Электромеханический телефонный коммутатор Строуджера

Введение

Электромеханический телефонный коммутатор

Коммутатор Строугера – первая коммерчески успешная электромеханическая система телефонной станции с пошаговым коммутированием. Он был разработан компанией Strowger Automatic Telephone Exchange Company, основанной в 1891 году Алмоном Брауном Строугером. Благодаря своим принципам работы, он также известен как пошаговый коммутатор (SXS).

История

Строгер, предприниматель по изготовлению гробов, был мотивирован изобрести автоматическую телефонную станцию после столкновения с проблемами в обслуживании телефонной связи. Он пришел к убеждению, что операторы телефонной станции намеренно препятствовали его звонкам, что приводило к потере бизнеса. По словам менеджера местной компании Bell Telephone Company, Германа Риттерхоффа, Строгер поклялся "разобраться" с телефонными операторами и "выгнать каждого из них с работы". Риттерхофф утверждал, что настоящая причина трудностей Строугера заключалась в металлической вывеске, висевшей на стене над его телефоном, вызывающей периодическое короткое замыкание при порывах ветра. Строгер задумал свое изобретение в 1888 году и получил патент на автоматическую телефонную станцию в 1891 году. Первоначальная модель была изготовлена из круглой коробки для воротников и нескольких прямых булавок. Хотя Алмон Строгер разработал первоначальную концепцию, он не действовал в одиночку и обратился за помощью к своему брату Арнольду, племяннику Уильяму и другим, обладающим знаниями в области электричества и финансов, чтобы реализовать эту концепцию. Компания автоматических телефонных станций "Строугер" была основана в 1891 году. В оригинальном конструкторском патенте рядом с телефоном были добавлены четыре клавиши: для тысяч, сотен, десятков и единиц, и каждая клавиша имела дополнительное проводное соединение с центральной станцией. Каждую клавишу необходимо было нажимать нужное количество раз, чтобы переключить переключатель и установить желаемое соединение. Чтобы соединиться с номером 1256, пользователь должен нажать первую клавишу один раз, вторую – два раза, третью – пять раз и последнюю – шесть раз. Компания установила и открыла первую коммерческую станцию в его тогдашнем родном городе Ла-Порт, штат Индиана, 3 ноября 1892 года. На станции было около 75 абонентов. Установка соответствовала оригинальной запатентованной конструкции с четырьмя клавишами и четырьмя дополнительными линейными проводами, подключенными к станции, но не все клавиши использовались. В ранней рекламе новое изобретение называлось "телефон без девушек, без ругательств, с меньшим количеством неисправностей и меньшим временем ожидания". В 1896 году компания запатентовала дисковый номеронабиратель с пальцевым колесом как усовершенствование существующей конструкции с четырьмя клавишами. Компания автоматических телефонных станций "Строугер" стала компанией Automatic Electric Company, в создании которой участвовал Строгер, хотя сам Строгер, по-видимому, не принимал участия в дальнейших разработках. Патенты Строугера были эксклюзивно лицензированы компании Automatic Electric Company. Строгер продал свои патенты в 1896 году за US$, а свою долю в Automatic Electric – в 1898 году за. Его патенты впоследствии были проданы за в 1916 году. Инженеры компании продолжили разработку конструкций Строугера и подали несколько патентов на имя своих сотрудников. Система Строугера широко использовалась до разработки более надежного кроссового коммутатора – электромеханического коммутатора с матрицей вертикальных и горизонтальных перекладин и более простыми движениями.

Strowger, an undertaker, was motivated to invent an automatic telephone exchange after having difficulties with his telephone service. He became convinced that the manual telephone exchange operators were deliberately interfering with his calls, leading to loss of business. According to the local Bell Telephone Company manager Herman Ritterhoff, Strowger swore to "get even" with the telephone operators and "put every last one of them out of a job." Ritterhoff claimed that the real cause of Strowger's difficulties was a metal sign hung on his wall over his telephone, causing an intermittent short circuit when blown by the wind. Strowger conceived his invention in 1888, and was awarded a patent for an automatic telephone exchange in 1891. The initial model was made from a round collar box and some straight pins. While Almon Strowger devised the initial concept, he was not alone in his endeavors and sought the assistance of his brother Arnold, nephew William, and others with a knowledge of electricity and financing to realize the concept. The Strowger Automatic Telephone Exchange Company was founded in 1891. In the original design patent, four keys were added near the telephone, one each for thousands, hundreds, tens and units, with each key having an additional wire connection to the central exchange. Each key had to be tapped the correct number of times to step the switch and make the desired connection. To connect to number 1256, the user would press the first key once, the second key twice, the third key five times and the final key six times. The company installed and opened the first commercial exchange in his then home town of La Porte, Indiana on November 3, 1892. The exchange had around 75 subscribers. The installation followed the original patented design, with four keys and four additional line wires connected to the exchange, but not all of the keys were used. Early advertising called the new invention the "girl less, cuss less, out of order less, wait less telephone". In 1896 the company patented the finger wheel dial as an improvement to the existing four key design. The Strowger Automatic Telephone Exchange Company became the Automatic Electric Company, which Strowger was involved in founding, although Strowger himself seems not to have been involved in further developments. The Strowger patents were exclusively licensed to the Automatic Electric Company. Strowger sold his patents in 1896 for US and sold his share in Automatic Electric in 1898 for His patents subsequently sold for in 1916. Company engineers continued development of the Strowger designs and submitted several patents in the names of its employees. The Strowger system was widely used until the development of the more reliable crossbar switch, an electromechanical switch with a matrix of vertical and horizontal bars and simpler motions.

Подробности патента

Патент Строугера описывает устройство для набора номера у абонента и коммутационное оборудование в центральном офисе. Телеграфные клавиши или дисковый номеронабиратель создают последовательности импульсов тока, включающихся и выключающихся, соответствующие цифрам от 1 до 9 и 0 (которая посылает 10 импульсов). Изначально это оборудование состояло из двух телеграфных ключей, соединенных переключателями, и в дальнейшем развилось в дисковый телефон. Коммутационное оборудование в центральном офисе использует двухпозиционный пошаговый переключатель. Контактный рычаг поднимается для выбора одного из десяти рядов контактов, а затем вращается по часовой стрелке для выбора одного из десяти контактов в этом ряду, что обеспечивает в общей сложности 100 вариантов. Пошаговое движение контролируется импульсами тока, поступающими от телеграфных ключей вызывающего абонента, а позднее – от дискового номеронабирателя.

Двухдвигательный механизм

У переключателя Строугера три банка контактов. В верхней части каждого вала расположены два храповика. Верхний имеет десять пазов и поднимает вал. Нижний имеет длинные вертикальные зубья (на обратной стороне, скрытые). Переключатель Строугера использует два ключа телеграфного типа на телефонном аппарате для набора номера. Для подключения к АТС каждому ключу требуется отдельный провод. Ключи нажимаются для пошагового переключения переключателя в два этапа. Первая серия входящих импульсов поднимает якорь электромагнита, чтобы переместить вал, который выбирает нужный уровень контактов, зацепляя собачку с верхним храповиком. Другая собачка, поворачивающаяся на раме, удерживает вал на этой высоте во время вращения. Вторая серия импульсов, поступающих со второго ключа, приводит в действие другой электромагнит. Его собачка зацепляет (скрытые) вертикальные зубья нижнего храповика, чтобы повернуть вал в требуемое положение. Он удерживается там против усилия пружины собачкой, поворачивающейся на раме. Когда переключатель возвращается в исходное положение, обычно после завершения вызова, отключающий магнит освобождает собачки, удерживающие вал в положении. Предохранительная муфта обеспечивает поворот вала пружиной в угловое исходное положение, прежде чем он опустится в исходное положение под действием силы тяжести.

Разработка

Коммерческая версия коммутатора Строуджера, разработанная компанией Strowger Automatic Telephone Exchange Company, использовала роторный диск для передачи сигналов на станцию. Первоначальный конечный селектор (соединительный) переключатель, соединявшийся со 100 абонентами, был дополнен предшествующими ступенями группового селектора, поскольку "каскадирование" обеспечивало подключение к гораздо большему числу абонентов и к абонентам на других станциях. Другим требованием к коммерческим системам была схема для обнаружения занятой линии и возврата сигнала занятости вызывающему абоненту. Вместо выделения дорогостоящего селектора первой ступени для каждого абонента, как на первой станции, абоненту предоставлялся доступ к первой ступени телефонной сети, часто с помощью искателя линий, который ищет "в обратном направлении" вызывающую линию; таким образом, требовалось лишь несколько реле (в большинстве случаев два – линейное и отключающее) для оборудования, необходимого для каждой абонентской линии. Позднее станции Строуджера (SXS) часто использовали абонентский униселектор как часть линейного оборудования, индивидуального для каждой линии, который ищет "в прямом направлении" первый селектор. Это более экономично для абонентов с высокой частотой звонков, будь то домашние или корпоративные, и имеет преимущество в том, что доступ к дополнительным коммутаторам можно легко добавить при увеличении трафика (количество искателей линий, обслуживающих группу, ограничено установленным многопарным кабелем). Поэтому станции с абонентскими униселекторами обычно использовались на британских станциях с высокой долей корпоративных абонентов, например, на станциях для руководства, или в Новой Зеландии, где предоставление местных бесплатных звонков означало, что у жилых абонентов была относительно высокая частота звонков. Фундаментальная модульность системы в сочетании с ее пошаговым (отсюда и альтернативное название) процессом выбора и почти неограниченным потенциалом расширения дает системе Строуджера ее техническое преимущество. Предыдущие системы были разработаны для фиксированного числа абонентов, которые должны были коммутироваться непосредственно друг с другом в ячеистой структуре. Это становилось квадратично сложнее с добавлением каждого нового абонента, поскольку каждому новому абоненту требовался коммутатор для соединения с каждым другим абонентом. В современной терминологии предыдущие системы не были "масштабируемыми".

The commercial version of the Strowger switch, as developed by the Strowger Automatic Telephone Exchange Company, used a rotary dial for signalling to the exchange. The original final selector (connector) switch which connected to 100 customers was supplemented by preceding group selector stages, as the "cascading" enabled connection to many more customers, and to customers at other exchanges. Another requirement for commercial systems was a circuit to detect a busy connection (line) and return a busy signal to the calling subscriber. Instead of dedicating an expensive first stage selector switch to each customer as in the first exchange, the customer was given access to the first stage switch of a telephone network, often by a line finder which searches "backward" for the calling line; so requiring only a few relays (in most cases two, a Line, and a Cut off relay), for the equipment required for each customer line. Later Strowger (SXS) exchanges often use a subscriber uniselector as part of the line equipment individual to each line, which searches "forward" for a first selector. This is more economical for higher calling rate domestic or business customers, and has the advantage that access to additional switches can readily be added if the traffic increases (the number of linefinders serving a group is limited by the wiring multiple installed). Hence exchanges with subscriber uniselectors were usually used at British exchanges with a high proportion of business customers, e. g. director exchanges, or in New Zealand where the provision of local free calling meant that residential customers had a relatively high calling rate. The fundamental modularity of the system combined with its step by step (hence the alternative name) selection process and an almost unlimited potential for expansion gives the Strowger system its technical advantage. Previous systems had all been designed for a fixed number of subscribers to be switched directly to each other in a mesh arrangement. This became quadratically more complex as each new customer was added, as each new customer needed a switch to connect to every other customer. In modern terminology, the previous systems were not "scalable".

Британское развертывание

С 1912 года британская Генеральная почта, которая также управляла британской телефонной системой, проводила испытания нескольких автоматических телефонных станций от различных производителей: в Дарлингтоне 10 октября 1914 года и в Дадли 9 сентября 1916 года (роторная система), в Флитвуде (релейная станция из Швеции), в Гримсби (Siemens), в Херефорде (Lorimer) и в Лидсе (Strowger). GPO выбрала коммутаторы Strowger для небольших и средних городов. Выбор коммутационных систем для Лондона и других крупных городов был определен только в 1920-х годах, когда была внедрена система Director. Системы Director использовали коммутаторы SXS для маршрутизации вызовов и функции преобразования номеров, аналогичные регистру, применяемому в системах с общим управлением. Использование оборудования, аналогичного используемому в остальной сети, считалось целесообразным, и его можно было производить в Великобритании.