvitavad kaks uurimistööd. Esimese viis läbi Johann Philipp Reis. Reis õpetas matemaatikat ja täppisteadusi noortele õpilastele Garneri instituudis Frankfurtis, kuid vabal ajal tegeles ta elektriuuringutega. Selleks ajaks olid mitmed elektrikud juba loonud uusi variatsioone galvaniseeritud muusikast, kuid Reis oli esimene, kes omandas alkeemia kahepoolse helide muutmise elektriks ja tagasi.

Reis mõistis, et membraan, mis sarnaneb inimese kuulmekilega, võib vibratsioonide ajal sulgeda ja avada elektriringi. Esimene seadme prototüüp „telephon” [„kaugkõne”], mis ehitati 1860. aastal, koosnes puust välja lõigatud „kõrvast”, millele oli venitatud membran, mis oli valmistatud sigade põiekotist. Membrani alumise osa külge oli kinnitatud plaatinane elektrood, mis vibratsioonide ajal sulges ja avas vooluaku. Vastuvõtjana kasutati traadiimulit, mis oli keerdunud kudumisnõela ümber, mis oli kinnitatud viiuli külge. Viiuli korpus võimendas vibratsioone, kui nõela kuju muutus, kui see kordamööda magnetiseeriti ja demagnetiseeriti.

Reisi hilisem telefonimudel

Reis mõtles välja palju täiustusi varajasele prototüübile ja koos teiste katsetajatega avastas, et kui sisse laulda või midagi vihelda, jääb edastatav heli äratuntavaks. Sõnu oli raskem eristada ning need sageli moonutati ja muutusid arusaamatuks. Paljudes eduka hääle edastamise raportites kasutati selliseid levinud fraase nagu „tere hommikust” ja „kuidas läheb”, mida oli kergesti ära arvata. Peamine probleem jäi see, et Reisi edastusseade sulges ja avas vaid kontuuri, kuid ei reguleerinud heli tugevust. Tulemuseks oli see, et edastati ainult fikseeritud amplituudiga sagedust, mis ei suutnud kopeerida inimhääle kõiki nüanse.

Reis arvas, et tema teadustööd peaks tunnustama teadusena, kuid ta ei saavutanud seda kunagi. Tema seade oli teadusliku eliidi seas populaarne kummaline objekt ja koopiad ilmusid enamikesse selle eliidi keskustesse: Pariisi, Londonisse, Washingtonisse. Kuid ajakiri, mille toimetaja oli professor Poggendorff,

Kuna Reis parandas oma telefoni, Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz täiendas oma viljakat uurimist kuulmise füsioloogiast: „Käitumine helitunnetest kui füsioloogiline alus muusikateooriale” [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], avaldatud 1862. aastal. Helmholtz, tolleaegne Heidelberg ülikooli professor, oli 19. sajandi teaduse hiiglane, kes tegeles nägemise füsioloogia, elektrodünaamika, termodünaamika jne.

Helmholzi töö puudutab meie ajalugu vaid kergelt, kuid seda on kahju vahele jätta. „Helitunnete õppes” tegi Helmholtz muusikaga sama, mida Newton valgustusega – näitas, kuidas näiliselt ühtne tunne saab jaotada koostisosadeks. Ta tõestas, et erinevused timbrides, alates viiulist kuni fagoti, tulenevad vaid erinevustest nende ületoonide (toone topelt-, triplet- jne sagedusel põhivõtme suhtes) suhtelise tugevuse vahel. Kuid meie loo jaoks on tema töö kõige huvitavam element tähelepanuväärne instrument, mille ta demonstreerimise jaoks lõi:

Helmholzi sünteesija variant

Esimese seadme tellis Helmholtz Kölnis tegutsevalt töökojast. Lihtsalt öeldes oli see sünteesija, mis suutis toota helisid lihtsate toonide kompositsiooni põhjal. Selle uskumatumaks võimeks oli seletamatu oskus esitada vokaalseid helisid, mida kõik olid harjunud kuulma vaid inimsuust.

Sünteesija töötas põhikamertoni platformi biidist, mis vibreeris põhitoonil, sulgedes ja avades ringi, uputades plaatinajuhtme elavhõbedaga täidetud reservuaari. Kaheksa magnetiseeritud kamertoni, millest igaühel oli oma ületoon, asusid elektromagneedi otstes, mis olid seotud ringiga. Iga ringi sulgemine aktiveeris elektromagneedid ja hoidis kamerthonid vibreerivas olekus. Iga kamertoni kõrval oli tsükliline resonataator, mis suutis suurendada selle suminaga kuuldavaks tasemeks. Tavapärases olekus oli resonataatori katte peal kinni ja summutas kamertoni heli. Kui kate kõrvale liigutada, oli võimalik kuulda selle ületooni ning mängida nii toru, klaveri või vokaalset tähte „o”.

Seda seadet mängib väike roll uue telefonitüübi loomisel.

Harmooniline telegraaf

Üks teine huvi leiutajate seas 19. sajandi teisel poolel oli multitelegraaf. Mida rohkem telegraafisignaale õnnestus ühte traati mahutada, seda efektiivsem oli telegraafivõrk. 1870. aastate alguseks oli teada mitmeid erinevaid meetodeid duplex-side (kahe signaali samas suunas saatmise) korraldamiseks. Peagi pärast seda parandas neid Thomas Edison, luues kvadrukleksi, kombineerides duplexi ja diplexi (kahe signaali samas suunas saatmine), millega sai traati kasutada neli korda efektiivsemalt.

Aga kas oli võimalik veelgi suurendada saadetavate signaalide arvu? Luua mingi oktokleks või veelgi rohkem? See, et helilained saab muuta elektrivooluks ja tagasi, pakkus huvitava võimaluse. Mis oleks, kui kasutada erineva kõrgusega toone akustilise, harmoonilise või, poetiseerides, muusikalise telegraafi loomiseks? Kui füüsilised võnked erinevate sagedustega saab elektriks muuta ja seejärel uuesti algsetele sagedustele jagada teisel pool, siis oleks võimalik saata samal ajal palju signaale ilma omavaheliste segadusteta. Helil oleks siis vaid vahendina eesmärgi saavutamisel, vaheaine, mis genereerib voolu, et mitu signaali võiks ühes traadis eksisteerida. Lihtsuse huvides nimetaksin ma seda kontseptsiooniks harmooniline telegraaf, kuigi tol ajal kasutati selle kohta mitmeid erinevaid termineid.

See polnud ainus viis multiplexer-signaalide loomiseks. Prantsusmaal Jean Maurice Émile Baudot [kelle järgi on nimetatud sümbolkiirus – baud / tõlkija märkus] leiutas 1874. aastaks masina pöörleva jaoturiga, mis korjas signaale järjekorras mitmest telegraafi edastajast. Täna nimetaksime seda ajapõhise multiplexerina, mitte sageduspõhisena. Kuid sellel lähenemisel oli puudus – see ei viinud telefonitehnoloogia loomisele.

Ameerika telegraffigruppide seas domineeris Western Union, mis tekkis 1850. aastatel, et kõrvaldajad kahjulik konkurents mitmete suurte telegraphetevõtete vahel – enne monopolivastase seadusandluse kehtestamist võidi selliseid ühinemisi õigustada üsna vabalt. Üks meie loo tegelastest iseloomustas seda kui "ilmselt suurimat kunagi olemas olnud korporatsiooni". Tuhandete kilomeetrite ulatuses kaablit omades ja tohutute summade kulutamisega võrkude rajamiseks ja hoidmiseks jälgis Western Union suure huvi ja tähelepanuga paljunduslike telegraafide arendusi.

Muidugi ootas telegraafivaldkonnas läbimurret ka teine osaleja. Gardiner Greene Hubbard, Bostonis tegutsev jurist ja ettevõtja, oli üks peamisi pooldajaid Ameerika telegrapi allutamiseks föderaalsele valitsusele. Hubbard uskus, et telegraafiteated võiksid maksma minna sama palju kui kirjad ning oli valmis purustama Western Unioni laitmatu ja väljapressiva monopoli. Hubbardi seaduseelnõu ei pakkunud välja olemasolevate telegraphetevõtete täielikku riigistamist, nagu tegid peaaegu kõik Euroopa riigid, vaid rajaks riigi toetusel toimiva telegrservice'i, mille katuse all oleks postiministeerium. Kuid tulemus oleks tõenäoliselt olnud sama, ning Western Union oleks sellest valdkonnast lahkunud. 1870. aastate keskpaigaks jäi seaduse ettepanek ummikusse, kuid Hubbard oli veendunud, et kriitilise uue telegraphi patendi kontroll võiks anda talle eelise oma ettepaneku edendamisel Kongressis.

Gardiner Greene Hubbard

Ameerikas väljakujunemine kaks ainulaadset tegurit: esiteks, Western Unioni mandriulatus. Ühelgi Euroopa telegraphi organisatsioonil ei olnud selliseid pikemaid liini ning seega ka põhjuseid paljunduslike telegraafide arendamiseks. Teiseks, valitsuse kontrolli küsimus telegraphi üle. Viimane Euroopa bastion oli Suurbritannia, kes riigistas telegraphi 1870. aastal. Pärast seda ei olnud kusagil mujal peale Ameerika, kus oleks mingi ahvatlev võimalus tehnoloogiliseks läbimurdeks ja monopoli murdmiseks. Võib-olla seetõttu viidi enamik tööst harmoonilise telegrapi arendamiseks läbi Ameerikas.

Auhinna nimel konkureerisid peamiselt kolm inimest. Kaks neist olid juba tuntud leiutajad – Elisha Gray ja Thomas Edison. Kolmas oli retoorika professor ja kurtide õpetaja nimega Bell.

Gray

Elisha Gray kasvas üles Ohiol talus. Nagu paljud tema kaasaegsed, tegeles ta nooruses telegraafiaga, kuid 12-aastaselt, kui tema isa suri, hakkas ta otsima ametit, mis võiks teda elatada. Mõnda aega oli ta sepa õpilane, seejärel laeva puusepp ja 22-aastaselt avastas, et saab õppida Oberlyni kolledžis, jätkates puusepatööd. Pärast viieaastast õpingut sukeldus ta leiutajakarjääri telegraafia valdkonnas. Tema esimene patent oli isehäälestuv reljeef, mis kasutas teist elektromagneeti kinnituspunkti asemel, kaotades vajaduse häälestada reljeefi tundlikkust voolu tugevuse järgi.

Elisha Gray, umbes 1878. aastal.

Kuni 1870. aastani oli ta juba partner elektriseadmete tootmise ettevõttes ja töötas seal peainsenerina. 1872. aastal kolisid nad koos partneriga ettevõtte Chicagosse ning nimetasid selle ümber Western Electric Manufacturing Company'ks. Varsti sai Western Electric peamiseks telegraafi seadmete tarnijaks Western Unionile. Lõppkokkuvõttes jättis see tugeva jälje telefonia ajaloos.

1874. aasta alguses kuulis Gray oma vannitoast kummalist häält. See kõlas nagu vibratsiooni tekitava reotomi ulgumine, kuid palju tugevamalt. Reotom (tõlkes "voo katkestaja") oli hästi tuntud elektriline seade, mis kasutas metallkeelt vooluahela kiiresti katkestamiseks ja sulgemiseks. Vannituppa piiludes nägi Gray oma poega, kes hoidis ühes käes induktsioonikoolut, mis oli ühendatud reotomi, ja samal ajal hõõrus ta oma käega vanni tsinkkatet, mis sumises sama sagedusega. Gray, olles huvitatud avanevatest võimalustest, loobus igapäevasest tööst Western Electricis, et uuesti leiutamisega tegelema hakata. Suveks oli ta välja töötanud täisoktaavi muusikalise telegraafi, millega sai mängida heli metallist diafragma abil, klahve vajutades.

Saatekood

Vastuvõtja

Muusikatelegraaf oli uuenduslik, kuid ilmselt kaubanduslikult väärtusetu. Kuid Gray mõistis, et võimalus edastada erinevate toonide helisid ühe juhtme kaudu andis talle kaks võimalust. Teise konstruktsiooniga edastaja, mis suudab heli õhust püüda, saaks luua hääletelegraafi. Teise vastuvõtjaga, mis suudab kombineeritud signaali komponentideks jagada, oleks võimalik luua harmooniline telegraaf – st helipõhine mitme vahelise telegraaf. Ta otsustas keskenduda teisele võimalusele, kuna telegraafi tööstuses olid ilmne nõudlus. Ta kinnitas oma valikut, saades teada Reis’i telefonist, mis näis olevat lihtne filosoofiline mänguasi.

Harmoonilise telegraafi vastuvõtja, mille Gray valmistas, koosnes elektromagnetide komplektist, mis oli ühendatud metalllintidega. Iga lint oli häälestatud konkreetsele sagedusele ja kõlas, kui edastajal vajutati vastavat nuppu. Edastaja töötas sama põhimõtte kohaselt nagu muusikatelegraaf.

Gray parandas oma seadet järgmise kahe aasta jooksul ja viis selle välja näitusele. Ürituse ametlik nimi oli „Rahvusvaheline kunstide, tööstustoodete ja põllumajanduse ning kaevanduste näitus“. See oli esimene maailma näitus, mis toimus Ameerika Ühendriikides, ja see langes kokku rahva sajandi tähistamisega, mille tõttu tutvustati seal nn „Sajandi väljapanekut“. Näitus toimus Philadelphias suvel 1876. Seal demonstreeris Gray „oktupliks“ ühendust (st kaheksa sõnumi üheaegset edastamist) spetsiaalselt ettevalmistatud telegraafijoone kaudu New Yorgist. See saavutus sai näituse žüriilt kõrge hindamise, kuid peagi varjutas seda veel suurem imet.

Edison

William Orton, Western Unioni president, kuulis üsna kiiresti Gray edu kohta, mille tõttu läks tal närv suureks. Parimal juhul, kui Gray õnnestub, kujuneb olukord väga kalliks patendi litsentseerimiseks. Halvemal juhul saab Gray patendist aluse, mis loob konkurentsi, mis ähvardab Western Unioni valitsust.

Seetõttu tõi Orton juulis 1875. aastal välja ässa varrukast, nimelt Thomas Edisoni. Edison kasvas üles koos telegraafiaga, töötas mitu aastat telegraafoperaatorina ja sai seejärel leiutajaks. Tema suurim saavutus tol ajal oli nelikside, mille ta oli loonud Western Unioni rahaga aasta varem. Nüüd lootis Orton, et ta täiustab oma leiutist ja ületab Grey saavutusi. Ta esitas Edisonile Reisi telefoni kirjelduse; sama ka Edison uuris Helmholtzi teost, mis oli hiljuti inglise keelde tõlgitud.

Edison oli oma tipus ning innovaatilised ideed voolasid temast nagu sädemed haamerilt. Järgneval aastal näitas ta kahte erinevat lähenemist akustilisele telegraafile - esimene oli sarnane Greyle, kasutades häältoonide või vibratsioonikeelte abil vajaliku sageduse tekitamiseks või tajumiseks. Edisoni ei õnnestunud sellist seadet tööle panna vastuvõetaval tasemel.

Teine lähenemine, mille ta nimetas "akustiliseks edastajaks", oli täiesti erinev. Selle asemel, et kasutada vibratsioonikeeli erinevate sageduste edastamiseks, kasutas ta neid impulsside edastamiseks erinevate intervallidega. Ta jagas traadi kasutamist edastajate vahel ajaliselt, mitte sageduse järgi. See nõudis igas paaris vastuvõtja-edastaja vibratsioonide täielikku sünkroniseerimist, et signaalid ei kattuks. 1876. aasta augustiks töötas tal selle printsipiga nelikside, kuigi rohkem kui 100 miili kaugusel muutus signaal kasutuks. Tal olid ka ideed Reisi telefoni täiustamiseks, mille ta ajutiselt edasi lükkas.

Ja siis kuulis Edison kõmu, mida tekitas Philadelphias Ameerika Ühendriikide Centennial Exposition mees nimega Bell.

Bell

Alexander Graham Bell sündis Edinburghis, Šotimaal, ja kasvas Londonis oma vanaisa hoolika juhendamise all. Nagu Gray ja Edison, ilmus temas nooruses huvi telegraafi vastu, kuid hiljem järgnes ta oma isa ja vanaisa jälgedes, pidades oma peamiseks kireks inimkõnet. Tema vanaisa, Alexander, tegi endale nime laval ja hakkas seejärel õpetama esinemiskunsti. Isa, Alexander Melville, oli samuti õpetaja ning lõi ja avaldas foneetilise süsteemi, mida ta nimetas 'nähtav kõne'. Noorem Alexander (Aleck, nagu pereringis kutsuti), valis oma tegevuseks kurtide kõne õpetamise.

1860. aastate lõpuks oli ta Londonis Ülikooli Kolledžis anatoomiat ja füsioloogiat õppimas. Temaga õppis seal ka tudeng Marie Ecleston, kellele ta kavatses abielluda. Kuid hiljem loobus ta nii õpingutest kui ka armastusest. Kaks tema venda surid tuberkuloosi ja Alecki isa nõudis, et ta koos ülejäänud perega emigreeriks Uude Maailma, et kaitsta oma ainukest poega tervise eest. Bell allus, kuigi vastupanult ja pahandades, ning tõstis purjed 1870. aastal.

Pärast lühikest tööd Ontarios leidis Alexander oma isa sidemete abil töö kurtide kooli õpetajana Bostoni. Seal hakkasid põimuma tema tuleviku niidid.

Esialgu sai temast õpilane Mabel Hubbard, kes kaotas oma kuulmise viis aastat vanuselt skarlatiinist. Bell andis eratunde isegi pärast seda, kui ta sai Bostonis ülikooli hääle füsioloogia ja esinemiskunsti professoriks, ning Mabel oli üks tema esimesi õpilasi. Tema õppimise ajal oli ta veidi alla 16 aasta, kümme aastat noorem kui Bell, ning mõne kuu jooksul armus ta sellesse tüdrukusse. Me tuleme veel tema loosse tagasi.

Aastal 1872 tõi Bell oma huvi telegraafia vastu tagasi. Mõni aasta enne seda, olles veel Londonis, sai Bell teada Helmholtzi katsetest. Kuid Bell valesti mõistis Helmholtzi saavutust, arvestades, et ta mitte ainult ei loonud, vaid ka edastas keerulisi helisid elektri abil. Nii haaras Bell end harmoonilise telegraafi ideest - ühise juhtme kasutamisest mitme signaali edastamiseks erinevatel sagedustel. Ilmselt inspireerituna uudistest, et Western Union omandas kahekordse telegraafi idee oma Bostonist pärit kaasmaalaselt Joseph Sternsilt, vaatas Bell oma ideid üle ja, nagu Edison ja Gray, alustas nende realiseerimist.

Kord Mabeli juures olles puutus ta kokku oma saatuse teise niidiga - seistes klaveri kõrval, näitas ta tema perele trikki, mida ta nooruses õppis. Kui klaverisse puhta noodiga laulda, vastab vastav keelpill ja mängib seda teile tagasi. Ta rääkis Mabeli isale, et häälestatud telegraafi signaal võib saavutada sama efekti ning selgitas, kuidas seda saab kasutada mitmekeelses telegraafias. Ja Bell ei leidnud paremat kuulajat, kes oleks tema loodud jutustusele paremini häälestunud: see resonseeris rõõmuga ja mõistis koheselt peamist mõtet: „õhk on kõigile üks ja juhe on vajalik vaid üks”, st voolude laine levik juhtmes võib miniatuurses vormis jäljendada keerulise heli genereeritud lainete levikut õhus. Belli kuulajaks oli Gardiner Hubbard.

Telefon

Ja nüüd muutub lugu väga keeruliseks, nii et ma kardan proovida lugejate kannatlikkust. Proovin jälgida peamisi suundi, mitte takerdudes detailidesse.

Bell, keda toetas Hubbard ja vahepeal veel ühe tema üliõpilase isa, töötas agaralt harmoonilise telegraafi kallal, varjamata oma edusamme. Raevukate tööde vahele mahtusid puhkepausid, kui tema tervis alt vedas, püüdes samal ajal täita oma ülikooli kohustusi, edendada isa loodud „nähtava kõne” süsteemi ja töötada juhendajana. Ta palkas uue assistendi, Thomas Watson, kogenud mehhaanik Bostonist Charles Williamsest – seal kogunesid elektrist huvitatud inimesed. Hubbard julgustas Bella ning ei kartnud isegi kasutada oma tütre kätt stiimulina, keelates tal abielluda, kuni Bell oma telegraafi täiustab.

Suvel 1874, olles puhkamas peremajast Ontarios, sai Bellile ilmselt inspiratsioon. Põhimõtteliselt sulandusid tema alateadvuses eksisteerinud mõtted ühte - telefon. Tema mõtteid mõjutasid ka fonoautograf – esimene helisalvestusseade, mis joonistas helilaineid sootuks päevaklaasile. See veenis Belli, et heli, mis iganes keerukusega, võib vähendada ruumis toimuvate punktide liikumiseks, näiteks voolu liikumiseks juhtmes. Tehnilistele üksikasjadele ei jääme, sest need ei ole seotud tegelikult loodud telefonide ja nende rakendamise praktika kahtluse alla seadmisest. Küll aga suunasid need Bella mõtlemist uutele radadele.

Bella esialgse telefonikontseptsiooni sketš „harmoonikatega“ (ei ehitatud)

Bell pani selle idee ajutiselt kõrvale, et täita oma partnerite ootusi, loodetavasti luues harmoonilise telegraafi.

Kuid pehmelt häälestatud tööriistade rutiin väsitas teda varsti ning tema süda, väsinud paljusid praktilisi takistusi, mis seisavad ette tootmisprototüübi ja praktilise süsteemi vahel, tõmbus üha rohkem telefoni poole. Inimese hääl oli tema esimene kirg. Suvel 1875 avastas ta, et vibratsiooniga keeled võivad mitte ainult kiiresti sulgeda ja avada ahelat nagu telegraafi võti, vaid ka luua pidevat lainelist voolu, liikudes magnetväljas. Ta jagas oma telefoniideed Watsoniga ning koos ehitasid nad esimese telefonimudeli selle printsipiga – magnetväljas vibratsiooniga diafragma tekkitas lainelist voolu magneti ahelas. Seade suutis edastada teatud vaigistatud hääli. Hubbard ei olnud seadmega muljet avaldanud ja käskis Bellil tagasi minna reaalsematele ülesannetele.

Bella algeline „rippuv“ telefon suvel 1875

Kuid Bell suudab ikkagi Hubbardit ja teisi partnereid veenda, et idee tuleks patenteerida, kuna seda saab kasutada multiplexer-telegraafias. Ja kui patenteerimist taotleda, ei saa keegi keelata mainimast seadme kasutamise võimalust häälekommunikatsiooniks. Seejärel jaanuaris lisas Bell patendikirja uue lainete genereerimise mehhanismi: muutuva takistuse. Ta soovis ühendada helivibratsiooni diafragma plaatina kontaktiga, mis langes ja tõusis happega täidetud mahutist, kus oli teine, liikumatuks jäänud kontakt. Kui liikuv kontakt sukeldus sügavamale, puutusid kontaktide vahel suurema pindalaga kokku hapet, mis vähendas voolu takistust kontaktide vahel – ja vastupidi.

Belli kontseptsiooni visand vedeliku muutuva takistuse edastamise seadmele

Hubbard, teades, et Gray jälitab Belli, esitas lainetega patendi taotluse patendiametisse 14. veebruari hommikul, ilma et oleks oodanud Belli lõplikku kinnitust. Ja sama päeva pärastlõunal saabus Gray advokaat oma patendiga. See sisaldas samuti ettepanekut lainete genereerimiseks vedeliku muutuva takistuse abil. Samuti mainiti seal leiutise kasutusvõimalusi nii telegraafi kui ka hääle edastamiseks. Kuid ta saabus paar tundi hiljem, et takistada Belli patenti. Kui saabumise järjekord oleks teistsugune, oleks enne patendi väljastamise luba pidanud läbi viima pikad kuulamised prioriteetide osas. Tulemusena anti 7. märtsil Bellile patent numbriga 174 465, "Parandused telegraafias", mis kehtestas Bell'i süsteemi tuleviku domineerimise nurgakivi.

Kuid selles dramaatilises loos ei olnud ilma iroonita. 14. veebruaril 1876 ei ehitanud ükski Bell ega Gray töötavat telefonimudelit. Keegi ei proovinud isegi seda teha, välja arvatud Bell'i lühike katse eelmisel juulil, kus puudus igasugune muutuva takistus. Seetõttu ei tohiks patente pidada tehnoloogia ajaloo verstapostideks. See kriitiline hetk telefonitehnoloogia ärivõimaluste arengus ei olnud praktiliselt seotud telefoniseadmega.

Alles sai Bell ja Watsoni sellega, et patendi saatmise järel avanes neil võimalus telefoniga edasi töötada, vaatamata Hubbardi pidevatele nõudmistele jätkata mitme-äratugevuse telegrafi kallal. Bell ja Watson püüdsid mitu kuud ellu viia mõtet vedeliku muutuva takistusega ja selle printsiibil põhinevat telefoni kasutati kuulsate sõnade edastamiseks: „Härrasmees Watson, tulge siia, ma tahan teid näha.“

Kuid leiutajatel esines pidevalt probleeme nende edastite usaldusväärsusega. Seetõttu hakkasid Bell ja Watson töötama uute edastitega, kasutades magneto printsiipi, millega nad eksperimentaalselt tegelesid 1875. aasta suvel – diafragma liikumise kasutamine magnetväljas voolu vahetuks ergutamiseks. Eeliseks oli lihtsus ja usaldusväärsus. Puuduseks oli see, et telefonisignaali madal võimsus oli tingitud hääleka kõneleja poolt tekitatud õhu vibratsioonidest. See piiras magneto edastite tõhusat töödistingimust. Aga muutuva takistusega seadmega moduleeris hääl voolu, mida akut võis teha nii suureks, kui soovis.

Uued magnetod töötasid palju paremini kui need, mis olid eelmisel suvel, ja Gardiner otsustas, et telefonide mõttes võib siiski olla midagi. Muude meelelahutuste seas osales ta Massachusettsi haridus- ja teadusnäituste komitees lähenevas Sajandi näitusel. Ta kasutas oma mõju, et anda Bellile koht näitusel ja konkursil, kus žüriid hindasid elektrilisi leiutisi.

Bell / Watsoni magneto edastaja. Vibreeriv metallist diafragma D liigub H magneti magnetväljas ja ergutab voolu ahelas.

Vastuvõtja

Žüriid jõudsid Bella juurde kohe pärast Grey harmoonilise telegraafi uurimist. Ta jättis nad vastuvõtjale ja astus ühte edastitest, mis asusid sada meetrit kaugemale galeriis. Bella vestluskaaslased olid üllatunud, kuuleks teda laulmas ja sõnu väikse metallkasti seest tulemas. Üks žüriist oli Bella kodumaa mees, šotlase. William Thomson (kellele hiljem anti lord Kelveini tiitel). Ta jooksis rõõmsa erutuse alla saali teise otsa, et rääkida Bellile, et kuulnud tema sõnu, ja hiljem nimetas telefoni "kõige hämmastavamaks asjaks, mida ta Ameerikas on näinud". Seal oli kohal ka Brasiilia keiser, kes kõigepealt surus kasti kõrva ja seejärel tõusis toolilt karjudes: "Ma kuulen, ma kuulen!"

Bell'i näituse algatanud müra sundis Edisonit tegelema oma varasemate telefonülekande ideedega. Ta ründas kohe Bell'i seadme peamist puudust – nõrka magneto- edastajat. Tema katsetest kvadruplexiga teadis ta, et söekruupa takistus muutus rõhu muutumisega. Pärast hulgaliselt eksperimente erinevate seadistustega lõi ta välja muutuva takistusega edastaja, mis töötas selle põhimõtte järgi. Selle asemel, et kasutada vedeliku kontaktide liikumist, surusid rääkija hääle rõhu lained söe „nuppu”, muutes selle takistust ja seega ka voolu tugevust kontuuris. See oli palju usaldusväärsem ja lihtsam elluviimiselt kui Bell'i ja Gray'i mõeldud vedeliku edastajad ning oli jätkuva edusamme telefoni pikaajalises edu võtme panus.

Kuid Bell tegi telefoni siiski esimesena, hoolimata oma konkurentide ilmsetest kogemuste ja oskuste eelistest. Tema oli esimene mitte sellepärast, et talle tuli mõte, millele teised ei tulnud – nad mõtlesid ka telefonile, kuid pidasid seda vähem tähtsaks kui täiustatud telegraafi. Bell oli esimene, sest talle meeldis inimhääl rohkem kui telegraaf, talle meeldis see nii palju, et ta talus oma partnerite soovide vastu, kuni suutis tõestada oma telefoni toimimist.

Aga mis on harmoonilise telegraafiga, millele Gray, Edison ja Bell kulutasid nii palju vaeva ja mõtteid? Siiani pole sellest midagi välja tulnud. Mehaaniliste vibratsioonide hoidmine mõlemalt poolt juhtme ideaalsetes tingimustes osutus väga keeruliseks, ja keegi ei teadnud, kuidas tugevdada kombineeritud signaali, et see töötaks pikemate vahemaade kaupa. Ainult XX sajandi keskpaiku, kui elektritehnoloogiad, mis algasid raadiost, võimaldasid täpset sageduste seadistamist ja madala müratasemega tugevdamist, sai mitme signaali ülekandumine ühe juhtme kaudu reaalsuseks.

Hüvastijätt Belliga

Hoolimata telefoni edust näitusel, ei olnud Hubbard huvitatud telefonisüsteemi ehitamisest. Järgmise talve jooksul pakkus ta William Ortonile, Western Unioni presidendile, osta kõik telefoniõigused Bell'i patentide alusel 100 000 dollari eest. Orton keeldus, mõjutatuna kombinatsioonist antipaatia suhtes Hubbard'i ja tema postitelegraafiga seotud skeemide, usaldus oma võimete ja Edisoni töö suhtes telefoni kallal, samuti uskumisest, et telefon tähendas telegraphi kõrval väga vähe. Teised katsed müüa telefoni ideed ei olnud edukad, peamiselt kartuses tohutute kohtukulude ees, kui patent tuleks kommertseest välja anda. Seetõttu asutas Bell koos partneritega juulis 1877 Bell Telephone Company, et korraldada telefoniteenust ise. Samal kuul abiellus Bell lõpuks Mabel Gardineriga tema perekonna kodus, olles piisavalt edukas, et saada tema isa õnnistus.

Alec koos oma naise Mabeli ja kahe elusoleva lapsega – kaks poega suri imikueas (umbes 1885. aastal)

Järgmise aasta jooksul muutis Orton oma suhtumist telefoni ja asutas oma ettevõtte American Speaking Telephone Company, lootes, et Edisoni, Gray ja teiste patendid kaitsevad ettevõtet Bella õiguslike rünnakute eest. See kujunes Bellale surmavaks ohuks. Western Union'il oli kaks peamist eelist. Esiteks, suured rahalised vahendid. Bella ettevõte vajas raha, kuna nad rentisid oma seadmeid klientidele, mistõttu nende tasuvus nõudis mitmeid kuid. Teiseks, juurdepääs Edisonile täiustatud saatjale. Keegi, kes võrreles tema saatjat Bella seadmega, ei saanud mitte märkida esimestel paremat selgust ja häälestuse tugevust. Bellal ei jäänud muud üle kui kaevata konkurendi kohtusse, esitades patendi rikkumise eest kaebuse.

Kui Western Union'il oleks olnud selged õigused ainulaadsele kvaliteetsele saatjale, oleks tal olnud tugev positsioon kokkuleppe saavutamiseks. Kuid Bella meeskond leidis varasema patendi sarnase seadme kohta, mille oli saanud Saksamaa emigrant Emil Berliner, ja ostis selle. Alles palju aastaid kestnud kohtuvaidlusi omistati Edisonile patendi prioriteet. Näha, et vaidlused ei too edu, nõustus Western Union novembris 1879 andma kõik patendiõigused telefoni, seadmete ja olemasolevate tellijate (55 000 inimest) baasi Bellale. Vastutasuks palusid nad vaid 20% telefoni rendist järgmise 17 aasta jooksul ning et Bell ei siseneks telegraafitegevusse.

Bella ettevõte asendas kiiresti Bellade seadmed täiustatud mudelitega, mis põhinesid kõigepealt Berliner'i patendil, seejärel Western Unionilt saadud patentidel. Aeg, mil vaidlused lõpetati, oli Bella peamine tegevus tunnistuste andmine patendivaidlustes, mida oli piisavalt. 1881. aastaks oli ta täielikult ära jäänud. Nagu Morse, ja erinevalt Edisonist, ei olnud ta süsteemide looja. Teodor Wail, energiline juht, kelle Gardiner oli postiteenistusest värvanud, võttis ettevõtte enda kätte ja viis selle riigis domineerivasse positsiooni.

Alguses kasvas telefonivõrk täiesti teisiti kui telegraafivõrk. Viimane arenes samm-sammult ühelt kaubanduslikult keskelt teisele, ületades korraga 150 km, uurides välja väärtuslikemate klientide keskpunktide kohti, ja alles seejärel täiustades võrgustikku seostega väiksemate kohalike turgudega. Telefonivõrgud kasvasid nagu kristallid väikestest kasvupunktidest, mitmest kliendist, mis asusid iga linna ja selle ümbruse sõltumatutesse kogudesse, ja aeglaselt, aastakümnete jooksul, liitusid nad regionaalseteks ja riikide struktuurideks.

Suurte telefonivõrkude loomiseks oli kaks takistust. Esiteks, esines kauguse probleem. Isegi tugevdatud muutuva takistusega saatjate korral, mis olid loodud Edisoni idee põhjal, oli telegraafi ja telefoni tööraadius täielikult erinev. Telefonisignaal oli keerukam ja rohkem müra alluv, samas kui voolude elektrilised omadused, mis kõikusid, olid vähem tuntud võrreldes pideva vooluga, mida kasutati telegraafis.

Teiseks, oli sideprobleem. Bell'i telefon oli üks-ühele suhtlemisseade, mis suutis ühendada kahte punkti ühe juhtmega. Telegraafi puhul ei olnud see probleem. Üks büroo suutis teenindada mitmeid kliente, ja sõnumite suunamine keskbüroost teisele liinile oli lihtne. Kuid ei olnud lihtsat viisi telefonikõne edastamiseks. Esimeses telefoniversioonis võisid kolmandad ja järgnevad inimesed liituda kahe vestlevaga ainult läbi selle, mida hiljem hakati nimetama «paaritud telefoniks». See tähendab, et kui kõik tellijate seadmed olid ühendatud ühe liiniga, siis võis igaüks neist rääkida (või nuhkida) teistega.

Kauguse probleemile tuleme oma ajal tagasi. A järgmises osas uurime ühenduste probleemi ja selle tagajärgi, mis mõjutasid relee arendamist.

Mida lugeda

• Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude (1973)
• David A. Hounshell, “Elisha Gray and the Telephone: On the Disadvantages of Being an Expert”, Technology and Culture (1975).
• Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
• George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Phonograph, and Other Novelties (1878)

Allikas: habr.com