Il Telefono

Il Telefono

Gli inventori

La strada che conduce all'invenzione del telefono è lastricata da commiserazioni per gli inventori spogliati del frutto del loro lavoro, da lunghi processi di rivendicazione, da ingegnosi inventori 'talmente dotati' che, in un batter d'occhio, hanno approntato ottimi telefoni saltando a piè pari anni di studio e di ricerca, nonché da scaltri individui capaci di carpire con avidità i risultati di altri colleghi. Tra i tanti esempi di astuzia non si può non rammentare proprio quello che vide protagonisti gli inventori Antonio Meucci e Alexander Graham Bell.
 raggirò il collega italiano brevettando (1876) un     apparecchio telefonico identico a quello progettato da         Meucci, i cui stessi disegni scomparvero stranamente tempo prima.Malgrado le sue numerose azioni di rivendicazione, nulla o poco cambiò in favore di Meucci e da allora il nome Bell è portavoce di diverse compagnie e società che si occupano di telecomunicazioni e di informatica.

La filibusteria americana non si arrestò a quel clamoroso episodio ma si manifestò anche in altri modi. A tale proposito proponiamo un articolo del giornale 'American Manufacturer', che si esprimeva più o meno così: 'E' stato registrato al Patent Office (l'ufficio brevetti di Washington, n.d.a.), il 22 luglio scorso (non conosciamo l'anno preciso ma crediamo possa trattarsi del 1879 o del 1880, n.d.a.), una domanda che offre un interesse immenso, delle brillanti prospettive economiche e, tra l'altro, può essere considerato come soggetto di primario interesse nazionale.

Una Compagnia, composta da influenti uomini d'affari, si è formata ed è intenzionata a rilevare tutti i brevetti dei telefoni antecedenti alla data di quelli che si utilizzano oggi e che sono conosciuti sotto il nome di Brevetti Bell, Gray ed Edison. Questa Compagnia riunisce in sé numerosi ed importanti uomini d'affari provenienti da diverse località del paese. La zona maggiormente rappresentata e coinvolta sembra essere quella di Cincinnati, il capitale della Società ammonta a 5 milioni di dollari, la sua sede è a New-York e tra circa un paio di mesi comincerà la sua attività sostenendo sul mercato un suo telefono. Sembra che l'intento principale della Compagnia sia quello di escludere dal mercato tutti i telefoni esistenti, salvo ovviamente il loro.

Non è escluso che vengano addirittura forzate le scelte delle compagnie, attraverso il pagamento di cospicue somme di denaro, le cui comunicazioni avvengono grazie agli apparecchi Gray, Bell ed Edison. Sembra inoltre che, grazie ad una testimonianza registrata ed esistente tra le mani della nuova Società - documento concludente e decisivo -, il vero inventore del telefono, il cui nome è Daniel Drowbaugh, non è altri che un povero meccanico abitante i dintorni di Harrisburg (non viene però specificato se la località è quella situata nell'Illinois, oppure nell'Oregon, o nel Nebraska o nella Pennsylvania, n.d.a.).

E' stata la sua condizione di povertà ad impedirgli di sfruttare la sua invenzione. La nuova compagnia ha acquistato e possiede tale progetto, la cui data è anteriore a tutte le altre. Essa possiede inoltre il brevetto del telefono accordato a Klemm a New York. Un gran numero di capitalisti si sono recati a Washington per constatare la registrazione della domanda e assicurano in maniera positiva e convincente che non passerà molto tempo che otterranno l'intero sfruttamento del telefono, non solo in questo paese ma in tutto il mondo. Saranno anche in grado di stabilire delle linee telefoniche grazie alle quali si potrà trasmettere i messaggi affrontando costi ridotti.'

Cosa c'è di serio in questo articolo che vuole riabilitare un malcapitato inventore proveniente da non si sa dove e arricchito dopo essere stato tolto dalla miseria? L'operazione descritta fu un grossolano tentativo di truffa? I soldi impegnati per comprare i brevetti sparsi per il mondo servirono realmente a rilevare altri progetti o furono soprattutto un espediente per spaventare le compagnie Bell ed Edison e per mettere in difficoltà ed escludere dal mercato i loro brevetti?
Si può ragionevolmente credere che la Compagnia di cui sopra sia la stessa che inviò due emissari ad Aosta il 6 febbraio 1880. I due uomini, tali Horace H. Eldred - direttore dei telegrafi a New York - e Max Meyer, si presentarono alla vedova Manzetti con delle lettere di raccomandazione del signor Marsh, all'epoca Ministro plenipotenziario degli Stati Uniti e accreditato dal Governo Italiano. Gli americani erano infatti giunti in Europa con l'intento di acquistare i diritti di tre inventori, tra i quali Manzetti di Aosta(fig 3), allo scopo di far annullare i brevetti di Alexander Graham Bell.

Con espedienti meschini riuscirono a raggirare la moglie dell'allora defunto Manzetti nonché il fratello di questi, privando loro dei progetti, dei prototipi e dei diritti in cambio di onore e notevoli somme di denaro che mai arrivarono. I due americani, cercati negli anni successivi da parenti e amici dell'inventore, risultarono irreperibili.

Tecnologia del telefono

APPARECCHIO TELEFONICO

COMMUTAZIONE TELEFONICA

TRASMISSIONE TDM

TRASMISSIONE FDM

APPARECCHIO TELEFONICO

L'apparecchio telefonico ha la funzione di permettere la scelta dell'utente cui chiamare tramite la selezione a disco combinatore o a tastiera, di avvertire l'abbonato chiamato mediante il dispositivo a suoneria, ed infine di consentire la conversazione tramite il microtelefono.

1 Principio della comunicazione Melortica

 

 In figura è rappresentato un semplice esempio di comunicazione telefonica unidirezionale , che illustra il principio della comunicazione telefonica . Il sistema è costituito da un microfono, un ricevitore , una linea di trasmissione ed una batteria di alimentazione.

Il microfono, a granuli di carbone, consente la conversione della pressione dell'onda sonora in variazioni di resistenza dei microfono stesso. Infatti le onde sonore di compressione e rarefazione, che incidono sulla membrana M, la fanno vibrare i granuli di carbone risultano più o meno compressi in sincronismo con le oscillazioni della membrana e quindi la resistenza del microfono varia.

Essendo costante la tenzione di alimentazione E, la corrente I nel circuito varia perciò in funzione sonora; il campo prodotto dal magnete M', a sua volta, varia e la membrana ricevitore viene di conseguenza più o meno attirata. Il movimento della membrana genera compressioni e rarefazioni dell'aria circostante, cioè onde sonore che riproducono le onde sonore incidenti sulla membrana M del microfono.

2 Schema funzionamento e caratteristiche dell'apparecchio telefonico

a)schema dell'apparecchio telefonico

In Fig. è riportato lo schema di un apparecchio telefonico a disco;esso è collegato alla centrale, e quindi agli altri utenti, tramite il doppino telefonico, costituito dai fili a e b. Il microfono M ed il ricevitore R fanno parte di un insieme detto microtelefono; L1', L1'', L2, e Z costituiscono il circuito antilocale, che ha lo scopo di impedire a chi parla di sentire la propria voce al ricevitore.
I contatti C1, e C2, sono comandati dal disco combinatore e consentono la selezione dell'utente chiamato. Il gancio G, sul quale agisce meccanicamente il microtelefono, consente il collegamento dalla centrale con il dispositivo di suoneria S, quando il gancio è abbassato; sollevando il microtelefono, il gancio G si solleva, consentendo alla corrente continua della batteria di alimentazione della centrale di circolare nell'apparecchio telefonico (C1, è normalmente chiuso e C2, è normalmente aperto).

B) Funzionamento dell'apparecchio telefonico

Si considerano i casi di utente chiamato e di utente chiamante.

1) Utente chiantato

Il gancio G è normalmente abbassato, stabilendo una connessione fra centrale e dispositivo S di suoneria.Quando un utente desidera chiamare l'utente considerato, la centrale invia una corrente di chiamata che fa entrare in azione il dispositivo di suoneria S. All'atto della risposta, l'utente chiamato solleva il microtelefono, il contatto mobile del gancio si sposta verso l'alto, la suoneria S viene esclusa e si ha passaggio di corrente fonica, tramite i fili a e b, fra apparecchio dell'utente chiamato ed apparecchio dell'utente chiamante (il contatto C1 è chiuso, mentre C2 è aperto).

2) Utente chiamante

Quando l'utente vuole chiamare un altro abbonato, solleva il microtelefono contatto mobile G si sposta verso l'alto, determinando l'esclusione della suoneria S e il passaggio di corrente continua fra centrale ed apparecchio telefonico (il contatto C1 è chiuso, mentre C2, è aperto).

Per selezionare l'abbonato desiderato, l'utente aziona il disco combinatore; un eccentrico, comandato dal disco, apre il contatto C1 un numero di volte pari al numero selezionato.

Contemporaneamente all'apertura di C1, si ha la chiusura del contatto C2 , comandato dallo stesso eccentrico; ciò consente di non fare pervenire al ricevitore R i disturbi provocati dall'interruzione di corrente.

I circuiti di commutazione della centrale permettono di selezionare l'utente desiderato in base alle interruzioni di corrente causate dal disco combinatore, e di inviargli, dalla centrale la corrente di chiamata. Al termine della selezione, C1 è chiuso e C2 è aperto e quindi è possibile il passaggio di corrente fonica fra utente chiamato e utente chiamante, trantite i fili a e b.

C) Caratteristiche delle parti principali componenti l'apparecchio telefonico

Si considerano le caratteristiche dei microtelefono,  dell'alimentazione, dei dipositivo di suoneria, del circuito antilocale e dei dispositivi di selezione.

1) Microtelefono

Il microtelefono è costituito da microfono e telefono; questi due componenti hanno la struttura descritta al Par. XIX.21. Il microfono è a carbone, in quanto consente livelli di uscita superiori agli altri tipi di microfoni in commercio (piezoelettrici, a condensatore o elettromagnetici).
Il ricevitore è di tipo elettromagnetico costituito da magnete permanente, bobina e membrana, come nell'esempio schematizzato in Fig, XIX.21; l'impedenza della bobina è dell'ordine del centinaio di ohm.

2) Alimentazione

L'alimentazione può essere a batteria locale o a batteria centrale.

La prima, ora poco usata, era impiegata particolarmente nei sistemi militari di comunicazioni. L'alimentazione è costituita da una batteria, posta presso l'apparecchio telefonico; essa fornisce la corrente necessaria al funzionamento del microfono. La chiamata dell'utente desiderato è effettuata tramite un generatore elettromagnetico, azionato a mano, che genera una corrente di chiamata a bassa frequenza.

Nell'alimentazione a batteria centrale, l'alimentazione si trova presso la centrale; il sollevamento del microtelefono determina il passaggio di corrente continua nell'apparecchio telefonico dell'utente chiamante; il funzionamento è descritto al Par. B precedente; Le tensioni usate possono essere di 12 V, 24 V, 48 V, 60 V; nelle centralli automatiche generalmente si impiegano tensioni di 48 V e 60 V. L'alimentazione, in continua, viene ottenuta raddrizzando la tensione di rete nelle stazioni di energia; per garantire, però, la continuità del servizio in casi di interruzione dell'alimentazione di rete, vengono impiegato batterie di accumulatori in tampone.

3) Dispositivo di suoneria

Il dispositivo di suoneria è costituito da un martelletto che fa parte dell'equipaggio mobile di un'elettrocalamita; la corrente di chiamata, percorrendo l'avvolgimento dell'elettrocalamita, causa l'oscillazione del martelletto che agisce su due timpani; il suono generato consente di avvertire l'abbonato chiamato. La corrente di chiamata è a frequenza di 25 Hz, Il condensatore C, in serie alla suoneria, permette il disaccoppiamento per le coni ponenti continue.

4) il circuito antilocale

Il circuito antilocale è impiegato per evitare che l'utente senta, al ricevitore, la propria voce ed i rumori dell'ambiente (rumori di sala); diversamente l'ascolto sarebbe disturbato tenderebbe ad aumentare il volume della voce, con conseguente aggiornamento della comprensione.

Un esempio di circuito antilocale è riportato nello schema in figura. Il microfono M è collegato fra il centro del primario di un trasformatore ed un estremo di impedenza Z, pari all'impedenza della linea vista dall'apparecchio telefonico; il ricevitore R è collegato al secondario del trasformatore.

 Per spiegare il funzionamento del circuito è conveniente impiegare il teorema di sostituzione al circuito di Fig. XIX.2.2. In assenza di segnale audio applicato al microfono, il circuito antilocale è riportato in Fig. XIX.2.3a; Rm0 indica la resistenza del microfono in assenza di segnale audio.
In presenza di segnale, si ha una variazione di resistenza,funzione del segnale audio applicato: il circuito diviene come in B),con DR la variazione della resistenza del microfono, variabile istante per istante. Ad esempio, un'onda sonora sinusoidale di frequenza f determina una variazione di  DR = KRm0 sen 2fir   
(DR è la variazione di R) con K costante di proporzionalità dipendente dalle caratteristiche del microfono. Le variazioni di resistenza del microfono causano variazioni della corrente nel circuito, essendo costante la tensione di alimentazione E; per il teorema di sostituzione, le variazioni suddette possono essere calcolate supponendo presente una tensione equivalente Eeq= DRI nel ramo del circuito in cui è modificata la resistenza.
Il microfono può pertanto essere considerato un generatore di tensione avente resistenza Rmo, pari alla sua resistenza in assenza di segnale audio, e tensione DRI.
L'equivalenza è valida nell'ipotesi di piccole variazioni di resistenza, ipotesi, peraltro valida, in quanto, per evitare distorsione, si fa in modo che le variazioni di resistenza non siano grandi.
Il microfono genera pertanto due correnti I'1 e I''1 uguali, indicate in Fig. XIX.2.3c; esse percorrono in senso opposto le due metà, L'1 e L''1 dell'avvolgimento primario del trasformatore, generando flussi opposti; il flusso corrispondente è nullo e quindi è nulla la corrente nel ricevitore; l'utente non sente la propria, voce.

La corrente fonica proveniente dall'altro utente, invece, percorre le due metà L'1 e L''1 dell'avvolgimento primario nello stesso verso; il flusso generato, diverso da zero, si concatena col secondario L2, causando il passaggio di una corrente nel ricevitore: l'utente considerato sente pertanto la voce dell'altro abbonato.

Il trasformatore presente nell'apparecchio, oltre a realizzare il circuito antilocale, presenta due altri vantaggi. In primo luogo consente l'adattamento di impedenza dell'apparecchio alla linea, scegliendo opportunamente il rapporto spire.
In secondo luogo impedisce il passaggio della componente continua della corrente di linea nel ricevitore; essa non serve e può portare il nucleo magnetico a lavorare in regioni non lineari, con conseguente riproduzione distorta del segnale audio.

5) Dispositivi di selezione

I dispositivi di selezione consentono di chiamare l'abbonato desiderato; possono essere a disco combinatore o a tastiera. Il caso di disco combinatore è considerato in Fig.XIX.22; un eccentrico, solidale al disco, determina, come si è visto, l'apertura di C1 e la chiusura di C2 e quindi l'interruzione della corrente continua di linea un numero di volte corrispondente al numero scelto.
La durata dell'apertura e della chiusura di C1 sono, rispettivamente, di 60 ms e 40 ms.
I dispositivi di chiamata a tastiera consentono una migliore precisione ed una maggiore rapidità di selezione; essi sono convenienti, dato che l'introduzione del commutazione elettronica ha permesso di ridurre notevolmente i tempi necessari allo stabilirsi del collegamento fra due abbonati.
In questi dispositivi ogni numero è rappresentato da due frequenze audio generate contemporaneamente nell'apparecchio telefonico; questo pertanto deve essere provvisto di un oscillatore in grado di operare contemporaneamente su due frequenze.
Nella tabella Tab. XIX.2.1 sono riportate coppie di frequenze corrispondenti ad ogni tasto; le ultime due combinazioni possono essere impiegate per altri scopi.

Si osserva dalla tabella come le frequenze generate siano nel campo audio e quindi possano essere trasmesse ed impiegate per altri usi.

Le due frequenze corrispondenti ad ogni numero vengono ricevute in centrale; in essa devono essere presenti filtri accordati sulle frequenze stesse, che ne rivelino la presenza e quindi individuino il numero selezionato dall'utente.

Negli impianti interni si usano anche dispositivi di selezione a tastiera che impiegano diodi; l'apparecchio telefonico risulta semplificato, dato che non è presente un oscillatore ,però é più complesso il collegamento fra gli utenti, per la necessità di usare un ulteriore conduttore: il filo di terra.
Fra il filo a ed il filo di terra sono posti due diodi, in opposizione, con in serie a ciascuno un contatto che ne permette o no l'inserimento; analogamente si hanno due diodi fra filo b e filo di terra.

Ad ogni tasto corrisponde una combinazione di diodi inseriti; in centrale vengono misurate le impedenze fra i fili a, b ed il filo di terra e dai valori ottenuti si individua il numero selezionato. In Fig. XIX.2.4 è riportato un esempio di connessione dei diodi.