🥇Histoire du relais : le télégraphe parlant

Autres articles de la série :

Le téléphone est apparu par hasard. Si les réseaux télégraphiques des années 1840 sont apparus Grâce à un siècle de recherche sur les possibilités de transmission de messages par l'électricité, les gens sont tombés sur le téléphone à la recherche d'un télégraphe amélioré. Par conséquent, il est assez facile d’attribuer une date plausible, bien que pas tout à fait certaine, à l’invention du téléphone : l’année du centenaire de la fondation des États-Unis, 1876.

Et on ne peut pas dire que le téléphone n'ait pas eu de prédécesseurs. Depuis 1830, les chercheurs recherchent des moyens de convertir le son en électricité et l’électricité en son.

Son électrique

Au cours de l'1837 Charles Page, médecin et expérimentateur dans le domaine de l'électromagnétisme du Massachusetts, est tombé sur un phénomène étrange. Il a placé un fil spiralé isolé entre les extrémités d'un aimant permanent, puis a placé chaque extrémité du fil dans un récipient rempli de mercure connecté à une pile. Chaque fois qu'il ouvrait ou fermait le circuit, soulevant l'extrémité du fil du conteneur ou l'y abaissant, l'aimant émettait un son qui pouvait être entendu à une distance d'un mètre. Page l'a appelé musique galvanique et a suggéré qu'il s'agissait uniquement du « désordre moléculaire » se produisant dans l'aimant. Page a lancé une vague de recherches sur deux aspects de cette découverte : l'étrange propriété des matériaux métalliques de changer de forme lorsqu'ils sont magnétisés, et la génération plus évidente de son par l'électricité.

Nous sommes particulièrement intéressés par deux études. La première a été dirigée par Johann Philipp Reis. Reis enseignait les mathématiques et les sciences aux écoliers de l'Institut Garnier près de Francfort, mais pendant son temps libre, il se consacrait à la recherche en électricité. À cette époque, plusieurs électriciens avaient déjà créé de nouvelles versions de la musique galvanique, mais Reis fut le premier à maîtriser l'alchimie de la traduction bidirectionnelle du son en électricité et vice versa.

Reis s'est rendu compte qu'un diaphragme, ressemblant à un tympan humain, pouvait fermer et ouvrir un circuit électrique lorsqu'il vibrait. Le premier prototype de l'appareil téléphonique, construit en 1860, consistait en une oreille sculptée dans du bois sur laquelle était tendue une membrane faite à partir d'une vessie de porc. Une électrode de platine était fixée au bas de la membrane qui, lorsqu'elle vibrait, ouvrait et fermait le circuit avec la batterie. Le récepteur était une bobine de fil enroulée autour d’une aiguille à tricoter attachée à un violon. Le corps du violon amplifiait les vibrations du stylet changeant de forme alors qu'il était alternativement magnétisé et démagnétisé.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Téléphone Reis dernier modèle

Reis a apporté de nombreuses améliorations au premier prototype et, avec d'autres expérimentateurs, a découvert que si vous chantiez ou fredonniez quelque chose, le son transmis restait reconnaissable. Les mots étaient plus difficiles à distinguer et devenaient souvent déformés et incompréhensibles. De nombreux messages vocaux de réussite utilisaient des expressions courantes telles que « bonjour » et « comment vas-tu » et étaient faciles à deviner. Le principal problème restait que l'émetteur de Reis se contentait d'ouvrir et de fermer le circuit, mais ne régulait pas la force sonore. De ce fait, seule une fréquence d’amplitude fixe pouvait être transmise, ce qui ne pouvait pas simuler toutes les subtilités de la voix humaine.

Reis pensait que son travail devait être reconnu par la science, mais n'y est jamais parvenu. Son appareil était une curiosité populaire parmi l'élite scientifique, et des exemplaires apparurent dans la plupart des centres de cette élite : à Paris, Londres, Washington. Mais ses travaux scientifiques ont été rejetés par la revue Annalen der Physik [Annales de physique] du professeur Poggendorff, l'une des revues scientifiques les plus anciennes et la plus influente de l'époque. Les tentatives de Race de faire de la publicité pour le téléphone auprès des sociétés de téléphonie ont également échoué. Il souffrait de tuberculose et l'aggravation de sa maladie l'empêchait de poursuivre ses recherches sérieuses. En conséquence, en 1873, la maladie lui a coûté la vie et ses ambitions. Et ce ne sera pas la dernière fois que cette maladie entravera le développement de l’histoire du téléphone.

Pendant que Race améliorait son téléphone, Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz mettait la touche finale à son étude fondamentale sur la physiologie auditive : « La doctrine des sensations auditives comme base physiologique pour la théorie de la musique » [Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik], publiée en 1862. Helmholtz, alors professeur à l'Université de Heidelberg, était un géant de la science au XIXe siècle, travaillant sur la physiologie de la vision, l'électrodynamique, la thermodynamique, etc.

L'œuvre de Helmholtz ne porte que brièvement sur notre histoire, mais il serait dommage de la manquer. Dans La Doctrine des sensations auditives, Helmholtz a fait pour la musique ce que Newton a fait pour la lumière : il a montré comment une sensation apparemment unique peut être désassemblée en ses éléments constitutifs. Il a prouvé que les différences de timbres, du violon au basson, proviennent uniquement de différences dans la force relative de leurs harmoniques (tons aux fréquences doubles, triples, etc. par rapport à la note de fond). Mais pour notre histoire, le plus intéressant de son travail réside dans le remarquable outil de démonstration qu’il a développé :

Histoire du relais : télégraphe parlant
Variante du synthétiseur Helmholtz

Helmholtz a commandé le premier appareil à l'atelier de Cologne. En termes simples, il s'agissait d'un synthétiseur capable de produire des sons basés sur une composition de sons simples. Sa capacité la plus étonnante était la capacité inexplicable de reproduire des voyelles que tout le monde était habitué à entendre provenant uniquement de la bouche humaine.

Le synthétiseur fonctionnait à partir du battement du diapason principal, qui vibrait sur la note de base, fermant et ouvrant le circuit, plongeant un fil de platine dans un récipient rempli de mercure. Huit diapasons magnétisés, chacun vibrant avec sa propre tonalité, reposaient entre les extrémités d'un électro-aimant connecté à un circuit. Chaque fermeture de circuit activait les électro-aimants et maintenait les diapasons en état de vibration. À côté de chaque diapason se trouvait un résonateur cylindrique capable d'amplifier son bourdonnement jusqu'à un niveau audible. À l'état normal, le couvercle du résonateur était fermé et étouffait le son du diapason. Si vous déplacez le couvercle sur le côté, vous pouvez entendre cette harmonique et ainsi « jouer » le son d'une trompette, d'un piano ou la voyelle « o ».

Cet appareil jouera un petit rôle dans la création d'un nouveau type de téléphone.

Télégraphe harmonique

L'un des attraits des inventeurs de la seconde moitié du XIXe siècle était le multitélégraphe. Plus il était possible de regrouper de signaux télégraphiques sur un seul fil, plus le réseau télégraphique était efficace. Au début des années 1870, plusieurs méthodes différentes de télégraphie duplex (envoi simultané de deux signaux dans des directions opposées) étaient connues. Peu de temps après, Thomas Edison les a améliorés en créant le quadruplex, combinant duplex et diplex (transmettant deux signaux dans une direction en même temps), afin que le fil puisse être utilisé quatre fois plus efficacement.

Mais le nombre de signaux pourrait-il encore être augmenté ? Organiser une sorte d'octoruplex, ou même plus ? Le fait que les ondes sonores puissent être converties en courant électrique et inversement offrait une possibilité intéressante. Et si nous utilisions des tonalités de hauteurs variables pour créer un télégraphe acoustique, harmonique ou, poétiquement parlant, musical ? Si les vibrations physiques de différentes fréquences pouvaient être converties en vibrations électriques puis réassemblées dans leurs fréquences d'origine de l'autre côté, il serait alors possible d'envoyer plusieurs signaux simultanément sans interférence mutuelle. Le son lui-même ne serait alors qu'un moyen pour parvenir à une fin, un milieu intermédiaire qui forme des courants afin que plusieurs signaux puissent exister dans un même fil. Par souci de simplicité, j'appellerai ce concept télégraphe harmonique, bien que diverses variantes de ces termes aient été utilisées à l'époque.

Ce n'était pas le seul moyen de créer des signaux multiplexés. En France Jean Maurice Émile Baudot [après quoi l'unité de vitesse symbolique est nommée - bauds / env. trad.] en 1874, il inventa une machine dotée d'un distributeur rotatif qui collectait alternativement les signaux de plusieurs émetteurs télégraphiques. De nos jours, on appellerait cela un multiplex divisé par le temps plutôt que par la fréquence. Mais cette approche avait un inconvénient : elle ne conduirait pas à la création de la téléphonie.

À cette époque, la télégraphie américaine était dominée par Western Union, créée dans les années 1850 pour tenter d’éliminer la concurrence défavorable entre quelques grandes sociétés de télégraphie – une explication qui pouvait facilement être utilisée pour justifier de telles fusions avant l’avènement des lois antitrust. L'un des personnages de notre histoire l'a décrit comme « probablement la plus grande société qui ait jamais existé ». Disposant de milliers de kilomètres de câbles et dépensant d'énormes sommes d'argent pour construire et entretenir des réseaux, Western Union a suivi avec beaucoup d'intérêt les développements dans le domaine de la télégraphie multiplex.

Un autre acteur attendait également des percées dans le secteur du télégraphe. Gardiner Green Hubbard, avocat et entrepreneur de Boston, était l'un des principaux partisans du placement du télégraphe américain sous le contrôle du gouvernement fédéral. Hubbard pensait que les télégrammes pouvaient être aussi bon marché que les lettres et était déterminé à saper ce qu'il considérait comme le monopole cynique et extorsionniste de Western Union. Le projet de loi de Hubbard ne proposait pas de nationaliser complètement les sociétés télégraphiques existantes, comme l'ont fait presque toutes les puissances européennes, mais établirait un service télégraphique parrainé par le gouvernement sous les auspices du ministère des Postes. Mais le résultat aurait très probablement été le même, et Western Union aurait abandonné cette activité. Au milieu des années 1870, les progrès sur la législation étaient au point mort, mais Hubbard était convaincu que le contrôle du nouveau brevet télégraphique critique pourrait lui donner un avantage pour faire passer sa proposition au Congrès.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Gardiner Green Hubbard

Il existe deux facteurs uniques aux États-Unis : premièrement, l’échelle continentale de Western Union. Aucune organisation télégraphique européenne ne disposait de lignes aussi longues et, par conséquent, il n'y avait aucune raison de développer la télégraphie multiplex. Deuxièmement, il y a la question ouverte du contrôle gouvernemental sur le télégraphe. Le dernier bastion européen fut la Grande-Bretagne, qui nationalisa le télégraphe en 1870. Après cela, il ne restait plus aucun endroit, à l'exception des États-Unis, où se profilait la perspective tentante de réaliser une percée technologique et de saper le monopole. C'est peut-être pour cette raison que la plupart des travaux sur le télégraphe harmonique ont été réalisés aux États-Unis.

Il y avait principalement trois prétendants au prix. Deux d'entre eux étaient déjà de vénérables inventeurs - Élisée Gray и Thomas Edison. Le troisième était un professeur de rhétorique et professeur pour sourds nommé Bell.

Gris

Elisha Gray a grandi dans une ferme de l'Ohio. Comme beaucoup de ses contemporains, il jouait avec la télégraphie lorsqu'il était adolescent, mais à l'âge de 12 ans, à la mort de son père, il commença à chercher un métier qui pourrait le soutenir. Il fit un apprentissage de forgeron, puis de charpentier de navire, et à 22 ans, il apprit qu'il pouvait faire des études à l'Oberlin College tout en travaillant comme charpentier. Après cinq années d'études, il se lance dans une carrière d'inventeur dans le domaine de la télégraphie. Son premier brevet était un relais auto-ajustable qui, en utilisant un deuxième électro-aimant au lieu d'un ressort pour rappeler l'armature, éliminait le besoin d'ajuster la sensibilité du relais en fonction de l'intensité du courant dans le circuit.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Elisha Gray, ca. 1878

En 1870, il était déjà associé dans une entreprise produisant du matériel électrique et y travaillait comme ingénieur en chef. En 1872, lui et un associé déménagent l'entreprise à Chicago et la rebaptisent Western Electric Manufacturing Company. Western Electric est rapidement devenu le principal fournisseur d'équipements télégraphiques de Western Union. De ce fait, il laissera une marque notable dans l’histoire de la téléphonie.

Au début de 1874, Gray entendit un bruit étrange venant de sa salle de bain. Cela ressemblait au hurlement d’un rhéotome vibrant, mais en beaucoup plus fort. Le reotome (littéralement « coupe-courant ») était un appareil électrique bien connu qui utilisait une languette métallique pour ouvrir et fermer rapidement un circuit. En regardant dans la salle de bain, Gray vit son fils tenant dans une main une bobine d'induction reliée à un rhéotome et, de l'autre, frottant le revêtement de zinc de la baignoire, qui bourdonnait à la même fréquence. Gray, intrigué par les possibilités, a quitté son travail quotidien chez Western Electric pour se remettre à inventer. Au cours de l'été, il avait développé un télégraphe musical à octave complète, avec lequel il pouvait jouer des sons sur un diaphragme fabriqué à partir d'un bassin métallique en appuyant sur les touches d'un clavier.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Émetteur

Histoire du relais : télégraphe parlant
Destinataire

Le télégraphe musical était une nouveauté sans valeur commerciale évidente. Mais Gray s'est rendu compte que la capacité de transmettre des sons de tonalités différentes sur un seul fil lui offrait deux options. Avec un émetteur de conception différente, capable de capter le son de l’air, un télégraphe vocal pourrait être créé. Avec un autre récepteur capable de séparer le signal combiné en ses composants, il était possible de réaliser une télégraphie harmonique, c'est-à-dire une télégraphie multiplex basée sur le son. Il décide de se concentrer sur la deuxième option, car l'industrie télégraphique a des exigences évidentes. Il a été confirmé dans son choix après avoir entendu parler du téléphone de Race, qui semblait être un simple jouet philosophique.

Gray a fabriqué le récepteur télégraphique harmonique à partir d'un ensemble d'électro-aimants couplés à des bandes métalliques. Chaque bande était réglée sur une fréquence spécifique et sonnait lorsque le bouton correspondant de l'émetteur était enfoncé. L'émetteur fonctionnait sur le même principe que le télégraphe musical.

Gray a amélioré son appareil au cours des deux années suivantes et l'a présenté à l'exposition. Officiellement, l'événement s'appelait "Salon international des arts, des produits industriels et des produits des sols et des mines". Il s'agissait de la première exposition universelle organisée aux États-Unis, et elle coïncidait avec la célébration du centenaire de la nation et mettait donc en vedette ce qu'on appelle. "Exposition du Centenaire" Elle a eu lieu à Philadelphie au cours de l'été 1876. Là, Gray a démontré une connexion « octruplex » (c'est-à-dire la transmission de huit messages simultanément) sur une ligne télégraphique spécialement préparée depuis New York. Cette réalisation a été hautement saluée par les juges de l’exposition, mais elle a rapidement été éclipsée par un miracle encore plus grand.

Edison

William Orton, le président de Western Union, a rapidement pris connaissance des progrès de Gray, ce qui l'a rendu très nerveux. Au mieux, si Gray réussit, la situation se traduira par des licences de brevet très coûteuses. Dans le pire des cas, le brevet de Gray deviendrait la base de la création d'une société rivale qui contesterait la domination de Western Union.

Ainsi, en juillet 1875, Orton sortit un atout dans sa manche : Thomas Edison. Edison a grandi avec la télégraphie, a passé plusieurs années comme opérateur télégraphique, puis est devenu inventeur. Son plus grand triomphe à cette époque fut la communication quadruplex, créée l’année précédente grâce à l’argent de Western Union. Orton espérait désormais améliorer son invention et surpasser ce que Gray avait réussi à faire. Il a fourni à Edison une description du téléphone de Race ; Edison a également étudié l'œuvre de Helmholtz, récemment traduite en anglais.

Histoire du relais : télégraphe parlant

Edison était au sommet de sa forme et des idées innovantes jaillissaient de lui comme des étincelles d'une enclume. L'année suivante, il montra deux approches différentes de la télégraphie acoustique : la première était similaire au télégraphe de Gray et utilisait des diapasons ou des anches vibrantes pour créer ou détecter la fréquence souhaitée. Edison n'a pas réussi à faire fonctionner un tel appareil à un niveau acceptable.

La deuxième approche, qu’il appelle « émetteur acoustique », est complètement différente. Au lieu d’utiliser des roseaux vibrants pour transmettre différentes fréquences, il les utilisait pour transmettre des impulsions à différents intervalles. Il répartissait l'utilisation du fil entre les émetteurs par temps plutôt que par fréquence. Cela nécessitait une synchronisation parfaite des vibrations dans chaque paire récepteur-émetteur afin que les signaux ne se chevauchent pas. En août 1876, il disposait d'un quadruplex fonctionnant selon ce principe, même si à une distance de plus de 100 milles, le signal devenait inutile. Il avait également des idées pour améliorer le téléphone de Race, qu'il a temporairement mises de côté.

Et puis Edison a entendu parler d'une sensation créée à l'Exposition du Centenaire de Philadelphie par un homme nommé Bell.

Cloche

Alexander Graham Bell est né à Édimbourg, en Écosse, et a grandi à Londres sous la stricte direction de son grand-père. Comme Gray et Edison, il s'est intéressé au télégraphe lorsqu'il était enfant, mais a ensuite suivi les traces de son père et de son grand-père, choisissant la parole humaine comme sa principale passion. Son grand-père, Alexander, s'est fait un nom sur scène puis a commencé à enseigner la prise de parole en public. Son père, Alexander Melville, était également enseignant et a même développé et publié un système phonétique, qu'il a appelé « parole visible ». Le jeune Alexandre (Alec, comme on l'appelait dans la famille), a choisi comme métier d'enseigner la parole aux sourds.

À la fin des années 1860, il étudiait l’anatomie et la physiologie à l’University College de Londres. L'étudiante Marie Eccleston a étudié avec lui, qu'il envisageait d'épouser. Mais ensuite il a abandonné l’apprentissage et l’amour. Ses deux frères sont morts de tuberculose et le père d'Alec a exigé que lui et le reste de sa famille émigrent vers le Nouveau Monde pour préserver la santé de son fils unique. Bell s'y conforma, même s'il y résista et s'en voulut, et partit en 1870.

Après un bref séjour en Ontario, Alexander, grâce aux relations de son père, a trouvé un emploi d'enseignant dans une école pour sourds à Boston. C’est là que les fils de son avenir commencent à se tisser.

Il a d’abord eu une élève, Mabel Hubbard, qui a perdu l’audition à l’âge de cinq ans à cause de la scarlatine. Bell a continué à donner des cours particuliers même après être devenu professeur de physiologie vocale et d'art oratoire à l'Université de Boston, et Mabel était parmi ses premiers étudiants. Au moment de la formation, elle avait un peu moins de 16 ans, soit dix ans de moins que Bell, et en quelques mois il était tombé amoureux de cette fille. Nous reviendrons plus tard sur son histoire.

En 1872, Bell renouvela son intérêt pour la télégraphie. Quelques années plus tôt, alors qu'il était encore à Londres, Bell avait entendu parler des expériences de Helmholtz. Mais Bell a mal compris la réussite de Helmholtz, estimant qu'il avait non seulement créé, mais aussi transmis des sons complexes à l'aide de l'électricité. Bell s'est donc intéressé à la télégraphie harmonique - l'utilisation combinée d'un fil avec plusieurs signaux transmis à plusieurs fréquences. Peut-être inspiré par la nouvelle selon laquelle Western Union avait acquis l'idée du télégraphe duplex auprès de son compatriote Bostonien Joseph Stearns, Bell reconsidéra ses idées et, comme Edison et Gray, commença à essayer de les mettre en œuvre.

Un jour, alors qu'il rendait visite à Mabel, il aborde le deuxième fil de son destin : debout à côté du piano, il montre à sa famille un truc qu'il a appris dans sa jeunesse. Si vous chantez une note claire au piano, la corde correspondante sonnera et vous la rejouera. Il a dit au père de Mabel qu'un signal télégraphique accordé pouvait produire le même effet et a expliqué comment il pourrait être utilisé en télégraphie multiplex. Et Bell n'aurait pas pu trouver un auditeur plus à l'écoute de son histoire : il a résonné de joie et a immédiatement compris l'idée principale : « il y a un air pour tout le monde, et un seul fil est nécessaire », c'est-à-dire la propagation des ondes du courant dans un fil peut copier en miniature la propagation des ondes aériennes générées par un son complexe. L'auditeur de Bell était Gardiner Hubbard.

Téléphone

Et maintenant, l'histoire devient très confuse, alors j'ai peur de tester la patience des lecteurs. Je vais essayer de suivre les principales tendances sans m’embourber dans les détails.

Bell, soutenu par Hubbard et le père d'un autre de ses élèves, travailla assidûment sur le télégraphe harmonique sans rendre public ses progrès. Il alternait un travail acharné avec des périodes de repos lorsque sa santé lui faisait défaut, tout en essayant de remplir ses devoirs universitaires, de promouvoir le système de « parole visible » de son père et de travailler comme tuteur. Il a embauché un nouvel assistant Thomas Watson, un mécanicien expérimenté de l'atelier mécanique de Boston de Charles Williams - des personnes intéressées par l'électricité s'y sont rassemblées. Hubbard a exhorté Bell à continuer et n'a même pas hésité à utiliser la main de sa fille comme incitation, refusant de la marier jusqu'à ce que Bell améliore son télégraphe.

À l’été 1874, alors qu’il était en vacances près de la maison familiale en Ontario, Bell eut une révélation. Plusieurs pensées qui existaient dans son subconscient ont fusionné en une seule : le téléphone. Ses pensées ont été influencées notamment phonautographe - le premier appareil d'enregistrement sonore au monde à peindre des ondes sonores sur du verre fumé. Cela a convaincu Bell que le son, quelle que soit sa complexité, pouvait être réduit aux mouvements d'un point dans l'espace, comme le mouvement du courant dans un fil. Nous ne nous attarderons pas sur les détails techniques, car ils n’ont rien à voir avec les téléphones réellement créés et la praticité de leur utilisation est discutable. Mais ils ont amené la pensée de Bell dans une nouvelle direction.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Croquis conceptuel du téléphone Bell original avec "harmoniques" (n'a pas été construit)

Bell abandonna un temps cette idée pour poursuivre, comme ses partenaires l'attendaient de lui, l'objectif de créer un télégraphe harmonique.

Mais il s'est vite lassé de la routine consistant à peaufiner les instruments, et son cœur, fatigué des nombreux obstacles pratiques qui s'opposaient à la transition d'un prototype fonctionnel à un système pratique, s'est de plus en plus tourné vers le téléphone. La voix humaine était sa première passion. Au cours de l'été 1875, il découvrit que les roseaux vibrants pouvaient non seulement fermer et ouvrir rapidement un circuit à la manière d'une clé télégraphique, mais également créer un courant ondulatoire continu lorsqu'ils se déplaçaient dans un champ magnétique. Il a raconté son idée de téléphone à Watson et, ensemble, ils ont construit le premier modèle de téléphone sur ce principe: un diaphragme vibrant dans le champ d'un électro-aimant excitait un courant ondulatoire dans le circuit magnétique. Cet appareil était capable de transmettre certains sons vocaux étouffés. Hubbard n'a pas été impressionné par l'appareil et a ordonné à Bell de revenir aux vrais problèmes.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Le téléphone à potence vestigial de Bell de l'été 1875

Mais Bell a quand même convaincu Hubbard et les autres partenaires que l'idée devait être brevetée, car elle pouvait être utilisée en télégraphie multiplex. Et si vous déposez un brevet, personne ne vous interdira d'y mentionner la possibilité d'utiliser l'appareil pour des communications vocales. Puis, en janvier, Bell a ajouté un nouveau mécanisme pour générer du courant d’onde au projet de brevet : la résistance variable. Il voulait relier un diaphragme vibrant, qui recevait le son, à un contact en platine, abaissé et élevé à partir d'un récipient contenant de l'acide, dans lequel se trouvait un autre contact fixe. Lorsque le contact mobile s'enfonçait plus profondément, une plus grande surface entrait en contact avec l'acide, ce qui réduisait la résistance au courant circulant entre les contacts - et vice versa.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Croquis de Bell du concept d'un émetteur liquide à résistance variable

Hubbard, conscient que Gray était sur les talons de Bell, a envoyé la demande de brevet actuelle au bureau des brevets le matin du 14 février, sans attendre la confirmation finale de Bell. Et dans l'après-midi du même jour, l'avocat de Gray est arrivé avec son brevet. Il contenait également une proposition visant à générer un courant de vague en utilisant une résistance variable liquide. Il a également mentionné la possibilité d'utiliser l'invention à la fois pour la transmission télégraphique et vocale. Mais il était en retard de plusieurs heures afin d'interférer avec le brevet de Bell. Si l'ordre d'arrivée avait été différent, il y aurait eu une longue audience de priorité avant qu'un brevet ne soit délivré. En conséquence, le 7 mars, Bell a obtenu le brevet numéro 174 465, « Améliorations en télégraphie », qui a posé la pierre angulaire de la domination future du système Bell.

Mais cette histoire dramatique n’est pas sans ironie. Car le 14 février 1876, ni Bell ni Gray n'avaient construit un modèle fonctionnel du téléphone. Personne n'a essayé cela, à l'exception de la brève tentative de Bell en juillet dernier, au cours de laquelle il n'y avait pas de résistance variable. Les brevets ne doivent donc pas être considérés comme des jalons dans l’histoire de la technologie. Ce moment critique dans le développement de la téléphonie en tant qu’entreprise commerciale n’avait pas grand-chose à voir avec le téléphone en tant qu’appareil.

Ce n'est qu'après avoir déposé le brevet que Bell et Watson ont eu l'opportunité de revenir au téléphone, malgré les demandes constantes de Hubbard pour la poursuite des travaux sur le télégraphe multiplex. Bell et Watson ont passé plusieurs mois à essayer de faire fonctionner l'idée de la résistance variable liquide, et un téléphone construit sur ce principe a été utilisé pour transmettre la célèbre phrase : « M. Watson, venez ici, je veux vous voir ».

Mais les inventeurs avaient constamment des problèmes avec la fiabilité de ces émetteurs. Bell et Watson ont donc commencé à travailler sur de nouveaux émetteurs utilisant le principe magnéto qu'ils avaient expérimenté au cours de l'été 1875, utilisant le mouvement d'un diaphragme dans un champ magnétique pour exciter directement un courant. Les avantages étaient la simplicité et la fiabilité. L'inconvénient était que la faible intensité du signal téléphonique était une conséquence des vibrations dans l'air créées par la voix de l'orateur. Cela limitait la distance de fonctionnement effective de l'émetteur magnéto. Et dans un appareil à résistance variable, la voix modulait le courant créé par la batterie, qui pouvait être rendu aussi fort que souhaité.

Les nouvelles magnétos fonctionnaient bien mieux que celles de l'été dernier, et Gardiner décida qu'il y avait peut-être quelque chose dans l'idée du téléphone après tout. Entre autres activités, il a siégé au comité de l'exposition sur l'éducation et la science du Massachusetts pour l'exposition du centenaire qui approche. Il a utilisé son influence pour obtenir à Bell une place dans une exposition et un concours où les juges jugeaient les inventions électriques.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Émetteur magnéto Bell/Watson. Un diaphragme métallique vibrant D se déplace dans le champ magnétique d'un aimant H et excite un courant dans le circuit

Histoire du relais : télégraphe parlant
Destinataire

Les juges sont venus voir Bell immédiatement après avoir étudié le télégraphe harmonique de Gray. Il les laissa au récepteur et se dirigea vers l'un des émetteurs situés une centaine de mètres plus loin dans la galerie. Les interlocuteurs de Bell étaient étonnés de l'entendre chanter et des paroles sortir d'une petite boîte métallique. L'un des juges était un compatriote écossais de Bell. William Thomson (qui reçut plus tard le titre de Lord Kelvin). Dans une joyeuse excitation, il a traversé le hall en courant vers Bell pour lui dire qu'il avait entendu ses paroles, et a ensuite déclaré que le téléphone était « la chose la plus étonnante qu'il ait vue en Amérique ». L'empereur du Brésil était également présent, qui a d'abord pressé la boîte contre son oreille, puis a bondi de sa chaise en criant : « J'entends, j'entends !

La publicité générée par Bell lors de l'exposition a conduit Edison à poursuivre ses idées antérieures en matière de transmission téléphonique. Il s'attaqua immédiatement au principal inconvénient de l'appareil de Bell : le fragile émetteur magnéto. Grâce à ses expériences avec le quadruplex, il savait que la résistance des copeaux de charbon changeait avec les changements de pression. Après de nombreuses expérimentations avec différentes configurations, il met au point un émetteur à résistance variable fonctionnant sur ce principe. Au lieu d’un contact se déplaçant dans un liquide, les ondes de pression de la voix du locuteur comprimaient le « bouton » en carbone, modifiant ainsi sa résistance, et donc l’intensité du courant dans le circuit. Beaucoup plus fiable et plus facile à mettre en œuvre que les émetteurs liquides conçus par Bell et Gray, ce système contribua de manière décisive au succès à long terme du téléphone.

Histoire du relais : télégraphe parlant

Mais Bell restait le premier à fabriquer un téléphone, malgré les avantages évidents en termes d'expérience et de compétences de ses concurrents. Il a été le premier non pas parce qu'il avait une idée que d'autres n'avaient pas atteinte - ils pensaient aussi au téléphone, mais ils le considéraient comme insignifiant par rapport au télégraphe amélioré. Bell fut le premier parce qu'il préférait la voix humaine au télégraphe, à tel point qu'il résista aux souhaits de ses partenaires jusqu'à ce qu'il puisse prouver la fonctionnalité de son téléphone.

Qu’en est-il du télégraphe harmonique, sur lequel Gray, Edison et Bell ont consacré tant d’efforts et de réflexion ? Jusqu’à présent, rien n’a fonctionné. Maintenir les vibrateurs mécaniques aux deux extrémités du câble dans un alignement parfait s'est avéré très difficile, et personne ne savait comment amplifier le signal combiné pour fonctionner sur de longues distances. Ce n'est que vers le milieu du XNUMXe siècle, après que la technologie électrique, à commencer par la radio, ait permis un réglage précis des fréquences et une amplification à faible bruit, que l'idée d'empiler plusieurs signaux pour les transmettre sur un seul fil est devenue une réalité.

Adieu à Bell

Malgré le succès du téléphone à l'exposition, Hubbard n'était pas intéressé par la construction d'un système téléphonique. L'hiver suivant, il proposa à William Orton, président de Western Union, d'acheter tous les droits sur le téléphone sous le brevet de Bell pour 100 000 $. Orton refusa, influencé par une combinaison d'aversion pour Hubbard et ses projets de télégraphe postal, de confiance en lui et de Le travail d'Edison sur le téléphone et aussi la conviction que le téléphone, comparé au télégraphe, ne signifiait pas grand-chose. D'autres tentatives visant à vendre l'idée du téléphone ont échoué, en grande partie à cause des craintes liées au coût énorme des litiges concernant les droits de brevet en cas de commercialisation. Ainsi, en juillet 1877, Bell et ses associés fondèrent la Bell Telephone Company pour organiser leur propre service téléphonique. Le même mois, Bell épousa finalement Mabel Gardiner au domicile familial, réussissant suffisamment pour gagner la bénédiction de son père.

Histoire du relais : télégraphe parlant
Alec avec sa femme Mabel et ses deux enfants survivants - ses deux fils sont morts en bas âge (vers 1885)

L'année suivante, Orton change d'avis à propos du téléphone et crée sa propre entreprise, l'American Speaking Telephone Company, dans l'espoir que les brevets d'Edison, Gray et d'autres protégeront l'entreprise des attaques juridiques de Bell. Elle est devenue une menace mortelle pour les intérêts de Bell. Western Union présentait deux avantages principaux. Premièrement, d’importantes ressources financières. L'entreprise de Bell avait besoin d'argent parce qu'elle louait du matériel à ses clients, ce qui mettait plusieurs mois à s'amortir. Deuxièmement, l'accès à l'émetteur amélioré d'Edison. Quiconque comparait son émetteur avec celui de Bell ne pouvait s'empêcher de remarquer la meilleure clarté et le meilleur volume de la voix du premier. L'entreprise de Bell n'a eu d'autre choix que de poursuivre son concurrent pour contrefaçon de brevet.

Si Western Union avait des droits clairs sur le seul émetteur de haute qualité disponible, elle disposerait d’un puissant levier pour parvenir à un accord. Mais l'équipe de Bell a découvert un brevet antérieur pour un appareil similaire, obtenu par un émigré allemand. Émile Berliner, et je l'ai acheté. Ce n'est qu'après de nombreuses années de batailles juridiques que le brevet d'Edison a été prioritaire. Voyant que la procédure échouait, en novembre 1879, Western Union accepta de transférer tous les droits de brevet sur le téléphone, l'équipement et la base d'abonnés existante (55 000 personnes) à la société Bell. En échange, ils demandaient seulement 20 % des locations de téléphones pour les 17 prochaines années et aussi que Bell reste en dehors du secteur télégraphique.

La société Bell a rapidement remplacé les appareils Bell par des modèles améliorés basés d'abord sur le brevet de Berliner, puis sur les brevets obtenus de Western Union. À la fin du litige, la principale occupation de Bell était de témoigner dans des litiges en matière de brevets, qui étaient nombreux. En 1881, il avait complètement pris sa retraite. Comme Morse et contrairement à Edison, il n’était pas un créateur de systèmes. Theodore Vail, un directeur énergique que Gardiner avait détourné du service postal, prit le contrôle de l'entreprise et la conduisit à une position dominante dans le pays.

Au départ, le réseau téléphonique s'est développé de manière très différente du réseau télégraphique. Ces derniers se sont développés à pas de géant d'un centre commercial à l'autre, parcourant 150 km à la fois, recherchant les plus grandes concentrations de clients de valeur, et complétant ensuite le réseau par des connexions vers des marchés locaux plus petits. Les réseaux téléphoniques se sont développés comme des cristaux à partir de petits points de croissance, à partir de quelques clients situés dans des clusters indépendants dans chaque ville et environs, et ont lentement, au fil des décennies, fusionné en structures régionales et nationales.

Il y avait deux obstacles à la téléphonie à grande échelle. Il y avait d’abord le problème de la distance. Même avec des émetteurs amplifiés à résistance variable basés sur l'idée d'Edison, la portée de fonctionnement du télégraphe et du téléphone était incomparable. Le signal téléphonique, plus complexe, était plus sensible au bruit et les propriétés électriques des courants fluctuants étaient moins bien connues que celles du courant continu utilisé dans le télégraphe.

Deuxièmement, il y a eu un problème de communication. Le téléphone de Bell était un appareil de communication un à un ; il pouvait connecter deux points sur un seul fil. Pour le télégraphe, cela ne posait pas de problème. Un bureau pourrait servir de nombreux clients et les messages pourraient être facilement acheminés depuis le bureau central via une autre ligne. Mais il n’existait pas de moyen simple de transmettre une conversation téléphonique. Dans la première implémentation du téléphone, la troisième personne et les suivantes ne pouvaient se connecter qu'avec les deux personnes parlant via ce qui sera plus tard appelé un « téléphone couplé ». Autrement dit, si tous les appareils des abonnés étaient connectés à une seule ligne, chacun d’eux pourrait parler (ou écouter) avec les autres.

Nous reviendrons en temps voulu sur le problème de la distance. DANS partie suivante Nous approfondirons la problématique des connexions et ses conséquences, qui ont eu un impact sur le développement des relais.

Quoi lire

Robert V. Bruce, Bell : Alexander Graham Bell et la conquête de la solitude (1973)
David A. Hounshell, « Elisha Gray et le téléphone : sur les inconvénients d'être un expert », Technologie et culture (1975).
Paul Israel, Edison : Une vie d'invention (1998)
George B. Prescott, Le téléphone parlant, le phonographe parlant et autres nouveautés (1878)

Source: habr.com

Histoire du relais : télégraphe parlant