Можно ли в современном мире обойтись без микрофонов? Кому они нужны? Многие скажут, что обходятся хорошо и без микрофона. А разве много людей, которые не пользовались хотя бы один раз аналоговым телефоном? Просто не задумывались об устройстве, а ведь звук получается именно благодаря микрофону. Никогда не слушали радио? А ведь в студии стоит звукозаписывающий микрофон, который преобразовывает акустический сигнал в электрический.
Эти приборы относительно недавно вошли в нашу жизнь, но разработчики не перестают их усовершенствовать. На сегодняшний день существует несколько типов:
Если хотите определиться с качеством микрофона, то вы должны хотя бы минимально разбираться в его основных характеристиках. Как правило, это чувствительность, уровень собственных шумов, выходное сопротивление, динамический диапазон, частота, направленность. Важно учитывать условия применения.
Угольный микрофон: истоки истории
О преобразовании голоса для передачи его на расстоянии люди задумались давно, а воплотили идею в жизнь во второй половине XIX века во Франции. Тогда был создан угольный микрофон. Он был первым устройством, преобразовывающим звук. Его история начинается в 1856 году во Франции. Сначала в нём использовали угольные стержни, а потом — порошок.
Такой микрофон имеет отличительную характеристику — высокую чувствительность. Но этого мало для широкого использования, особенно в современном мире, где к качеству звука предъявляются высокие требования. Специалисты утверждают, что в этом типе микрофонов слишком высокий уровень собственных шумов, поэтому его не используют не только для качественной звукозаписи, но уже и в радиовещании. Зато в аналоговых телефонах — это незаменимая вещь.
Принцип работы угольного микрофона
Какая же конструкция у этого, с первого взгляда, простейшего приспособления? В корпус, который изготавливают из токонепроводимого материала, помещают два электрода, один из которых — подвижный и связан с мембраной, а другой — неподвижный. Эти проводки подключают к электрической цепи. Пространство между ними заполняет угольный порошок. А дальше — физика.
На мембрану микрофона действует звуковое давление. Оно изменяет электрическое сопротивление угольного порошка. Звука нет — мембрана в покое, ток постоянный. Появляется звук — подвижный электрод приходит в действие и изменяет плотность угольного порошка. Ток в цепи изменяется.
Особенности использования
Благодаря тому, что угольный микрофон почти не требует усиления сигнала, он широко использовался в телефонных аппаратах, освобождая их от дорогостоящих или ненадёжных деталей. Классический телефон традиционно содержит угольный микрофон. Некоторых покупателей интересует, почему угольные устройства не используются в звукозаписи. Ответ прост: слишком большие собственные шумы.
Понятно, что только опыт поможет правильно выбрать микрофон и рассуждать о преимуществах и недостатках. Поэтому прежде чем совершить покупку, заручитесь помощью компетентного эксперта, который подробно расскажет о новинках на рынке, сравнит их с более устаревшими моделями.
Источник
Самодельный компьютерный микрофон из радиохлама
Мой компьютер – это рабочий инструмент плюс толика развлечений. Музыка, кино и фото. Обычный круг задач совершенно не предполагает оцифровки голоса. Наш интернет использует канал связи через GSM сеть и имеет относительно невысокую скорость и немалые задержки между передачей-приемом. Голосовая и видео связь в реальном времени в таких условиях затруднительна. Словом, компьютерным микрофоном никогда не пользовались.
Ребенок любит снимать и монтировать простенькие фильмы со своими куклами и недавно озадачила – нужен микрофон для слов автора и вообще вдумчивого озвучивания своих творений. Пришлось расстараться. Порывшись в коробках с электрическим хламом, нашел целый клубок вышедших из строя разнокалиберных наушников. Они сейчас очень распространены и есть недорогие варианты – пользователи, особенно подростки (основная масса потребителей носимых электронных штучек) редко отличаются аккуратностью и терпением. Наушники у такой публики – расходная статья, а чинить недорогие приборы такого типа довольно муторно. Словом, стекаются и скапливаются в коробке. Среди мелких, втыкаемых чуть не прямо в мозг затычек нашлись и несколько вариантов покрупнее, в том числе и с микрофоном как у авиадиспетчера. Для того же компьютера. Подобрал микрофончик посимпатичнее, на гибком металлическом усике и с поролоновой шапочкой от заплевывания и задувания, отвинтил. Сигнальный разъем (розового цвета) с коротеньким хвостиком тоже взял от этих же наушников. Это исходные части.
Что еще понадобилось для работы
Набор инструментов для электромонтажа, оборудование для деревообработки и покраски. Кусок деревяшки, ЛКМ, мелочи.
Разъем проверил мультиметром, провода соединил на живую нитку и проверил микрофон пробным включением. Ничего, живой, можно применять.
В качестве удлинительного провода подобрал старый экранированный сигнальный шнур. Довольно мягкий. С хвостиком, выходящим из разъема соединил его тщательно – скрепил два конца шнуров за внешнюю изоляцию бандажом из ниток с клеем. Кончики проводов залудил, спаял, заизолировал. Место соединения заизолировал термотрубкой. Проверил готовый кабель мультиметром.
К свободному концу кабеля подключил микрофон (снова на живую нитку) и попробовал вдумчиво оценить его работу. Практика показала, что чувствительность микрофона не слишком велика – он хорошо работает, только находясь у самых губ как в исходной конструкции, здесь же, виделся вариант настольный.
Диаграмма направленности микрофона практически круговая – его чувствительность примерно одинакова как спереди, так и сбоку.
Все говорит о том, что несколько повысив чувствительность микрофона, можно надеяться на удобную работу с ним в настольном варианте.
Тип используемого микрофона – электретный. В сущности – это прибор конструктивно похожий на конденсатор. Для согласования высокого сопротивления микрофона со сравнительно низким входным сопротивлением усилителя, используется согласующий каскад, выполненный на полевом транзисторе, который располагается в корпусе микрофонного капсюля. В целом, включение электретного микрофона к звуковой карте компьютера выглядит так.
Особенностью схемы является фантомное питание – постоянный ток для работы транзистора и переменный сигнала, текут по одному и тому же проводу.
Этот источник питания вполне можно использовать и для работы дополнительного усилительного каскада. Каскад разумно разместить, возможно, более близко к микрофону – это уменьшит уровень шумов. Схема электрическая принципиальная однокаскадного усилителя электретного микрофона для подключения к компьютеру выглядит так.
Сигнал с капсюля выделяется на резисторе R1 и подается на базу транзистора VT1 для усиления. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером с нагрузкой на резисторы R2 и резистор в звуковой карте. Отрицательная обратная связь по постоянному току через R1, R2 обеспечивает относительное постоянство тока через транзистор. По сравнению с микрофоном без усилителя сигнал увеличился примерно в 10 раз (22дБ). Схема нуждается в экранировании.
Транзистор КТ3102 желательно в металлическом корпусе, но будет работать и в ТО-92. Допустимо заменить на BC547, S9014, можно попробовать и КТ315, КТ312 и т.д.
Мой усилитель предназначался для узкого и длинного отсека в подставке микрофона. Удобным оказалось встречный монтаж самых крупных элементов – транзистора и оксидного конденсатора. Резисторы нашлись не особенно мелкие – МЛТ-0,25, конденсатор С1 в SMD исполнении. Корпус типоразмера 0805 удобно распаивается прямо на проволочных выводах транзистора (показан стрелочкой). Единственный момент – нельзя нажимать на середину сборки – получается длинный рычаг и от SMD конденсатора отрывается одна из контактных площадок.
Усилительный каскад включен сразу же после микрофона на ножке. Пробным включением убедился в работоспособности схемы и ее преимуществе перед простым включением электретного микрофона.
Подошва микрофона сделана из куска подвернувшейся под руку толстой березовой доски при помощи торцовочной (маятниковой) пилы. После нескольких итераций удалось подобрать симпатичные углы скосов для такой толщины основания. Работать следует очень аккуратно – заготовка маленькая и штатными средствами фиксировать ее сложно. При каждом резе, деревяшку обязательно нужно хорошо упереть о вертикальный упор иначе ее может вырвать из рук с непредсказуемыми последствиями.
Паз – отсек для укладки и фиксации кабеля и усилителя сделан в толще деревянной подошвы. Высверлил для этого ряд глухих отверстий с некоторым перехлестом. Сверлил на станке, спиральным сверлом по дереву ø10 мм. 3000 об/мин. В твердой древесине получается вполне аккуратно.
Готовую подошву пошкурил двумя номерами шлифовальной бумаги и отделал. Собственно, в это самое время занимался отделкой других деревяшек, получилось за компанию. Кроме прочего, попробовал на подошве новую морилку и лак. Красил и крыл лаком из маленького пневматического распылителя – простого аэрографа, с самодельным компрессором.
К задней вертикальной стенке подошвы, над выходным отверстием отсека привинтил ножку микрофона. Длинным тонким саморезом, плюхнув предварительно термоклея.
Вывод микрофона укоротил, разделал конец, концы проводков залудил. Оба кабеля сформовал в одну сторону и распаял к выводам усилителя. К общему выводу усилителя припаял отрезок луженной проволочки (стрелка на фото). Проверил пробным включением, изолировал усилитель термотрубкой.
Завернул усилитель тонкой медной лентой с липким слоем, мы такую применяем для витражного дела, хотя она именно для экранирования. Загнул на экран вывод общего провода, припаял. Проверил работу пробным включением.
Плюхнул немного термоклея на дно усилительного отсека и аккуратненько вдавил в него сам усилитель. Проверил работоспособность, уложил провода и залил отсек термоклеем полностью. После застывания, острым ножом срезал выступы. Предполагались три резиновые ножки-пятачки, но хорошо стоит и так.
Микрофон работает хорошо, дочь очень довольна.
Из моментов отрицательных, стоит отметить экспериментальную отделку – оказалось, что красивейший финский лак Яло, дающий на голых деревяшках покрытие очень похожее на вощение, плохо работает с морилками. На спиртовой и на водной основе. Даже высохшую краску он растворяет и затягивает в поры торцевых срезов древесины. Вплоть до полного обесцвечивания. И даже предварительная грунтовка не помогает.
Источник
Публикации сообщества
Угольный микрофон или усилитель из резистора
Электроника, как известно, наука о контактах. И даже, не просто о контактах, а о плохих или неплотных контактах. Их изучению в научных лабораториях ученые мужи посвятили практически весь девятнадцатый век.
Но эта тема сама по себе сухая, академическая, а широкой публике подавай иное. И поэтому основные страсти под занавес уходящего века закипели вокруг Говорящих Машин.
Впрочем, и ученые ведь тоже люди. Рассказывают такую историю. Случилась она на заседании французской Академии наук 11 марта 1878 года, когда физик Теодор Дю Монсель представлял ученому собранию фонограф Эдисона. Он объяснил, как работает устройство и аппарат послушно воспроизвел слова, записанные на валике. И вдруг один из почтенных академиков по фамилии Бульо набросился на Дю Монселя с криком: «Негодяй! Мы не позволим чревовещателю морочить нам голову!» и начал его душить. Удивительно то, что и на последующих заседаниях Бульо уже в более спокойной обстановке продолжал настаивать на своем, утверждая, что обыкновенный металл не может заменить благородный человеческий голос.
Однако главная завязка нашей истории случилась в тот момент, когда Александр Белл запатентовал свой первый телефонный аппарат в 1876 году. Благодаря его изобретению появилась возможность передавать разборчивую человеческую речь на расстояние. Первые аппараты были несовершенны, но публика была от них в диком восторге и предприятие начинало набирать коммерческие обороты.
И ученые отправились на поиски усилителя. Они даже уже знали, как он будет выглядеть. Это должен быть резистивный элемент с двумя контактами, сопротивление которого зависело бы от акустических вибраций воздуха. Такой тип усилителя называется резистивным параметрическим усилителем. Но с чего начать, какие конкретно материалы должны были быть в нем использованы оставалось совершенно непонятным.
Одним из первых тропинку в этом дремучем лесу протоптал уже известный нам Дю Монсель. Еще в 1856 году он опубликовал работу о «плохих» контактах между двумя графитовыми стержнями, показав, что их сопротивление сильно зависит от силы сжатия стержней между собой.
Его идею подхватил Эмиль Берлинер и, пока Белл пытался довести до ума свой жидкостный вариант микрофона (устройства для преобразования звука в электричество), предложил весьма простую оригинальную конструкцию из тонкой угольной пластины касающейся графитового шарика. В зависимости от внешних колебаний давления воздуха пластина-мембрана то сильнее, то слабее прижималась к шарику, что приводило к существенному изменению сопротивления цепи, состоящей из этих неплотных контактов. Так на свет появилась одна из первых рабочих конструкций угольного микрофона.
Впоследствии она была значительно усовершенствована, но память о ней сохраняется до сих пор в условном обозначении микрофона на электронных схемах.
Белл сначала очень расстроился, узнав об изобретении Берлинера и даже пытался с ним судиться, но суд проиграл, а потом поступил и совсем мудро, выкупив у Берлинера его патент и даже взяв его к себе в фирму на работу.
Следующий значительный шаг в усовершенствовании угольного микрофона сделал Томас Альва Эдисон. Он вообще отказался от хрупких угольных мембран и капризных графитовых шариков, и заменил их угольным порошком. Эта необычная идея угольного микрофона Эдисона оказалась настолько удачной, что она практически на сто лет стала стандартом в телефонии, и только совсем недавно оказалась вытесненной более современными вариантами электретных микрофонов. Сохранив при этом и на сегодняшний день свою нишу в устройствах специального назначения. Ведь уголь не боится ни воздействия ядерного взрыва, ни связанного с ним разрушающего современную электронику электромагнитного импульса.
Сегодня я хочу повторить подвиг ученых девятнадцатого века и собрать из подручных материалов своими руками первый в мире электронный звуковой усилитель – угольный микрофон.
Для этого мне понадобятся:
— простой карандаш, чем тверже будет его грифель, тем лучше;
— алюминиевый скотч;
— кусочек фетра или его заменитель – нетканая хозяйственная тряпка из синтетических волокон толщиной 2-3мм;
— тонкий двухсторонний скотч;
— одноразовый стаканчик;
— канцелярский нож;
— чайное ситечко;
— и все остальное, чтобы собрать электронную схему: батарейка на 9-12в, провода с клеммами, динамик и кусок светодиодной ленты.
Но сначала я хочу проверить, можно ли при помощи графитового электрода и плохих контактов получить звук из электричества. Для этого собираю простую схему и провожу эксперимент. Результат можно увидеть в этом ролике.
К сожалению звуки-шорохи из динамика в ролике практически не записались, но зато светодиод выполнил свою работу отлично. Так что вам придется поверить мне на слово.
Итак, первым делом отрезаю квадрат из «фетра» размером примерно 2.5 на 2.5 см.
Затем обклеиваю его с обеих сторон двухсторонним скотчем.
Полученный квадрат складываю пополам и вырезаю в нем уголком квадратное отверстие.
С полученной заготовки с одной стороны снимаю защитный слой.
И наклеиваю на него полоску алюминиевого скотча металлической стороной внутрь отверстия.
Теперь самое время приготовить графитовую крошку. Для этого мне понадобиться простой карандаш с твердым грифелем. Чем тверже, тем для моих целей лучше. Его можно покрошить канцелярским ножом на лист бумаги.
Совсем мелкая пыль-крошка для моих целей не годится. Поэтому придется воспользоваться чайным ситечком чтобы просеять графитовые крошки и отобрать крупинки нужного размера.
Слишком крупные кусочки для моих целей тоже не годятся. Оптимальный размер примерно с маковое зерно.
Загружаю отобранную фракцию внутрь будущего микрофона. Примерно 3/4 от свободного объема.
Наклеиваю вторую полоску алюминиевого скотча металлом так же внутрь.
Дело за малым, осталось снять с одной из полосок алюминиевого скотча защитный слой и наклеить получившийся бутерброд на дно одноразового стаканчика.
Для начала проверю, как он реагирует на сжатие. Для этого собираю простую последовательную схему из 12-вольтового аккумулятора, отрезка светодиодной ленты и нашего угольного микрофона. Сжимаю его пальцами.
Микрофон реагирует на сдавливание, как и положено. Посмотрим, как на него подействуют звуковые вибрации воздуха.
Снова собираю схему, на этот раз включив в нее динамик и пригласив опытного испытателя микрофонов.
Проведя опыты на детях, подключаю угольный микрофон при помощи штекера к смартфону и делаю пробную запись.
Все замечательно работает. «Хароши Микрафон» получился.
А в копилке еще один электронный компонент, сделанный своими руками из подручных материалов.
Источник
