Telefoon

Geschiedenis

Door de geschiedenis heen hebben mensen methoden bedacht om over lange afstanden te communiceren. De vroegste methoden omvatten ruwe systemen zoals trommelkloppingen of rooksignalering. Deze systemen evolueerden naar optische telegrafie en tegen het begin van de 19e eeuw elektrische telegrafie. De eerste eenvoudige telefoons, die bestonden uit een lang snoer en twee blikjes, waren in het begin van de achttiende eeuw bekend.

Een werkend elektrisch spraaktransmissiesysteem werd voor het eerst gedemonstreerd door Johann Philipp Reis in 1863. Zijn machine bestond uit een trillend membraan dat een elektrisch circuit opende of sloot. Terwijl Reis zijn machine alleen gebruikte om de aard van geluid te demonstreren, probeerden andere uitvinders meer praktische toepassingen van deze technologie te vinden. Ze werden gevonden door Alexander Graham Bell in 1876 toen hij een patent kreeg voor de eerste operationele telefoon. Deze uitvinding bleek een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop mensen over de hele wereld communiceren.

Bells interesse in telefonie kwam voornamelijk voort uit zijn achtergrond in vocale fysiologie en zijn spraakonderwijs aan doven. Zijn doorbraakexperiment vond plaats op 2 juni 1875. Hij en zijn assistent, Thomas Watson, werkten aan een harmonische telegraaf. Toen een rietje op de zender van Watson bleef hangen, werd een intermitterende stroom omgezet in een continue stroom. Bell kon het geluid op zijn ontvanger horen, wat zijn overtuiging bevestigde dat geluid kon worden verzonden en opnieuw omgezet via een elektrische draad met behulp van een continue elektrische stroom.

Het originele telefoonontwerp dat Bell patenteerde, was heel anders dan de telefoon die we tegenwoordig kennen. In feite was het gewoon een aangepaste versie van een telegraaf. Het belangrijkste verschil was dat het echt geluid kon overbrengen. Bell bleef zijn ontwerp verbeteren. Na twee jaar creëerde hij een magnetische telefoon die de voorloper was van moderne telefoons. Dit ontwerp bestond uit een zender, ontvanger en een magneet. De zender en ontvanger bevatten elk een diafragma, een metalen schijf. Tijdens een telefoongesprek zorgden de trillingen van de stem van de beller ervoor dat het diafragma in de zender bewoog. Deze beweging werd via de telefoonlijn doorgestuurd naar de ontvanger. Het ontvangende diafragma begon te trillen, waardoor geluid werd geproduceerd en de oproep werd voltooid.

Hoewel de magnetische telefoon een belangrijke doorbraak was, had deze belangrijke nadelen. Bellers moesten bijvoorbeeld schreeuwen om ruis en stemvervormingen te overwinnen. Bovendien was er een tijdsverloop in de transmissie, wat resulteerde in bijna onsamenhangende gesprekken. Deze problemen werden uiteindelijk opgelost toen de telefoon talrijke ontwerpwijzigingen onderging. De eerste telefoons die aan consumenten werden aangeboden, gebruikten een enkele microfoon. Dit vereiste dat de gebruiker erin sprak en het vervolgens aan het oor hield om te luisteren. Thomas Edison introduceerde een model met een beweegbaar luisteroortje en een stationaire spreekbuis. Bij het plaatsen van een oproep werd de hoorn van de haak genomen en werd de gebruiker rechtstreeks doorverbonden met een telefoniste die vervolgens handmatig van draad zou wisselen om te zenden. In 1878 werd de eerste handmatige telefooncentrale geopend. Het bedient 21 klanten in New Haven, Connecticut. Het gebruik van de telefoon verspreidde zich snel en in 1891 werd het eerste automatische nummeroproepmechanisme geïntroduceerd.

De langeafstandsdienst werd voor het eerst beschikbaar gemaakt in 1881. De transmissiesnelheden waren echter niet goed en het was moeilijk te horen. In 1900 ontwierpen twee werknemers van Bell System laadspoelen die vervormingen tot een minimum konden beperken. In 1912 werd de vacuümbuis als versterker aan de telefoon aangepast. Dit maakte het mogelijk om een ​​transcontinentale telefoonlijn te hebben, voor het eerst gedemonstreerd in 1915. In 1956 werd een onderzeese kabel over de Atlantische Oceaan gelegd om trans-Atlantische telefooncommunicatie mogelijk te maken. De telecommunicatie-industrie zorgde in 1962 voor een revolutie toen in een baan om de aarde draaiende communicatiesatellieten werden gebruikt. In 1980 werd een glasvezelsysteem geïntroduceerd, wat opnieuw een revolutie teweegbracht in de industrie.

Achtergrond

Telefoons werken nog steeds volgens dezelfde basisprincipes die Bell meer dan honderd jaar geleden introduceerde. Als iemand wil bellen, neemt hij de hoorn op. Hierdoor wordt de telefoon verbonden met een routeringsnetwerk. Wanneer de nummers op een toetstoontoetsenbord worden ingedrukt, worden signalen via de telefoonlijn naar het routeringsstation gestuurd. Hier wordt elk cijfer herkend als een combinatie van toonfrequenties. De specifieke cijfercombinatie zorgt ervoor dat een signaal naar een andere telefoon wordt gestuurd waardoor deze overgaat. Wanneer die telefoon wordt opgenomen, wordt een verbinding tussen de twee telefoons tot stand gebracht.

Het mondstuk fungeert als microfoon. Geluidsgolven van de stem van de gebruiker zorgen ervoor dat een dunne, plastic schijf in de telefoon gaat trillen. Dit verandert de afstand tussen de plastic schijf en een andere metalen schijf. De intensiteit van een elektrisch veld tussen de twee schijven verandert hierdoor en er wordt een variërende elektrische stroom door de telefoonlijn gestuurd. De ontvanger op de andere telefoon pikt deze stroom op. Als het de ontvanger binnenkomt, gaat het door een reeks elektromagneten. Deze magneten zorgen ervoor dat een metalen diafragma gaat trillen. Deze trilling reproduceert de stem die de stroom initieerde. Een versterker in de ontvanger maakt het makkelijker om te horen. Wanneer een van de telefoons wordt opgehangen, wordt de elektrische stroom verbroken, waardoor alle routeringsverbindingen worden vrijgegeven.

Eiisha grijs

Elisha Gray was de belangrijkste rivaal van Alexander Graham Bell, eerst voor de uitvinding van de harmonische telegraaf en vervolgens van de telefoon. Hij was een productieve uitvinder en verleende tijdens zijn leven zo'n 70 patenten. Geboren in Barnesville, Ohio, op 2 augustus 1935, en opgegroeid op een boerderij, moest Gray vroegtijdig van school af toen zijn vader stierf, maar vervolgde later zijn studie aan het Oberlin College, waar hij zich toelegde op natuurwetenschappen, met name elektriciteit, en ondersteunde zelf als timmerman.

Nadat hij Oberlin had verlaten, zette Gray zijn elektrische experimenten voort, waarbij hij zich concentreerde op telegrafie. In 1867 patenteerde hij een verbeterd telegraafrelais en later een telegraafschakelaar, een "aankondiger" voor hotels en grote zakelijke kantoren, een telegrafische repeater en een telegraaflijnprinter. Hij experimenteerde ook met manieren om meerdere, afzonderlijke berichten tegelijkertijd over een enkele draad te verzenden, een onderwerp dat ook de inspanningen van Bell boeide. Gray had de overhand en diende in februari 1875 zijn patentaanvraag voor harmonische telegraaf in, twee dagen voor Bells soortgelijke aanvraag.

Gray begon nu manieren te onderzoeken om spraakberichten te verzenden en ontwikkelde al snel een telefoonontwerp met een vloeibare zender en variabele weerstand. In een van de meest opmerkelijke toevalligheden in de geschiedenis van uitvindingen, diende Gray op 14 februari 1876 een kennisgeving in van zijn voornemen om zijn apparaat te patenteren - slechts twee uur nadat Bell zijn eigen telefoonoctrooi bij hetzelfde kantoor had ingediend. Western Union Telegraph Company kocht de rechten op Gray's telefoon en ging in de telefoonbusiness; de Bell Telephone Company lanceerde in ruil daarvoor een bittere rechtszaak.

Ondertussen was Gray in 1869 een van de oprichters van Gray and Barton, een winkel voor elektrische apparatuur in Cleveland, Ohio. Dit werd Western Electric Manufacturing of Chicago in 1872, dat evolueerde tot Western Electric Company, dat ironisch genoeg in 1881 het grootste afzonderlijke onderdeel van Bell Telephone werd.

Het gepresenteerde transmissiesysteem beschrijft wat er gebeurt tijdens een lokale oproep. Het varieert enigszins voor andere soorten gesprekken, zoals interlokale of mobiele gesprekken. Interlokale gesprekken zijn niet altijd rechtstreeks via draden verbonden. In sommige gevallen wordt het signaal omgezet De elektronische componenten van de telefoon zijn geavanceerd en gebruiken de nieuwste elektronische verwerkingstechnologie. De printplaat wordt op dezelfde manier geproduceerd als printplaten voor andere soorten elektronische apparatuur. Het voorbedrukte, niet-geleidende bord wordt door een reeks machines gevoerd die de juiste chips, diodes, condensatoren en andere elektronische onderdelen op de juiste plaatsen plaatsen. Om de elektronische onderdelen op het bord te bevestigen, wordt een golfsoldeermachine gebruikt. naar een satellietschotelsignaal en verzonden via een satelliet. Bij mobiele telefoons wordt het signaal naar een mobiele antenne gestuurd. Hier wordt het via radiogolven naar de juiste mobiele telefoon gestuurd.

Grondstoffen

Voor het maken van telefoons worden verschillende grondstoffen gebruikt. Materialen variëren van glas, keramiek, papier, metalen, rubber en kunststof. De primaire componenten op de printplaat zijn gemaakt van silicium. De buitenste behuizing van de telefoon is meestal gemaakt van een sterk, slagvast polymeer. Om de eigenschappen van dit polymeer te wijzigen, worden verschillende vulstoffen en kleurstoffen gebruikt. De luidsprekers hebben magnetische materialen nodig.

Ontwerp

Moderne telefoons zijn er in vele soorten en maten, maar ze hebben allemaal dezelfde algemene kenmerken. Ze bestaan ​​uit een enkele handset die zowel de zender als de ontvanger bevat. De handset rust op het basisstation wanneer de telefoon niet in gebruik is. Ze hebben ook een kiessysteem dat ofwel een draaiknop of een druktoetsenbord is. Onlangs zijn roterende telefoons uitgefaseerd ten gunste van het meer bruikbare toetsenbord. Om de consument te waarschuwen dat er een oproep binnenkomt, zijn telefoons uitgerust met beltonen. Er wordt ook een grote verscheidenheid aan gespecialiseerde telefoons geproduceerd. Luidsprekertelefoons zijn gemaakt om de consument in staat te stellen een telefoongesprek te voeren De afzonderlijke onderdelen van de telefoon worden zowel automatisch als handmatig in elkaar gezet. De zender en ontvanger worden door machines in elkaar gezet. Deze onderdelen worden vervolgens naar de hoofdassemblagelijn gevoerd en in de gegoten headset gestoken. Evenzo wordt de interne elektronica, inclusief het touch-tone pad, in de hoofdbehuizing gestoken en met schroeven bevestigd. zonder de handset vast te houden. Er zijn ook draadloze telefoons beschikbaar. Deze modellen vereisen geen directe aansluiting van de handset op het basisstation. In plaats daarvan wordt de stem van de gebruiker omgezet in radiogolven en vervolgens naar de telefoonbasis gestuurd. Dit wordt op zijn beurt omgezet in een elektrisch signaal en naar de telefoonlijnen gestuurd. Een ander type gewone telefoon is de mobiele telefoon. Deze telefoons gebruiken radiogolven en een antennesysteem om te communiceren tussen telefoons.

Het fabricageproces

Omdat er zoveel verschillende onderdelen nodig zijn voor het maken van een telefoon, worden de componenten meestal door verschillende bedrijven geproduceerd en vervolgens door de telefoonfabrikant geassembleerd. De belangrijkste componenten zijn de interne elektronica, de handset en de verschillende plastic onderdelen.

Kunststof onderdelen

• 1 Om de plastic onderdelen zoals de basis, de behuizing van de handset en drukknoppen te produceren, wordt meestal spuitgieten gedaan. Bij dit proces worden korrels kunststof polymeer in de trechter van een spuitgietmachine gedaan. Vervolgens gaan ze door een hydraulisch gestuurde schroef en worden gesmolten. Terwijl de schroef draait, wordt het gesmolten plastic door een mondstuk bewogen en in een mal gespoten. Vlak voor deze injectie worden de twee helften van een mal samengebracht om een ​​holte te vormen die past bij de vorm van het telefoongedeelte. In de mal wordt het plastic een bepaalde tijd onder druk gehouden en vervolgens afgekoeld. Als het afkoelt, hardt het uit en vormt het de vorm van het onderdeel. Deze mal is gecoat met chroom om een ​​glanzend oppervlak te creëren.
• 2 Na korte tijd worden de malhelften geopend en wordt het onderdeel uitgeworpen. De mal sluit zich dan weer en het proces begint opnieuw. Op dit punt in het proces worden veel van de onderdelen handmatig geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat er geen aanzienlijk beschadigde onderdelen worden gebruikt. Als er beschadigde onderdelen zijn, worden ze opzij gezet om te worden omgesmolten en omgevormd tot nieuwe onderdelen.

Interne elektronica

• 3 De elektronische componenten van de telefoon zijn geavanceerd en maken gebruik van de nieuwste elektronische verwerkingstechnologie. De printplaat wordt op dezelfde manier geproduceerd als printplaten voor andere soorten elektronische apparatuur. Het proces begint met een bord gemaakt van niet-geleidend materiaal waarop de elektronische configuratie is afgedrukt met behulp van een geleidend materiaal. Dit bord wordt vervolgens door een reeks machines gevoerd die de juiste chips, diodes, condensatoren en andere elektronische onderdelen op de juiste plaatsen plaatsen. Om schade door stof te voorkomen, wordt het proces voltooid in een speciaal gereinigde ruimte. Als het klaar is, wordt het naar de volgende stap gestuurd om te solderen.
• 4 Om de elektronische onderdelen op het bord te bevestigen, wordt een golfsoldeermachine gebruikt. Voordat de plaat in de machine wordt geplaatst, wordt deze gewassen om verontreinigingen te verwijderen. Bij binnenkomst wordt het bord verwarmd met infraroodwarmte. De onderkant van het bord wordt over een golf gesmolten soldeer geleid en door capillaire werking worden alle benodigde plekken opgevuld. Als het bord afkoelt, hardt het soldeer uit en blijven de stukjes op hun plaats. Hierdoor ontstaat een elektrische verbinding tussen de printplaten en de componenten.

Montage en verpakking

• 5 De losse onderdelen worden zowel automatisch als handmatig in elkaar gezet. De zender en ontvanger worden door machines in elkaar gezet. Deze onderdelen worden vervolgens naar de hoofdassemblagelijn gevoerd en in de gegoten headset gestoken. Evenzo wordt de interne elektronica, inclusief het touch-tone pad, in de hoofdbehuizing gestoken en met schroeven bevestigd. De headset wordt vervolgens op de telefoonbasis geplaatst en het telefoonakkoord kan ook worden aangebracht.
• 6 Nadat alle telefoononderdelen zijn gemonteerd, worden de voltooide telefoons in de definitieve verpakking gedaan. Meestal worden ze in plastic verpakt en in dozen gedaan. Er wordt ook een verpakkingsmateriaal zoals polystyreen meegeleverd om het apparaat te beschermen tegen beschadiging tijdens het transport. Een gebruikershandleiding of andere literatuur is inbegrepen en de doos is verzegeld met tape. De dozen worden op pallets gestapeld, verscheept naar distributeurs en ten slotte naar klanten.

Kwaliteitscontrole

Om de kwaliteit van elke telefoon te waarborgen, worden tijdens het hele productieproces visuele en elektrische inspecties uitgevoerd en worden de meeste gebreken gedetecteerd. Bovendien wordt elke voltooide telefoon getest om te controleren of deze werkt. Vaak worden deze tests uitgevoerd onder verschillende omgevingsomstandigheden, zoals extreme hitte en vochtigheid, om de extremen te simuleren die in een echte omgeving worden ervaren. Plastic onderdelen worden onderworpen aan marteltests om ervoor te zorgen dat ze nog steeds functioneren, zelfs na een mate van misbruik door consumenten. De nummers op een touch-tone pad worden bijvoorbeeld onder een rubberen vinger geplaatst die zo vaak op de knoppen tikt dat het gelijk staat aan veertig jaar kiezen. Aangezien veel van de onderdelen waaruit de telefoon bestaat, worden geproduceerd door onderaannemers, zijn telefoonfabrikanten sterk afhankelijk van deze leveranciers voor een goede kwaliteit. Om een ​​consistente productie te garanderen, stellen de meeste telefoonfabrikanten kwaliteitsspecificaties op voor afzonderlijke onderdelen waaraan de leveranciers moeten voldoen.

De Toekomst

De telefoontechnologie verbetert snel. In de toekomst zullen draadloze telefoons kleiner en lichter worden ontworpen. Ze zullen een breder zend- en ontvangstbereik hebben. Ook de geluidskwaliteit zal worden verbeterd. Andere technologieën die de telefoon integreren met computers en kabeltelevisie zullen gemeengoed zijn. Ook de kiessystemen zullen worden verbeterd. In een recente demonstratie toonde een bedrijf een technologie die stemcommando's accepteert om een ​​telefoonnummer te bellen.