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Le Phonopore de Langdon-Davies

Au Royaume-Unis, Langdon-Davies de Londres au milieu des années 1880 qui s'est inspiré des travaux antérieurs de François van Rysselberghe développe et brevette un nouvel appareil dont le fonctionnement de leurs deux systèmes etait similaires.

Les télégraphes harmoniques sont basés sur la propriété des courants ondulatoires de diverses périodes, de se superposer parfaitement, en donnant un courant résultant dans lequel des récepteurs appropriés peuvent déceler et en quelque sorte trier les courants ondulatoires constituants.
Si le courant ondulatoire résulte, par exemple, de la superposition de courants à nombres d’ondes égaux à ceux du la1, do1, mi1 et qu’on lui fasse traverser un récepteur qui ne donne que le mi1, comme le monotéléphone Mercadier, ce récepteur fournira le mi1 sous l’influence du courant composé, comme si les courants relatifs au la1 et do1 n’y existaient pas. Si le récepteur était accordé pour une autre note que le la1, do1 ou mi1, le courant résultant considéré le traverserait sans l’influencer d’une manière sensible.
Il y a là un fait analogue à celui qu’on observe avec les résonnateurs de Helmholz, qui ne sont impressionnés par une onde musicale complexe que pour autant que leur son propre ou spécial entre dans la composition de cette onde.

L’appareil caractéristique du système est un transmetteur dont les propriétés tiennent à la fois du transformateur et du condensateur. C’est une bobine d’induction dont le circuit primaire cc (fig. ci dessus) présente plusieurs enroulements égaux unis en quantité, tandis que le circuit secondaire est constitué par deux enroulements isolés a et b. Une des extrémités de b est reliée à la terre T, l’extrémité opposée de a au récepteur, puis à la ligne; les deux autres bouts restent isolés. Tous ces circuits sont enroulés autour d’un noyau en fer doux N, fendu suivant une génératrice pour éviter la production des courants de Foucault.
Dans le circuit primaire se trouve une clé Morse Mm permettant, soit d’établir un court-circuit sur les bobines, position de repos; soit d’introduire une pile P et un interrupteur spécial DBA, position d’attaque.
Cet interrupteur se compose d’une lame vibrante A, d’une seconde lame vibrante D beaucoup plus légère et par conséquent facilement gouvernée par A, d’une vis de butée B.
La durée du contact entre A et D et, par conséquent, du passage du courant dans le circuit primaire, dépend de la position de la vis de butée. On la règle de manière que le contact ait exactement lieu pendant la moitié de la course de la languette R.
L’appareil rend alors un son musical, tandis que son circuit secondaire est parcouru par un courant ondulatoire de même période que le son simple produit.
Les courants variables seront donc transmis, mais les courants permanents ne passeront pas, vu l’ouverture du secondaire.
La subdivision du primaire en plusieurs enroulements égaux a pour but de diminuer son coefficient de self-induction, donc de réduire l’extra-courant de rupture et, par suite, de prolonger la vie du vibrateur.
Le récepteur s’intercale entre la ligne et le transmetteur.

Il se compose de deux bobines S et S! (fig. ci dessus) chaussées sur un noyau commun, S est connecté à la ligne L d’une part, au transmetteur en E d’autre part. S j, appelée par l’inventeur bobine augmenatrice, est insérée dans le circuit local d’une pile Plt d’un balancier U Uj et d’un contact Cj. Entre le balancier et le noyau se trouve une anche RR en fer doux, accordée au même nombre de vibrations que la languette rythmique du transmetteur et qui, en temps normal, est incurvée sous l’attraction du noyau des bobines.
Lorsqu’on fait fonctionner le transmetteur en abaissant la clé Mm, les courants sinusoïdaux lancés dans le récepteur font vibrer synchroniquement l’anche RR, qui rend le même son musical que le transmetteur.
On peut donc recevoir à Youie des sons longs et courts, correspondant aux barres et points de l’alphabet Morse, et lire ainsi les dépêches transmises.
M. Langdon-Davies a été plus loin. Il obtient en outre l’enregistrement des barres et des points au moyen du du dispositif très simple représenté au bas de la figure.
Quand le récepteur ne fonctionne pas, l’aimantation de son noyau maintient levé un levier U2U2 faisant partie d’un circuit local comprenant une pile P2 et un récepteur Morse ordinaire. Le circuit est donc coupé. Sitôt fonctionnement du récepteur et entrée en vibration de l’anche RR, l’amplitude des vibrations de celle-ci est assez grande, au bout d’un temps excessivement court, pour frapper le balancier UjUï, rompre le circuit local UjCj et le maintenir rompu. À ce moment le levier U2U2 retombe, le récepteur Morse est actionné et son traceur marque un trait, aussi longtemps que les courants rythmés traversent la bobine S.

Le montage du poste phonoporique est représenté par la figure ci dessous :.

Il shunte les postes Morse ordinaires R et R'; mais ce shuntage n’est qu’apparent, puisque son circuit présente une solution de continuité.
La position des postes phonoporiques dans la ligne peut d’ailleurs être quelconque.
Si les postes Morse R et R' fonctionnent en simplex, la ligne servira à l’échange simultané de deux télégrammes : un Morse et un phonoporique. S’ils fonctionnent en duplex, trois transmissions s’échangeront simultanément, etc.
Remarquons en passant que la réception Morse réalisée exclusivement à l’ouïe fait rentrer le système télégraphique Morse dans le domaine de la téléphonie, car son récepteur devient ainsi un véritable monotéléphone.
Les appareils phonoporiques ont été bien étudiés au point de vue pratique. Lors de l’essai du système fait en Suisse, on a constaté que son fonctionnement produit une forte induction dans les lignes téléphoniques à simple fil même éloignées. Il est donc nécessaire de l’installer en circuit métallique.

Van Rysselberghe s'associe à Charles Mourlon à Bruxelles pour fabriquer les instruments de son système. ils ont autorisé leur système dans le monde entier et son succès fut tel qu'en 1889, ils contactèrent les gouvernements britannique et français pour établir une ligne téléphonique transmanche. Il était prévu de la faire payer par la compagnie et de la rembourser par une redevance sur les appels vocaux et télégraphiques effectués sur celle-ci. La proposition a été rejetée par les deux gouvernements, car ils commençaient à s'inquiéter du niveau de propriété privée dans la nouvelle et florissante industrie du téléphone.
Le nom de Van Rysselberghe est tombé dans l'oubli, tandis que Langdon-Davies a continué à produire des téléphones pratiques dans un domaine que Van Rysselberghe semble avoir ignoré : les chemins de fer.

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Le phonopore était un téléphone pouvant être connecté au même fil qu'un circuit Morse permettant la parole et la télégraphie simultanées.
Il a permis aux administrations des télécommunications et aux chemins de fer d'économiser beaucoup d'argent vers la fin du 19e siècle en supprimant tout besoin urgent d'installer une nouvelle infrastructure de lignes pour fournir un nouveau service de téléphonie.



Le récepteur du Phonopore et le transmeteur.

Le Phonopore a rapidement attiré l'attention des chemins de fer de Belgique et s'est bien vendu en Grande-Bretagne et à l'étranger.

Le phonopore était un téléphone pouvant être connecté au même fil qu'un circuit Morse permettant la parole et la télégraphie simultanées.
Il a permis aux administrations des télécommunications et aux chemins de fer d'économiser beaucoup d'argent vers la fin du 19e siècle en supprimant tout besoin urgent d'installer une nouvelle infrastructure de lignes pour fournir un nouveau service de téléphonie.

Vu dans la evue "l'électricité de 1886"

Langdon-Davies a vendu ses Phonopores par l’intermédiaire de sa société, Phonopore Construction Co. Ltd. à une usine située à Southall, en Grande-Bretagne. Bien que le système Van Rysselberghe ait aussi été conçu pour fonctionner entre des centraux téléphoniques ou sur des circuits de téléphone à téléphone, le Phonopore a été conçu spécifiquement pour fonctionner sur les lignes de télégraphe Morse à faible vitesse appartenant aux chemins de fer, pour répondre à leurs besoins. Pour ce faire, il lui fallait un filtre pour couper les impulsions Morse basse fréquence de la conversation téléphonique et pour couper les fréquences de l'appel vocal en Morse, ce fut fait par le travail effectué par Van Rysselberghe. Restait un dernier problème, le signal d'appel téléphonique. Le vibrateur invention : pour signaler l'appel téléphonique sans interférer avec le canal télégraphique. Pour résoudre ce problème, Langdon-Davies avait besoin d’une fréquence de sonnerie supérieure aux fréquences vocales, et non inférieure aux fréquences Morse. Les oscillateurs étant inconnus à ce moment-là, il conçut un "vibrateur", un dispositif mécanique qui générait une fréquence de sonnerie en s'ouvrant et en se fermant très rapidement à environ 135 Hertz. Un tel vibrateur était disponible auprès de la société Collier-Marr. c'était le haut-parleur idéal pour le Phonopore, le son du récepteur était supposé sonner comme un crissement de corbeau. Alors que les téléphones étaient de plus en plus utilisés, Langdon-Davies a jugé nécessaire d’ajouter à la gamme des Phonopores à deux lignes, des standards, des postes téléphoniques et des interphones. Un bureau Phonopore était également disponible. Langdon-Davies a finalement commercialisé un système PAX de 50 lignes pas à pas pour les bureaux administratifs des chemins de fer.

Ce n'est qu'en 1891 que Langdon-Davies publia une explication du phonopore et plus particulièrement du simplex Phonopore Telegraph .
(consultable en pdf)
Le principe semble assez simple aujourd'hui. En utilisant une tonalité audible, un second circuit Morse pourrait être créé sur le même fil que le circuit à courant continu normal. La tonalité a été générée par un relais à auto-interruption ou une sonnerie. La séparation entre les deux circuits Morse pourrait être réalisée à l'aide d'un condensateur, mais Langdon-Davies utilisait en fait une bobine bifilaire à extrémités ouvertes. La capacité mutuelle entre les enroulements a fourni le couplage et l'inductance des enroulements a aidé à filtrer les clics Morse. Langdon-Davies a décrit le couplage comme un canal sonore, ou "phonopore".
L’inventeur a également mis au point un arrangement pour l’application du phonopore à des fins téléphoniques. Grâce au phonopore, les communications téléphoniques peuvent être acheminées via un fil télégraphique ordinaire sans aucune interférence avec la télégraphie. Sur le Great Western Railway, deux appareils de signalisation distants de 3,5 km l’un de l’autre ont été reliés par téléphone au moyen de la présente invention, le téléphone étant installé sur un câble de signalisation. On trouve que le système répond admirablement, les deux services sur le même fil n’interférant aucunement.

Par la suite M. Arthur Nicholson, ingénieur en chef de la société New Phonopore, a mis au point un système de signalisation de ligne en 1914 qui permettait jusqu'à douze connexions. Il l'a fait en utilisant des relais sensibles à des niveaux de courant particuliers.
Une partie du bruit télégraphique pouvait toujours pénétrer dans le récepteur du Phonopore lorsque le téléphone et le télégraphe fonctionnaient simultanément sur de longues lignes avec des signaux puissants.
M. Mark Jacobs, ingénieur électricien en électricité, a mis au point un certain nombre de méthodes pour filtrer cette diaphonie en insérant un condensateur ou une bobine de compensateur redessinée dans le circuit. Il a breveté cela en 1905.
M. Jacobs et Thorrowgood, un autre ingénieur, ont reçu un brevet en 1907 pour une idée similaire. En enroulant soigneusement une bobine de compensation dans un récepteur, une petite capacité pourrait être intégrée afin de réduire davantage le bruit. Dans la pratique, peu de récepteurs ont été enroulés avec les bobines de récepteur, il est plus simple et moins coûteux d’ajouter la bobine de compensation appropriée dans le circuit à un moment opportun, selon la conception antérieure de Jacobs.

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Les Fabricants

Les téléphones Phonopore ont été fabriqués par la société Langdon-Davies, The Phonopore Construction Co Ltd de Southall, Londres.
Des pièces telles que l'émetteur et le récepteur ont été importées de Kellogg aux États-Unis. On soupçonne que les fabricants britanniques établis n'étaient pas très satisfaits de cette entreprise récemment arrivée et ont tenté de la fermer. Sinon, pourquoi faudrait-il acheter des pièces détachées aux États-Unis ?
Publicité pour la nouvelle Phonopore Co
Plus tard, la société devient The New Phonopore Company suite à une opération de refinancement. Les phonopores étaient évidemment exportés vers de nombreux pays d’outre-mer, notamment l’Australie, l’Argentine et l’Uruguay.
Western Electric a développé un système en Amérique sur des principes similaires qu'ils ont appelé un circuit composite, combinant un télégraphe Morse et un téléphone avec appel à audiofréquence.

De même, British Insulated et Helsby ont produit un instrument rival appelé Pantophone.

Le « Pantophone » de BI&H. British Insulated & Helsby Il s'agissait d'un téléphone de type phonopore destiné à être utilisé sur les lignes télégraphiques ferroviaires. Notez qu'ils ont utilisé un émetteur Ericsson pour le signal "sonnerie". Comme la plupart des autres sociétés, ils produisaient également une petite gamme de téléphones interphones. On pourrait supposer que le phonopore serait devenu obsolète dans les années 1930. Cependant, même à cette époque, la London and North Eastern Railway incluait des schémas de circuit pour la maintenance dans son livre de schémas standards. Même si peu de nouvelles lignes en avaient besoin, le phonopore est resté utilisé jusque dans les années 1950 dans les zones rurales. De nombreuses lignes secondaires mineures avaient des tracés de poteaux avec un seul bras, ne laissant aucun espace pour les deux fils supplémentaires d'un téléphone. Des fils supplémentaires signifieraient un deuxième bras à chaque pôle. Les chemins de fer ont toujours été réticents à dépenser de l'argent inutilement, alors les circuits phonopores ont continué .

ATM TELEPHONE T.707

ATM TELEPHONE T.714A

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Vu dans le "Journal Télégraphique" du 25 mars 1887

Le télégraphe phonopore.

Depuis le 5 Février courant un double service de télégraphe a fonctionné entre London Bridge et Folkestone Earbour (84 milles anglais = 134 kilomètres). Ce double service consiste en un service télégraphique ordinaire et un service phonoporique en action simultanée sur le même fil. Le service télégraphique ordinaire comprend quatre appareils à une aiguille: un appareil à chaque station tête de ligne et à chacune des deux stations
intermédiaires. Le service phonoporique consiste en un service direct entre les mêmes stations tête de ligne; il franchit les appareils intermédiaires par le moyen de shunts phonoporiques (qui n'ont aucun effet sur les appareils ordinaires) et met en action un Sounder Morse et un relais universel.
Force électro-motrice de la pile du télégraphe ordinaire, 40 volts; celle de la pile du phonopore, 10 volts.
Nombre d'impulsions phonoporiques produites par le transmetteur à Folkestone, 4500 par seconde. Nombre d'impulsions produites par le transmetteur à Londres, 240 par seconde.
Le courant dont on se sert dans le récepteur phonoporique est de 3 milli-ampères.
Le 28 Février 1887

EXTRAIT DU RAPPORT DE Mr. LATIMER CLARK, F. B. S.,
(Ancien Président de la Société des Ingénieurs des Télégraphes et des Electriciens), sur les expériences faites le 5 Février 1887.
Avec mon associé, Mr. Herbert Taylor, j'ai assisté aujourd'hui à une série d'essais du système le Phonopore en action simultanée sur le même fil avec le télégraphe à aiguille ordinaire, sur la ligne télégraphique entre London Bridge et Folkestone.
Ce circuit contient quatre appareils à une aiguille installés à London Bridge, Nutfield, Shorncliffe et Folkestone Harbour, et les deux télégraphes phonoporiques simples en action étaient placés, l'un à London Bridge et l'autre à la station du chemin de fer du „ South Eastern " à Folkestone Harbour.
Les expériences préalablement convenues étaient:
1. Transmettre une dépêche phonoporique seule de Folkestone à London Bridge, où elle sera reçue par un relais universel, dit „Post Office relay, (Relais Siemens modifié) et par un Sounder Morse ordinaire.
2. Transmettre et recevoir également une dépêche phonoporique, pendant qu'une dépêche télégraphique ordinaire parcourt le même fil, dans la même direction, entre les mêmes stations.
3. Transmettre et recevoir une dépêche phonoporique, pendant qu'une dépêche télégraphique ordinaire est transmise sur le même fil, dans la direction opposée, entre les mêmes stations.
4. Transmettre et recevoir une dépêche phonoporique entre les stations tête de ligne, pendant qu'une dépêche télégraphique ordinaire est transmise sur le même fil, entre deux stations intermédiaires.
5. Interrompre le circuit aux deux points indiqués par des flèches à London Bridge et Folkestone et transmettre, dans ces conditions, une dépêche phonoporique, quoi qu'il soit impossible de mettre en action les télégraphes ordinaires, parce qu'il n'y a pas de circuit continu dans la ligne.

Ces diverses expériences ont été dûment et successivement exécutées et avec un succès complet. Les signaux puissants et bons faisaient fonctionner le relais (Post Office Eelay) et le Sounder Morse ; ils auraient pu aussi faire fonctionner l'appareil Morse imprimeur. Il ne s'est produit aucun obstacle, aucune difficulté ni dans les signaux ni dans le réglage et le fonctionnement paraissait être celui d'un circuit ordinaire séparé, quoi qu'il y eût deux dépêches transmises simultanément sur le même fil.
Vous avez placé devant moi un exposé des avantages du système phonoporique simple sur le système duplex ordinaire, et après l'avoir considéré avec soin et modifié comme ci-dessous, je le confirme.
Sur les avantages du télégraphe phonoporique simple.
L'installation d'un service télégraphique duplex avec l'adjonction d'un télégraphe phonoporique simple présente les avantages suivants sur le système duplex ordinaire actuellement en usage.
1. Le système duplex ordinaire demande, à chaque extrémité du fil, une ligne de compensation contenant des résistances graduées et des condensateurs, ce qui exige des réglages fréquents pour maintenir l'équilibre entre ces appareils et la ligne télégraphique réelle, constamment influencée par les variations du climat, de l'atmosphère et d'autres causes qui se produisent incessamment.
Le phonopore ne demande aucune ligne de compensation.
2. Le système duplex ordinaire demande, à chaque extrémité de la ligne, un opérateur habile et capable d'effectuer les réglages et les compensations électriques nécessaires.
Tout opérateur qui est à même de manipuler la clef Morse peut manipuler le phonopore.
3. Par le système duplex ordinaire on ne peut transmettre deux dépêches dans la même direction, il faut qu'elles soient transmises dans des directions opposées.
Par le système phonoporique deux dépêches peuvent être transmises simultanément soit dans la même direction, soit dans des directions opposées.
4. Le système duplex, tel qu'on l'applique actuellement, demande que les deux installations fonctionnent dans les mêmes stations, et que ces stations soient des stations tête de ligne.
Le système phonoporique peut à volonté fonctionner soit entre les stations tête de ligne, soit entre des stations intermédiaires quelconques ; et ces stations peuvent être ou les stations du service ordinaire ou d'autres stations phonoporiques séparées et éloignées, enfin l'une de ces stations et même les deux peuvent être situées sur des lignes d'embranchement et à des distances quelconques. On peut employer le plionopore entre les
stations tête de ligne comme un service express, la même ligne étant utilisée en même temps comme une ligne omnibus.
5. Pour l'installation d'un système télégraphique duplex ordinaire il faut que la ligne soit revisée avec soin, et cette installation exige une certaine habileté.
Il faut aussi que l'isolement soit assez bon.
On peut installer le phonopore sans modifier la ligne en quoi que ce soit, et c'est un ouvrage de grande simplicité. L'isolement peut être imparfait sans qu'il en résulte une interruption dans les signaux.
Les frais que demande la construction du phonopore ne s'élèvent probablement pas à la moitié des frais que demande la construction du duplex ordinaire. Les frais d'exploitation sont aussi moins élevés. Le phonopore est d'une manipulation plus facile, il est plus promptement installé et toujours prêt à être adapté à une ligne encombrée. D'ailleurs il peut remplir tous les services du duplex, en sus des services importants et des avantages mentionnés ci-dessus, dont le duplex n'est pas capable.
J'ai déjà constaté ailleurs que je crois le système capable d'être combiné avantageusement avec les systèmes télégraphiques ordinaires, dont le rendement sera en conséquence beaucoup augmenté ; et les expériences que je viens d'examiner aujourd'hui ont complètement confirmé cette impression.
LATIMER CLARK.

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La simplicité et la fiabilité du système Phonopore doivent avoir séduit les chemins de fer, qui disposaient de peu de dépanneurs techniques.
La simplicité de fonctionnement du Phonopore doit également constituer un attrait : appuyer sur un bouton, attendre une réponse et parler.
Un télégraphe Morse nécessitait un opérateur formé et bien payé à chaque extrémité, mais un Phonopore pouvait être utilisé par n'importe qui.
.....

Divers modèles de Phonopores mis en exploitation et les très importantes bobines de compensation.
New Phonopore Telephone Co Ltd, Southall, Middlesex, England, 1903-1913

Vers 1914, M. Langdon-Davies vendit l’activité Phonopore à Sterling Telephone & Electric. qui ont poursuivi la production avec des téléphones pratiquement inchangés.

La production a cessé au début des années 1920 face à la concurrence des réseaux téléphoniques publics en pleine croissance.
Cependant, de nombreux chemins de fer ont aimé leurs Phonopores et les téléphones ont souvent été remis à neuf dans les ateliers des chemins de fer.
Modèle type avec des récepteurs Ader et un émetteur de Hunnings.
En Belgique le plus considérable de ces réseaux etait celui de la Société de charbonnage de Mariemont et de Bascoup.
On sait que les houillères de Mariemont et de Bascoup sont les plus importantes exploitations de ce genre, non seulement en Belgique, mais encore en Europe.

Même lorsque la fonction phonopore n'était plus nécessaire, les téléphones eux-mêmes ont trouvé une nouvelle vie en étant convertis en instruments à batterie locaux standard. Le hurleur Collier-Marr a été remplacé par une cloche tremblante normale actionnée par un relais. Malheureusement, cela signifie que les téléphones phonopores originaux sont relativement rares en Grande-Bretagne.

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