George M. HOPKINS

LE MICROPHONE ET LE TÉLÉPHONE PERFECTIONNÉS.

Le microphone existe aujourd’hui sous différentes formes et constitue un instrument très intéressant, bien qu’il soit loin d'égaler le téléphone sous le rapport de l’utilité. Le microphone est aisément construit sous ses formes diverses; mais toutes, à ma connaissance, ont quelque défaut spécial. Cet instrument assez sensible, d’une part, pour transmettre les moindres bruits est trop sensible, d’une autre part, pour pouvoir transmettre les bruits les plus forts.

Les instruments, que l’on voit figures 1, 2 et 3, sont considérablement perfectionnés.
Ces microphones sont si simples et si faciles à construire que je donne la description de chacun d’eux, de manière à faciliter les expériences pour toute personne qui aura le désir de s’y livrer.
L’instrument (fig. 1) est un diaphragme en bois, de l’épaisseur de 1/8 de pouce et de 4 pouces carrés; ce diaphragme est collé sur un cadre étroit supportés par des pieds convenables. Deux morceaux cylindriques de charbon A, B sont fixés avec de la cire à cacheter au diaphragme à la distance d’un pouce environ et également éloignées du centre. Toutes deux sont inclinées obliquement sous un angle d’environ 30 degrés, comme l’indique la gravure. Le charbon A est plus long que le charbon B et sa face inférieure est percée de trois trous coniques, pratiqués avec la pointe d’un canif; ces trous sont assez larges pour recevoir les extrémités supérieures des baguettes en graphite C.
Les extrémités inférieures de ces baguettes entrent dans de petites cavités du charbon inférieur. Les baguettes C sont simplement des crayons en mine de plomb pointus à chaque extrémité et fixés assez mollement entre les charbons; ils sont inclinés dans différents angles, de manière à ce que le mouvement du diaphragme, qui agirait sur l’un d’entre eux, mette simplement les autres en mouvement et leur fasse transmettre les sons avec netteté. Des fils métalliques, conducteurs du courant d’une pile, sont attachés l’un au charbon A et l’autre au charbon B. Les deux autres modèles que nous avons à faire connaître ne diffèrent pas sensiblement du système que nous venons de présenter au lecteur.
Le diaphragme et son support (fig. 2 et 3) sont tels que nous venons de les décrire. Le microphone, que représente la figure 2, a un morceau de charbon de cornue, D, fixé dans une position inclinée, au diaphragme près du centre, parle moyen de cire à cacheter. Trois appendices en charbon, E, de dimensions différentes, sont suspendus à des fils très minces de manière à peser légèrement sur la surface supérieure du charbon D. Les trois fils minces se relient tous à un des fils de la pile et sont fixés à des distances convenables les un des autres, en face du diaphragme, par une goutte solidifiée de cire à cacheter. Un mince fil de laiton, enroulé autour du charbon D, se relie avec la pile. La construction du microphone, que représente la figure 3, est assez simple pour ne pas avoir besoin d’une longue description. Un des fils de la pile se termine par une série de nœuds, F, et il est fixé au diaphragme, plus haut que le centre. L’autre fil se relie à une plaque de métal G, qui est fixé au diaphragme, plus bas que le centre, cette plaque est recourbée et dentelée pour recevoir les fils II, lesquels, pour cette raison, doivent être très fins. Ces instruments sont employés pour la transmission; un téléphone Bell, pour la réception. En se servant de quantité de baguettes, de tiges ou d’appendices au lieu d’une seule baguette, comme dans le microphone Hughes, on évite beaucoup d’inconvénients, parce qu’on peut réaliser les faits habituellement attendus des instruments de ce nom, tels que la transmission du tictac d’une montre, la marche d’une mouche ou d’une fourmi, le froissement du papier, les sons produits en sifflant, en jouant d’un instrument ou en chantant et, dans les conditions requises, la parole articulée, les chuchotements, etc.

L’instrument, que l’on voit en profil (fig. 4) et en coupe transversale, peut fonctionner tout à la fois comme microphone et comme téléphone transmetteur; car il fait parvenir des sons articulés aussi distinctement et aussi clairement que n’importe quel téléphone à formes connues.
Il n’est pas nécessaire de parler directement dans l’instrument, qui peut être dans une partie delà chambre, tandis que le parleur est à distance. L’instrument transmettra un chuchotement ou la conversation de deux ou trois personnes ; il reproduira les sons du violon, d’une flûte ou d'un sifflet. Il semble presque incroyable qu’un instrument construit de la sorte puisse produire les effets précités; tout le fonctionnement ayant lieu à l’aide d’un long levier mis en action par le diaphragme ; mais ce mode de construction augmente les vibrations du diaphragme et donne de l’efficacité à l’instrument. La pièce qui renferme le diaphragme de fer est montée sur un support et le diaphragme est resserré, comme dans le phonographe au moyen de rondelles en caoutchouc.
Une mince tige de bois formant ressort est adapté à l’appareil comme le représente la figure 4, il s’étend verticalement suivant un diamètre du cercle servant de cadre au diaphragme de fer; il s’appuie au centre de celui-ci par l’intermédiaire d’un petit disque métallique auquel il est relié à l’aide d’une vis de pression. Ce disque n’est pas directement en contact avec le centre du diaphragme; il s’y appuie par l’interposition d’un morceau de caoutchouc. La tige de bois mince formant ressort s’étend jusqu’à la partie inférieure du pied de l’appareil, elle est reliée à une petite baguette de charbon de cornue, qui s’appuie contre un morceau de même substance adapté à l’extrémité d’un petit ressort métallique (voir la figure) ; le contact peut être établi au moyen d’une vis de pression montée dans ce ressort.
La disposition des fils conducteurs est suffisamment indiquée par notre gravure. Cet instrument placé dans un circuit électrique, où se trouve un téléphone Bell, transmet la parole avec une netteté remarquable.
On n’a besoin ni de cri ni de signal d’appel, car un son distinct introduit directement dans le système, produit dans l’instrument récepteur un bruit qui peut être entendu dans une partie quelconque d’une salle ayant des dimensions assez considérables.
G. H. HOPKINS. D’après le Scienlific American.

George M. Hopkins n'a pas inventé le premier téléphone, mais il a popularisé les plans permettant de fabriquer des téléphones fonctionnels simples et artisanaux ainsi que des dispositifs à induction dans son ouvrage de la fin du XIXe siècle, *Experimental Science*. Il a également mis au point, indépendamment, une balance à induction à peu près au même moment où Alexander Graham Bell en concevait une pour localiser une balle dans le corps du président

Hopkins décrit comment fabriquer son téléphone : Le téléphone, bien que généralement bien connu aujourd'hui, n'est pas moins intéressant qu'il ne l'était au début. Il existe de nombreuses formes de ce merveilleux instrument, dont certaines sont très simples, faciles à construire et à utiliser, tandis que d'autres sont plus compliquées. Le principe est le même dans toutes. Dans la gravure ci-jointe, la figure 1 représente un téléphone en service ; la figure 2 est un instrument facile à construire ; la figure 3 est une coupe verticale d'une partie du même ; la figure 4 est un téléphone de la forme Bell ; et les figures 5 et 6 illustrent les méthodes de magnétisation des barres pour téléphones. Le téléphone représenté sur la figure 2 utilise deux aimants en U ordinaires, qui peuvent être de n'importe quelle taille pratique et peuvent être achetés dans presque n'importe quelle quincaillerie ou magasin de jouets. Un noyau de fer de 80 pieds est serré entre deux pôles similaires des aimants et est fileté pour recevoir la bobine, sur laquelle est formée une bride pour supporter le diaphragme et l'embouchure. Les extrémités du fil qui forme la bobine sont reliées aux bornes de connexion vissées dans la bride. Le disque ou diaphragme est constitué d'une plaque de ferrotype ordinaire, telle qu'on peut s'en procurer chez n'importe quel photographe. Le téléphone représenté sur la figure 4 a un manche en bois qui contient un aimant en barre ronde, K, ayant à une extrémité une bobine, L, en fil fin isolé. Les bornes de la bobine sont reliées aux bornes de connexion, N, à l'extrémité du manche. Le disque en fer, J, est supporté dans l'embouchure près de l'extrémité de l'aimant. Lorsque les ondes sonores frappent le disque du téléphone émetteur, le disque vibre devant l'aimant, et comme il est lui-même un aimant par induction, sa puissance change constamment pendant qu'il vibre. Lorsque la plaque se déplace vers la bobine, un courant est induit dans cette dernière, qui traverse toute la longueur du fil la reliant à un instrument distant ; lorsque la plaque revient, un courant inverse s'ensuit. Ces courants ondulants produisent dans le disque de l'instrument récepteur des vibrations similaires à celles de l'instrument émetteur. A l'intention de tous ceux qui désirent construire un téléphone, nous avons publié dans le SUPPLÉMENT SCIENTIFIC AMERICAN, n° 142, des instructions complètes, accompagnées de dessins grandeur nature, pour la fabrication d'un téléphone fonctionnel. SUPPLÉMENT 142 page 2261 : COMMENT FABRIQUER UN TÉLÉPHONE FONCTIONNEL. Par Georce M. Hopkins. Comme la plupart, sinon tous les lecteurs de ce journal, connaissent le principe du téléphone articulé, et comme une compréhension approfondie du principe sur lequel il fonctionne n'est pas essentielle à la construction de l'instrument, je vais omettre les détails du principe de fonctionnement, et je vais procéder immédiatement à la description de la manière dont un téléphone peut être facilement fabriqué. La figure 1 de la gravure de la page 2260 montre le téléphone en fonctionnement actif, un téléphone utilisant des aimants en U ordinaires. La figure 3 est une vue en coupe détaillée du même. La figure 4 est une élévation latérale partiellement en coupe d'un téléphone qui est essentiellement le même que celui de Bell. Les figures 5 et 6 représentent des dispositifs pour magnétiser les barres des téléphones. Les figures 2, 3 et 4 représentent la taille réelle des instruments. Le téléphone représenté sur les figures 2 et 3 est très facile à fabriquer. Les deux aimants en U, B, qui peuvent être de la taille indiquée sur la gravure, ou plus grands ou plus petits, peuvent être achetés dans presque toutes les quincailleries ou magasins de jouets, et le noyau en fer doux, A, sur lequel est placée la bobine, D, peut être fileté extérieurement et aplati pour s'adapter entre les aimants par n'importe quel forgeron ou ouvrier en fer. Le noyau en fer, A, doit avoir un diamètre de 30 pouces, et l'extrémité aplatie qui s'étend sur environ 1 pouce entre les aimants doit avoir une épaisseur de 14 pouces, et les autres pôles doivent être séparés de la même distance par un bloc de bois. Les deux aimants sont fermement serrés ensemble par les vis, C, et la vis, qui s'étend à travers l'un d'eux dans un trou taraudé dans l'autre. Les aimants doivent être disposés avec des pôles similaires en contact avec le noyau en fer doux, A. La bobine en bois, D, a un diamètre de 1 pouce et une longueur de 50, et a sur son extrémité extérieure une bride concave, E ayant une surface d'appui annulaire pour le diaphragme ; F. La bride a un diamètre de 244 pouces et la surface d'appui annulaire a une largeur de 1/2 pouce, ce qui laisse la partie médiane du diaphragme, qui a un diamètre de 134 pouces, libre de vibrer. La bobine est enroulée avec 1/2 once de fil de cuivre recouvert de soie n° 36 ou n° 38, et les extrémités du fil sont fixées à de petites vis de serrage, a, qui dépassent de l'arrière de la bride concave, E. Le diaphragme, qui est simplement un disque de fer étamé très léger ou une plaque de ferrotype, a le même diamètre que la bride, E, sur laquelle il est placé. L'embouchure, G, est fixée à la bride, E, par trois petites vis ; le diaphragme étant fixé à trois endroits équidistants pour permettre ce mode de fixation. Le diamètre de l'ouverture de l'embouchure est de 14 pouces et l'embouchure, comme la bride, doit être concave. La distance entre le diaphragme F et l'extrémité du noyau en fer doux A est réglée en vissant la bobine D vers le haut ou vers le bas sur le noyau. Le meilleur réglage consiste probablement à placer le diaphragme aussi près que possible de l'extrémité du noyau sans provoquer de secousses lorsque l'on parle à l'instrument. Ce téléphone, lorsqu'il est connecté à un autre du même type au moyen de deux fils porteurs fixés dans les bornes de connexion, fonctionnera admirablement. Un seul fil peut être utilisé pour connecter une borne de connexion de chaque téléphone, l'autre borne de connexion étant connectée à la conduite d'eau ou à un fil de terre correctement connecté à de grandes plaques métalliques enterrées dans la terre constamment humide. Le téléphone ainsi décrit est plus facile à fabriquer que celui représenté sur la figure 4, car le problème de magnétisation de l'acier est évité. En remplaçant le noyau de fer A par un aimant en barre de 3 pouces de diamètre et de 5 pouces de long, fileté à une extrémité, on obtient un téléphone très compact et facile à régler. Le téléphone représenté en coupe partielle sur la figure 4 se compose de 5 parties principales : la poignée H, l'embouchure I, le diaphragme J, l'aimant K et la bobine L. La poignée est percée longitudinalement au centre pour recevoir l'aimant rond K et il y a deux petits trous sur les côtés opposés de l'aimant, à travers lesquels passent les fils robustes M, qui sont soudés aux bornes de la bobine L et reliés aux vis de fixation N à l'extrémité de la poignée. La poignée H est logée pour recevoir la bobine L et possède une embouchure I et un diaphragme J qui sont de la même taille que ceux décrits précédemment. Dans le cas présent, l'embouchure ou le capuchon est vissé sur la poignée, mais il peut être fixé avec tout autant d'avantages au moyen de petites vis, comme le montrent les figures 2 et 3. La bobine doit être remplie d'environ 1 once. de fil de cuivre recouvert de soie n° 36 ou n° 38, et les aimants doivent être placés aussi près que possible du diaphragme sans le toucher, et lorsqu'il est correctement réglé, il est serré par une vis, O, à l'extrémité la plus petite de la poignée. L'aimant en barre, K, a un diamètre de 3 pouces 1/2 et une longueur de 6 pouces. La connexion entre deux ou plusieurs téléphones et la connexion à la terre est effectuée de la manière décrite précédemment. Il existe deux méthodes de magnétisation des barres que je vais décrire. La première chose à faire est de durcir et de tremper la barre. Cela se fait en la chauffant jusqu'à ce qu'elle soit rouge cerise foncé et en la plongeant dans de l'eau froide, puis en tirant la trempe jusqu'à ce qu'elle soit de couleur paille. La première méthode de magnétisation consiste à placer à chaque extrémité de la barre d'acier trempé, Q (fig. 5), un capuchon en fer doux, R, et à enfermer la barre ainsi armée dans une hélice, P, faite de trois ou quatre couches de fil de cuivre isolé n° 16, et à connecter l'hélice à 4 ou 6 piles Bunsen disposées en fonction de la quantité. L'hélice doit s'étendre jusqu'aux extrémités des capuchons en fer doux, et elle doit être déconnectée de la batterie avant de retirer l'aimant. Une autre méthode consiste à faire passer une hélice, 8, sur la barre, T (fig. 6). L'hélice, 8, est composée d'environ 10 onces. Le fil de cuivre isolé n° 16 a un diamètre intérieur de 40 pouces et une longueur d'environ 144 pouces. L'hélice étant connectée à une batterie de 6 cellules Bunsen, elle est tirée sur la barre d'un bout à l'autre et ramenée au milieu de la barre lorsque la batterie doit être déconnectée. Ce sont des méthodes de magnétisation faciles et peuvent être pratiquées par toute personne possédant les appareils, mais les aimants ne posséderont pas la force présentée par des aimants chargés par une puissante machine magnéto-électrique. Le fil de la ligne téléphonique doit être isolé de la même manière que les fils télégraphiques. Pour les lignes courtes, un fil de retour doit être utilisé ; pour les lignes longues, il faudra une connexion à la terre.

Le téléphone Hopkins transmetteur à mercure 1880-1882

La forme de ce transmetteur est celle d'un téléphone ordinaire, avec diaphragme de mica.
Au centre de la surface inférieure de ce diaphragme est fixé un cylindre de charbon — du charbon de cornue, de préférence — d'environ 5 mm de longueur et de 5 mm de diamètre. Le pied du transmetteur est un cylindre creux contenant une fiole à cou long et étroit, où se trouve une certaine quantité de mercure. Dans le mercure plonge une tige de charbon de lampe électrique. Cette tige est assez longue pour sortir de la fiole et presser contre le charbon du disque. Une vis permet de faire monter et descendre la fiole et ainsi d'augmenter et de diminuer la pression des deux charbons. Les deux extrémités du fil primaire d'une bobine d'induction relient, à travers une pile d'un ou deux éléments Meidinger, l'un de ces charbons au transmetteur; un fil est en contact avec le mercure, l'autre avec le charbon du disque et le courant traverse les deux charbons. Le charbon supérieur doit avoir une surface plane, le charbon inférieur une surface sphérique, les deux surfaces étant aussi lisses que possible. Le fil secondaire de la bobine d'induction contient les téléphones récepteurs des deux stations. Si au lieu d'éléments constants, on veut en employer d'inconstants, par exemple des éléments Leclanché, il faut placer un interrupteur dans le circuit primaire et ne fermer le circuit que quand on veut se servir du transmetteur. Récepteur et transmetteur sont disposés sur une console, le premier renversé sur une ouverture qui correspond avec un orifice en forme d'entonnoir recourbé qui permet d'entendre un appel d'une place quelconque de la pièce où se trouvent les appareils. Le transmetteur a un orifice semblable, mais un peu plus petite. Avec un permutateur on pourrait aussi remplacer cet appel par une sonnerie.