Вопрос 2. Начало развития в мире телефонной связи

Признанным во всем мире создателем телефона является Александр Грэм Белл, шотландец по происхождению, преподаватель в школе глухонемых. Электротехника лежала в стороне от той профессии, в которой достиг немалых успехов, возглавляя школу обучения речи глухих в Бостоне. Она была его страстным увлечением, которому он отдавал все свое свободное время, пытаясь создать конструкцию «гармонического телеграфа».

Рисунок 3 – Схема устройства телефона Бэлла

Устройство Белла показано на рис. 3. Для передачи и приема он вы­брал две одинаковые конструкции, в которых были: рупор А, кожаная мембрана а, прикрепленная к ее центру жесткая тяга с и электромагнит b. Звук человеческой речи поступал в рупор А, в результате мембрана а коле­балась и через тягу с приводила в движение сердечник d электромагнита, по обмотке которого протекает ток от батареи Е. Изменение положения сердечника вызывало изменение тока в линии связи и, следовательно, изменение тока в обмотке приемного электромагнита f. В свою очередь, это вызывало возвратно-поступательное движение его сердечника k, ко­торый через жесткую тягу h возбуждал колебания мембраны I приемного рупора А. В системе Белла использовались электромагнитные микрофон и телефон.

В устройстве Грея применялся жидкостный микрофон, который под действием звукового давления изменял свое сопротивление, изменяя ток в линии связи. Телефон у Грея, как и у Белла, был электромагнитным.

Дальность передачи речи по линиям связи ограничивалась мощно­стью принимаемого в конце линии связи сигнала, которая зависела от ее сопротивления и от чувствительности микрофона — минимального уровня сигнала, который мог быть преобразован на конце линии связи в слы­шимый звук. Дальнейшие усовершенствования телефонной техники были направлены на создание чувствительных микрофонов и телефонов. Един­ственным способом уменьшения потерь в линии связи было увеличение диаметра ее проводов.

Рисунок 5 – Микрофон Юза

В 1878 году англичанин Дэвид Эдвард Юз изобрел угольный микро­фон, состоящий из угольной палочки, свободно вставленной в углубления угольных колодок. Сопротивление этого микрофона изменялось в соответ­ствии со звуковыми колебаниями. Такой микрофон оказался гораздо чув­ствительнее электромагнитного. Юз отказался патентовать свое изобрете­ние. Он демонстрировал устройство Королевскому обществу в Лондоне. Применение в телефонном приборе вместо стержневого подковообразно­го постоянного магнита также позволило увеличить его чувствительное

В 1878 г. Эдисон для усиления электрических сигналов и увеличения дальности действия телефонной связи предложил в микрофонную цепь включить индукционную катушку, повышающую напряжение. Им были получены десятки патентов на различные варианты угольного микрофона.

Для развития телефонии в России многое сделал талантливый изоб­ретатель Павел Михайлович Голубицкий.

В 1880 г. он сконструировал многополюсный микрофон, способный при воздействии звука создавать в линии связи большие токи, что поз­воляло обеспечить телефонную связь на дальние расстояния, В 1881 г. Голубицкий получил привилегию на порошковый угольный микрофон.

Белл оставался активным изобретателем все жизнь. В области телефонной связи он сделал еще одно пионерское изобретение. Еще в 1880 г. он задумался о возможности использования све­та для передачи звуковых сигналов и получил американский патент на «фотофон». Это устрой­ство передавало голос по световому лучу. Голос человека, «проектировался» через стеклянную трубку на тонкое зеркало, которое действовало как передатчик. Акустические колебания вызвали колебания зеркала, на которое был направлен солнечный свет.

На приемной стороне системы свет попа­дал на параболическое зеркало, которое фокусировало его на светочувствительный селеновый элемент (фотоэлемент), включенный в цепь с телефоном. Электрическое сопротивление селена, изменялось в соответствии с уровнем полученного света, изменяя ток, текущий в цепи. Телефон преобразовывал ток в речь.

Связь осуществлялась на небольшое расстояние. Фотофон является далеким предшественником современной волоконно-оптической связи, од­нако в те годы практического применения фотофон не нашел. Отметим что в 1897 г. права на это изобретение приобрела «Американская Компа­ния Белла».