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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 사진 배경. 광선을 사용하여 소리를 전달합니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
Alexander Graham Bell이 전화를 그의 가장 중요한 발명품으로 여기지 않았다는 것을 모든 사람이 아는 것은 아닙니다. 실제로 Bell은 통신 수단에 혁명을 일으킬 것으로 예측한 또 다른 발명품을 선호했습니다. 한 줄기 빛으로 목소리를 전달한다는 발상에 사로잡힌 벨! 벨은 자신이 마음대로 사용할 수 있는 유일하게 신뢰할 수 있는 고강도 광원으로 태양을 선택하여 다목적 통신 매체로 사용하려고 했습니다. 그는 자신의 발명품을 광전화기라고 불렀습니다. Bell은 생애 말년 대부분을 광전화기의 범위를 확장하려는 시도에 실패했습니다. 1922년 벨이 죽기 전까지 광전화기는 군용으로만 사용되었습니다.
아이러니하게도 빛을 이용해 메시지를 전송하려는 그의 꿈은 아이디어가 탄생한 지 100년이 지난 후에 마침내 실현되었습니다. 아니오, 우리는 의사소통을 위해 햇빛을 많이 사용하지 않지만, 우리는 태양 에너지를 사용하여 레이저라고 하는 방사체를 여기시키고 레이저 광선을 유리 섬유를 따라 보내는 방법을 배웠습니다. 머리카락의. 광섬유의 시대가 도래했고, 전화의 뛰어난 발명가가 처음으로 표현한 포괄적인 커뮤니케이션의 아이디어가 현실이 되고 있습니다. 유명한 발명가의 발자취를 따라 광전화기를 재발견하는 것이 흥미롭지 않나요? 그러니 해봅시다. 과거의 추억 이 모든 일이 1878년의 어느 화창한 날에 일어났지만 우리는 우리의 이야기에서 앞서 나가고 있습니다. Bell은 그의 수많은 발명품에서 알 수 있듯이 의사 소통 수단에 매우 관심이 많았습니다. 그러나 또한 그는 그를 매료시킨 빛에 감탄했습니다. Bell의 시대에 이미 태양 전기가 알려졌습니다. 그것과 관련된 현상은 벨이 태어나기 1839년 전인 8년에 에드몽 베크렐에 의해 처음 관찰되었습니다. 전기에 대한 일련의 실험을 수행하는 동안 Becquerel은 두 개의 금속 전극을 전도성 용액에 담그고 장치를 햇빛에 노출시켰습니다. 놀랍게도 전극 사이에 작은 전압이 발생했습니다. 이 발견은 Willoughby Smith가 셀레늄 조각을 빛에 노출시켜 유사한 효과를 발견한 1873년까지 거의 눈에 띄지 않았습니다. 그 효과는 미미했지만, 이 순간을 고체 태양전지의 진정한 탄생으로 봐야 한다. 도대체 왜 이런 일이 일어났을까요? 고전 물리학의 관점에서 설명할 수 없는 일이었습니다! 하지만 벨은 개의치 않았다. 그는 실용적인 사람이었고 그의 상상력은 빛으로 구동되는 전화기를 만드는 아이디어에 몰두했습니다. 그 후 몇 년 동안 그는 광전 및 사진 기기 분야의 느린 발전에 큰 관심을 보였습니다. 1878년 그는 광선전화에 대한 아이디어를 얻었다. 셀레늄 탐지기로 작업하면서 Bell은 이 기기의 다양한 변형을 설계하고 실험했습니다. 초기 실험은 매우 간단했지만 그럼에도 불구하고 성공적이었습니다. 1년 1880월 200일, Alexander Graham Bell은 조수인 Sumner Tainter의 목소리를 듣고 그의 말은 XNUMXm가 넘는 거리에서 빛의 광선에 의해 전달되었고 Dr. Bell의 라이트 인터콤은 현실이 되었습니다. Bell이 통신 기술의 추가 발전에 대한 그의 예측을 기반으로 한 것은 이러한 연속적인 성공에 있었으며 당시에는 환상적으로 보였습니다. 예를 들어, 그는 미래에 사람들이 빛의 도움으로만 여행할 것이라고 굳게 믿었습니다. 사진 배경 수많은 광전화기용 장치를 개발하고 설계를 개선한 Bell은 셀레늄 저항이 빛 감지기로 사용되는 장치가 가장 민감한 장치임을 알아차렸습니다. 물론 그는 전자 증폭기 없이 작업했습니다. 대신, 그는 신호를 증폭하기 위해 빛의 집중을 사용했습니다. 최고의 광학 시스템을 찾기 위해 Bell은 다양한 렌즈와 미러 시스템을 설계했습니다. Bell의 감지기 중 하나는 원형으로 배열된 셀레늄 요소로 구성되어 집광 렌즈를 사용하여 빛을 집중시켰습니다. 또 다른 설계에서는 감지기를 원통형 표면에 배치하고 포물면 거울의 초점에 배치했습니다. 그의 모든 장치에서 셀레늄 탐지기는 배터리 및 고저항 전화 캡슐과 직렬로 연결되었습니다. 변조된 빛이 셀레늄 표면에 떨어지면 저항에 변화가 생기고 전화 캡슐에서 음파로 변환됩니다. 그의 초기 실험을 쉽게 재현할 수 있습니다. 먼저 광검출기를 꺼냅니다. 물론 지금은 Bell이 사용하던 것과는 다르게 만들어지지만 Vacte 모델 VT312/2 광검출기는 Bell의 것과 매우 유사합니다. 성능 향상을 위해 소량의 카드뮴을 첨가한 셀레늄 포토레지스터입니다. 실제로 두 개의 감지기가 있습니다. Bell은 종종 감도를 높이기 위해 여러 감지기를 사용했습니다. 검출기는 직렬로 연결되어 포물면 반사경의 초점에 배치됩니다. 모든 크기의 반사경이 가능하지만 보울이 클수록 범위가 커집니다. Edmund Scientific Co. 카탈로그 보기. (7785, Edscorp Bldg., Barrington, NJ 08007). 포물선 및 프레넬 반사경이 광범위합니다. 탐지기는 그림에 표시된 것과 같은 별 홀더를 사용하여 반사경의 초점에 장착할 수 있습니다. 1. 감지기는 배터리 및 고저항 전화기 캡슐과 공통 전기 회로를 형성합니다. 자동차 배터리 또는 직렬로 연결된 여러 개의 손전등 배터리와 같은 12볼트 배터리가 이러한 목적에 적합합니다. 여기서 전압의 크기는 역할을 하지 않습니다. 반면 폰캡슐은 찾기가 쉽지 않다. 최신 전화기에 사용되는 캡슐은 이전 모델과 달리 저항이 낮고 우리의 경우 잘 작동하지 않습니다. 오래된 고임피던스 헤드폰을 사용하는 라디오 아마추어에게 문의할 수 있습니다. 최소한 그들은 어디서 구할 수 있는지 알고 있습니다. 상상할 수 있듯이 이 헤드폰은 예전만큼 인기가 없습니다.
직렬로 연결된 이 모든 부품은 광 전화기의 수신 부분을 구성합니다. 이제 전송 부분에 달려 있습니다.
많은 초기 연구에서 Bell은 광전화기의 전송 부분을 최적화하려고 하지 않았습니다. 그는 수신기의 광전자 회로를 개선하는 데 집중했습니다. 결과적으로 그의 초기 디자인 중 많은 부분이 최고의 의미에서 단순합니다. 흥미로운 디자인 중에는 직경 2,5cm, 길이 5~7,5cm의 금속 튜브가 있었는데, 그림과 같이 튜브의 한쪽 끝에 거울을 부착했습니다. 2. 튜브가 말을 하면 음파로 인해 거울이 진동하고 광원에서 나오는 빛을 조절합니다. 튜브 끝에 있는 단단한 거울을 금속 필름 조각으로 교체하여 더 멀리 갈 수 있습니다. 이제 가장 흥미진진한 순간이 왔습니다. 바로 포토폰 테스트입니다. 이 작업은 최소 두 사람이 수행해야 합니다. 친구에게 송신기를 입에 대고 태양을 향해 서서 빛의 일부가 수신기로 다시 반사되도록 송신기 거울의 각도를 조정하게 하십시오. 친구가 전화기에 대고 말하는 동안 포물선 반사경이 광선을 가로질러 감지기에 초점을 맞출 때까지 이동합니다. 반사경을 가리킬 때 주의하십시오. 집중된 햇빛은 탐지기를 빠르게 손상시킬 수 있으므로 수신기를 태양을 직접 향하게 하지 마십시오. 먼 거리에 있는 친구의 미세한 움직임이 광전화기에 의해 증폭되는 신호에 큰 영향을 미치고 튜닝이 어렵기 때문에 첫 번째 테스트는 짧은 거리에서 수행하십시오. 설정 후 휴대폰으로 친구의 목소리를 들어보세요. 포토폰의 범위를 넓히다 포토폰의 범위를 늘리는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그 중 하나는 파라볼릭 반사체의 크기를 증가시키는 것에 기초하고, 다른 하나는 그것에 부착된 거울의 크기를 증가시켜 송신기 신호를 증폭시키는 것에 기초한다. 알루미늄 처리된 Mylar 필름을 큰 깡통의 한쪽 끝 위로 늘릴 수 있습니다. 감지기의 감도를 높일 수 있습니다. Bell이 했던 것처럼 위치를 변경하면서 다른 감광성 요소를 실험하고 싶을 것입니다. 배터리 전압과 이어폰 저항을 변경하면 수신기의 감도도 변경됩니다. 물론 최신 전자 제품을 광음 회로에 사용할 수 있습니다. 수신기의 감도를 제한하는 매개변수는 광검출기의 출력 전압입니다. 출력 전압을 높이는 가장 좋은 방법은 증폭기를 통해 출력 전압을 실행하는 것입니다. 무화과에. 3은 이것이 수행되는 방법을 보여줍니다. 먼저 포토레지스터를 소형 태양전지로 교체한다. 이러한 조건에서 다소 더 민감하며 직사광선에 노출되었을 때 분명히 덜 손상됩니다.
회로 IC1은 태양전지에서 나오는 작은 신호를 증폭하기 위한 전단이다. 요소는 가변 구성 요소로 커패시터 C1을 통해 회로의 입력에 연결됩니다. 이러한 광전지 셀의 연결 덕분에 변조된 빛을 제외한 모든 빛을 "차단"할 수 있습니다. 저항 R1 및 R2는 R1/R2의 비율과 동일한 프리앰프 게인을 결정합니다. 송신기와 수신기 사이의 거리가 증가함에 따라 이러한 저항 값을 변경해야 합니다. 그러나 게인을 너무 높게 설정하지 마십시오. 그렇지 않으면 회로가 자체 여기됩니다. 커패시터를 저항 R2와 R3에 병렬로 연결하여 기생 발생을 억제할 수 있지만 이렇게 하면 수신기의 주파수 응답이 악화됩니다. R2의 값을 변경하면 이러한 저항의 값이 항상 동일하므로 R3의 값을 같은 양만큼 변경해야 합니다. 전치 증폭기 출력의 신호는 최종 증폭기 IC4로 이동하는 볼륨 컨트롤 R2로 공급됩니다. 이 앰프는 라우드스피커를 구동하는 데 필요한 수준으로 신호 수준을 높입니다. 앰프가 없는 것과 비교하면 꽤 좋습니다. 회로를 만들 때 +9V와 -9V 두 개의 전원 공급 장치가 필요하다는 점에 유의하십시오.트랜지스터 수신기용 9V 배터리가 적합합니다. 그러나 공급 전압의 크기는 중요하지 않으며 6-15V 범위의 사용 가능한 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다. 송신기 성능 향상 송신기에 증폭기를 부착하여 광 전화기의 감도를 향상시킬 수 있으며 그 회로는 그림 4에 나와 있습니다. 386. 그림과 같은 통합 전력 증폭기 LM3을 사용합니다. 그러나 XNUMX의 입력은 태양 전지가 아닌 마이크에서 신호를 받습니다.
전력 증폭기의 출력은 포켓 트랜지스터 수신기에 사용되는 것과 유사한 작은 5cm 스피커로 구동됩니다. 알루미늄 처리된 Mylar 필름 조각이 스피커 위로 늘어납니다. 마이크에 대고 말하면 음성이 증폭되어 스피커로 전송됩니다. 차례로 스피커는 거울 층으로 덮인 필름을 진동시키고 태양 광선을 변조합니다. 통신 범위를 더 늘리려면 스피커의 크기와 반사면을 늘려야 합니다. 나는 작은 거울 조각을 진동하는 스피커 다이어프램에 직접 접착하는 실험을 관찰했습니다. 그러나 나는 그것을 시험해 본 적이 없기 때문에 그러한 장치의 효과를 보증할 수 없습니다. 아마도 그릇 모양의 반사경처럼 작동합니다. 광선 전화를 개선하는 과정에서 Bell과 Tainer는 현재 정교한 레이저 통신 장치에 사용되는 가변 편광 회로를 포함하여 음성으로 광선을 변조하는 50가지 이상의 방법을 발견했습니다. 결론 한 번 광통신 시스템을 만드는 데 몰두했다면 이 흥미로운 문제에 대해 생각하지 않는 것이 어렵습니다. 말년에 Bell은 그녀의 위대한 미래를 예언했습니다. Bell의 실험으로 시작된 광통신 프로젝트가 결실을 맺고 있습니다. 불행히도 발명가의 프로젝트는 평생 동안 구현되지 않았습니다. 저자: 바이어스 T.
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