Sarja teised artiklid:
- Relee ajalugu
- Elektrooniliste arvutite ajalugu
- Transistori ajalugu
- Interneti ajalugu
Telefon ilmus juhuslikult. Kui Tänu sajandipikkusele uurimistööle elektri abil sõnumite edastamise võimaluste kohta sattusid inimesed täiustatud telegraafi otsimisel telefoni otsa. Seetõttu on üsna lihtne määrata telefoni leiutamiseks usutav, kuigi mitte täiesti kindel kuupäev – Ameerika Ühendriikide asutamise saja aasta, 1876.
Ja ei saa öelda, et telefonil eelkäijaid poleks olnud. Alates 1830. aastast on teadlased otsinud viise, kuidas muuta heli elektriks ja elektrit heliks.
Elektriline heli
In 1837 aastal , Massachusettsist pärit arst ja elektromagnetismi valdkonna eksperimentaator, komistas kummalise nähtuse otsa. Ta asetas isoleeritud spiraaljuhtme püsimagneti otste vahele ja seejärel asetas traadi mõlemad otsad akuga ühendatud elavhõbedaanumasse. Iga kord, kui ta vooluringi avas või sulges, tõstes traadi otsa konteinerist või langetades selle sinna, tekitas magnet heli, mida oli kuulda meetri kauguselt. Page nimetas seda galvaaniliseks muusikaks ja arvas, et see kõik puudutab magnetis esinevat "molekulaarset häiret". Page käivitas uurimislaine selle avastuse kahe aspekti kohta: metallmaterjalide kummaline omadus muuta magnetiseerimisel kuju ja selgem heli tekitamine elektri abil.
Oleme eriti huvitatud kahest uuringust. Esimest juhatas Johann Philipp Reis. Reis õpetas Frankfurdi lähedal Garnieri instituudis koolilastele matemaatikat ja loodusteadusi, vabal ajal tegeles aga elektriuuringutega. Selleks ajaks olid juba mitmed elektrikud loonud galvaanilise muusika uusi versioone, kuid Reis oli esimene, kes valdas kahesuunalise heli elektriks tõlkimise alkeemiat ja vastupidi.
Reis mõistis, et inimese kuulmekile meenutav diafragma võib vibreerimisel sulgeda ja avada elektriahela. Telefoniseadme esimene prototüüp, mis ehitati 1860. aastal, koosnes puidust nikerdatud kõrvast, mille kohale oli venitatud seapõiest valmistatud membraan. Membraani põhja külge kinnitati plaatina elektrood, mis vibreerides avas ja sulges akuga vooluringi. Vastuvõtja oli traadi mähis, mis oli keritud ümber viiuli külge kinnitatud kudumisvarda. Viiuli korpus võimendas kuju muutva pliiatsi vibratsioone, kuna see oli vaheldumisi magnetiseeritud ja demagnetiseerunud.
Hiline mudel Reis telefon
Reis tegi varajasele prototüübile palju täiustusi ja avastas koos teiste katsetajatega, et kui sinna midagi sisse laulda või ümiseda, jäi edastatav heli äratuntavaks. Sõnu oli raskem eristada ning sageli muutusid need moonutatuks ja arusaamatuks. Paljudes häälteadetes kasutati levinud fraase, nagu "tere hommikust" ja "kuidas läheb", ning neid oli lihtne ära arvata. Põhiprobleemiks jäi see, et Reisi saatja ainult avas ja sulges vooluringi, aga helitugevust ei reguleerinud. Selle tulemusena sai edastada ainult fikseeritud amplituudiga sagedust ja see ei suutnud simuleerida kõiki inimhääle peensusi.
Reis uskus, et teadus peaks tema tööd tunnustama, kuid ei saavutanud seda kunagi. Selle seade oli teaduseliidi seas populaarne uudishimu ja koopiad ilmusid enamikus selle eliidi keskustes: Pariisis, Londonis, Washingtonis. Kuid tema teadustöö lükkas tagasi professor Poggendorffi ajakiri Annalen der Physik [Füüsika aastaraamatud], üks vanimaid teadusajakirju ja tolle aja mõjukaim ajakiri. Samuti ebaõnnestusid Race'i katsed telefoni juhtmefirmadega reklaamida. Ta põdes tuberkuloosi ja süvenev haigus hoidis teda edasistest tõsistest uuringutest. Selle tulemusena võttis haigus 1873. aastal tema elu ja ambitsioonid. Ja see ei jää viimaseks korraks, kui see haigus telefoni ajaloo arengut takistab.
Sel ajal, kui Race oma telefoni täiustas, pani viimast lihvi oma põhjapanevale kuulmisfüsioloogia uurimusele: "Kuulmisaistingu doktriin kui muusikateooria füsioloogiline alus" [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], avaldatud 1862. aastal. Helmholtz, toonane Heidelbergi ülikooli professor, oli XNUMX. sajandil teaduse hiiglane, kes tegeles nägemise füsioloogia, elektrodünaamika, termodünaamika jne kallal.
Helmholtzi looming puudutab meie ajalugu vaid põgusalt, kuid kahju oleks sellest mööda vaadata. Raamatus The Doctrine of Auditory Sensations tegi Helmholtz muusika jaoks sama, mida Newton valguse jaoks – ta näitas, kuidas näiliselt üksikut aistingut saab selle komponentideks lahti võtta. Ta tõestas, et erinevused tämbrites, viiulist fagotini, tulenevad ainult nende ülemhelide suhtelise tugevuse erinevusest (toonid topelt-, kolmik- jne sagedustel baasnoodi suhtes). Kuid meie loo jaoks on tema töö kõige huvitavam asi tähelepanuväärses tööriistas, mille ta demonstreerimiseks välja töötas:
Helmholtzi süntesaatori variant
Helmholtz tellis esimese seadme Kölni töökojast. Lihtsamalt öeldes oli see süntesaator, mis oli võimeline tootma helisid, mis põhinesid lihtsate toonide kompositsioonil. Tema hämmastavaim võime oli seletamatu võime taasesitada täishäälikuid, mida kõik olid harjunud kuulma ainult inimese suust kostvat.
Süntesaator töötas põhihelihargi löögist, mis vibreeris põhinoodil, sulgedes ja avades vooluringi, sukeldades plaatinatraadi elavhõbedaanumasse. Kaheksa magnetiseeritud häälestuskahvlit, millest igaüks vibreeris oma ülemtooniga, toetus vooluringiga ühendatud elektromagneti otste vahele. Iga ahela sulgemine lülitas sisse elektromagnetid ja hoidis häälestuskahvlid vibreerivas olekus. Iga häälehargi kõrval oli silindriline resonaator, mis suutis selle suminat kuuldavale tasemele võimendada. Normaalses olekus oli resonaatori kaas kinni ja summutas hääletushargi heli. Kui liigutate kaant küljele, võite kuulda seda ülemtooni ja seega "mängida" trompeti, klaveri või täishääliku "o" heli.
Sellel seadmel on uut tüüpi telefoni loomisel väike roll.
Harmooniline telegraaf
1870. sajandi teise poole leiutajate üheks peibutis oli multitelegraaf. Mida rohkem telegraafisignaale ühte juhtmesse toppida, seda suurem on telegraafivõrgu efektiivsus. XNUMX. aastate alguseks oli teada mitu erinevat duplekstelegraafi meetodit (kahe signaali samaaegne saatmine vastassuunas). Varsti pärast seda täiustas Thomas Edison neid, luues kvadrupleksi, kombineerides dupleksi ja dipleksi (edastades korraga kahte signaali ühes suunas), nii et traati saaks neli korda tõhusamalt kasutada.
Kuid kas signaalide arvu saaks veelgi suurendada? Korraldada mingi octoruplex või isegi rohkem? Huvitava võimaluse pakkus asjaolu, et helilaineid saab muuta elektrivooluks ja tagasi. Mis siis, kui kasutaksime akustilise, harmoonilise või poeetiliselt öeldes muusikalise telegraafi loomiseks erineva kõrgusega toone? Kui erinevate sagedustega füüsikalised vibratsioonid saaks teisendada elektrivibratsiooniks ja seejärel teisel pool uuesti algsagedustele kokku panna, siis oleks võimalik saata palju signaale üheaegselt ilma vastastikuste häireteta. Heli ise oleks siis ainult vahend eesmärgi saavutamiseks, vahekeskkond, mis moodustab voolu nii, et ühes juhtmes saab eksisteerida mitu signaali. Lihtsuse mõttes nimetan seda mõistet harmooniliseks telegraafiks, kuigi tol ajal kasutati terminite erinevaid variatsioone.
See polnud ainus viis multipleksitud signaalide loomiseks. Prantsusmaal [mille järgi nimetatakse sümboolse kiiruse ühikut - baud / ca. tõlge] 1874. aastaks tuli ta välja pöörleva jaoturiga masinaga, mis kogus vaheldumisi signaale mitmelt telegraafisaatjalt. Tänapäeval nimetaksime seda multipleksiks, mis on jagatud ajaga, mitte sagedusega. Kuid sellel lähenemisviisil oli puudus - see ei viinud telefoniside loomiseni.
Selleks ajaks domineeris Ameerika telegraafis Western Union, mis oli moodustatud 1850. aastatel, püüdes kõrvaldada ebasoodsat konkurentsi mõne suure telegraafiettevõtte vahel – seda seletust võis hõlpsasti kasutada selliste ühinemiste õigustamiseks enne monopolivastaste seaduste tulekut. Üks meie loo tegelane kirjeldas seda kui "tõenäoliselt suurimat korporatsiooni, mis kunagi eksisteerinud". Omades tuhandeid kilomeetreid juhtmeid ja kulutades tohutuid summasid võrkude ehitamisele ja hooldamisele, jälgis Western Union suure huviga arenguid multiplekstelegraafi vallas.
Läbimurdeid telegraafiäris ootas ka teine mängija. , Bostoni jurist ja ettevõtja, oli üks juhtivaid pooldajaid Ameerika telegraafi föderaalvalitsuse kontrolli alla viimisel. Hubbard uskus, et telegrammid võivad olla sama odavad kui kirjad, ja oli otsustanud õõnestada seda, mida ta nägi Western Unioni küünilise ja väljapressimise monopolina. Hubbardi seaduseelnõus ei tehtud ettepanekut olemasolevate telegraafifirmade täielikuks natsionaliseerimiseks, nagu seda tegid peaaegu kõik Euroopa võimud, vaid loodaks valitsuse rahastatav telegraafiteenistus postiosakonna egiidi all. Kuid tulemus oleks suure tõenäosusega olnud sama ja Western Union oleks sellest ärist lahkunud. 1870. aastate keskpaigaks oli seadusandluse areng seiskunud, kuid Hubbard oli kindel, et kontroll uue kriitilise telegraafi patendi üle võib anda talle eelise oma ettepaneku läbisurumisel Kongressis.
Gardiner Green Hubbard
Ameerika Ühendriikides on kaks ainulaadset tegurit: esiteks Western Unioni mandri ulatus. Ühelgi Euroopa telegraafiorganisatsioonil polnud nii pikki ridu ja seetõttu polnud ka põhjust multiplekstelegraafi arendamiseks. Teiseks on lahtine küsimus valitsuse kontrollist telegraafi üle. Viimane Euroopa tugipunkt oli Suurbritannia, kes natsionaliseeris telegraafi 1870. aastal. Pärast seda ei jäänud enam ühtegi kohta, välja arvatud USA, kus paistis ahvatlev väljavaade teha tehnoloogiline läbimurre ja õõnestada monopoli. Võib-olla seetõttu tehti suurem osa harmoonilise telegraafiga seotud töödest Ameerika Ühendriikides.
Peamiselt oli auhinnale kandideerijaid kolm. Kaks neist olid juba auväärsed leiutajad - и . Kolmas oli retoorikaprofessor ja kurtide õpetaja nimega Bell.
Hall
Elisha Gray kasvas üles Ohios farmis. Nagu paljud tema kaasaegsed, mängis ta teismelisena telegraafiga, kuid 12-aastaselt, kui isa suri, hakkas ta otsima ametit, mis teda toetaks. Ta õppis mõnda aega sepana, seejärel laevapuusepana ning 22-aastaselt sai ta teada, et võib saada hariduse Oberlini kolledžis, töötades veel puusepana. Pärast viit aastat õpinguid sukeldus ta leiutaja karjääri telegraafi alal. Tema esimene patent oli isereguleeruv relee, mis, kasutades armatuuri tagastamiseks vedru asemel teist elektromagnetit, kaotas vajaduse reguleerida relee tundlikkust sõltuvalt voolutugevusest vooluringis.
Elisha Gray, ca. 1878
1870. aastaks oli ta juba osanik elektriseadmeid tootvas ettevõttes ja töötas seal peainsenerina. 1872. aastal kolis ta koos partneriga ettevõtte Chicagosse ja nimetas selle ümber Western Electric Manufacturing Companyks. Western Electricust sai peagi Western Unioni peamine telegraafiseadmete tarnija. Selle tulemusena jätab see telefoniajalukku märgatava jälje.
1874. aasta alguses kuulis Gray oma vannitoast kummalist heli. See kõlas nagu vibreeriva reotoomi ulgumine, ainult palju tugevamalt. Reotoom (sõna otseses mõttes "voolukatkesti") oli tuntud elektriseade, mis kasutas metallkeelt vooluahela kiireks avamiseks ja sulgemiseks. Vannituppa vaadates nägi Gray oma poega hoidmas ühes käes reotoomiga ühendatud induktsioonmähist ja teise käega hõõrumas vanni tsinkkatet, mis sama sagedusega sumises. Võimalustest huvitatud Gray lahkus oma igapäevatööst Western Electricus, et naasta leiutamise juurde. Suveks oli tal välja töötatud täisoktaavi muusikaline telegraaf, millega sai klaviatuuri klahve vajutades helisid mängida metallvaagnast tehtud diafragmal.
Saatja
Vastuvõtja
Muusikaline telegraaf oli uudsus, millel polnud ilmset kaubanduslikku väärtust. Kuid Gray mõistis, et erinevate toonide helide edastamine ühe juhtme kaudu andis talle kaks võimalust. Teistsuguse disainiga saatjaga, mis on võimeline õhust heli vastu võtma, saaks luua häältelegraafi. Teise vastuvõtjaga, mis oli võimeline kombineeritud signaali komponentideks eraldama, oli võimalik teha harmoonilist telegraafi - see tähendab helil põhinevat multipleksset telegraafi. Ta otsustas keskenduda teisele võimalusele, kuna telegraafitööstusel olid ilmsed nõudmised. Ta sai oma valikus kinnitust pärast seda, kui sai teada Race'i telefonist, mis tundus olevat lihtne filosoofiline mänguasi.
Gray valmistas harmoonilise telegraafi vastuvõtja elektromagnetitest, mis olid ühendatud metallribadega. Iga riba häälestati kindlale sagedusele ja kõlas, kui vajutati saatja vastavat nuppu. Saatja töötas samal põhimõttel nagu muusikatelegraaf.
Gray täiustas oma seadet järgmise kahe aasta jooksul ja viis selle näitusele. Ametlikult kandis üritus nime "". See oli esimene maailmamess, mis toimus Ameerika Ühendriikides ja see langes kokku riigi sajanda aastapäeva tähistamisega ning seetõttu oli seal nn. "Sajanda aasta näitus" See toimus Philadelphias 1876. aasta suvel. Seal demonstreeris Gray spetsiaalselt ettevalmistatud telegraafiliinil New Yorgist "oktrupleks" ühendust (see tähendab kaheksa sõnumi samaaegset edastamist). Seda saavutust kiitsid näituse hindajad kõrgelt, kuid peagi varjutas selle veelgi suurem ime.
Edison
, Western Unioni president, sai Grey edusammudest kiiresti teada, mis muutis ta väga närviliseks. Parimal juhul, kui Gray õnnestub, toob olukord kaasa väga kalli patendilitsentsimise. Halvimal juhul saaks Gray patendist alus konkureeriva ettevõtte loomisele, mis seab kahtluse alla Western Unioni domineerimise.
Nii tõmbas Orton juulis 1875 varrukast ässa: Thomas Edisoni. Edison kasvas üles telegraafiga, töötas mitu aastat telegraafioperaatorina ja sai siis leiutajaks. Tema suurim triumf oli sel ajal Western Unioni rahaga eelmisel aastal loodud kvadrupleksside. Nüüd lootis Orton, et täiustab oma leiutist ja ületab selle, millega Gray oli hakkama saanud. Ta andis Edisonile Race'i telefoni kirjelduse; Edison uuris ka Helmholtzi loomingut, mis oli hiljuti tõlgitud inglise keelde.
Edison oli oma vormi tipus ja uuenduslikud ideed voolasid temast nagu sädemeid alasilt. Järgmisel aastal näitas ta kahte erinevat lähenemist akustilisele telegraafile – esimene oli sarnane Gray telegraafiga ja kasutas soovitud sageduse loomiseks või tajumiseks häälekahvleid või vibreerivaid pilliroogu. Edison ei suutnud sellist seadet vastuvõetaval tasemel tööle panna.
Teine lähenemine, mida ta nimetas "akustiliseks saatjaks", oli täiesti erinev. Selle asemel, et kasutada vibreerivaid pilliroogu erinevate sageduste edastamiseks, kasutas ta neid impulsside edastamiseks erinevate intervallidega. See jagas saatjatevahelise juhtme kasutamise pigem aja kui sageduse järgi. See nõudis vibratsioonide täiuslikku sünkroniseerimist igas vastuvõtja-saatja paaris, nii et signaalid ei kattuks. 1876. aasta augustiks töötas tal sel põhimõttel kvadrupleks, kuigi enam kui 100 miili kaugusel muutus signaal kasutuks. Tal oli ka ideid Race’i telefoni täiustamiseks, mille ta ajutiselt kõrvale pani.
Ja siis kuulis Edison sensatsioonist, mille lõi Philadelphias Centennial Expositions mees nimega Bell.
Kelluke
sündis Šotimaal Edinburghis ja kasvas üles Londonis oma vanaisa range juhendamise all. Nagu Gray ja Edison, näitas ta juba poisikesena üles huvi telegraafi vastu, kuid astus seejärel oma isa ja vanaisa jälgedes, valides oma peamiseks kireks inimliku kõne. Tema vanaisa Aleksander tegi endale laval nime ja hakkas seejärel õpetama avalikku esinemist. Tema isa Alexander Melville oli samuti õpetaja ning töötas välja ja avaldas isegi foneetilise süsteemi, mida ta nimetas "nähtavaks kõneks". Noorem Aleksander (Alec, nagu teda perekonnas kutsuti) valis oma ametiks kurtidele kõne õpetamise.
1860. aastate lõpuks õppis ta Londoni ülikooli kolledžis anatoomiat ja füsioloogiat. Tema juures õppis üliõpilane Marie Eccleston, kellega ta plaanis abielluda. Siis aga hülgas ta nii õppimise kui ka armastuse. Tema kaks venda surid tuberkuloosi ja Aleci isa nõudis, et ta ja ta ülejäänud perekond emigreeruks Uude Maailma, et säilitada oma ainsa poja tervist. Bell järgis seda, kuigi pidas sellele vastu ja pahandas, ning asus 1870. aastal merele.
Pärast lühikest häkkimist Ontarios leidis Alexander oma isa sidemeid kasutades õpetajana töö Bostoni kurtide koolis. Seal hakati tema tuleviku niite punuma.
Kõigepealt oli tal õpilane Mabel Hubbard, kes kaotas viieaastaselt sarlakitõve tõttu kuulmise. Bell jätkas eraviisilist juhendamist isegi pärast Bostoni ülikooli häälefüsioloogia ja avaliku esinemise professoriks saamist ning Mabel oli tema esimeste õpilaste seas. Koolituse ajal oli ta veidi alla 16-aastane, kümme aastat noorem kui Bell, ja mõne kuu jooksul oli ta sellesse tüdrukusse armunud. Naaseme tema loo juurde hiljem.
1872. aastal taastas Bell huvi telegraafi vastu. Mõni aasta varem, Londonis viibides, sai Bell Helmholtzi katsetest teada. Kuid Bell mõistis Helmholtzi saavutust valesti, uskudes, et ta mitte ainult ei loonud, vaid ka edastas elektri abil keerulisi helisid. Nii tekkis Bellil huvi harmoonilise telegraafi vastu – juhtme kombineeritud kasutamine mitme signaaliga, mida edastatakse mitmel sagedusel. Võib-olla inspireerituna uudisest, et Western Union oli omandanud duplekstelegraafi idee kaas Bostoni päritolu Joseph Stearnsilt, vaatas Bell oma ideed uuesti läbi ja hakkas sarnaselt Edisoni ja Grayga neid ellu viima.
Ühel päeval Mabelit külastades puudutas ta oma saatuse teist lõime – klaveri kõrval seistes näitas ta perele noorpõlves õpitud nippi. Kui laulad klaveril puhta noodi, heliseb vastav keel ja mängib selle sulle tagasi. Ta ütles Mabeli isale, et häälestatud telegraafisignaal võib saavutada sama efekti, ja selgitas, kuidas seda multiplekstelegraafis kasutada. Ja Bell poleks leidnud oma loole paremini häälestatud kuulajat: ta resoneeris rõõmust ja mõistis koheselt peamist mõtet: "kõigi jaoks on üks õhk ja vaja on ainult ühte juhet", see tähendab voolu lainelist levikut. traat võib miniatuurselt kopeerida keerulise heli tekitatud õhulainetes levimist. Belli kuulaja oli Gardiner Hubbard.
Telefon
Ja nüüd läheb jutt väga segaseks, nii et ma kardan lugejate kannatust proovile panna. Püüan jälgida peamisi suundumusi, laskumata detailidesse.
Bell, keda toetasid Hubbard ja teise oma õpilase isa, töötas usinalt harmoonilise telegraafi kallal, ilma oma edusamme avaldamata. Ta vaheldus raevukat tööd puhkeperioodidega, kui tervis alt vedas, püüdes samal ajal täita ülikoolikohustusi, edendada isa "nähtava kõne" süsteemi ja töötada juhendajana. Ta palkas uue abilise , kogenud mehaanik Charles Williamsi Bostoni mehaanikatöökojast – sinna kogunesid elektrihuvilised. Hubbard kutsus Belli üles ega olnud häbelik isegi tütre kätt kasutamast stiimuliks, keeldudes teda abiellumast, kuni Bell telegraafi parandas.
1874. aasta suvel perekodu lähedal Ontarios puhkusel olles tabas Bell epifaaniat. Mitmed tema alateadvuses eksisteerinud mõtted sulandusid üheks – telefoniks. Tema mõtteid mõjutasid mitte vähem - maailma esimene helisalvestusseade, mis maalis suitsuklaasile helilaineid. See veenis Belli, et igasuguse keerukusega heli saab taandada ruumipunkti liikumiseks, näiteks voolu liikumiseks läbi juhtme. Tehnilistel detailidel me pikemalt ei peatu, sest päris loodud telefonidega pole neil mingit pistmist ning nende kasutamise otstarbekus on küsitav. Kuid nad viisid Belli mõtlemise uues suunas.
Algse "harmoonikutega" Belli telefoni kontseptsiooni eskiis (ei ehitatud)
Bell jättis selle idee mõneks ajaks kõrvale, et saavutada harmoonilise telegraafi loomise eesmärk, nagu tema partnerid temalt ootasid.
Kuid ta tüdines peagi pillide peenhäälestuse rutiinist ja tema süda, väsinud paljudest praktilistest takistustest, mis takistasid töötavat prototüüpi praktilise süsteemi loomisel, tõmbus üha enam telefoni poole. Inimhääl oli tema esimene kirg. 1875. aasta suvel avastas ta, et vibreerivad pilliroog ei suuda mitte ainult kiiresti sulgeda ja avada vooluringi telegraafivõtme moodi, vaid ka tekitada magnetväljas liikudes pideva lainetaolise voolu. Ta rääkis Watsonile oma idee telefonist ja koos ehitati sellel põhimõttel esimene telefonimudel - elektromagneti väljas vibreeriv diafragma ergutas magnetahelas lainelaadse voolu. See seade oli võimeline edastama teatud summutatud häälehelisid. Hubbard ei avaldanud seadmest muljet ja käskis Bellil naasta tegelike probleemide juurde.
Belli võllapuutelefon 1875. aasta suvest
Kuid Bell veenis Hubbardit ja teisi partnereid, et idee tuleks patenteerida, kuna seda saab kasutada multipleks-telegraafis. Ja kui taotlete patenti, ei keela keegi teil selles mainida võimalust kasutada seadet kõnesideks. Seejärel lisas Bell jaanuaris patendiprojektile uue mehhanismi lainevoolu genereerimiseks: muutuv takistus. Ta tahtis heli vastuvõtva vibreeriva diafragma ühendada plaatinakontaktiga, alla lastud ja happega anumast üles tõstetud, milles oli teine, statsionaarne kontakt. Kui liikuv kontakt vajus sügavamale, puutus happega kokku suurem pindala, mis vähendas takistust kontaktide vahel voolavale voolule – ja vastupidi.
Belli eskiis vedeliku muutuva takistusega saatja kontseptsioonist
Hubbard, olles teadlik, et Gray oli Belli kannul kuum, saatis lainevoolu patenditaotluse patendiametisse 14. veebruari hommikul, ootamata Bellilt lõplikku kinnitust. Ja sama päeva pärastlõunal saabus Gray advokaat oma patendiga. See sisaldas ka ettepanekut genereerida lainevoolu, kasutades vedeliku muutuvat takistust. Samuti mainiti võimalust kasutada leiutist nii telegraafi kui ka kõne edastamiseks. Kuid ta hilines mitu tundi, et sekkuda Belli patendisse. Kui saabumise järjekord oleks olnud teistsugune, oleks enne patendi andmist toimunud pikk eeliskuulamine. Selle tulemusena väljastati Bellile 7. märtsil patent number 174 465 "Telegraafia täiustused", mis pani nurgakivi Belli süsteemi tulevasele domineerimisele.
Kuid see dramaatiline lugu ei ole ilma irooniata. Sest 14. veebruaril 1876 ei olnud Bell ega Gray telefoni töötavat mudelit ehitanud. Keegi pole seda isegi proovinud, välja arvatud Belli põgus katse mullu juulis, kus muutuvat takistust polnud. Seetõttu ei tohiks patente vaadelda kui verstaposte tehnoloogia ajaloos. See kriitiline hetk telefoni kui äriettevõtte arengus oli telefoni kui seadmega vähe seotud.
Alles pärast patendi esitamist avanes Bell ja Watson võimalus telefoni juurde naasta, hoolimata Hubbardi pidevast nõudmisest jätkata tööd multiplekstelegraafiga. Bell ja Watson püüdsid mitu kuud vedelat muutuva takistuse ideed tööle panna ja sellel põhimõttel ehitatud telefoni kasutati kuulsa fraasi edastamiseks: "Härra Watson, tulge siia, ma tahan teid näha."
Kuid leiutajatel oli pidevalt probleeme nende saatjate töökindlusega. Nii hakkasid Bell ja Watson töötama uute saatjate kallal, kasutades magneto põhimõtet, mida nad olid 1875. aasta suvel katsetanud – kasutades diafragma liikumist magnetväljas voolu otseseks ergutamiseks. Eelised olid lihtsus ja töökindlus. Puuduseks oli see, et telefonisignaali nõrk tugevus oli kõlari hääle tekitatud õhuvõngete tagajärg. See piiras magnetosaatja efektiivset töökaugust. Ja muutuva takistusega seadmes moduleeris hääl aku tekitatud voolu, mida sai teha nii tugevaks kui sooviti.
Uued magnetod töötasid palju paremini kui eelmise suve omad ja Gardiner otsustas, et telefoniidees võib siiski midagi olla. Muuhulgas töötas ta läheneva sajandinäituse Massachusettsi haridus- ja teadusnäituse komitees. Ta kasutas oma mõjuvõimu, et saada Bellile koht näitusel ja võistlusel, kus kohtunikud hindasid elektrileiutisi.
Bell/Watson magneto saatja. Vibreeriv metallist diafragma D liigub magneti H magnetväljas ja ergastab vooluringis voolu
Vastuvõtja
Kohtunikud tulid Belli juurde kohe pärast Gray harmoonilise telegraafi uurimist. Ta jättis need vastuvõtja juurde ja läks ühe saatja juurde, mis asus sada meetrit galeriist kaugemal. Belli vestluskaaslased olid hämmastunud, kui kuulsid teda laulmas ja väikesest metallkarbist sõnu välja tulemas. Üks kohtunikest oli Belli kaaslane šotlane (kellele anti hiljem tiitel Lord Kelvin). Rõõmsas elevuses jooksis ta üle saali Belli juurde, et öelda, et oli tema sõnu kuulnud, ja kuulutas hiljem telefoni "kõige hämmastavamaks asjaks, mida ta Ameerikas näinud oli". Kohal oli ka Brasiilia keiser, kes esmalt kasti kõrva äärde vajutas ja siis toolilt püsti karjus: "Kuulen, kuulen!"
Belli näitusel tekitatud reklaam pani Edisoni jätkama oma varasemaid telefoniedastusideid. Ta ründas kohe Belli seadme peamist puudust - nõrka magnetosaatjat. Oma katsetest kvadrupleksiga teadis ta, et kivisöe laastude vastupidavus muutus koos rõhu muutumisega. Pärast paljusid katseid erinevate konfiguratsioonidega töötas ta välja sellel põhimõttel töötava muutuva takistusega saatja. Vedelikus liikuva kontakti asemel surusid kõlari hääle rõhulained süsiniku “nuppu”, muutes selle takistust ja seega ka voolutugevust vooluringis. See oli palju töökindlam ja hõlpsamini rakendatav kui Belli ja Gray välja mõeldud vedelikusaatjad ning see aitas otsustavalt kaasa telefoni pikaajalisele edule.
Kuid Bell oli ikkagi esimene, kes telefoni tegi, hoolimata ilmsetest eelistest kogemuste ja oskuste osas, mis tema rivaalidel olid. Ta oli esimene mitte sellepärast, et tal oleks arusaamine, milleni teised polnud jõudnud – nemadki mõtlesid telefonile, kuid pidasid seda täiustatud telegraafiga võrreldes ebaoluliseks. Bell oli esimene, sest talle meeldis inimhääl rohkem kui telegraaf, nii et ta seisis oma partnerite soovidele vastu, kuni suutis oma telefoni funktsionaalsust tõestada.
Kuidas on lood harmoonilise telegraafiga, mille kallal Gray, Edison ja Bell nii palju vaeva ja mõtteid veetsid? Siiani pole midagi õnnestunud. Traadi mõlemas otsas olevate mehaaniliste vibraatorite täiuslik joondamine osutus väga keeruliseks ja keegi ei teadnud, kuidas kombineeritud signaali võimendada, et see toimiks pikkade vahemaade tagant. Alles XNUMX. sajandi keskpaigas, pärast seda, kui raadiost alguse saanud elektritehnoloogia võimaldas sageduse täpset häälestamist ja madala müratasemega võimendust, sai teoks idee koondada mitu signaali edastamiseks ühele juhtmele.
Hüvasti Belliga
Vaatamata telefoni edule näitusel ei olnud Hubbard huvitatud telefonisüsteemi ehitamisest. Järgmisel talvel tegi ta Western Unioni presidendile William Ortonile ettepaneku osta Belli patendi alusel kõik telefoni õigused 100 000 dollari eest. Orton keeldus, kuna seda mõjutas kombinatsioon Hubbardi ja tema postitelegraafi skeemide vastumeelsusest, enesekindlusest ja Edisoni töö telefoniga ja ka usk, et telefon ei tähenda telegraafiga võrreldes väga vähe. Teised katsed telefoniideed müüa on ebaõnnestunud, suures osas kartuse tõttu, et patendiõiguste üle käivad kohtuvaidlused võivad selle kommertsialiseerimisel kuluda tohutult. Seetõttu asutas Bell ja tema partnerid juulis 1877 Bell Telephone Company, et korraldada oma telefoniteenus. Samal kuul abiellus Bell lõpuks oma pere kodus Mabel Gardineriga, saades piisavalt edukaks, et võita oma isa õnnistus.
Alec oma naise Mabeli ja kahe ellujäänud lapsega – tema kaks poega surid imikueas (umbes 1885)
Järgmisel aastal muutis Orton telefoni osas meelt ja lõi oma ettevõtte American Speaking Telephone Company, lootes, et Edisoni, Gray ja teiste patendid kaitsevad ettevõtet Belli seaduslike rünnakute eest. Temast sai surmaoht Belli huvidele. Western Unionil oli kaks peamist eelist. Esiteks suured rahalised ressursid. Belli firma vajas raha, sest liisis oma klientidele seadmeid, mille äratasumiseks kulus mitu kuud. Teiseks juurdepääs Edisoni täiustatud saatjale. Igaüks, kes võrdles oma saatjat Belli seadmega, ei saanud jätta märkamata esimese hääle paremat selgust ja helitugevust. Belli ettevõttel ei jäänud muud üle, kui oma konkurent patendirikkumise eest kohtusse kaevata.
Kui Western Unionil oleks selged õigused ainsale saadaolevale kvaliteetsele saatjale, oleks tal tugev mõjujõud kokkuleppele jõudmiseks. Kuid Belli meeskond leidis sarnase seadme varasema patendi, mille sai Saksa emigrant , ja ostsin selle. Alles pärast aastaid kestnud juriidilisi võitlusi anti Edisoni patent esikohale. Nähes, et menetlused olid ebaõnnestunud, nõustus Western Union 1879. aasta novembris andma Belli ettevõttele üle kõik telefoni, seadmete ja olemasoleva abonendibaasi (55 000 inimest) patendiõigused. Vastutasuks küsisid nad vaid 20% telefonirentidest järgmiseks 17 aastaks ja ka seda, et Bell jääks telegraafiärist kõrvale.
Bell Company asendas Belli seadmed kiiresti täiustatud mudelitega, mis põhinesid esmalt Berlineri patendil ja seejärel Western Unionilt saadud patentidel. Kohtuvaidluse lõppedes oli Belli põhitegevuseks patendivaidluste tunnistamine, mida oli küllaga. 1881. aastaks oli ta täielikult pensionile jäänud. Nagu Morse ja erinevalt Edisonist, ei olnud ta süsteemide looja. Theodore Vail, energiline juht, kelle Gardiner oli postiteenistusest eemale meelitanud, võttis ettevõtte üle kontrolli ja viis selle riigis turgu valitsevale positsioonile.
Esialgu kasvas telefonivõrk hoopis teistmoodi kui telegraafivõrk. Viimane arenes hüppeliselt ühest kaubanduskeskusest teise, läbides korraga 150 km, otsides üles väärtuslike klientide kõrgeimad kontsentratsioonid ja alles seejärel täiendades võrku ühendustega väiksematele kohalikele turgudele. Telefonivõrgud kasvasid kristallidena väikestest kasvupunktidest, üksikutest klientidest, kes paiknesid igas linnas ja ümbruskonnas iseseisvates klastrites, ning sulandusid aeglaselt, aastakümnete jooksul piirkondlikeks ja riiklikeks struktuurideks.
Laiaulatuslikule telefonile oli kaks takistust. Esiteks oli kauguse probleem. Isegi Edisoni ideel põhinevate võimendatud muutuva takistusega saatjatega oli telegraafi ja telefoni tööulatus võrreldamatu. Keerulisem telefonisignaal oli mürale vastuvõtlikum ja kõikuvate voolude elektrilised omadused olid vähem tuntud kui telegraafis kasutatava alalisvoolu omad.
Teiseks tekkis suhtlusprobleem. Belli telefon oli üks-ühele sideseade; see võis ühendada kaks punkti ühe juhtme kaudu. Telegraafi jaoks polnud see probleem. Üks kontor võiks teenindada palju kliente ja sõnumeid saab hõlpsasti keskkontorist teise liini kaudu suunata. Kuid telefonivestluse edastamiseks polnud lihtsat viisi. Telefoni esmakordsel kasutuselevõtul said kolmandad ja järgnevad inimesed ühendust võtta ainult kahe inimesega, kes rääkisid selle kaudu, mida hiljem nimetati "paaritud telefoniks". See tähendab, et kui kõik abonendiseadmed oleksid ühendatud ühe liiniga, saaks igaüks neist teistega rääkida (või pealt kuulata).
Tuleme õigel ajal tagasi kauguse probleemi juurde. IN Süveneme ühenduste probleemi ja selle tagajärgedesse, mis mõjutasid releede arengut.
Mida lugeda
- Robert V. Bruce, Bell: Alexander Graham Bell ja üksinduse vallutamine (1973)
- David A. Hounshell, "Elisha Gray ja telefon: eksperdiks olemise puudustest", Tehnoloogia ja kultuur (1975).
- Paul Israel, Edison: A Life of Invention (1998)
- George B. Prescott, The Speaking Telephone, Talking Fonograph and Other Novelties (1878)
Allikas: www.habr.com