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Telefone - Como os Primeiros Funcionavam

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Conversão de som em sinal elétrico e vice-versa: na telefonia, são fundamentais os dispositivos que convertem sons em sinais elétricos e estes últimos em sons, isto é, microfones e fones. A Figura 01 dá o princípio de funcionamento do microfone de carvão, o primeiro tipo usado em larga escala.

A vibração do diafragma provocada pelo som incidente comprime ou expande a massa de carvão granulado no interior, o que varia a resistência elétrica entre os dois eletrodos conectados aos bornes. Portanto, uma corrente elétrica que circula pelos bornes varia de intensidade de acordo com o som. Em outros termos, pode ser visto como uma resistência elétrica variável pelo o som.

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Fig 01

O tamanho dos grãos está na faixa de 0,20-0,25 mm. Em geral usado carvão de pouco resíduo, como antracito. Valores típicos de impedância variam de 30 a 100 ohms. A resposta de frequência é pobre, variando de aproximadamente 300 a 3000 Hz, com um pico em torno de 1000 Hz. Mas é aceitável para comunicações telefônicas, que não têm grandes exigências de fidelidade. O ruído de fundo é perceptível, mas não chega a incomodar nesta aplicação. O dispositivo pode ser danificado pela tendência de aglomeração dos grãos e também por picos de corrente na linha. Apesar dessas desvantagens, foi extensivamente empregado em telefones devido à capacidade de trabalhar com correntes relativamente altas, permitindo fornecer a potência necessária sem necessidade de amplificação.

O dispositivo receptor (fone de ouvido) padrão é do tipo magnético, operando de forma parecida com os alto-falantes comuns, mas com bobina fixa em vez de móvel. A Figura 02 dá o esquema simplificado de funcionamento.

Fone de ouvido
Fig 02

A resposta de frequência é similar à dos microfones de carvão e, portanto, forma um conjunto equilibrado para a aplicação. Nos primeiros aparelhos, fone e microfone eram fisicamente separados. Depois foram integrados em um único conjunto, popularmente designado apenas por fone.

Circuito elétrico: com os dispositivos já citados e uma bateria, é possível construir um circuito de telefonia elementar conforme esquema da Figura 03. Em princípio, ele deve funcionar, mas de forma pouco eficiente: não há acoplamento de impedâncias e, portanto, a transferência de energia é prejudicada, resultando provavelmente em baixo volume e distorção. Outro fator limitante é a ausência de dispositivos de chamada e sinalização.

Telefone rudimentar
Fig 03

A Figura 04 dá a representação de um transformador simples. A relação básica do transformador é: V2 / V1 = I1 / I2 = N2 / N1. Essa igualdade mostra que transformadores podem ser construídos com números de espiras tais que as relações entre tensões e correntes (impedâncias) de cada bobina sejam iguais ou próximas das impedâncias próprias dos circuitos a que estão ligados.

Transformador simples
Fig 04

O circuito da Figura 05 é um arranjo melhor que o anterior. O microfone, que tem menor impedância, é acoplado ao circuito por meio de um transformador, construído com números e relação de espiras de forma a combinar as impedâncias de cada lado. Nessa condição, a transferência de energia é otimizada e o desempenho deve ser melhor.
Telefone simples
Fig 05

Outro aspecto positivo é a existência de uma bateria para cada aparelho, que operam de forma independente, como seria desejável em um sistema de telefonia. Entretanto, o circuito ainda não pode ser considerado de uso prático: não há meios de chamada e sinalização, corrente é continuamente drenada da bateria, mesmo sem uso. Outro ponto negativo: a pessoa que fala ouve sua voz no próprio fone. Isso é desejável se o volume for baixo. No circuito, o fone reproduz a própria voz com plena intensidade do sinal na linha, o que é bastante incômodo.

Magneto
Fig 06

Dispositivos de chamada e sinalização: os primeiros telefones usavam um sistema eletromecânico acionado por manivela para o sinal de chamada (magneto). Na realidade, o magneto é um gerador elétrico que faz uso de um ímã girante no interior de um núcleo dotado de bobina. A Figura 06 dá o esquema simplificado. A rotação do ímã inverte periodicamente o sentido do fluxo magnético no núcleo, gerando uma tensão alternada na bobina. Dependendo do modelo, magnetos usados em telefonia podiam fornecer tensões de 60 a 110 V e correntes de 2 a 6 ampères.

Campainha
Fig 07

Os primeiros dispositivos de sinalização (campainhas) eram do tipo eletromecânico, em contraste com os atuais, em geral do tipo piezelétrico. A Figura 07 ao lado dá o diagrama básico. Por muito tempo, foi o único tipo empregado nos aparelhos comerciais.
Referências
Pesquisa na Internet em 04/2008. Fontes não anotadas.

Topo | Rev: Mar/2018