Telecomunicaciones - El teléfono

Indudablemente, el telégrafo fué un adelanto tecnológico importantísimo en una sociedad en la que nunca habían existido las comunicaciones instantáneas a larga distancia. Aunque una persona que tuviera la necesidad de comunicarse con alguien situado a cientos de kilómetros de distancia tuviera que salir del hogar e ir a la oficina telegráfica más cercana para poner el mensaje, aquello no era en modo alguno un obstáculo importante. Lo verdaderamente importante era que esa persona recibiera el mensaje a los pocos minutos, sin importar el tener que desplazarse fuera de casa y solicitar los servicios de los telegrafistas profesionales habituados al código Morse. Pero los seres humanos siempre queremos más y además tendemos a la comodidad.

Lo ideal, en aquel momento, era no tener que depender de una oficina de telégrafos y poder expresar directamente a la persona interesada, con nuestras propias palabras, aquello que queríamos transmitirle, y si no se tuviera que salir de casa para ello... ¡mucho mejor!. Se imponía la necesidad de poder transmitir de manera instantánea la voz humana. Los científicos se pusieron manos a la obra y un buen dia... ¡voilá!... nació el teléfono.

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EL VERDADERO INVENTOR DEL TELÉFONO
Muchos aún creen que fué un escocés llamado Alexander Graham Bell, el que consiguió por primera vez transmitir de forma instantánea la palabra hablada a través de un conductor eléctrico, allá por el año 1876. Sin embargo nada más lejos de la realidad.

Es probable que no te suene el nombre de Antonio Santi Giuseppe Meucci, pero fué este ingeniero italiano nacido en Florencia el que rondando el año 1855, más de veinte años antes que Bell, construyó el primer teléfono de la historia. Graham Bell solo fué el primero en patentarlo, en llevarse la gloria durante muchos años y, por supuesto, la plata también.

Meucci, escaso de dinero para patentar su invento, acudió por ayuda a la poderosa empresa de telégrafos Western Union, a la que entregó su prototipo llamado "teletrófono". Pasaban los años, y cuando Meucci inquiría sobre su invento la Western daba la callada por respuesta o respondía que aquello no era un invento al que se le pudiera sacar partido. Meucci, cansado de esperar, pidió que se le devolviera su prototipo, a lo que la Western respondió que se había perdido.

En 1876 Alexander Graham Bell se presenta al mundo como inventor del teléfono y lo patenta. A pesar de los esfuerzos de Meucci por demostrar que él era el verdadero inventor, las acciones legales iniciadas para ello fueron hábilmente empantanadas año tras año por los abogados de la poderosa Bell hasta que el proceso legal fué cerrado en 1896, años después de la muerte de Meucci.

Investigaciones posteriores pusieron de manifiesto un delito de prevaricación, relativo a varios empleados de la oficina de patentes confabulados con la Bell. Además, en un litigio que surgió posteriormente, salió a la luz pública que existía un acuerdo secreto entre la Bell y la Western Union por la que esta última recibiría durante 17 años un 20% de los beneficios dimanados de la comercialización del invento. Por fín más de un siglo después, el 11 de Junio del año 2002, el Boletín Oficial de la Cámara de Representantes de los EE.UU. reconoció a Meucci como el verdadero inventor del teléfono. ¡C'est la vie!.

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LOS PRIMEROS TELÉFONOS
Como veremos a continuación, los primeros teléfonos no entendían de técnologías digitales, de sistemas DECT ni de memoria del último número marcado. Su principio básico era de lo más simple. Si hemos leído el artículo anterior, en el que hablábamos del telégrafo con hilos, nos resultará muy sencillo entender el funcionamiento de los antiguos teléfonos ya que se utilizaba un circuito muy similar. Si miras la ilustración verás que, en esencia, la diferencia estriba en sustituir el manipulador telegráfico por un componente llamado micrófono, y el electroimán con su lámina y su lápiz por otro componente llamado auricular.

Como vemos, el circuito telefónico queda formado por los siguientes componentes: una fuente de energía eléctrica (batería o pila), un micrófono, la misma linea aislada del suelo que utiliza el telégrafo, el auricular y para finalizar sendas tomas de tierra.

Como somos muy listos, nos hemos dado cuenta de que el quid de la cuestión, el meollo del invento, el núcleo del artilúgio y la enjundia del artefacto está en los dos componentes nuevos: el micrófono y el auricular. Si llegamos a entender como funcionan estos, llegaremos a comprender como funcionaban los primeros teléfonos inventados por Meucci y comercializados por Bell. ¡Manos a la obra!.

EL MICRÓFONO
Creo que no puede existir en el planeta Tierra un radioaficionado a cuyos tímpanos no haya llegado aún este término electrónico. La pregunta es... ¿pero todos ellos saben como funciona?.

Haciendo aquí un pequeño inciso, os diré que a lo largo de mi experiencia como profesional de la electrónica he conocido a infinidad de radioaficionados que se consideran verdaderos "expertos" en esta materia. Cuando les pregunto si leen a menudo literatura técnica sobre electrónica y radio, muchos me responden... "¿leer?... ¡nunca!... pero hace 25 años que soy radioaficionado". Aunque es muy cierto que existen radioaficionados con mucho talento y sabiduría en este campo y que les gusta profundizar en el estudio de los fenómenos radioelectricos, no es menos cierto que en muchísimos otros casos, por el hecho de simplemente manipular y operar un transceptor de radioaficionado durante años, muchos se creen verdaderos expertos en antenas, en emisoras y en electrónica en general. Se hace aquí realidad lo de... ¡el hábito no hace al monje!. Pero volvamos al micrófono.

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No vamos a entrar ahora a detallar los variados tipos y clases distintas de micrófonos que existen actualmente, sino en desmenuzar el funcionamiento y la construcción del primer micrófono utilizado en la telefonía con hilos por Meucci y Bell. Se trataba del llamado micrófono de gránulos de carbón. Su construcción y su funcionamiento es de lo más sencillo.

Está formado por una caja de material aislante en cuyo fondo hemos puesto una placa metálica. La caja, generalmente redonda, está completamente rellena de pequeños gránulos de carbón más o menos cilíndricos y se completa con una fina lámina metálica muy flexible a modo de "tapadera" la cual, entre otras cosas, mantiene los gránulos de carbón dentro de la caja y está en íntimo contacto eléctrico con ellos.

La lámina metálica flexible tiene la facultad de vibrar en sentido transversal conforme le llegan las ondas de presión sonora de manera que, en función de estas, comprime y descomprime las pequeñas bolitas de carbón de dentro de la caja. ¿Que resultado tiene esto?

Si te fijas en el esquema general del teléfono, la corriente eléctrica de la pila debe pasar a través de los gránulos de carbón antes de llegar al auricular. Estos gránulos de carbón ofrecen cierta resistencia eléctrica al paso de la corriente. Cuando hablamos delante del micrófono, las ondas sonoras hacen que los gránulos de carbón estén más comprimidos con la presión sonora, lo que produce una superficie de contacto mayor entre ellos y esto hace que disminuya su resistencia eléctrica. Con la depresión de la onda sonora los gránulos de carbón tienden a separarse, con lo que su superficie de contacto es menor y aumenta su resistencia eléctrica (puedes ver una representación gráfica animada haciendo clic aquí).

La lámina flexible vibra en función de la frecuencia y de la amplitud de los sonidos que recibe lo que hace que la resistencia del carbón que contiene el micro lo haga de la misma manera, siguiendo fielmente los parámetros de las ondas sonoras que recoge.

Si recordamos ahora lo aprendido en otros artículos sobre la ley de Ohm tenemos que la intensidad de corriente a través de un circuito es inversamente proporcional a la resistencia. Si aplicamos dicha fórmula al circuito del teléfono podemos ya sentar la primera de las bases en las que se fundamentó:

Al variar la resistencia del carbón del micro en función de la frecuencia y de la amplitud de las ondas sonoras recibidas, la intensidad de corriente a través del circuito varía de la misma manera, siguiendo fielmente los cambios de los parámetros del sonido

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Esta corriente variable en función de los sonidos recogidos por el micrófono es la que llega a la estación receptora, es decir, al auricular donde nuestro interlocutor espera oirnos. ¿Que ocurre allí?.

EL AURICULAR
De más está decir que el auricular es el dispositivo encargado de convertir la corriente eléctrica variable recibida, de nuevo en sonido audible por el ser humano. Para empezar fíjate en el dibujo adjunto, en el cual hemos representado un auricular como el que se utilizaba en los primeros teléfonos. El nombre que recibe dicho artilugio es "auricular dinámico".

Fíjate que hemos necesitado un imán permanente, ahora hablaremos de él, del cual emergen sendas piezas polares, en las cuales hemos arrollado varios cientos de espiras de hilo fino de cobre. La caja de material aislante y la fina lámina de acero que la cierra son muy similares a las que monta el micrófono de carbón. Esta lámina de acero, que también puede construirse de hierro dulce, es extremadamente fina y flexible. Se la suele llamar "membrana" o "diafragma".

Observa en el dibujo que el diafragma se queda un poco "abombado" hacia el interior de la caja cuando no circula ninguna corriente por las bobinas, debido a la atracción del imán. Al circular la corriente variable en función del sonido procedente del micrófono de carbón por las bobinas, la fuerza de atracción del imán varía a más y a menos dependiendo de la amplitud, y más o menos rápidamente dependiendo de la frecuencia.

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Para expresarlo de otra manera, diremos que el electromagnetismo creado por la corriente que circula por las bobinas se suma y se resta al magnetismo natural del imán. Esto hace que el diafragma reproduzca el sonido original, generado a cientos de kilómetros, en el oido de nuestro interlocutor. Puedes ver una simulación animada haciendo clic aquí.

Es probable que te hayas preguntado una cosa. ¿Por qué no utilizar solo las piezas polares, sin el imán permanente, para que el diafragma permanezca centrado y sin abombar en ausencia de corriente por las bobinas? ¿No sería más lógico hacerlo así?... ¡La respuesta es un rotundo NO! ¡Es absolutamente necesaria la utilización del imán permanente! Sin embargo no vamos a decirte porqué en este momento. Piensa un poco y, si quieres, utiliza los comentarios para dar tu opinión. No temas equivocarte ya que aquí TODOS ESTAMOS APRENDIENDO, incluido el equipo de radioelectrónica.es.

Para finalizar, nos gustaría que empezaras a conocer los símbolos que representan a los diferentes componentes electrónicos. Para ello incluimos un pequeño gráfico del teléfono que hemos estudiado, en el que todos los componentes se representan con los símbolos que normalmente se utilizan en los esquemas. Esperamos que este artículo haya sido de tu agrado. En el próximo seguiremos hablando del telégrafo y del teléfono, pero esta vez en versión inhalámbrica. ¿Te gusta la idea?.

 
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