Telefon

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Verlauf

Im Laufe der Geschichte haben Menschen Methoden entwickelt, um über große Entfernungen zu kommunizieren. Die frühesten Methoden beinhalteten grobe Systeme wie Trommelschlagen oder Rauchsignalisierung. Diese Systeme entwickelten sich zur optischen Telegrafie und Anfang des 19. Jahrhunderts zur elektrischen Telegrafie. Die ersten einfachen Telefone, die aus einer langen Schnur und zwei Dosen bestanden, waren Anfang des 18. Jahrhunderts bekannt.

Ein funktionierendes elektrisches Sprachübertragungssystem wurde erstmals 1863 von Johann Philipp Reis demonstriert. Seine Maschine bestand aus einer vibrierenden Membran, die einen Stromkreis öffnete oder schloss. Während Reis seine Maschine nur benutzte, um die Natur des Klangs zu demonstrieren, versuchten andere Erfinder, praktischere Anwendungen dieser Technologie zu finden. Sie wurden 1876 von Alexander Graham Bell gefunden, als ihm ein Patent für das erste betriebsbereite Telefon zuerkannt wurde. Diese Erfindung hat sich als revolutionär erwiesen, wie Menschen weltweit kommunizieren.

Bells Interesse an der Telefonie wurde hauptsächlich von seinem Hintergrund in der Stimmphysiologie und seinem Sprachunterricht für Gehörlose abgeleitet. Sein bahnbrechendes Experiment fand am 2. Juni 1875 statt. Er und sein Assistent Thomas Watson arbeiteten an einem harmonischen Telegraphen. Wenn ein Reed an Watsons Sender klebte, wurde ein intermittierender Strom in einen kontinuierlichen Strom umgewandelt. Bell war in der Lage, den Ton auf seinem Empfänger zu hören, was seine Überzeugung bestätigte, dass Ton durch ein elektrisches Kabel unter Verwendung eines kontinuierlichen elektrischen Stroms übertragen und wieder umgewandelt werden kann.

Das ursprüngliche Telefondesign, das Bell patentierte, war ganz anders als das Telefon, das wir heute kennen. Im wahrsten Sinne des Wortes war es nur eine modifizierte Version eines Telegraphen. Der Hauptunterschied bestand darin, dass es echten Klang übertragen konnte. Bell verbesserte sein Design weiter. Nach zwei Jahren entwickelte er ein magnetisches Telefon, das den Vorläufer der modernen Telefone darstellte. Dieses Design bestand aus einem Sender, Empfänger und einem Magneten. Sender und Empfänger enthielten jeweils eine Membran, die eine Metallscheibe ist. Während eines Telefonats verursachten die Vibrationen der Stimme des Anrufers eine Bewegung der Membran im Sender. Diese Bewegung wurde über die Telefonleitung an den Empfänger übertragen. Die Empfangsmembran begann zu vibrieren, wodurch ein Ton erzeugt und der Ruf beendet wurde.

Obwohl das magnetische Telefon ein wichtiger Durchbruch war, hatte es erhebliche Nachteile. Anrufer mussten beispielsweise schreien, um Geräusche und Sprachverzerrungen zu überwinden. Außerdem gab es einen Zeitraffer bei der Übertragung, der zu fast inkohärenten Gesprächen führte. Diese Probleme wurden schließlich gelöst, als das Telefon zahlreichen Designänderungen unterzogen wurde. Die ersten Telefone, die den Verbrauchern zur Verfügung gestellt wurden, verwendeten ein einziges Mikrofon. Dazu musste der Benutzer hineinsprechen und es dann zum Zuhören ans Ohr halten. Thomas Edison stellte ein Modell vor, das über einen beweglichen Hörer und eine stationäre Sprechröhre verfügte. Beim Tätigen eines Anrufs wurde der Hörer abgehoben und der Benutzer wurde direkt mit einem Operator verbunden, der dann die Kabel manuell zum Senden wechselte. 1878 wurde die erste manuelle Telefonzentrale eröffnet. Es bediente 21 Kunden in New Haven, Connecticut. Die Nutzung des Telefons verbreitete sich schnell und 1891 wurde der erste automatische Nummernrufmechanismus eingeführt.

Der Fernverkehr wurde erstmals 1881 zur Verfügung gestellt. Die Übertragungsraten waren jedoch nicht gut und es war schwer zu hören. Im Jahr 1900 entwarfen zwei Arbeiter bei Bell System Ladespulen, die Verzerrungen minimieren konnten. 1912 wurde die Vakuumröhre als Verstärker an das Telefon angepasst. Dies ermöglichte eine transkontinentale Telefonleitung, die erstmals 1915 demonstriert wurde. 1956 wurde ein Unterseekabel über den Atlantik verlegt, um transatlantische Telefonverbindungen zu ermöglichen. Die Telekommunikationsindustrie wurde 1962 revolutioniert, als Kommunikationssatelliten im Orbit eingesetzt wurden. 1980 wurde ein Glasfasersystem eingeführt, das die Branche erneut revolutionierte.

Hintergrund

Telefone funktionieren immer noch nach den gleichen Grundprinzipien, die Bell vor über hundert Jahren eingeführt hat. Möchte eine Person telefonieren, nimmt sie den Hörer ab. Dadurch wird das Telefon mit einem Routing-Netzwerk verbunden. Wenn die Nummern auf einem Tastenfeld gedrückt werden, werden Signale über die Telefonleitung an die Routingstation gesendet. Hier wird jede Ziffer als Kombination von Tonfrequenzen erkannt. Die bestimmte Zahlenkombination bewirkt, dass ein Signal an ein anderes Telefon gesendet wird und es klingelt. Wenn dieses Telefon abgenommen wird, wird eine Verbindung zwischen den beiden Telefonen hergestellt.

Das Mundstück fungiert als Mikrofon. Schallwellen von der Stimme des Benutzers lassen eine dünne Plastikscheibe im Inneren des Telefons vibrieren. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen der Kunststoffscheibe und einer anderen Metallscheibe. Dadurch ändert sich die Stärke eines elektrischen Felds zwischen den beiden Scheiben und ein variierender elektrischer Strom wird über die Telefonleitung gesendet. Der Hörer des anderen Telefons nimmt diesen Strom auf. Beim Eintritt in den Empfänger passiert es eine Reihe von Elektromagneten. Diese Magnete bringen eine Metallmembran zum Schwingen. Diese Vibration reproduziert die Stimme, die den Strom initiiert hat. Ein Verstärker im Receiver erleichtert das Hören. Wenn eines der Telefone aufgelegt wird, wird der Strom unterbrochen, wodurch alle Routing-Verbindungen freigegeben werden.

Eiisha Grey

Elisha Gray war Alexander Graham Bells Hauptrivale, zuerst für die Erfindung des harmonischen Telegraphen und dann des Telefons. Er war ein produktiver Erfinder, der zu seinen Lebzeiten rund 70 Patente erteilte. Geboren am 2. August 1935 in Barnesville, Ohio, aufgewachsen auf einer Farm, musste Gray die Schule nach dem Tod seines Vaters vorzeitig verlassen, setzte aber später sein Studium am Oberlin College fort, wo er sich auf Physik, insbesondere Elektrizität, konzentrierte und unterstützte selbst als Zimmermann.

Nachdem er Oberlin verlassen hatte, setzte Gray seine elektrischen Experimente fort und konzentrierte sich auf die Telegrafie. Im Jahr 1867 patentierte er ein verbessertes Telegrafenrelais und später einen Telegrafenschalter, einen "Melder" für Hotels und große Geschäftsbüros, einen Telegrafenrepeater und einen Telegrafenzeilendrucker. Er experimentierte auch mit Möglichkeiten, mehrere separate Nachrichten gleichzeitig über einen einzigen Draht zu übertragen, ein Thema, das auch die Bemühungen von Bell beschäftigte. Gray setzte sich durch und reichte im Februar 1875, zwei Tage vor Bells ähnlicher Anmeldung, seine Patentanmeldung für den harmonischen Telegraphen ein.

Gray begann nun, Möglichkeiten zur Übertragung von Sprachnachrichten zu untersuchen, und entwickelte bald ein Telefondesign mit einem flüssigen Sender und einem variablen Widerstand. In einem der bemerkenswertesten Zufälle in der Erfindungsgeschichte meldete Gray seine Absicht, sein Gerät zu patentieren, am 14. Februar 1876 an – nur zwei Stunden nachdem Bell sein eigenes Telefonpatent beim selben Amt angemeldet hatte. Western Union Telegraph Company kaufte die Rechte an Grays Telefon und stieg in das Telefongeschäft ein; die Bell Telephone Company hat im Gegenzug einen erbitterten Prozess eingeleitet.

Inzwischen war Gray 1869 Gründungsgesellschafter von Gray and Barton, einem Elektrogeschäft in Cleveland, Ohio. Dies wurde 1872 zu Western Electric Manufacturing of Chicago, aus der sich die Western Electric Company entwickelte, die ironischerweise 1881 zum größten Einzelbestandteil von Bell Telephone wurde.

Das vorgestellte Übertragungssystem beschreibt, was während eines Ortsgesprächs passiert. Für andere Arten von Anrufen wie Ferngespräche oder Mobilfunk variiert sie geringfügig. Ferngespräche werden nicht immer direkt über Kabel verbunden. In einigen Fällen wird das Signal umgewandelt Die elektronischen Komponenten des Telefons sind hoch entwickelt und verwenden die neueste elektronische Verarbeitungstechnologie. Die Leiterplatte wird auf die gleiche Weise hergestellt wie Leiterplatten für andere Arten von elektronischen Geräten. Die vorbedruckte, nichtleitende Platine wird durch eine Reihe von Maschinen geführt, die die entsprechenden Chips, Dioden, Kondensatoren und anderen elektronischen Teile an den entsprechenden Stellen platzieren. Um die elektronischen Teile auf der Platine zu befestigen, wird eine Wellenlötmaschine verwendet. zu einem Satellitenschüsselsignal und übertragen über einen Satelliten. Bei Mobiltelefonen wird das Signal an eine Mobilfunkantenne gesendet. Hier wird es über Funkwellen an das entsprechende Handy gesendet.

Rohstoffe

Für die Herstellung von Telefonen werden verschiedene Rohstoffe verwendet. Die Materialien reichen von Glas, Keramik, Papier, Metallen, Gummi und Kunststoffen. Die Hauptkomponenten auf der Platine bestehen aus Silizium. Das Außengehäuse des Telefons besteht normalerweise aus einem starken, hochschlagfesten Polymer. Um die Eigenschaften dieses Polymers zu modifizieren, werden verschiedene Füllstoffe und Farbstoffe verwendet. Die Lautsprecher benötigen magnetische Materialien.

Design

Moderne Telefone gibt es in vielen Formen und Größen, aber alle haben die gleichen allgemeinen Funktionen. Sie bestehen aus einem einzigen Handgerät, das sowohl den Sender als auch den Empfänger enthält. Das Mobilteil liegt auf der Basis, wenn das Telefon nicht verwendet wird. Sie verfügen auch über ein Wählsystem, das entweder ein Wählrad oder eine Tonwahltastatur ist. Kürzlich wurden Wählscheibentelefone zugunsten der nützlicheren Tastatur abgeschafft. Um den Verbraucher auf einen eingehenden Anruf aufmerksam zu machen, sind Telefone mit Klingeltönen ausgestattet. Es wird auch eine Vielzahl von Spezialtelefonen hergestellt. Lautsprechertelefone werden hergestellt, damit der Verbraucher ein Telefongespräch führen kann Die Einzelteile des Telefons werden sowohl automatisch als auch manuell zusammengebaut. Sender und Empfänger werden maschinell zusammengesetzt. Diese Teile werden dann der Hauptmontagelinie zugeführt und in den geformten Steuersatz eingelegt. Ebenso wird die interne Elektronik inklusive des Touch-Tone-Pads in das Hauptgehäuse eingesetzt und mit Schrauben befestigt. ohne den Hörer zu halten. Schnurlose Telefone sind ebenfalls erhältlich. Diese Modelle erfordern keine direkte Verbindung des Mobilteils mit der Basis. Stattdessen wird die Stimme des Benutzers in Funkwellen umgewandelt und dann an die Telefonbasis gesendet. Dies wiederum wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und über die Telefonleitungen gesendet. Eine andere Art von gebräuchlichen Telefonen ist das Mobiltelefon. Diese Telefone verwenden Funkwellen und ein Antennensystem, um zwischen Telefonen zu kommunizieren.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Da ein Telefon aus so vielen verschiedenen Teilen besteht, werden die Komponenten in der Regel von verschiedenen Firmen hergestellt und dann vom Telefonhersteller zusammengebaut. Zu den Hauptkomponenten zählen die interne Elektronik, das Mobilteil und die verschiedenen Kunststoffteile.

Kunststoffteile

• 1 Zur Herstellung der Kunststoffteile wie Basis, Hörergehäuse und Drucktasten wird in der Regel Spritzguss verwendet. Bei diesem Verfahren werden Pellets aus Kunststoff-Polymer in den Trichter einer Spritzgussmaschine gegeben. Anschließend durchlaufen sie eine hydraulisch gesteuerte Schnecke und werden aufgeschmolzen. Während sich die Schnecke dreht, wird der geschmolzene Kunststoff durch eine Düse bewegt und in eine Form gespritzt. Unmittelbar vor diesem Einspritzen werden die beiden Hälften einer Form zusammengebracht, um eine Kavität zu bilden, die der Form des Telefonteils entspricht. In der Form wird der Kunststoff für eine bestimmte Zeit unter Druck gehalten und dann abkühlen gelassen. Beim Abkühlen härtet es aus und formt sich in die Form des Teils. Diese Form ist mit Chrom beschichtet, um eine glänzende Oberfläche zu erzeugen.
• 2 Nach kurzer Zeit werden die Werkzeughälften geöffnet und das Teil ausgeworfen. Anschließend schließt sich das Werkzeug wieder und der Prozess beginnt von neuem. An diesem Punkt im Prozess werden viele der Teile manuell geprüft, um sicherzustellen, dass keine erheblich beschädigten Teile verwendet werden. Wenn beschädigte Teile vorhanden sind, werden sie zum Umschmelzen und Umformen zu neuen Teilen beiseite gelegt.

Interne Elektronik

• 3 Die elektronischen Komponenten des Telefons sind hoch entwickelt und verwenden die neueste elektronische Verarbeitungstechnologie. Die Leiterplatte wird auf die gleiche Weise hergestellt wie Leiterplatten für andere Arten von elektronischen Geräten. Der Prozess beginnt mit einer Platine aus nichtleitendem Material, auf die die elektronische Konfiguration mit einem leitenden Material aufgedruckt ist. Diese Platine wird dann durch eine Reihe von Maschinen geführt, die die entsprechenden Chips, Dioden, Kondensatoren und andere elektronische Teile an den entsprechenden Stellen platzieren. Um Schäden durch Staub zu vermeiden, wird der Prozess in einem speziell gereinigten Raum abgeschlossen. Wenn es fertig ist, wird es zum nächsten Schritt zum Löten geschickt.
• 4 Um die elektronischen Teile auf der Platine zu befestigen, wird eine Wellenlötmaschine verwendet. Vor dem Einlegen in die Maschine wird die Platte gewaschen, um Verunreinigungen zu entfernen. Beim Betreten wird die Platine mit Infrarotwärme beheizt. Die Unterseite der Platine wird über eine Welle aus geschmolzenem Lot geführt und durch Kapillarwirkung werden alle notwendigen Stellen gefüllt. Beim Abkühlen der Platine härtet das Lot aus und die Teile bleiben an Ort und Stelle. Dadurch entsteht eine elektrische Verbindung zwischen den gedruckten Schaltungen und den Bauteilen.

Montage und Verpackung

• 5 Die Einzelteile werden sowohl automatisch als auch manuell zusammengesetzt. Sender und Empfänger werden maschinell zusammengesetzt. Diese Teile werden dann der Hauptmontagelinie zugeführt und in den geformten Steuersatz eingelegt. Ebenso wird die interne Elektronik inklusive des Touch-Tone-Pads in das Hauptgehäuse eingesetzt und mit Schrauben befestigt. Das Headset wird dann auf die Telefonbasis aufgesetzt und die Telefonschnur kann ebenfalls aufgelegt werden.
• 6 Nachdem alle Telefonteile zusammengebaut sind, werden die fertigen Telefone in die Endverpackung gegeben. Normalerweise werden sie in Plastik verpackt und in Kartons verpackt. Ein Verpackungsmaterial wie Polystyrol ist ebenfalls enthalten, um das Gerät vor Transportschäden zu schützen. Eine Bedienungsanleitung oder andere Literatur ist im Lieferumfang enthalten und die Box ist mit Klebeband verschlossen. Die Kartons werden auf Paletten gestapelt, an Händler und schließlich an Kunden versandt.

Qualitätskontrolle

Um die Qualität jedes Telefons zu gewährleisten, werden während des gesamten Produktionsprozesses visuelle und elektrische Kontrollen durchgeführt und die meisten Fehler werden erkannt. Darüber hinaus wird jedes fertige Telefon getestet, um sicherzustellen, dass es funktioniert. Oft werden diese Tests unter verschiedenen Umgebungsbedingungen wie übermäßiger Hitze und Feuchtigkeit durchgeführt, um die Extreme zu simulieren, die in einer realen Umgebung erlebt werden. Kunststoffteile werden Foltertests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie auch nach einem gewissen Missbrauch durch Verbraucher noch funktionieren. Zum Beispiel werden die Nummern auf einem Touch-Tone-Pad unter einen Gummifinger gelegt, der so oft auf die Tasten tippt, dass dies vierzig Jahren Wählvorgang entspricht. Da viele der Teile, aus denen das Telefon besteht, von Subunternehmern hergestellt werden, verlassen sich Telefonhersteller in Bezug auf gute Qualität stark auf diese Lieferanten. Um eine konsistente Fertigung zu gewährleisten, legen die meisten Telefonhersteller Qualitätsspezifikationen für einzelne Teile fest, die die Lieferanten erfüllen müssen.

Die Zukunft

Die Telefontechnologie verbessert sich rasant. Schnurlose Telefone sollen künftig kleiner und leichter sein. Sie werden eine breitere Sende- und bessere Empfangsreichweite haben. Auch die Tonqualität soll verbessert werden. Andere Technologien, die das Telefon mit Computern und Kabelfernsehen integrieren, werden alltäglich sein. Auch die Wählsysteme werden verbessert. In einer kürzlich durchgeführten Demonstration zeigte ein Unternehmen eine Technologie, die Sprachbefehle zum Wählen einer Telefonnummer akzeptiert.