Телеграф и телефон
До середины XIX века единственным средством связи между континентами, в частности между Европой и Америкой, была пароходная почта. Сообщения при этом доходили до адресатов за недели и месяцы. Да и в пределах каждого континента скорость доставки почты была достаточно медленной. Между тем развитие торговли требовало гораздо больших скоростей передачи информации.
В 1837 году американский художник и изобретатель Самюэль Морзе (1791-1872) создал электрический проводной (или проволочный, как его раньше называли) телеграф - первое средство дальней электросвязи. У С. Морзе было много предшественников, в частности русский барон Шиллинг, но лишь Морзе довел свое изобретение до практического использования. В 1838 году он придумал и телеграфный код (азбука Морзе) в виде точек и тире для кодирования сообщений.
Рис. 3.10. Самуэль Морзе
Азбука Морзе существует уже более 160 лет и в наши дни используется в радиолюбительской связи, для передачи сигналов с полярных станций и сигналов бедствия. Сигнал SOS - "три точки - три тире - три точки" известен всем.
С 1 февраля 1999 года решением Международной морской организации сигнал SOS заменен автоматизированной системой оповещения о бедствии, замкнутой на глобальную сеть спутников "Инмарсат". Все страны перешли к новым, более современным и технологичным формам передачи сигналов бедствия. SOS заменен радиосигналом новой системы связи и оповещения при бедствии - GMDSS
При передаче сигналов по длинным электрическим линиям происходит их затухание. Для увеличения дальности передачи С. Морзе применил электрические реле, изобретенные Д. Генри. Вместе с промежуточными электрическими батареями они делили длинную электрическую цепь на ряд последовательных независимых цепей и позволили передавать сигналы на большие расстояния.
В 1844 году С. Морзе построил первую телеграфную линию Балтимор-Вашингтон и 24 мая передал первую телеграмму: "Чудны дела твои, Господи!" Телеграфные провода были подвешены на столбах, а в качестве изоляторов использовали горлышки бутылок.
Развитие телеграфной сети происходило вместе с постройкой сети железных дорог. В России первая телеграфная линия была построена между Москвой и Санкт-Петербургом в 1851 году. А в 1866 году после нескольких неудачных попыток был проложен телеграфный кабель по дну Атлантического океана и начала работать телеграфная линия между Европой и Америкой.
Позднее были изобретены буквопечатающие телеграфные аппараты - Юза, Бодо, Сименса, и скорость передачи возросла. Во время Великой Отечественной войны связь между Cтавкой и фронтами осуществлялась аппаратами Бодо. Современный телеграфный аппарат - телетайп ("печатающий на расстоянии") похож на пишущую машинку. Он имеет клавиатуру с буквами, цифрами и знаками препинания.
На основе телеграфа был создан телефон - один из самых распространенных в наше время видов электрической связи. Изобрел его американец Александр Белл в 1876 году. На изобретение телефона претендовали десятки и даже сотни изобретателей, но лишь А. Белл довел его до практического применения. Работая над созданием многоканального телеграфа, Белл, хорошо знакомый с акустикой, обратил внимание на возникновение звука в телеграфном аппарате при появлении электрического сигнала. Он решил установить на передающем пункте несколько камертонов, каждый из которых создавал бы в общей линии ток, пульсирующий со строго определенной частотой. На приемном пункте эти пульсации должны были восприниматься также камертонами, настроенными на соответствующую частоту. Так Белл собирался передавать одновременно семь телеграмм, по числу музыкальных нот. Работая над "музыкальным телеграфом", Белл одновременно начал строить аппарат, с помощью которого хотел сделать звуки речи видимыми для глухонемых сразу и непоср едственно, без всяких письменных обозначений. Для этого он почти год проработал в Массачусетском отоларингологическом госпитале, ставя различные эксперименты по изучению человеческого слуха. Главной частью аппарата должна была стать мембрана. На ней была укреплена игла, которая записывала на поверхность вращающегося барабана кривые, соответствующие различным звукам, слогам и словам.
Размышляя над действием мембраны, Белл пришел к идее другого устройства, при помощи которого, как он писал, "станет возможной передача различных звуков, если только удастся вызвать колебания интенсивности электрического тока, соответствующие тем колебаниям в плотности воздуха, которые производит данный звук". Это и натолкнуло его на мысль о создании дистанционного переговорного устройства, которое он назвал телефоном. Говоря современным языком, Белл сумел преобразовать звуковой сигнал - речь - в аналоговый электрический сигнал, передать его на расстояние и снова преобразовать в звуковой сигнал - речь.
Первые слова, сказанные по телефону 10 марта 1876 года, принадлежат самому шотландскому изобретателю Александру Беллу: Mr. Watson - Come here - I want to see you ("Мистер Уотсон, зайдите, я хочу вас видеть"). Звонил Белл своему помощнику Уотсону в соседнюю комнату.
В 1876 году Александр Белл демонстрировал свой аппарат на Филадельфийской всемирной выставке. Там впервые прозвучало слово "телефон" - так Александр Белл назвал свой "говорящий телеграф". К изумлению жюри, из рупора диковинного аппарата послышался монолог Принца Датского "Быть или не быть?", исполняемый в это же самое время, но в другом помещении, самим изобретателем. Изобретение Белла стало сенсацией Филадельфийской выставки. И это несмотря на то, что первый телефонный аппарат работал с чудовищными искажениями звука, и разговаривать с его помощью можно было на расстоянии не далее 250 метров. Ведь он действовал еще без батарей, силой одной лишь электромагнитной индукции, а его приемное и передающее устройства были примитивны.
Организовав "Общество телефона Белла", изобретатель начал усовершенствовать свой аппарат, и уже через год запатентовал новую мембрану и арматуру для телефона. Затем применил для увеличения расстояния передачи угольный микрофон Юза и питание от батарей.
Рис. 3.11. Александр Белл
Рис. 3.12. Телефон Белла
Телефон, изобретенный Беллом, был неудобен для пользователя: микрофон этого аппарата висел на неподвижном штативе. Поэтому вскоре его заменил телефон Л.М. Эрикссона: в нем микрофон и телефон объединены в единую конструкцию - микротелефонную трубку, которую абонент при разговоре держит в руке. Телефонный аппарат служит одновременно и передающим, и приемным аппаратом. Обычный аппарат соединен с микротелефонной трубкой телефонным шнуром.
Рис. 3.13. Л.М. Эрикссон
Рис. 3.14. Телефонные аппараты Эрикссона с микротелефонной трубкой - настенный и настольный
В первое время телефонные аппараты связывались между собой попарно. Звонков и коммутаторов они не имели. Для того, чтобы вызвать абонента к аппарату, стучали карандашом по мембране. Впоследствии Эдисон снабдил аппарат звонком. В 1878 году в Нью-Хейвене (США) была создана первая телефонная станция, а в России первые городские телефонные станции начали действовать в 1882 году в Санкт-Петербурге, Москве, Одессе и Риге. Они обслуживались телефонистками, осуществлявшими ручную коммутацию абонентов между собой. Абонент отыскивал в абонентской книжке нужный номер и звонил на станцию. Когда телефонистка отвечала, он сообщал голосом нужный ему номер. Если этот номер не был занят, телефонистка соединяла его с требуемым абонентом с помощью специальных штекеров. Для этого она вставляла штекер в соответствующее гнездо на коммутационной панели. После этого два абонента могли разговаривать между собой. По окончании разговора их разъединяли.
Рис. 3.15. Телефонистка на коммутаторе
В 1881 году А.Б. Строуджер запатентовал декадно-шаговую систему автоматической телефонной станции (АТС), а в 1889 году создал электромеханический шаговый искатель - АТС. В 1896 году в г. Огаста (США) была построена первая действующая АТС.
В годы после изобретения телефона лишь немногие жители США могли позволить себе домашний телефон. Поэтому нужно было решать проблему оперативного доступа к телефонной связи. В ряде городов американского континента еще в конце 70-х годов XIX века открыли платные телефонные станции.
Применялся и другой способ расчета с абонентами: дежурный телефонной службы сопровождал клиента до телефонной кабинки, соединял с нужным номером и запирал до тех пор, пока не получит необходимую сумму в счет оплаты. Таким несовершенным сервис в области связи оставался до тех пор, пока американец Грей не создал телефон, который смог выполнять функции кассира, - таксофон. Это телефонный аппарат, в котором соединение с вызываемым абонентом устанавливается после опускания в таксофон одной или несколько монет или специального жетона. Первый таксофон был представлен в 1890 году на Всемирной выставке в Париже.
Неотъемлемая часть таксофона - кабина, или телефонная будка, которая появилась намного раньше телефона автомата. Создал ее ученый Т. Уотсон - помощник Г. Белла. В 1883 году Уотсон представил телефонную будку из натурального дерева. Кабина для разговора по телефону была оборудована вентилятором и подставкой, на которой размещалась чернильница с пером.
В начале XX века первые телефонные автоматы появились в Москве и Санкт-Петербурге. В 1909 году 17 таксофонов были установлены за пределами российской столицы. Таксофонный парк России быстро увеличивался. В 1938 году в Москве открылся первый таксофонный переговорный пункт общего пользования. К началу второй мировой войны в Москве было около 3 тыс. телефонов-автоматов, сегодня - свыше 20 тыс.
В 40-х годах XX века были созданы координатные АТС, в 70-х годах были построены электронные АТС, а за последние десятилетия они переведены на цифровую технику.
Значительные усовершенствования в конструкцию телефона внесли многие изобретатели и прежде всего Т.А. Эдисон, который сумел устранить постоянные шумы и обеспечил хорошую слышимость на большом расстоянии. Набор номера вызываемого абонента при автоматической телефонной связи осуществляется номеронабирателем: в старых аппаратах - дисковым с десятью отверстиями, а в новых - кнопочным с десятью кнопками. Сообщение о вызове осуществляется звонком. Первый дисковый номеронабиратель появился в 1896 году, а аппараты с кнопочным набором промышленность начала выпускать в 1963 году.
В первые годы советской власти телефоны с дисковым набором были редкостью и устанавливались только у важных лиц (200 номеров в Кремле и 20 номеров в научно-техническом отделе ВСНХ - Всероссийского Совета Народного Хозяйства). Такие аппараты называли "вертушкой". Сегодня это слово осталось в языке как обозначение прямого правительственного телефона в кабинете у большого начальника, хотя сами "вертушки" с гербом на диске вымирают, уступая место кнопочным телефонам.
Рис. 3.16. Телефонный аппарат с дисковым номеронабирателем
Современные телефонные аппараты имеют целый ряд дополнительных возможностей. Так, широко используются радиотелефоны, в которых трубка соединена с базовым телефонным аппаратом с помощью радиоканала. При этом и аппарат, и трубка снабжены радиоантеннами. Зачастую такая трубка имеет кнопочный номеронабиратель, позволяющий абоненту набирать номер, не подходя к базовому телефонному аппарату.
Рис. 3.17. Телефонный аппарат с кнопочным номеронабирателем
В телефонную трубку такого "бесшнурового" телефона встроен миниатюрный батарейный приемопередатчик, работающий на той же волне, что и другой приемопередатчик, который находится в корпусе телефонного аппарата, подключенного к сети электропитания и к телефонной сети. В корпусе телефонного аппарата имеются звонок вызова и зарядное устройство для аккумулятора питания приемопередатчика.
Приемопередатчик телефонной трубки может работать на расстояниях, немногим меньших 1 км, а в некоторых моделях - до 3,5 км. Емкость питающего его аккумулятора достаточна для разговора в течение 45 мин и в течение 6 ч обеспечивает готовность телефона со снятой трубкой. Когда трубка положена, ее аккумулятор автоматически подзаряжается.
Основное преимущество домашнего радиотелефона - возможность свободного перемещения абонента в радиусе действия приемопередатчика. Главный недостаток - незащищенность большинства моделей от несанкционированного подключения к телефону посторонних лиц.
Рис. 3.18. Радиотелефонный аппарат
Некоторые аппараты снабжают динамиком для осуществления "громкой" связи, при которой телефонный разговор слышен в комнате, где установлен аппарат. Существует еще целый ряд полезных функций: память последнего набранного номера, автоматический "дозвон" с помощью нажатия только одной кнопки после однократного набора номера; функция "записная книжка", в которой по желанию абонента кодируются наиболее часто используемые номера телефонов (после этого их можно набрать нажатием только одной кнопки) и т.д. Все эти функции обеспечивает встроенный в аппарат микропроцессор.
Большой популярностью пользуются телефонные аппараты с автоответчиком - встроенным в них миниатюрным магнитофоном, автоматически включающимся на запись при каждом звонке. Такой аппарат позволяет узнать содержание сообщений, сделанных звонившими абонентами в отсутствие хозяина аппарата с автоответчиком - запись можно прослушать после возвращения.
Появился уже и видеотелефон, в котором передача речи дополняется передачей изображения. Телевизионная камера одного видеотелефона формирует сигнал изображения абонента, участвующего в сеансе связи, и его изображение высвечивается на небольшом телевизионном экране (75-100 мм по диагонали, на жидких кристаллах) другого видеотелефона.
Рис. 3.19. Видеотелефонный аппарат
Но самым выдающимся изобретением последних десятилетий стал мобильный (сотовый) телефон - гибрид радио и компьютера. Но о нем - позднее.
