Las Telecomunicaciones – Parte V (La Telefonía y sus Ppios)
Que es un teléfono? Como funciona?
El Teléfono fue inventado por Alexander Graham Bell y fue patentado en los Estados Unidos en 1875-7 (aunque, como vimos en la Parte II, muchos dan crédito de esta invención a Antonio Meucci quien desarrolló un aparato de comunicación por voz en 1857). Permite la transmisión de sonido, en particular la voz, entre lugares distantes. La traducción literal de ‘tele-fono’ en griego es ‘larga distancia-voz’.
La conversación telefónica se logra transformando las ondas de sonido emitidas por uno en una señal eléctrica equivalente. Consideremos por un momento las características del sonido de manera que podamos entender como se realiza esta conversión. El sonido en realidad, es sólo una vibración en el aire alrededor nuestro, causada por paquetes localizados de alta y baja presión generados por alguna forma de vibración mecánica, como por ejemplo el choque de dos objetos o la vibración de las cuerdas vocales durante la conversación.
Las ondas de sonido en el aire se pueden asimilar a las que se producen en un estanque de agua cuando se arroja una piedra.
Las ondas de sonido en el aire a nuestro alrededor hacen vibrar a los objetos en la vecindad en armonía con ellas. El oído humano detecta el sonido mediante el uso de un diafragma muy sensible que vibra en sincronismo con el sonido que golpea sobre el mismo.
El tono del sonido ( grave o agudo) depende de la ‘frecuencia‘ de vibración. El rango de frecuencias audible típico para el oído humano es el comprendido entre 20 y 20000 Hz ( o vibraciones por segundo). Las bajas frecuencias son escuchadas con un tono grave mientras que las altas frecuencias son escuchadas con un tono agudo, siendo la mayoría de los sonidos una mezcla muy compleja de frecuencias.
Para reproducir un concierto en un equipo de audio con una buena calidad de sonido, es necesario cubrir un amplio rango ( o ‘ancho de banda’ ) de frecuencias dentro del rango audible humano. Sin embargo, si solo es necesario que sea inteligible la voz, solo las frecuencias en el rango de 300 a 3400 Hz son necesarias. Si solo se recibe esta ancho de banda de frecuencias, la calidad del sonido se ve ligeramente degradada aunque aun es enteramente comprensible y aceptable para la mayoría de los oyentes.
Como entonces podemos convertir el sonido en una señal eléctrica?
La siguiente figura muestra un circuito telefónico simple capaz de efectuar dicha conversión:
Este circuito consiste de un micrófono, una batería una línea telefónica y un parlante.
Cuando nadie habla en el micrófono, tanto el micrófono como el parlante tienen una resistencia eléctrica estacionaria y en consecuencia, una corriente eléctrica constante fluye en el circuito de acuerdo a la ley de Ohm ( corriente igual a tensión dividido resistencia ). Al hablar en el micrófono, las ondas de sonido golpean al diafragma del mismo alterando ligeramente la resistencia eléctrica del dispositivo. El cambio en la resistencia produce un cambio correspondiente en la corriente del circuito. Para ilustrar esto, la siguiente figura muestra los componentes del circuito con mas detalle:
A la izquierda del diagrama tenemos un micrófono de carbón. El diafragma del micrófono, comprime o libera los gránulos del carbón resultando esto en un cambio en la resistencia del mismo. El cambio en la resistencia, produce un cambio en la corriente que circula en el circuito. La corriente varía alrededor de su estado estacionario de la misma manera en que la presión del aire en la onda de sonido varia alrededor de su valor promedio. El resultado de este efecto es la creación de una señal eléctrica que fluctúa casi en forma idéntica a la onda de sonido original.
A la inversa, en el parlante, la señal eléctrica se vuelve a convertir en sonido. En el diagrama de arriba se muestra un parlante simple construido con un diafragma metálico y un electroimán. Un electroimán es un dispositivo eléctrico que actúa como un imán cuando una corriente circula a través de sus espiras tendiendo a atraer así al diafragma metálico. La fuerza de atracción, dependerá de la magnitud de la corriente que circula a través de la bobina del electroimán ( es decir de la corriente que circula por el circuito telefónico ). La señal eléctrica variable creada por el micrófono resulta en una fuerza de atracción variable sobre el diafragma metálico. Esto hace vibrar al aire a su alrededor, recreando la onda de sonido original.
El proceso de conversión descripto es análogo (o analógico) debido a que la señal eléctrica transportada por el ‘circuito analógico’ es análoga a la onda de sonido original.
Continuará….
(En el próximo post me ocuparé de la Conmutación, que significa y para que se usa)
