Telefoon

Die telefoon of slegs foon (vanuit Grieks τῆλε (ti:le) tele = vêr, en φωνή (fɒni:) foon = klank (stem)) is 'n telekommunikasietoestel wat gebruik word om klank oor 'n afstand te vervoer en te ontvang. Die meeste telefone werk deur elektriese seine oor 'n vaste telefoonnetwerk te versend, wat tot gevolg het dat amper enige twee persone met mekaar kan kommunikeer, selfs oor lang afstande.

Ontwikkeling 
In beginsel bestaan 'n telefoonverbinding uit 'n mikrofoon en ŉ luidspreker wat via elektriese geleiers met mekaar verbind is. Geluid wat die mikrofoon bereik, word in elektriese seine omgesit, wat weer deur die luidspreker in geluid omgesit word. In die telefoontegnologie word daar egter nie van 'n mikrofoon en ŉ luidspreker gepraat nie, maar van ŉ mondstuk en 'n gehoorstuk. Om beurtelings te kan praat en luister, het elke telefoon sowel 'n mond- as 'n gehoorstuk. 

Vir die verbinding tussen 2 telefone is vroeër 4 drade gebruik (2 tussen die een telefoon se mondstuk en die ander se gehoorstuk en andersom), maar om kabel te bespaar, is later net 2 drade gebruik. By die 2-draadstelsel moet spesiale voorsorg egter getref word om te voorkom dat 'n persoon sy eie spraak in sy gehoorstuk hoor wanneer hy in die mondstuk praat. Hoewel die natuurkundige beginsels wat by mikrofone en luidsprekers gebruik word, reeds dekades lank bekend was, is dit eers van ongeveer 1870 af prakties toegepas. 

Dit kan gedeeltelik daaraan toegeskryf word dat die aandag van die elektrotegnici in daardie tyd toegespits was op die vervolmaking van die telegrafie. Deur die werk van die Duitse natuurkundige Hermann Helmholtz (1821-1894) het dit geblyk dat spraak uit geluidstrillings saamgestel is en uitvinders het die moontlikheid ingesien dat die trillings in elektriese trillings (wisselende elektriese spanning) omgesit kan word. Die eerste luidspreker het bestaan uit 'n elektromagneet en 'n dun plaatjie (membraan). 'n Wisselende spanning in die elektromagneet het trillings in die plaatjie veroorsaak, waardeur geluid voortgebring is. 

Die luidspreker is in 1876 deur Alexander Graham Bell (1847-1922) gepatenteer. Hy het beset dat die luidspreker ook andersom kon werk, met ander woorde dat geluidstrillings op die plaatjie in ŉ elektriese wisselspanning (seine) omgesit kon word. Die elektromagnetiese mikrofoon het egter probleme gelewer en was ondoeltreffend. Thomas Alva Edison (1847-1931) het op die gedagte gekom om die geluidstrillings deur middel van ŉ veranderende elektriese weerstand in spanningsveranderings om te sit en het die koolstofmikrofoon gepatenteer. 

Dit bestaan uit 'n houer met koolstofkorrels waarvan die elektriese weerstand verander as dit saamgedruk word (byvoorbeeld deur middel van 'n membraan). Die weerstand word laer as die korrels digter teen mekaar lê en hoër as dit uitmekaarbeweeg. Die kombinasie van die koolstofmikrofoon (mondstuk) en die elektromagnetiese luidspreker (gehoorstuk) blyk goed aan die meeste vereistes te voldoen en word selfs vandag nog in 'n feitlik ongewysigde vorm gebruik. In 1887 was daar reeds ongeveer 150 000 telefone in die VSA en meer as 100 000 telefone in die res van die wêreld in gebruik.

Sentrales 
Om die verskillende telefone met mekaar te verbind, word 'n sentrale gebruik. Elke telefoon is deur middel van 2 geleiers met die sentrale verbind en die verbinding tussen 2 bepaalde telefone word met die hand of outomaties bewerkstellig. Die eerste sentrale is op 28 Januarie 1878 te New Haven, Connecticut (VSA), in gebruik geneem en het 27 intekenaars bedien. Die verbindings is deur middel van skakelaars bewerkstellig, wat later deur koorde vervang is, veral by groter sentrales. 

Die telefoondrade was aan sokke in die sentrales vas en verbindings is gemaak deur die koorde se proppe in die vereiste sokke te steek. Aanvanklik het elke telefoon sy eie batterye gehad. Dit moes egter gereeld vervang word en het soveel probleme gelewer dat sentrale batterystelsels gebruik moes word. Die telefone was voorsien van klein elektriese ontwikkelaars met handslingers wat gebruik is om 'n lyn aan te vra. Moderne sentrales het batterye waarmee spannings van 24, 48 of 60 volt voorsien kan word. 

Die eerste telefoonsentrales is slegs vir verbindings tussen plaaslike intekenaars gebruik, maar spoedig is die verskillende sentrales met mekaar verbind en het hooflynoproepe voorkeur bo plaaslike oproepe geniet. Die elektriese weerstand van die geleiers het oor die lang afstande egter baie groot geword en transformators moes gebruik word om 'n sterk genoeg oordrag van seine te verkry. Met die koms van die elektroniese versterker in 1915 kon feitlik onbeperkte afstande oorbrug word en verbindings is later selfs tussen verskillende lande bewerkstellig. 

Ondersese kabels vorm teenswoordig 'n onontbeerlike skakel in die moderne kommunikasiestelsels. Die elektronika maak ook diegebruik moontlik van multipleksstelsels waarmee 'n groot aantal verskillende gesprekke gelyktydig deur 'n enkele geleier oorgedra kan word. In die nuutste ontwikkelings word sentrales deur middel van straalsenders met mekaar verbind en radiogolwe as geleiers gebruik, terwyl satelliete ook hulle deel bydra.

Geskiedenis (Suid-Afrika) 
Die ontwikkeling van telefone en telefoondienste het 'n belangrike rol in die algemene ontwikkeling van Suid-Afrika gespeel en word hieronder kortliks saamgevat.

- 1860: Die Cape of Good Hope Telegraph Company stel ŉ telegraafdiens vir sakeondernemings in werking waardeur ŉ instrument gebruik word wat die gebruik van letters en syfers in plaas van morsekodes moontlik maak. 1878: Die eerste Bell-telefone word deur 'n Duitse instrumentmaker, Boettger, na Suid-Afrika ingevoer, wat hy later aan die Poskantoor demonstreer.

- 1880: Die Poskantoor neem die eerste telefone in gebruik. Die telefone was egter regstreeks, sonder 'n sentrale, met mekaar verbind.

- 1881: Meer as 30 telefone is verbind deur middel van ongeveer 50 km draad.

- 1882: Die eerste sentrale word in Port Elizabeth in gebruik geneem. Hoewel die sentrale en die telefoonlyne aan die Poskantoor behoort het, is telefone privaat aangekoop, waardeur talle verskillende soorte telefone hul verskyning gemaak het.

- 1884: Kaapstad kry sy eerste telefoonsentrale

- 1886: Kimberley neem telefone sonder 'n sentrale in gebruik.

- 1887: 'n Sentrale word in Oos-Londen geïnstalleer.

- 1895: Grahamstad word van ŉ sentrale voorsien.

- 1897: Kimberley en Queenstown word van sentrales voorsien.

- 1900: Meer as 2 000 telefone word oor die hele land gebruik. 1910: 20 sentrales voorsien telefoonverbindings met ongeveer 3 000 lyne, wat oor meer as 8 000 km strek.

- 1922: 'n Outomatiese sentrale word by Kampsbaai in gebruik geneem.

- 1923: 'n Hooflyn word tussen Kaapstad en Johannesburg aangelê.

- 1925: Outomatiese sentrales word in Johannesburg, Port Elizabeth en Pietermaritzburg geïnstalleer.

- 1928: Durban word van 'n outomatiese sentrale voorsien.

- 1932: 'n Telefoonberig word per radio tussen Suid-Afrika en Engeland oorgedra.

- 1960: Mikrogolfsenders (straalsenders) word tussen Johannesburg en Klerksdorp in gebruik geneem.

- 1977: 55 000 mikrogolfkanale word in Suid-Afrika gebruik. 

- 1980: Suid-Afrika het telefoonverbindings met 180 lande deur middel van ondersese kabels, landlyne, radio en satelliete (Intelsat).

Telefoonverbindings 
Die belangrikste enkele onderdeel waarmee telefoonverbindings in ŉ sentrale bewerkstellig word, is ŉ kieser. Dit is 'n toestel wat twee telefone outomaties met mekaar verbind wanneer 'n nommer geskakel word. Die eerste kieser is deur Almon B. Strowger gebou en in 1892 is die eerste outomatiese sentrale in La Porte (Indiana, VSA) in gebruik geneem wat met die Strowger-kiesers gewerk het. Die kieser bestaan uit 'n elektromagneet met ŉ hefboom wat op die tande van 'n rat inpas. 

Na gelang van die nommer wat geskakel word, word die elektromagneet 'n aantal kere geaktiveer en skuif die hefboom die rat 'n ooreenstemmende aantal kere aan. Daardeur word die kontakte van 2 bepaalde telefone dan met mekaar verbind. Hoewel die elektromeganiese kiesers steeds in baie sentrales gebruik word, word dit algaande deur elektroniese toerusting vervang. In moderne sentrales word mikroverwerkers (klein rekenaars) gebruik om verbindings te bewerkstellig. 

Die nommer wat byvoorbeeld deur middel van 'n drukknoptelefoon geskakel word, word geselekteer deurdat die mikroverwerker 'n matriksstelsel in werking stel. Die matriksstelsel bestaan uit 'n aantal elemente (skakelaars) wat in rye en in kolomme gerangskik is en kan as volg voorgestel word:

            1               2          3           4           5      kolomme

1           0               0          0            0          0

2           0               0          0            0          0

3           0               0           0           0          0

4           0               0           0           0          0

5           0               0           0           0          0

rye

Wanneer telefoon nommer 3 in die horisontale ry (kolomme) byvoorbeeld met telefoon nommer 2 in die vertikale ry (rye) verbind moet word, word die element op die kruispunt regoor 2 en 3 geaktiveer:

                1                 2                    3                     4

1               0                  0                  0                    0

2               0                  0                  2,3                 0

3               0                  0                  0                    0 

Die element kan byvoorbeeld ŉ transistor wees wat as 'n skakelaar gebruik word om telefoon 2 en 3 te verbind. Benewens die verbinding verrig die mikroverwerker terselfdertyd ook ander funksies deur byvoorbeeld die oproepkoste te bereken en 'n besettoongenerator te aktiveer wanneer 'n nommer geskakel word wat reeds beset is.

Netwerke 
Die meeste telefoonlyne bestaan uit metaalgeleiers wat hoofsaaklik ondergronds gele word. Die draadjies vorm 'n kabel waarmee selfs verbindings met die buiteland bewerkstellig kan word. Telefoonlyne kan egter ook uit optiese vesels of selfs uit dragolwe (mikrogolwe) bestaan. Om die maksimum aantal verbindings met behulp van die beskikbare aantal lyne te verkry, word 'n multipleksstelsel gebruik. 

In hierdie stelsel kan tot 1 000 gesprekke gelyktydig deur middel van 'n enkele geleier gevoer word. In frekwensiemultipleksstelsels word 'n groot aantal dragolwe (kanale) met verskillende frekwensies (byvoorbeeld 1 000 Hz, 2 000 Hz, 3 000 Hz, ensovoorts} gebruik wat gemoduleer kan word. Daarvoor word modems (modulator/demodulator} gebruik wat uit filters bestaan en net die bepaalde gemoduleerde dragolf deurlaat waarvoor dit ingestem is. 

Sodoende kan 'n groot aantal dragolwe per enkele geleier oorgedra en geselekteer word. In tydmultipleksstelsels word gesprekke gelyktydig deur middel van 'n enkele lyn oorgedra deur dit in kort, opeenvolgende brokkies te send. Hiervoor word elektroniese skakelaars aan weerskante van die lyn met mekaar gesinchroniseer terwyl dit vinnig van die een telefoon na die ander skakel. Elke 2 telefone word daardeur slegs vir kort oomblikke met mekaar verbind. 

Die oorskakeling vind egter so vinnig plaas dat dit voorkom asof die gesprek glad nie onderbreek word nie. Telefoonapparaat kan egter ook vir ander doeleindes as spraak gebruik word. Dit word byvoorbeeld dikwels deur banke en ander ondernemings gebruik vir die oordrag van rekenaargegewens (data). Transmissielyne word ook vir die herleiding van televisie- uitsendings deur middel van satelliete gebruik.

Nuwe tegnologie 
Sedert ISDN (Integrated Services Digital Network)-tegnologie in die 1980's ingevoer is, het telefoondienste geleidelik vanaf analoog na digitaal verskuif. Dit sluit onder andere in die gebruik van sogenaamde SoIP = Spraak oor Internet Protokol (Engels: VoIP = Voice over Internet Protocol).

Galery

Bronne 
 Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409680, volume 27, bl. 98 - 103

Eksterne skakels 
 

Elektroniese verbruikersware
Telefonie