أجهزة منزلية

فكرة عمل التلفون – الهاتف

telephon-hazemsakeek

التلفون ذلك الجهاز الصغير الذي تستخدمه كل يوم في العديد من الأغراض دون جهد أو تفكير فإذا ما أردت الاتصال بأي شخص في أي مكان في العالم ما عليك إلا أن ترفع سماعة تلفونك وتضغط على عدة أزرار لتجري المحادثة التي تريد. و طبعا انه لشيء ساحر إذا ما قورن بالحال الذي كانت عليه الاتصالات قبل مئة عام حيث كان يستغرق وصول رسالة من مكان لأخر فترات زمنية طويلة علاوة على أن يصلك الرد فما هو هذا الجهاز الساحر و كيف يعمل؟

يعد التلفون واحد من ابسط الأجهزة المستخدمة في البيت ولكي تتخيل كم هو بسيط يكفي أن تعرف انه لازال يتكون من الأجزاء الأساسية التي عرف بها منذ اختراعه فلو كان لديك جهاز تلفون قديم يعود للعشرينات من القرن الماضي فانه سيعمل بلا مشاكل لو وصلته مكان تلفونك الحالي

اعلانات جوجل

مكونات التلفون البسيط

ربما تستغرب من ان مكونات جهاز التلفون تعد من ابسط الاجهزة الموجودة في المنزل، فالتلفون في ابسط أشكاله يتكون من الأجزاء الثلاثة التالية:

صورة لتلفون قديم

المفتاح الكهربي Switch:

يعمل على توصيل التلفون بالشبكة الخارجية عند اجراء المكالمة او فصله عنها، والذي يعرف احياناً باسم التحويلة والتي تكون في حالة اتصال بمجرد  أن ترفع سماعة التلفون.

اعلانات جوجل

السماعةSpeaker: 

وهو عبارة عن سماعة صغيرة تعمل على تحويل التيار الكهربي إلى موجات صوتية.

الميكروفون  Microphone:

و هو الجزء من السماعة الذي تتحدث منه وكان في أجهزة التلفون القديمة بسيط التركيب يتكون من حبيبات كربون مضغوطةبين لوحين معدنيين يمر من خلالها تيار كهربي عندما تتحدث تحدث الموجات الصوتيةتضاغطات و تخلخلات في حبيبات الكربون مما يغير من قيمة مقاومتها لمرور التيار وبالتالي تتغير شدة التيار الناتج ارتفاعا وانخفاضا تبعا للموجة الصوتية.

هذه هي مكونات واجزاء التلفون ويمكنك استعمال مثل هذا التلفون لو وصل بالشبكة ولكن طريقة طلب الرقم تختلف عما هو الآن حيث كان على المستخدم ان يرفع السماعة ومن ثم يضغط على مفتاح التحويلة اربع مرات لتعلم شركة التلفون ان الرقم المطلوب هو اربعة وهكذا يتم توصيله بالهاتف صاحب هذا الرقم.

اعلانات جوجل

مكونات التلفون الحديث

واجهت التلفون القديم مشكلة رئيسية وهي انك ستسمع صوتك من خلال سماعة تلفونك وهذا يسبب الإزعاج لكثير من الناس مما استوجب إدخال بعض التحسينات على تركيبه ليصبح أكثر راحة و ملاءمة حيث ادخل عليه duplex coil أو ما يحل محله لحجب صوت المتحدث عن أذنه. كما زودت التلفونات الحديثة بلوحة مفاتيح تعمل بمجرد الضغط عليها بدل الضرب على مفتاح التحويلة . أيضا استبدلت الميكرفونات القديمة بأخرى الكترونية بها مكبرات وزودت بدوائر لتوليد أصوات لطيفة بدل الجرس التقليدي الذي قد يكون مزعجا ليصبح الشكل الحقيقي الجديد لجهاز التلفون كما هو موضح.

صورة لتلفون حديث

كيف تعمل شبكة الهواتف؟

شبكة الاتصالات تبدو أكثر بساطة من جهاز التلفون حيث يمكنك أن تنشأ بنفسك شبكة اتصالات صغيرة خاصة بك فكل ما بينك وبين شركة الاتصالات هو سلكين من النحاس احدهما مشترك والآخر يمر به تيار شدته 30 ملي أمبير بفرق جهد ما بين 6-12 فولت حيث يقوم الميكرفون بتغيير شدة التيار المار تبعا لتغير الموجة الصوتية الصادرة من فمك وتقوم السماعة على الجانب الآخر بإعادة تشغيل هذه الموجة الصوتية وتحويلها إلى تيار كهربي.

اعلانات جوجل

يبدأ التلفون من بيتك حيث يمتد زوج من الأسلاك النحاسية من صندوق التلفون في الطريق إلى صندوق التلفون في بيتك والذي منه تستطيع أن تصل خط التلفون إلى أي مكان في البيت. على طول الطريق تمتد كوابل سميكة بها ما يزيد على مئة زوج من أسلاك النحاس مثل التي تصل لبيتك. هذه الكوابل قد تتصل مباشرة مع بدالة شركة الاتصالات التي تتبع لها أو قد تتصل بما يعرف بـ digitalconcentrator الذي يقوم بتحويل الصوت إلى إشارة رقمية بمعدل 8000 عينة في الثانية و قوة تحليل تصل إلى 8-bitحيث تخرج الإشارة الخاصة بصوتك مع العديد من إشارات الأصوات الأخرى و ترسل جميعا عبر سلك و احد- غالبا ما يكون من الألياف الضوئية- إلى مكتب شركة الاتصالات.

إذا أردت الاتصال بشخص ما يتبع لنفس بدالة الشركة التي تتبع لها كل ما ستقوم به البدالة هو عمل حلقة بينك وبين المتحدث الآخر ليتم إجراء المحادثة لكن لو أردت الاتصال بشخص بعيد فانه سيتم تحويل صوتك إلى إشارة رقمية ترسل عبر الأسلاك إلى بدالته حيث يتم فك شيفرتها وترسل لتلفونه.

إذا عدت بذاكرتك إلى الأيام التي كان تعمل بها شبكات الاتصال من خلال لوحة المفاتيح اليدوية (السنترال اليدوي) فانك ستفهم بسهولة كيف تعمل أنظمة التلفون الحديثة. في النظام القديم كان هناك زوج من الأسلاك النحاسية يمتد من كل بيت إلى مكتب رئيسي في منتصف البلدة. عامل البدالة يجلس أمام لوح به يد لكل زوج من الأسلاك يدخل المكتب فوقها يوجد مصباح صغير. هناك بطارية كبيرة توصل التيار من خلال مقاومة إلى كل زوج من الأسلاك. حين ترفع سماعة التلفون في بيتك فان الدائرة الكهربية تكتمل فيضئ المصباح الخاص برقم المشترك عندها يصل عامل البدالة جهازه معك ليسألك عن الرقم الذي تريد الاتصال معه ليرسل له إشارة جرس بمجرد أن يستجيب لها و يرفع سماعة تلفونه يقوم عامل البدالة بوصل التلفونين معا.

في أنظمة التلفون الحديثة استبدل عامل البدالة بتحويلة الكترونية فبمجرد أن ترفع سماعة تلفونك تكتمل الدائرة بداخل التحويلة الالكترونية فتدير لك نغمة خاصة تدلك على إن جهازك يعمل ومتصل مع الشبكة. ثم بعدها تقوم بالضغط على الأرقام الخاصة بالشخص الذي تريد الاتصال معه باستخدام لوحة المفاتيح في تلفونك حيث كل رقم ينتج عن مزج لنغمتين بترددين مختلفين كما في الجدول المقابل.

  1,209 Hz 1,336 Hz 1,477 Hz
697 Hz 1 2 3
770 Hz 4 5 6
852 Hz 7 8 9
941 Hz * 0 #

لكي يسهل نقل ملايين من المحادثات عبر سلك واحد فان التردد الذي يتم نقله يحدد بعرض نطاق مقداره 3000Hz حيث أن أي إشارة صوتية لها تردد اقل من 400Hz  او اكبر من 3400Hz  لا تنتقل عبر خطوط التلفون وهذا ما يجعل أصوات الناس تختلف عبر أجهزة التلفون عما هي عليه في الواقع.

الآن ربما تتساءل أن كانت شبكات التلفون تعتمد في عملها على الكهرباء كيف يستمر عمل التلفون في حالة انقطاع التيار الإجابة بسيطة فقد عرفت أن كل ما يحتاجه التلفون لكي يعمل هو تيار كهربي شدته 30 ملي أمبير بفرق جهد ما بين 6 إلى 12 فولت وهذا من السهل توفيره بمولدات تحت كل الظروف مما يتيح استمرارية عمل الهواتف أثناء انقطاع التيار الكهربي.

الآن بقي أن تعرف أن رقم تلفونك هو بمثابة عنوان لك حيث تقسم مجموعة الأرقام التي يتكون منها رقم التلفون إلى ثلاث فئات الأولى تدل على المنطقة التي تسكن بها والثاني يدل على المقسم الذي تتبع له في هذه المنطقة والأخير هو رقمك الخاص الذي يستدل به عليك من خلال هذا المقسم إذن رقم التلفون كالعنوان حيث يأتي اسم المدينة ثم اسم الشارع في المدينة ثم رقم منزلك في هذا الشارع.

 

 

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى