Carretes, hilos, discos e imanes son los elementos que participaron en aquel milagro de la transmisión de la palabra. Para entender cómo entraron en este maravilloso juego debemos remontarnos a los siglos XVIII y XIX y sus enormes avances científicos en los campos de la electricidad y el magnetismo.
El interés por la electricidad ya venía de antiguo desde que en 1.746 Pieter van Musschenbroek se dio cuenta de que se podía almacenar electricidad en una botella medio llena de agua, con un tapón por cuyo centro bajase una cadena conductora. Pieter daba clases en la universidad de Leyden, y llamó a su artefacto «botella de Leyden» afirmando que era el agua la que almacenaba aquella misteriosa energía llamada electricidad y para comprobar sus efectos él mismo tocaba su botella para recibir una descarga describiendo así sus sensaciones: «todo mi cuerpo fue sacudido por algo que pensé que era un rayo».
Botella de Leyden, estilo Nollet (Foto Wiki)
La noticia llegó a oídos de un abad francés del Gran Convento de Cartujos de París llamado Jean-Antoine Nollet que decidió usar a sus monjes como «conejillos de indias» para entender aquello de la electricidad, así es que un día preparó una enorme botella de Leyden de 1,6 m de altura, a la que añadió placas de plomo muy finas por dentro y por fuera para que la cantidad de electricidad que se acumulara en ella fuese mucho más grande, e hizo que doscientos de sus monjes unieran sus manos formando un gran círculo de 1,5 km de longitud. Cada monje sujetaba un cable de hierro con el que se conectaba a su compañero en la secuencia: monje-cable-monje-cable y el abad cerró el circuito conectando los cables del primero y el último monje a la botella de Leyden. El resultado fue una gran descarga eléctrica que produjo una reacción de dolor en aquellos desafortunados y obedientes monjes.
Lo que le interesaba a Nollet era comprobar la respuesta de sus pupilos a la electricidad y al ver que todos saltaban a la vez, y no lograr distinguir ninguna diferencia entre los saltos del primero y el último monje, concluyó que la velocidad de transmisión de la electricidad debía de ser realmente muy alta deduciendo que un sistema de comunicación basado en aquella electricidad sería realmente rápido y llegaría más lejos que un sistema puramente acústico.
Tras su experimento otros investigadores propusieron emplear un cable por cada letra del alfabeto por el que circulara una corriente con lo que- teóricamente – si se diseñará un mecanismo capaz de poder recibir e interpretar aquellas corrientes eléctricas se podría “escribir a distancia”, pero los sueños de transmitir la palabra tuvieron que esperar hasta los descubrimientos científicos del siglo XIX, que hicieron posible que con el juegos de los carretes, hilos, discos e imanes aquello pudiera hacerse realidad.
El primer paso lo dió Alessandro Volta cuando el 20 de Marzo del 1.800, comunicó por carta al presidente de la Royal Society de Londres la primera noticia de su invento: la «pila a colonna» que permitía un suministro de una corriente continua a cualquier experimento.
Y el segundo ocurrió de forma accidental en 1,819 cuando un físico danés llamado Hans Christian Oersted estaba experimentar con circuitos y le ocurrió algo inesperado. Sobre la mesa de su laboratorio había una brújula cercana a un cable eléctrico y comprobó que el imán de su aguja se desviaba cada vez que circulaba una corriente por aquel cable. Es decir que se podía detectar la corriente de un cable sin tocarlo y aún más, uniendo la aguja de aquella brújula a un pequeño muelle que la forzara a estar en una dirección determinada, también podía medirse la intensidad de la corriente de aquel cable: cuanta más intensidad, más se desviaba la aguja de su posición inicial.
En 1.820 aquel científico dio a conocer su revolucionario descubrimiento que demostraba que la corriente eléctrica producía efectos magnéticos. Había una interacción entre la electricidad y el magnetismo y Oersted en un trabajo de 1.813 analizó la presunta identidad entre las fuerzas químicas y eléctricas.Durante septiembre y octubre de 1.820, André-Marie Ampère influenciado por el descubrimiento de Oersted también realizó una serie de experimentos diseñados para aclarar la naturaleza exacta de la relación entre el flujo de corriente eléctrica y el magnetismo, así como el comportamiento de las corrientes eléctricas en diversos tipos de conductores, comprobando que dos cables paralelos con corriente eléctrica se atraían magnéticamente si las corrientes iban en la misma dirección y se repelían si si las corrientes iban en direcciones opuestas.
Michael Faraday, trató de reproducir las investigaciones de Oersted «a la inversa«, pensando que aquel fenómeno debería de funcionar en los dos sentidos, es decir que si se mueve algo imantado cerca de un cable, también debería de aparecer una corriente en el mismo (corriente eléctrica inducida) y a demostrar esto se dedicó con ahínco. Con constancia registró todos sus intentos infructuosos en un diario entre los años 1.824 y 1, 828 hasta que el 29 de agosto de 1,831 logró detectar por primera vez aquellas «corrientes inducidas» gracias al movimiento de unos imanes en un cilindro de cartón alrededor del cual arrolló 220 pies de hilo de cobre convenientemente aislado y conectado sus extremos a un galvanómetro sensible. Así consiguió hacer que un metal se moviera circularmente alrededor de un campo electromagnético. En el siguiente vídeo está el experimento concreto que hizo Faraday y que,supondría el inicio de los motores eléctricos.
Aquel científico inglés observó la aparición de corrientes en circuitos en tres situaciones diferentes: a) si se establecía o suspendía una corriente en otro circuito próximo; b) si un circuito cercano por el que circulaba una corriente, se movía respecto del primero; y c) si se introducía o retiraba un imán en el circuito. Esos «movimientos» y cambios, producían lo que Faraday denominó «variaciones de flujo magnético» y en unas condiciones determinadas, originaban una fuerza electromotriz (f.e.m.), responsable de la aparición de una corriente inducida en un circuito secundario.Así fue como estableció su ley de inducción electromagnética
Joseph Henry (1.797 – 1.878) fue otro gran físico estadounidense interesado por el experimento de Oersted aunque era mucho menos disciplinado que Faraday. Las vidas de ambos personajes tuvieron muchos elementos en común ya que los dos provenían de familias humildes y se vieron obligados a trabajar desde muy jóvenes: Henry como aprendiz de relojero y Faraday de encuadernador (los dos a la edad de trece años) pero aunque fue un hombre que ejerció cargos de máxima responsabilidad en varias instituciones científicas estadounidenses (fue profesor de Princeton y director del Smithsonian Institution) nunca se caracterizó por tener el don de la «oportunidad»
Así fue como en 1. 830, también descubrió la inducción electromagnética (de forma independiente y simultánea a los descubrimiento de Faraday) con un experimento en el que un conductor se movía perpendicularmente a un campo magnético, apareciendo una diferencia de potencial entre los extremos del mismo. El «interés extra» de aquel experimento, era el que la aparición de aquella fuerza electromotriz inducida podía ser explicada de forma clara por la ley de Lorentz (es decir, por las fuerzas que el campo magnético ejerce sobre las cargas del conductor) pero tardó tanto tiempo en publicar sus trabajos que el mérito del descubrimiento de la inducción electromagnética se le concedió a Faraday, aunque a la unidad de la inductancia la llamaron «Henrio» en su honor.
Mientras tanto, el francés André-Marie Ampère sugirió un sistema de cables, cada uno unido a un galvanómetro, de modo que utilizando la pila de Volta se pudieran leer mensajes a distancia, y con estos precedentes en 1.831 Henry inventó un aparato que podía enviar y recibir señales eléctricas mediante un código para establecer comunicación con otro aparato. Lamentablemente aquel prototipo tenía el grave inconveniente de que, al ser accionado a base del tintineo de una campana, producía un barullo insoportable y no lo patentó, pero fue el antecedente del telégrafo.
En 1.837 aparecen simultáneamente tres sistemas telegráficos distintos: el de los ingleses , Cook y Wheatstone que instalaron una línea de más de un kilómetro y medio de extensión a lo largo del ferrocarril de Londres a Camden Town y transmitieron mensajes utilizando una variante del dispositivo de aguja magnética de Ampère; el del alemán Steinheil, que utilizaba también un solo hilo y empleaba dos imanes móviles para accionar un punzón que escribía de acuerdo con un código, y del norteamericano Samuel F. B. Morse
Fuente
Morse se impuso por su sistema de «rayas y puntos» que daban una solución definitiva al problema del código de señales. Para su primera máquina preparó un receptor que disponía de un puntero controlado electromagnéticamente y que dibujaba trazos en una cinta de papel que giraba sobre un cilindro.
Los trazos tenían una longitud dependiente de la duración de la corriente eléctrica que circulaba por los cables del electroimán y presentaban aquel sencillo aspecto de «puntos y rayas«
Patente original del telégrafo registrado por Samuel Morse en el año 1838.
Joseph Henry decidió ayudar a Samuel Morse para poner en práctica en 1.839 el primer telégrafo entre Baltimore y Washington, y consiguieron una ayuda financiera del Congreso de los Estados Unidos de 30 mil dólares. Así fue como el 24 de mayo de 1844 aquel inventor en persona inauguró oficialmente su invento transmitiendo a una dama amiga suya, una famosas frase tomadas de la Biblia: «¿Qué es lo que Dios ha creado?»
Pero en el transcurso de aquellos experimentos se descubrió que las señales sólo podían transmitirse correctamente a unos 32 km ya que a distancias mayores, las mismas se hacían demasiado débiles para poder ser registradas. Y ahí es donde entra de nuevo Joseph Henry que en 1.935 inventa el relé: un aparato que permite que una corriente muy débil pueda controlar a otra más grande utilizando el electromagnetismo.
Algunos dicen que relé viene de la palabra inglesa «relay» que significa “transmisión” y que es muy utilizada en el área de la electrónica y la mecánica la cosa no fue así. De hecho y a su primer relé (inventado en 1831 y basado en el principio de acción electromagnética) Joseph Henry le dio el curioso nombre de nekommutatsionnym. Luego la palabra derivó del «relé francés» (un procedimiento para cambiar los caballos postales cansados en las estaciones) y como relé en unidad independiente se menciona por primera vez en la patente del telégrafo de Samuel Morse.
La idea del relé de contacto es la de hacer pasar una pequeña corriente por una bobina de cable, que se convierte en un imán. Este imán puede entonces atraer a otro imán (aunque sea ligeramente) y si el segundo imán es el interruptor de un segundo circuito eléctrico, al moverse debido a la atracción del primer circuito puede tocar un contacto metálico y encender el segundo. De este modo, con una corriente muy débil podemos poner en marcha otra corriente mucho mayor (pues las pilas del primer y segundo circuito pueden ser independientes). Con el invento del relé, el telégrafo ya no tenía barreras por delante.
El relé de Morse estaba formado por un conmutador accionado por un electroimán. El impulso que llegaba a la bobina del imán hacía girar un armazón que cerraba un circuito independiente alimentado por una batería. Este mecanismo lanzaba un impulso potente de corriente a la línea, que a su vez accionaba otros relés hasta alcanzar el receptor. Así fue como se empleó en telegrafía, haciendo la función de repetidor que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.
En la imagen siguiente vemos cómo se construye un relé . Una «bobina» de un hilo de cobre aislado con barniz se arrolla en un cilindro de metal ferromagnético, denominado «núcleo» y el conjunto se conecta una batería de tensión continua V. La bobina crea un campo magnético que lleva a los contactos a establecer una conexión y con ello estos relés permiten desarrollar una conmutación a distancia, controlando altas tensiones con un bajo voltaje de retorno.
El funcionamiento es simple: el electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Asi es como al aplicar un voltaje a la bobina se genera un campo magnético que provoca que los contactos hagan conexión.
Y el relé se usó masivamente para retransmitir las señales del sistema Morse en los telégrafos a través de largas distancias, y posteriormente fue usado por la industria del teléfono para diversos propósitos, en especial la conmutación
El teléfono,es el último de los grandes inventos eléctricos simples, relacionados con el maravilloso juego de los carretes, hilos, discos e imanes y fue el invento que consiguió que los hilos pudieran transmitir la voz humana. Tras ver lo que hacía el telégrafo los físicos dedujeron que era posible transformar las ondas sonoras en corriente eléctrica variable, y que la palabra también podía ser enviada por medio de los cables.
El primero en utilizar la palabra «teléfono» fue Charles Wheaststone que en 1.860, llamó así a un transmisor no eléctrico del habla humana que él había diseñado y que fracasó. El alemán Johann Philipp Reis, en 1861 diseñó otro aparato destinado a transmitir sonidos musicales aunque parece ser que solo produjo algunos zumbidos eléctricos pero es Antonio Meucci, un inventor italiano, que vivió en La Habana entre los años 1.834 y 1.850, quien puede ser justamente considerado como el pionero de la comunicación telefónica por vía eléctrica.
La Resolución No. 269 del Congreso de los Estados Unidos de 25 de septiembre del 2001 dejó constancia de los méritos de Meucci referentes a la invención del teléfono, reconociendo las causas y dificultades que impidieron que se le otorgada la patente.
Meucci comenzó a Investigar en 1.858 y el dibujo nos muestra una conversación telefónica con una separación completa entre los dos sentidos de transmisión (indicados por flechas). Esta disposición está dirigida a contrarrestar el llamado «efecto local«, es decir, la audición del eco de la propia voz del que habla (así como cualquier ruido de fondo) en su propio receptor. La disposición presentada se denomina «circuito de cuatro hilos» y con esta idea Meucci se anticipó a cualquier otro inventor del teléfono
Sin embargo fue Alexander Graham Bell quien el 14 de febrero de 1.876 se quedó con la gloria del invento del teléfono y sólo porque llego dos horas a la oficina de patentes antes que Elisha Gray, quien había concebido simultáneamente un modelo casi idéntico al suyo. La patente norteamericana número 174.465, le dio este derecho aunque la carrera por la patente se tuvo que dirimir en los tribunales
Porque ambos inventos eran prácticamente iguales y en la a foto siguiente podemos ver una comparación entre las notas de ambos inventores . Bell buscaba una mejor comprensión de la voz transmitida mientras que Gray hacia hincapié en la fuerza de la corriente eléctrica que transmitía esa voz.
Tras ser perfeccionado por Edison, el teléfono experimentó un rápido desarrollo técnico, y alcanzó en pocos años gran desarrollo. Las primeras líneas instaladas eran «punto a punto» conectando directamente los equipos terminales de dos usuarios del servicio telefónico pero pronto se vio la necesidad de tener acceso a una multiplicidad de usuarios . En 1.878, dos años después de la invención del teléfono, ya se puso en marcha en New Haven (Connecticut, EE.UU.) la primera central de conmutación que atendía a un total de 21 usuarios.
Aquel tipo de central tenía como finalidad llevar todas las líneas a un centro y proporcionar desde allí los medios para conectar a los usuarios. Los dispositivos de conmutación eran electromecánicos, formados por un núcleo férrico que se rodeaba de una bobina y al circular la corriente eléctrica se atraía una armadura que a su vez actuaba sobre un grupo de contactos de cierre y apertura con los que se realizaban los circuitos.
Cuadro con jacks y cordones
En aquellas primitivas centrales la conexión se hacía por dos cordones y sus clavijas correspondientes por la actuación de una operadora. El abonado de origen cerraba el circuito de su par de hilos hasta la central y enviaba una señal indicando su deseo de establecer una llamada. Esta señal, en aquellos tiempos, se generaba por una corriente alterna que generada una magneto accionada a mano en el teléfono que hacía la llamada y que ocasionaba que en el cuadro de la central se desprendíese una chapita, asociada al correspondiente jack, indicando la presencia de una llamada entrante. La operadora entonces introducía la clavija del cordón de entrada en el jack señalizado y se ponía en contacto con el abonado que le comunicaba el destinatario de su llamada.
El siguiente paso lo hacía la operadora que seleccionaba el jack del abonado deseado e introducía la clavija del cordón de salida, así se enviaba una señal de llamada al abonado de destino mediante una corriente alterna que actuaba sobre el timbre del teléfono del mismo el cual, al descolgar, completaba la comunicación; al finalizar, la operadora desconectaba los cordones
Central manual de 1913. Museo de la Telefonía
Pero el número de abonados empezó a crecer con tal rapidez que hubo que aumentar el tamaño de las centrales manuales y tambien el número de operadoras necesarias. Esto llevó a la necesidad de diseñar elementos electromecánicos que las reemplazaran en las labores de conmutación. El problema de proporcionar la información sobre el abonado de destino de una comunicación, se resolvió asignando una numeración a cada abonado y diseñando un disco generador de “impulsos” (el nuevo lenguaje telefónico) que se iban enviando a la central de acuerdo con las cifras marcadas. Los otros elementos de señalización (invitación a marcar, llamada, ocupación) se realizaban mediante tonos permanentes o con determinadas cadencias.
Definidos los métodos de comunicación con los abonados, se desarrollaron los primeros sistemas automáticos de conmutación, para permitir que un individuo seleccionara a cualquier otro teléfono sin la necesidad de un operador y así se inventó el primer dial rotatorio desarrollado en América por Almon Strowger que realizó el primer sistema práctico del tipo “Paso a Paso” en 1. 893 en La Porte (Indiana, EE.UU.)
Sistema Strowger de conmutación automática (1902 )
Con el sistema de Strowger teníamos un selector con un juego de escobillas de desplazamiento vertical y giratorio que tenía acceso a un campo de contactos con 10 niveles y que se movían paso a paso, con electroimanes, «barriendo» varios contactos fijos, cada uno conectado a una línea telefónica. El sistema se movía dentro de un cilindro y alrededor de su eje hacia arriba y hacia abajo y el cilindro tenía, en su parte interna, 10 filas con 10 contactos metálicos cada uno y así se podía elegir uno de los 100 contactos, cada uno de los cuales representa una línea telefónica.
Representación de un dispositivo de conmutacióncon 100 líneas, cada uno conectado a un teléfono.
No existen límites para el sistema y es posible formar 10 grupos de 10 registros (hasta 10,000 líneas), introduciendo un paso más en la marcación. Un teléfono está activado en un dispositivo que tiene 10 opciones cada uno de ellas está conectada a un tipo de aparato con Strowger de 100 enlaces
Pero aquellos sistemas rotativos daban tiempos muy altos en el establecimiento de las llamadas y la multiplicidad de etapas introducía un “ruido” excesivo en las comunicaciones Todo esto llevó al desarrollo de los selectores de barras cruzadas (Sistema Pentaconta) que utilizaba relés modulares fácilmente desmontables y con los que se podían realizar multitud de combinaciones Intercambiando bobinas y bloques de contactos.
Relés Pentaconta
El relé Pentaconta tiene la característica que sólo uno de los contactos está cerrado an cada momento; cuando por medio de un impulso se acciona un contacto una leva abre el contacto anterior. Su actuación se limitaba a dos operaciones muy simples: orientación de una pequeña varilla de alambre (embrague) en una de las dos posiciones admitidas por una barra horizontal y actuación de una armadura vertical que presionaba la varilla para empujar un bloque de contactos que se apoyaban sobre un conjunto de conductores verticales mientras que los bloques se conectaban en paralelo sobre otro conjunto de conductores horizontales. El dispositivo resultante era un “multiselector” y cada multiselector se comportaba como un conjunto de selectores “Paso Paso” o “Rotary” en paralelo, con el resultado de un equipo muchísimo más rápido y compacto.
Y así, poco a poco nuestro juego de carretes, hilos, discos e imanes fue creciendo exponencialmente hasta que la comunicación entre las personas se hizo tan compleja que hubo que abandonar los viejos sistemas de relés basados en el electromagnetismo e introducir la informática y la microelectrónica, La capacidad de proceso de estos nuevos dispositivos y el almacenamiento de programas en su memoria, permitió disponer de una gran flexibilidad para el control de las redes internas de los sistemas y también de las redes exteriores.
Y el ordenador igual que aquella canción de The Buggles, «Video Killed the Radio Star» que hace referencia a una vieja estrella de la radio que ve como sus días de gloria acaban debido a la proliferación del vídeo, terminaría convirtiéndose en la pieza básica de los órganos de control de la telefonía y dio fin a esta bonita historia de los carretes, hilos, discos e imanes en la transmisión de la palabra.
Fuentes :
«Historia de los inventos«. Sergio Barros
«Los primeros experimentos telefónicos de Antonio Meucci en La Habana/1849«. Roberto Díaz Martín. Sociedad Cubana de Historia de la Ciencia y la Tecnología
ERICSSON S.A. “Entendendo Telecomunicações” – Ed. Érica, SP, 2000.
«Evolución histórica de la conmutación telefónica«. José Manuel Carrasco 2001
http://hid0141.blogspot.com.es/2011/06/historia-do-telefone.html?m=0
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/historia/historia2.html
Política y otras cosas 