L2L1, la technique

La technique


Les principes de la téléphonie


Les Schémas

 Anatomie d'un téléphone, le Marty 1941

Marty 1941

Les principes de la téléphonie

Les composants d'un téléphone

Depuis son ivention en 1876 jusqu'aux années 1970, les constituants d'un téléphone n'ont pratiquement pas évolué. Le modèle de A.G.Bell était constitué d'un unique transmetteur / récepteur connecté à un appareil identique par deux fils en série avec une batterie.
Pour améliorer la sensibilité et donc la distance séparant deux correspondants, les fonctions microphone et écouteur furent rapidement dissociées. Le combiné est introduit vers 1892 par la société L.M.Ericson.
La communication s'effectuant sur deux fils, il devient rapidement nécessaire d'améliorer encore le système : on insère une "bobine d'induction" pour amplifier le signal microphonique et réduire le niveau du micro en "local".
Enfin, un dispositif de signalisation viendra complèter l'ensemble : une magnéto (un générateur de courant alternatif) et une sonnerie sont ajoutées. Le cadran, imposé par l' "automatique" dont l'invention remonte à 1889, fait son apparition en France en 1913. Le premier réseau automatique public français est installé en 1925.

Les éléments sont alors les suivants :

On retrouve cette configuration jusqu'au modèle le plus commun en France, le "S63".

Les organnes de conversation

Le microphone.

Le rôle du microphone est de traduire des variations de pression créées par la parole en variations de courant. Ce courant est alors transmis par câble électrique jusqu'au récepteur. Le microphone a fait l'objet de nombreuse améliorations. Electromagnétique à ses debuts, il devient électrochimique (une sorte de condensateur dont les armatures étaient mises en mouvement par les variations de la pression de l'air).
Enfin, le microphone proposé par Ader utilise un principe original : des tiges de charbon reposant les unes contre les autres sont agitées par une plaque de bois devant laquelle on doit parler . Son avantage est d'être plus sensible que ses concurents, et surtout moins coûteux. Il doit cependant être règlé souvent pour conserver ses propriétés. Electriquement parlant, c'est une sorte de résistance variant au rythme de la pression acoustique. Ce principe sera par la suite nettement amélioré : les tiges sont remplacées par de la grenaille de charbon dans laquelle on plonge un agitateur.

Micro a charbon
Microphone à charbon type PTT24

Dans La Physique Populaire de 1896, on peut lire l'explication suivante : "Les particules de charbon provoquent des milliers d'étincelles qui sont à l'origine de la modulation du courant [...]". Ce même ouvrage admet que toutes les tentatives d'explication du phénomène microphone sont loin d'être vérifiées. L'expérimentation règne en maitre dans les sciences naissantes.

Le récepteur.

Le composant électrique qui a subit le moins de transformations technologiques est sans doute l'écouteur, ou récepteur.
Son principe est dit électromagnétique : une bobine placée autour d'un aimant permanent est excitée par le courant microphonique du correspondant. Une membrane en acier est attirée ou repoussée par le champs magnétique ainsi produit, transformant le courant en ondes sonores.
Les seules améliorations de ce procédé furent l'utilisation d'aimants plus puissants et une meilleure étanchéité de la chambre de compression (le volume d'air mis en surpression / dépression par la membrane).

Ecouteur PTT24
Capsule PTT24.

La bobine d'induction.

Son rôle est double : elle amplifie en tension le signal du microphone, et elle joue le rôle d'anti-local.

La tension microphonique est si faible que sa transmission sur des lignes téléphoniques de plusieurs kilomètres serait impossible. La bobine d'induction se comporte comme un transofrmateur : le micro est branché au primaire, la ligne au secondaire de telle sorte que le signal est élevé à des niveaux plus importants.
La fonction d'anti-local est plus subtile : Dans les premiers modèles, microphone et écouteurs étaient connectés en série. L'inconvénient majeur était que l'on entendait sa propre voix bien plus fort que celle du correspondant, ce qui rendait les conversations particulièrement difficiles. On a alors imaginé d'atténuer le signal local (le microphone) afin d'équilibrer la sensation de volume. Mais attention, le niveau local n'est pas totalement absent : trop l'atténuer entrainait une autre gêne : celle de ne s'entendre parler que d'une seule oreille. Après bien des essais, il a été convenu de renvoyer une fraction donnée du signal local.
Ce niveau de réinjection locale de la voix est aujourd'hui défini et normalisé. Mais sa valeur dépend des pays : Aux états unis, il est plus élevé qu'en Europe. Les Américains seraient-ils légèrement sourds ?

Bobine d'induction
Bobine d'induction type 1910

Les organnes de signalisation

La magnéto.

Elle est souvent considérée comme le symbole des téléphones anciens. Pourtant, bien que celle-ci apparaît dès 1880, on ne l'installe de façon systématique en France qu'à partir de 1910 avec le poste Marty.
Son rôle est de générer un courant alternatif qui, transmis sur la ligne, provoque la chute du volet d'appel sur le tableau de l'opératrice.
La magnéto est constituée d'un bobinage tournant dans une "cage" comportant plusieurs aimants permanents. C'est exactement l'inverse d'un moteur.
Les abonnés ont longtemps cru que tourner la manivelle plusieurs fois agacerait les demoiselles, espérant ainsi être mieux servi. En réalité, lorsque le petit volet de l'abonné était tombé, il ne se passait plus rien, si ce n'est un imperceptible bourdonnement.

Magnéto
Magnéto Kellog (USA) 1900
La sonnerie.

Sonnerie Pernet
Sonnerie Pernet

 Elle constitue à elle seule un ensemble particulier. Son évolution suit celle des types de réseau. En batterie locale, elle est de type à courant continu et porte alors le nom de sonnerie trembleuse. Un contact électrique, placé en série avec la bobine, est fermé lorsque le balancier est à l'état de repos, et ouvert quand il frappe la cloche. Il est alors instable, puisque le contact s'ouvre et se ferme au rythme fixé par l'élasticité du ressort de balancier.
La version pour réseaux à batterie centrale est plus simple : le courant d'appel est alternatif. La bobine attire ou non le balancier, en fonction de la valeur instantanée de la tension. Le résultat audible est identique, mais l'ensemble gagne en fiabilité puisque le contact a disparu.
Initialement installée à côté du poste, elle a peu a peu intégré le téléphone sous des formes diverses : quelques rares U43 possèdent un ronfleur, dont la seule différence avec la sonnerie est l'absence de cloche. Son intégration définitive arrive avec le S63, dont les dernières versions possèdent même, comble de luxe, un réglage de volume.

Les types de réseau

Du réseau public dont la nécessité de normalisation est évidente au petit réseau privé à seulement deux téléphones, il existe une multitude de formes pour relier les apareils.
On distingue deux grandes familles de réseaux :

batterie locale

Dans le premier cas, une pile branchée chez l'abonné assure l'alimentation du microphone. L'appel de l'opératrice s'effectue en tourant la magnéto, ou en appuyant sur le "bouton d'appel" (dans ce cas, une deuxième pile est nécessaire). Ces réseaux sont manuel (pas de cadran d'appel).

batterie locale
Principe des postes à batterie locale

batterie centrale


En batterie centrale, le courant microphonique est founit par le réseau lorsque l'abonné décroche le combiné. La pile locale disparait. La signalisation (la détection de l'appel par l'opératrice) peut être soit manuelle (magnéto ou bouton d'appel) ou automatique : le fait de décrocher le combiné signale le début d'un appel.
Dans les réseaux ou l'alimentation du micro et la signalisation sont assurés par le central, on parle de réseau à Batterie Centrale Intégrale (BCI).

batterie centrale
Principe des postes à batterie centrale

Les réseau automatique sont de type batterie centrale. L'opératrice est remplacée par un auto commutateur dont la fonction est de traduire les impulsions du cadran d'appel en numéro, puis de mettre en relation les deux abonnés.

Les installations privés

Le réseau national impose un cahier des charges pour les téléphones devant s'y connecter. C'est ainsi qu'apparaît le Marty 1910. Cette uniformité n'existe pas dans les résaux à usages privés. Depuis les simples apareils que l'on connecte sur "l'installation de sonnerie existante" jusqu'au système semi-automatique à batterie locale, tout ce qui est possible d'imaginer existe. Il n'y a aucune norme, et seule la volonté de réduire le coût du téléphone guide les fabricants : système d'appel simplifié (bouton et sonnette branché sur un fil dédié), pas de bobine d'induction (les distances sont courtes) et batterie unique.

installation privee;s
Cablage en interphone avec appel.

Les plus simple sont à montage de type "interphone". Dans une intallation de trois à une dizaine de postes, seul le poste maitre peut appeler les autres.
Enfin, il existe des petits tableaux commutateur nécessitant une opératrice. Celle-ci peut mettre en relation chacun des postes, et éventuellement le réseau public.

Copyright V. Lomba, Nov. 1998, Oct 99

Schémas des téléphones







Le poste Marty 1910

C'est l'exemple type d'un poste à batterie locale, et génération d'appel à magnéto. Celle-ci est en parallèle sur la ligne et interrompt le courant vers les organes de conversation lorsqu'elle est actionnée.
Le décrochage coupe le circuit magnéto au profil de la bobine et du combiné.

Plan de cablage du Marty 1941 (67k)

Le PTT24

Le schéma présenté est celui d'un modèle câblé en batterie centrale. Il comprend le circuit de sonnerie, une série de résistances destinées à l'adaptation de ligne, et la bobine d'induction.

Plan de cablage du PTT24 (66k)

Le U43

La version 1955 est capable de fonctionner en batterie locale ou centrale. En configuration BC automatique, on retrouve la même disposition que dans les S63, aux valeurs des composants près.

Plan de cablage du U43

bornier exterieur

Le bornier extérieur

Ce bornier est prévu pour connecter tous les élements externes nécessaires au fonctionnement du poste. Il varie selon les modèles, le type de réseau, et le nombre de fonctions. Dans les fonctions génériques, on note les éléments suivants :

  • La ligne téléphonique.

  • Les piles d'alimentation.

  • La sonnerie.

Bornes et signification :

  • L1, L2 : Points de connexion de la ligne téléphonique. Il n'y a pas de polarité privilégiée (pas de "+" ni de "-").

  • ZM : pôle négatif de la pile microphonique dans les postes à batterie locale (électrode en Zinc de la pile Microphone).

  • CM : pôle positif de la pile microphonique (électrode en Cuivre de la pile Microphone).

  • ZS : pôle négatif de la pile destinée à la génération d'appel dans les postes sans magnéto (électrode en Zinc de la pile Sonnerie).

  • CS : pôle positif de la pile d'appel (électrode en Cuivre de la pile Sonnerie).

  • S1, S2 : Points de connexion de la sonnerie externe.


Prise murale
Prise murale

La prise téléphonique murale

Cette prise apparaît avec le poste S63. Elle permet de brancher le poste en plusieurs points de raccordement et non à un seul endroit : il suffit d'installer une prise à chaque endroit où cela est nécessaire (les postes plus anciens n'avaient qu'un bornier inamovible). De plus, elle offre la possibilité de mettre plusieurs téléphones en parallèle.

  • 1 : Ligne téléphonique, L1.

  • 2 : Ligne téléphonique, L2.

  • 3 : Sonnerie extérieure.

  • 4 : Anti tintement (numérotation décimale, S63).

  • 5, 6 : Non utilisés en usage domestique.


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