Téléphone

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Historique

Tout au long de l'histoire, les gens ont mis au point des méthodes pour communiquer sur de longues distances. Les premières méthodes impliquaient des systèmes bruts tels que le battement de tambour ou la signalisation de fumée. Ces systèmes ont évolué vers la télégraphie optique et, au début des années 1800, la télégraphie électrique. Les premiers téléphones simples, composés d'une longue ficelle et de deux canettes, étaient connus au début du XVIIIe siècle.

Un système de transmission vocale électrique fonctionnel a été démontré pour la première fois par Johann Philipp Reis en 1863. Sa machine consistait en une membrane vibrante qui ouvrait ou fermait un circuit électrique. Alors que Reis n'a utilisé sa machine que pour démontrer la nature du son, d'autres inventeurs ont essayé de trouver des applications plus pratiques de cette technologie. Ils ont été découverts par Alexander Graham Bell en 1876 lorsqu'il a obtenu un brevet pour le premier téléphone opérationnel. Cette invention s'est avérée révolutionner la façon dont les gens communiquent à travers le monde.

L'intérêt de Bell pour la téléphonie découle principalement de sa formation en physiologie vocale et de son enseignement de la parole aux sourds. Son expérience révolutionnaire a eu lieu le 2 juin 1875. Lui et son assistant, Thomas Watson, travaillaient sur un télégraphe harmonique. Lorsqu'un roseau s'est collé sur l'émetteur de Watson, un courant intermittent a été converti en un courant continu. Bell a pu entendre le son sur son récepteur confirmant sa conviction que le son pouvait être transmis et reconverti à travers un fil électrique en utilisant un courant électrique continu.

La conception originale du téléphone brevetée par Bell était très différente du téléphone que nous connaissons aujourd'hui. Dans un sens réel, ce n'était qu'une version modifiée d'un télégraphe. La principale différence était qu'il pouvait transmettre un son vrai. Bell a continué à améliorer sa conception. Après deux ans, il a créé un téléphone magnétique qui était le précurseur des téléphones modernes. Cette conception se composait d'un émetteur, d'un récepteur et d'un aimant. L'émetteur et le récepteur contenaient chacun un diaphragme, qui est un disque métallique. Lors d'un appel téléphonique, les vibrations de la voix de l'appelant faisaient bouger le diaphragme de l'émetteur. Cette motion a été transférée le long de la ligne téléphonique jusqu'au récepteur. Le diaphragme récepteur a commencé à vibrer, produisant ainsi un son et complétant l'appel.

Alors que le téléphone magnétique était une percée importante, il présentait des inconvénients importants. Par exemple, les appelants devaient crier pour surmonter le bruit et les distorsions de la voix. De plus, il y avait un laps de temps dans la transmission qui a donné lieu à des conversations presque incohérentes. Ces problèmes ont finalement été résolus lorsque le téléphone a subi de nombreuses modifications de conception. Les premiers téléphones mis à disposition des consommateurs utilisaient un seul microphone. Cela obligeait l'utilisateur à parler dedans, puis à le mettre à l'oreille pour écouter. Thomas Edison a présenté un modèle doté d'un écouteur mobile et d'un tube parlant fixe. Lors de la passation d'un appel, le récepteur était décroché et l'utilisateur était directement connecté à un opérateur qui passerait ensuite les fils manuellement pour transmettre. En 1878, le premier central téléphonique manuel est ouvert. Il a servi 21 clients à New Haven, Connecticut. L'utilisation du téléphone s'est rapidement répandue et en 1891, le premier mécanisme d'appel automatique de numéro a été introduit.

Le service interurbain a été rendu disponible pour la première fois en 1881. Cependant, les taux de transmission n'étaient pas bons et il était difficile d'entendre. En 1900, deux ouvriers de Bell System ont conçu des bobines de chargement qui pourraient minimiser les distorsions. En 1912, le tube à vide a été adapté au téléphone en tant qu'amplificateur. Cela a permis d'avoir une ligne téléphonique transcontinentale, démontrée pour la première fois en 1915. En 1956, un câble sous-marin a été posé à travers l'Atlantique pour permettre la communication téléphonique transatlantique. L'industrie des télécommunications a été révolutionnée en 1962 lorsque des satellites de communication en orbite ont été utilisés. En 1980, un système de fibre optique a été introduit, révolutionnant à nouveau l'industrie.

Contexte

Les téléphones fonctionnent toujours selon les mêmes principes de base que Bell a introduits il y a plus de cent ans. Si une personne souhaite passer un appel, elle décroche le combiné. Cela provoque la connexion du téléphone à un réseau de routage. Lorsque les chiffres sont pressés sur un clavier à touches, des signaux sont envoyés sur la ligne téléphonique à la station de routage. Ici, chaque chiffre est reconnu comme une combinaison de fréquences de tonalité. La combinaison de numéros spécifique provoque l'envoi d'un signal à un autre téléphone, le faisant sonner. Lorsque ce téléphone est décroché, une connexion entre les deux téléphones est établie.

L'embout buccal fait office de microphone. Les ondes sonores de la voix de l'utilisateur font vibrer un fin disque en plastique à l'intérieur du téléphone. Cela modifie la distance entre le disque en plastique et un autre disque en métal. L'intensité d'un champ électrique entre les deux disques est modifiée en conséquence et un courant électrique variable est envoyé sur la ligne téléphonique. Le récepteur de l'autre téléphone capte ce courant. En entrant dans le récepteur, il traverse un ensemble d'électro-aimants. Ces aimants font vibrer un diaphragme métallique. Cette vibration reproduit la voix qui a initié le courant. Un amplificateur dans le récepteur le rend plus facile à entendre. Lorsque l'un des téléphones est raccroché, le courant électrique est coupé, provoquant la libération de toutes les connexions de routage.

Gris Eiisha

Elisha Gray était le principal rival d'Alexander Graham Bell, d'abord pour l'invention du télégraphe harmonique, puis du téléphone. Il était un inventeur prolifique, a accordé quelque 70 brevets au cours de sa vie. Né à Barnesville, Ohio, le 2 août 1935, et élevé dans une ferme, Gray a dû quitter l'école tôt à la mort de son père, mais a ensuite poursuivi ses études à l'Oberlin College, où il s'est concentré sur les sciences physiques, en particulier l'électricité, et a soutenu lui-même comme charpentier.

Après avoir quitté Oberlin, Gray a continué ses expériences électriques, en se concentrant sur la télégraphie. En 1867, il fit breveter un relais télégraphique amélioré, et plus tard, un commutateur télégraphique, un « annonciateur » pour les hôtels et les grands bureaux, un répéteur télégraphique et une imprimante télégraphique. Il a également expérimenté des moyens de transmettre plusieurs messages séparés simultanément sur un seul fil, un sujet qui engageait également les efforts de Bell. Gray l'emporta, déposant sa demande de brevet de télégraphe harmonique en février 1875, deux jours avant la demande similaire de Bell.

Gray commença alors à rechercher des moyens de transmettre des messages vocaux, développant rapidement une conception de téléphone comportant un émetteur liquide et une résistance variable. Dans l'une des coïncidences les plus remarquables de l'histoire de l'invention, Gray a déposé un avis de son intention de breveter son appareil le 14 février 1876, deux heures seulement après que Bell ait déposé son propre brevet de téléphone au même bureau. La Western Union Telegraph Company a acheté les droits du téléphone de Gray et s'est lancée dans le secteur du téléphone; la Bell Telephone Company a lancé un procès amer en retour.

Pendant ce temps, Gray avait été un partenaire fondateur en 1869 de Gray and Barton, un magasin de matériel électrique à Cleveland, Ohio. Cela est devenu Western Electric Manufacturing of Chicago en 1872, qui est devenu Western Electric Company, qui, ironiquement, est devenu le plus gros composant de Bell Telephone en 1881.

Le système de transmission présenté décrit ce qui se passe lors d'un appel local. Il varie légèrement pour d'autres types d'appels tels que les appels interurbains ou cellulaires. Les appels interurbains ne sont pas toujours connectés directement par des fils. Dans certains cas, le signal est converti Les composants électroniques du téléphone sont sophistiqués et utilisent les dernières technologies de traitement électronique. La carte de circuit imprimé est produite de la même manière que les cartes sont fabriquées pour d'autres types d'équipements électroniques. La carte préimprimée non conductrice passe à travers une série de machines qui placent les puces, diodes, condensateurs et autres composants électroniques appropriés aux endroits appropriés. Pour fixer les pièces électroniques à la carte, une machine à souder à la vague est utilisée. à un signal d'antenne parabolique et transmis via un satellite. Pour les téléphones cellulaires, le signal est envoyé à une antenne cellulaire. Ici, il est envoyé par ondes radio au téléphone portable approprié.

Matières premières

Diverses matières premières sont utilisées pour fabriquer des téléphones. Les matériaux vont du verre, de la céramique, du papier, des métaux, du caoutchouc et des plastiques. Les principaux composants du circuit imprimé sont en silicium. Le boîtier extérieur du téléphone est généralement constitué d'un polymère solide et résistant aux chocs. Pour modifier les caractéristiques de ce polymère, diverses charges et colorants sont utilisés. Les haut-parleurs nécessitent des matériaux magnétiques.

Conception

Les téléphones modernes se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais ils ont tous les mêmes caractéristiques générales. Ils se composent d'un seul combiné qui contient à la fois l'émetteur et le récepteur. Le combiné repose sur la base lorsque le téléphone n'est pas utilisé. Ils ont également un système de numérotation qui est soit un cadran rotatif, soit un clavier à touches. Récemment, les téléphones à cadran ont été progressivement abandonnés au profit du clavier plus utile. Pour alerter le consommateur qu'il a un appel entrant, les téléphones sont équipés de sonneries. Une grande variété de téléphones spécialisés est également produite. Les téléphones à haut-parleur sont conçus pour permettre au consommateur d'avoir une conversation téléphonique Les différentes parties du téléphone sont assemblées à la fois automatiquement et manuellement. L'émetteur et le récepteur sont assemblés par des machines. Ces pièces sont ensuite acheminées sur la ligne d'assemblage principale et insérées dans le casque moulé. De même, l'électronique interne, y compris le pavé tactile, est insérée dans le boîtier principal et fixée avec des vis. sans tenir le combiné. Des téléphones sans fil sont également disponibles. Ces modèles ne nécessitent pas de connexion directe du combiné à la base. Au lieu de cela, la voix de l'utilisateur est convertie en ondes radio, puis envoyée à la base du téléphone. Ceci, à son tour, est converti en un signal électrique et envoyé sur les lignes téléphoniques. Un autre type de téléphone commun est le téléphone cellulaire. Ces téléphones utilisent des ondes radio et un système d'antenne pour communiquer entre les téléphones.

Le processus de fabrication

Comme il y a tellement de pièces différentes qui entrent dans la fabrication d'un téléphone, les composants sont généralement produits par différentes sociétés, puis assemblés par le fabricant du téléphone. Les principaux composants comprennent l'électronique interne, le combiné et les différentes pièces en plastique.

Pièces en plastique

• 1 Pour produire les pièces en plastique telles que la base, le boîtier du combiné et les boutons-poussoirs, le moulage par injection est généralement effectué. Dans ce processus, des pastilles de polymère plastique sont placées dans la trémie d'une machine de moulage par injection. Ils passent ensuite dans une vis à commande hydraulique et sont fondus. Pendant que la vis tourne, le plastique fondu est déplacé à travers une buse et injecté dans un moule. Juste avant cette injection, les deux moitiés d'un moule sont réunies pour former une cavité épousant la forme de la pièce téléphonique. À l'intérieur du moule, le plastique est maintenu sous pression pendant un certain temps, puis laissé refroidir. En refroidissant, il durcit et épouse la forme de la pièce. Ce moule est recouvert de chrome pour créer une surface brillante.
• 2 Après un court instant, les demi-moules sont ouverts et la pièce est éjectée. Le moule se referme alors et le processus recommence. À ce stade du processus, de nombreuses pièces sont inspectées manuellement pour s'assurer qu'aucune pièce gravement endommagée n'est utilisée. S'il y a des pièces endommagées, elles sont mises de côté pour être refondues et reformées en de nouvelles pièces.

Electronique interne

• 3 Les composants électroniques du téléphone sont sophistiqués et utilisent les dernières technologies de traitement électronique. La carte de circuit imprimé est produite de la même manière que les cartes sont fabriquées pour d'autres types d'équipements électroniques. Le processus commence par une carte en matériau non conducteur sur laquelle est imprimée la configuration électronique à l'aide d'un matériau conducteur. Cette carte est ensuite passée à travers une série de machines qui placent les puces, diodes, condensateurs et autres composants électroniques appropriés aux endroits appropriés. Pour éviter les dommages causés par la poussière, le processus est terminé dans une pièce spécialement nettoyée. Une fois terminé, il est envoyé à l'étape suivante pour la soudure.
• 4 Pour fixer les pièces électroniques à la carte, une machine à souder à la vague est utilisée. Avant d'être placée dans la machine, la planche est lavée pour éliminer les contaminants. En entrant, la planche est chauffée à l'aide de la chaleur infrarouge. Le dessous de la carte est passé sur une vague de soudure en fusion et par capillarité, tous les points nécessaires sont remplis. Au fur et à mesure que la planche refroidit, la soudure durcit et les pièces restent en place. Cela crée une connexion électrique entre les circuits imprimés et les composants.

Assemblage et conditionnement

• 5 Les différentes pièces sont assemblées aussi bien automatiquement que manuellement. L'émetteur et le récepteur sont assemblés par des machines. Ces pièces sont ensuite acheminées sur la ligne d'assemblage principale et insérées dans le casque moulé. De même, l'électronique interne, y compris le pavé tactile, est insérée dans le boîtier principal et fixée avec des vis. Le casque est ensuite placé sur la base du téléphone et le cordon téléphonique peut également être mis en place.
• 6 Une fois toutes les pièces du téléphone assemblées, les téléphones terminés sont placés dans leur emballage final. En règle générale, ils sont emballés dans du plastique et placés dans des boîtes. Un matériau d'emballage tel que le polystyrène est également inclus pour protéger l'appareil contre les dommages pendant le transport. Un manuel du propriétaire ou autre documentation est inclus et la boîte est scellée avec du ruban adhésif. Les cartons sont empilés sur des palettes, expédiés aux distributeurs et enfin aux clients.

Contrôle qualité

Pour garantir la qualité de chaque téléphone, des inspections visuelles et électriques sont effectuées tout au long du processus de production et la plupart des défauts sont détectés. De plus, chaque téléphone terminé est testé pour s'assurer qu'il fonctionne. Souvent, ces tests sont effectués dans différentes conditions environnementales, telles qu'une chaleur et une humidité excessives, pour simuler les extrêmes rencontrés dans un environnement réel. Les pièces en plastique sont soumises à des tests de torture pour s'assurer qu'elles fonctionneront toujours même après un niveau d'abus de consommation. Par exemple, les chiffres d'un pavé tactile sont placés sous un doigt en caoutchouc qui appuie suffisamment de fois sur les boutons, ce qui équivaut à quarante ans de numérotation. Étant donné que de nombreuses pièces qui composent le téléphone sont produites par des sous-traitants, les fabricants de téléphones comptent beaucoup sur ces fournisseurs pour une bonne qualité. Pour assurer une fabrication cohérente, la plupart des fabricants de téléphones fixent des spécifications de qualité pour les pièces individuelles que les fournisseurs doivent respecter.

Le futur

La technologie téléphonique s'améliore rapidement. À l'avenir, les téléphones sans fil seront conçus pour être plus petits et plus légers. Ils auront une transmission plus large et de meilleures plages de réception. La qualité sonore sera également améliorée. D'autres technologies qui intègrent le téléphone avec les ordinateurs et la télévision par câble seront monnaie courante. Les systèmes de numérotation seront également améliorés. Lors d'une démonstration récente, une entreprise a présenté une technologie qui accepte la commande vocale pour composer un numéro de téléphone.