電話

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歴史

歴史を通して、人々は長距離で通信するための方法を考案してきました。初期の方法は、ドラムの鼓動や煙の信号などの粗雑なシステムを含んでいました。これらのシステムは、光電信に進化し、1800年代初頭には電気電信に進化しました。長い紐と2つの缶で構成された最初の単純な電話は、18世紀初頭に知られていました。

動作する電気音声伝送システムは、1863年にヨハンフィリップレイスによって最初に実証されました。彼の機械は、電気回路を開閉する振動膜で構成されていました。レイスは自分の機械を使って音の性質を実証しただけでしたが、他の発明者はこの技術のより実用的なアプリケーションを見つけようとしました。それらは、1876年にアレクサンダーグラハムベルが最初の操作可能な電話の特許を取得したときに発見されました。この発明は、世界中の人々のコミュニケーション方法に革命をもたらすことが証明されました。

ベルの電話への関心は、主に音声生理学のバックグラウンドと聴覚障害者へのスピーチ指導に由来していました。彼の画期的な実験は1875年6月2日に行われました。彼と彼の助手であるトーマス・ワトソンは、音響電信に取り組んでいました。リードがワトソンの送信機に引っかかったとき、断続的な電流が連続的な電流に変換されました。ベルは受信機で音を聞くことができ、連続電流を使用することで音を電線で伝達し、再変換できるという彼の信念を確認しました。

ベルが特許を取得した元の電話の設計は、現在私たちが知っている電話とは大きく異なっていました。本当の意味で、それは電信の単なる修正版でした。主な違いは、真の音を伝えることができるということでした。ベルは彼のデザインを改良し続けました。 2年後、彼は現代の電話の前身である磁気電話を作成しました。この設計は、送信機、受信機、および磁石で構成されていました。送信機と受信機にはそれぞれ、金属ディスクであるダイヤフラムが含まれていました。通話中、発信者の声の振動により、送信機のダイヤフラムが動きました。この動きは電話回線に沿って受信機に転送されました。受信ダイヤフラムが振動し始め、それによって音が鳴り、通話が完了しました。

磁気電話は重要な突破口でしたが、重大な欠点がありました。たとえば、発信者はノイズや音声の歪みを克服するために叫ぶ必要がありました。さらに、送信に時​​間の経過があり、ほとんど一貫性のない会話が発生しました。これらの問題は、電話の設計が大幅に変更されたため、最終的には解決されました。消費者が利用できるようになった最初の電話は、単一のマイクを使用していました。これには、ユーザーがそれに話しかけ、それを耳に当てて聞く必要がありました。トーマス・エジソンは、可動式のリスニングイヤピースと固定式の伝声管を備えたモデルを発表しました。電話をかけるとき、受信機は持ち上げられ、ユーザーはオペレーターに直接接続され、オペレーターは手動でワイヤーを切り替えて送信しました。 1878年、最初の手動電話交換機が開設されました。コネチカット州ニューヘブンの21人の顧客にサービスを提供しました。電話の使用は急速に普及し、1891年に最初の自動番号呼び出しメカニズムが導入されました。

長距離電話は1881年に最初に利用可能になりました。しかし、伝送速度は良くなく、聞き取りにくかったです。 1900年、ベルシステムの2人の作業員が、歪みを最小限に抑えることができる装荷コイルを設計しました。 1912年に、真空管はアンプとして電話に採用されました。これにより、1915年に最初に実証された大陸横断電話回線を利用できるようになりました。1956年に、大西洋横断電話通信を可能にするために海底ケーブルが大西洋を横断して敷設されました。電気通信産業は、軌道を回る通信衛星が利用された1962年に革命を起こしました。 1980年に光ファイバーシステムが導入され、再び業界に革命をもたらしました。

背景

電話は、ベルが100年以上前に導入したのと同じ基本原則に基づいて動作します。電話をかけたい場合は、受話器を手に取ります。これにより、電話機がルーティングネットワークに接続されます。プッシュホンキーパッドで番号を押すと、信号が電話回線を介してルーティングステーションに送信されます。ここでは、各桁はトーン周波数の組み合わせとして認識されます。特定の番号の組み合わせにより、信号が別の電話に送信され、呼び出し音が鳴ります。その電話がピックアップされると、2つの電話間の接続が開始されます。

マウスピースはマイクとして機能します。ユーザーの声からの音波により、電話内部の薄いプラスチックディスクが振動します。これにより、プラスチックディスクと別の金属ディスクの間の距離が変わります。その結果、2つのディスク間の電界の強さが変化し、変化する電流が電話回線に送られます。他の電話の受信機はこの電流を拾います。受信機に入ると、電磁石のセットを通過します。これらの磁石により、金属製のダイヤフラムが振動します。この振動は、電流を開始した声を再現します。受信機のアンプは聞き取りやすくします。電話の1つが切断されると、電流が遮断され、すべてのルーティング接続が解放されます。

エイシャグレー

イライシャ・グレイは、アレクサンダー・グラハム・ベルの主要なライバルであり、最初は音響電信の発明、次に電話の発明でした。彼は多作の発明家であり、生涯で約70件の特許を取得しました。 1935年8月2日にオハイオ州バーンズビルで生まれ、農場で育ったグレイは、父親が亡くなったときに早く学校を辞めなければなりませんでしたが、その後、物理科学、特に電気に専念し、支援したオーバーリン大学で勉強を続けました。大工としての彼自身。

オバーリンを離れた後、グレイは電信に集中して電気実験を続けました。 1867年に、彼は改良された電信リレーの特許を取得し、その後、電信スイッチ、ホテルや大企業のオフィス向けの「アナウンシエーター」、電信リピーター、電信ラインプリンターの特許を取得しました。彼はまた、ベルの努力にも関わっていた主題である、単一のワイヤーを介して複数の別々のメッセージを同時に送信する方法を実験しました。グレイが勝ち、ベルの同様の出願の2日前の1875年2月に彼の音響電信特許出願を提出した。

グレイは現在、音声メッセージを送信する方法の調査を開始し、すぐに液体送信機と可変抵抗を備えた電話設計を開発しました。発明の歴史の中で最も注目すべき偶然の一致の1つで、グレイは1876年2月14日に、ベルが同じオフィスで自分の電話特許を申請してからわずか2時間後に、自分のデバイスの特許を取得する意向を通知しました。 Western Union Telegraph Companyは、Grayの電話の権利を購入し、電話事業に参入しました。ベル電話会社はその見返りに激しい訴訟を起こした。

一方、グレイは1869年に、オハイオ州クリーブランドにある電気機器店であるグレイアンドバートンの創設パートナーでした。これは1872年にシカゴのWesternElectric Manufacturingになり、Western Electric Companyに発展し、皮肉なことに、1881年にベル電話の最大の単一コンポーネントになりました。

提示された伝送システムは、市内通話中に何が起こるかを説明しています。長距離や携帯電話など、他の種類の通話では若干異なります。長距離電話は、必ずしも有線で直接接続されるとは限りません。場合によっては、信号が変換されます 電話の電子部品は洗練されており、最新の電子処理技術を使用しています。回路基板は、他のタイプの電子機器用の基板と同じ方法で製造されます。事前に印刷された非導電性のボードは、適切なチップ、ダイオード、コンデンサ、およびその他の電子部品を適切な場所に配置する一連のマシンを通過します。電子部品を基板に貼り付けるには、ウェーブはんだ付け機を使用します。衛星放送信号に送信され、衛星を介して送信されます。携帯電話の場合、信号はセルラーアンテナに送信されます。ここでは、電波を介して適切な携帯電話に送信されます。

原材料

電話の製造にはさまざまな原料が使われています。材料は、ガラス、セラミック、紙、金属、ゴム、プラスチックにまで及びます。回路基板の主要コンポーネントはシリコンでできています。電話の外側のハウジングは、通常、強力で耐衝撃性のあるポリマーでできています。このポリマーの特性を変更するために、さまざまなフィラーと着色剤が使用されます。スピーカーには磁性材料が必要です。

デザイン

現代の電話にはさまざまな形とサイズがありますが、それらはすべて同じ一般的な機能を備えています。それらは、送信機と受信機の両方を含む単一の受話器で構成されています。電話機を使用していないときは、受話器をベースに置きます。また、回転式ダイヤルまたはプッシュホン式キーパッドのいずれかであるダイヤルシステムも備えています。最近、回転式電話は段階的に廃止され、より便利なキーパッドが採用されています。着信があることを消費者に警告するために、電話には呼び出し音が装備されています。多種多様な専用電話も製造されています。スピーカーフォンは、消費者が電話で会話できるように作られています 電話の個々の部品は、自動と手動の両方で組み立てられます。送信機と受信機は機械によって組み立てられます。次に、これらの部品はメインの組立ラインに送られ、成形されたヘッドセットに挿入されます。同様に、プッシュホンパッドを含む内部電子機器はメインハウジングに挿入され、ネジで取り付けられます。受話器を持たずに。コードレス電話もご利用いただけます。これらのモデルでは、受話器をベースに直接接続する必要はありません。代わりに、ユーザーの声が電波に変換されてから電話ベースに送信されます。これは、順番に、電気信号に変換され、電話回線に送信されます。別の種類の一般的な電話は携帯電話です。これらの電話は、電波とアンテナシステムを使用して電話間で通信します。

製造
プロセス

電話の製造には非常に多くの異なる部品があるため、コンポーネントは通常、さまざまな会社によって製造され、電話メーカーによって組み立てられます。主なコンポーネントには、内部電子機器、受話器、およびさまざまなプラスチック部品が含まれます。

プラスチック部品

• 1ベース、受話器ケーシング、押しボタンなどのプラスチック部品を製造するには、通常、射出成形が行われます。このプロセスでは、プラスチックポリマーのペレットが射出成形機のホッパーに入れられます。次に、油圧制御のスクリューを通過して溶融します。スクリューが回転している間、溶融したプラスチックはノズルを通って移動し、金型に注入されます。この注入の直前に、型の2つの半分が一緒になって、電話部品の形状に一致する空洞を形成します。金型内にある間、プラスチックは一定時間圧力下に保持され、その後冷却されます。冷えると固まり、成形品の形になります。この型は、光沢のある表面を作成するためにクロムでコーティングされています。
• 2しばらくすると、金型の半分が開かれ、成形品が排出されます。その後、金型が再び閉じ、プロセスが再開されます。プロセスのこの時点で、部品の多くは手動で検査され、重大な損傷を受けた部品が使用されていないことを確認します。損傷した部品がある場合、それらは再溶解して新しい部品に再成形するために取っておかれます。

内部電子機器

• 3電話の電子部品は洗練されており、最新の電子処理技術を使用しています。回路基板は、他のタイプの電子機器用の基板と同じ方法で製造されます。このプロセスは、導電性材料を使用して電子配置が印刷された非導電性材料で作られたボードから始まります。次に、このボードは、適切なチップ、ダイオード、コンデンサ、およびその他の電子部品を適切な場所に配置する一連のマシンを通過します。ほこりによる損傷を防ぐために、プロセスは特別に清掃された部屋で完了します。完了すると、はんだ付けのために次のステップに送られます。
• 4電子部品を基板に貼り付けるには、ウェーブはんだ付け機を使用します。機械に入れる前に、ボードを洗浄して汚染物質を除去します。入ると、ボードは赤外線熱を使用して加熱されます。ボードの下側は、溶融はんだの波の上を通過し、毛細管現象によって、必要なすべてのスポットが埋められます。ボードが冷えると、はんだが固まり、部品が所定の位置に留まります。これにより、プリント回路とコンポーネントの間に電気的接続が作成されます。

組み立てとパッケージング

• 5個々の部品は自動と手動の両方で組み立てられます。送信機と受信機は機械によって組み立てられます。次に、これらの部品はメインの組立ラインに送られ、成形されたヘッドセットに挿入されます。同様に、プッシュホンパッドを含む内部電子機器はメインハウジングに挿入され、ネジで取り付けられます。次に、ヘッドセットを電話ベースに置き、電話コードを置くこともできます。
• 6すべての電話部品が組み立てられた後、完成した電話は最終的なパッケージに入れられます。通常、それらはプラスチックで包まれ、箱に入れられます。輸送中の損傷からデバイスを保護するために、ポリスチレンなどの梱包材も含まれています。取扱説明書またはその他の資料が含まれており、箱はテープで密封されています。箱はパレットに積み重ねられ、販売業者、そして最終的には顧客に出荷されます。

品質管理

各電話の品質を保証するために、製造プロセス全体を通して目視検査と電気検査が行われ、ほとんどの欠陥が検出されます。さらに、完成した各電話は、動作することを確認するためにテストされます。多くの場合、これらのテストは、実際の環境で経験される極端な状況をシミュレートするために、過度の熱や湿度などのさまざまな環境条件下で実行されます。プラスチック部品は、消費者による虐待のレベルが発生した後でも機能することを確認するために、拷問テストが行​​われます。たとえば、プッシュホンパッドの番号は、40年間のダイヤルに相当する回数だけボタンをタップするゴム指の下に配置されます。電話を構成する部品の多くは下請け業者によって製造されているため、電話メーカーは品質の良さをこれらのサプライヤーに大きく依存しています。一貫した製造を保証するために、ほとんどの電話メーカーは、サプライヤーが満たさなければならない個々の部品の品質仕様を設定しています。

未来

電話技術は急速に進歩しています。将来的には、コードレス電話はより小さく、より軽くなるように設計されるでしょう。それらはより広い送信とより良い受信範囲を持つでしょう。音質も向上します。電話をコンピューターやケーブルテレビと統合する他の技術は一般的です。ダイヤルシステムも改善されます。最近のデモンストレーションでは、ある会社が電話番号をダイヤルするための音声コマンドを受け入れる技術を示しました。