|
|
|
|
|
Princip funkce mikrofonů
|
Mikrofon je akusticko - elektrický převodník. Možností, jak převést akustické vlnění na elektrický signál existuje mnoho. Většinou se jedná o membránu, zachycující akustické vlny. Ta je spojena s nějakým systémem, vytvářejícím elektrický signál, který je obrazem tohoto zvuku.
Akusticky jsou mikrofony řešeny jako tlakové nebo gradientní.
Je li mikrofon proveden tak, aby akustická vlna dopadala na membránu pouze z jedné strany a zbytek systému je akusticky uzavřen, jedná se o tlakový mikrofon. U tohoto uspořádání je výstupní elektrický signál přímo úměrný intenzitě zvuku a mikrofon má obyčejně kulovou směrovou charakteristiku. Používá se hlavně v nahrávacích studiích, pokud jsou jmenované vlastnosti potřebné.
Gradientní mikrofony mají akustický signál přiveden před i za membránu. Tím je docíleno toho, že úroveň výstupního elektrického signálu není úměrná jen jeho intenzitě, ale i jeho gradientu, tj. přírůstku intenzity v závislosti na vzdálenosti zdroje zvuku od mikrofonu. Zjednodušeně je možno říci, že zvuk z větší vzdálenosti působí stejně na obě strany membrány a jeho účinky se navzájem odečítají. Zato při snímání zvukového zdroje z bezprostřední blízkosti membrány převládá působení zpředu a výsledný elektrický signál sílí. Tato vlastnost umožňuje u mikrofonů eliminovat nežádoucí okolní hluk a sklony ke zpětným vazbám.
U gradientních mikrofonů je možné technickými úpravami tvaru snímacího systému, otvorů pro zvuk za membránu a rezonančních prostorů kolem mikrofonního systému tvarovat i tzv. směrovou charakteristiku mikrofonu. Výrobci vyjadřují směrovou charakteristiku grafem, popisujícím, v jakých úhlech vzhledem k ose mikrofonu má ten který typ největší citlivost. Prostor největší citlivosti může mít různý tvar: kulový, ledvinový, osmičkový, kuželový a p.
Jednotlivé typy mikrofonů se liší funkcí. V praxi se používá následujících systémů (toto rozdělení můžete současně použít jako rychlou navigaci na stránce):
Pro zvučení foukačky se používají zejména mikrofony dynamické, o něco méně pak krystalové.
Elektrodynamický (dynamický) mikrofon je nejrozšířenějším druhem mikrofonu pro pódiové ozvučení. Membrána kmitající vlivem zvuku je spojena s cívkou, která se pohybuje v magnetickém poli permanentního magnetu (u moderních mikrofonů je použit supersilný neodymový magnet). Pohybem cívky v magn. poli vzniká elektrický signál. Typickou impedancí dynamických mikrofonů je 30 až 300 ohm. Má vyrovnanou přenosovou charakteristiku.
Jeho modifikací je tzv. elektromagnetický mikrofon, pracující na podobném principu, jen cívka je umístěna pevně a membrána pohybuje clonou, regulující magnetické pole permanentního magnetu. Cívka proto může být robustnější a dovololuje i přepínání hodnoty impedance. Magnetický mikrofon se příliš nepoužívá.
Principem krystalového mikrofonu je schopnost některých materiálů (keramických, nebo některých solí např."Rochova sůl") vytvářet na pokovených plochách výbrusu při mechanickém namáhání elektrický potenciál.
Na výbrus se z membrány přenáší pohyb mechanicky "chvějkou". Stejně pracuje i krystalová přenoska klasického gramofonu. Získaný signál je silný, přenosové charakteristiky sluąné. Krystalového systému využívají některé mikrofony podobné typu Green Bullet a různé nástrojové nebo ladičkové snímače. Typická impedance krystalového mikrofonu je vysoká, v oblasti megaohmů. Přivede-li se na piezoelektrický měnič nějaký signál, převede ho měnič zpět na zvuk, proto piezoelektrický měnič najdeme například ve starých náramkových hodinkách se zvukovým signálem, v budících, kde nahrazují malé repro, v dětských hračkách a.p. Má tvar ploché mince s postříbřeným středem. Jednoduchost použití těchto měničů přímo vybízí k experimentování se snímáním zvuku. Praktické zapojení uvádím:
Červený, "živý" vodič je připájen na postříbřenou plošku měniče a na jacku na čelní kulový kontakt. Zelený stínicí vodič je připájen na mosazný podklad měniče a na válcovou část jacku.
Membrána, na níž dopadá akustické vlnění rozechvívá uhlíkový prášek, který tím mění svůj odpor. Protéká-li uhlíkovým práškem proud, je tímto měnícím se odporem modulován. Proto uhlíkový mikrofon potřebuje napájení (podle typu od 1 do 10V).
Typický odpor uhlíkového mikrofonu je 50 až 200 ohm. Je levný ale pro svou omezenou přenosovou charakteristiku a chraptivý zvuk se používal hlavně v telefonii a v hudbě někdy k experimentům.
Pro své vynikající zvukové vlastnosti je ve studiích používán kondenzátorový (elektrostatický) mikrofon. Tenká vodivá membrána je umístěna velmi blízko pevné vodivé elektrodě (řádově mikrometry). Když zvuk chvěje membránou, mění tím kapacitu takto vzniklého kondenzátoru a moduluje procházející proud.
Mikrofon je velice náročný na výrobu, jeho cena je vysoká ale jeho charakteristika je mimořádně vyrovnaná. Elektrický signál, získaný tímto systémem je slabý, takže je nutno zesílit ho už v blízkosti mikrofonu. Ve starých nahrávacích a rozhlasových studiích byl tento mikrofon namontován na typické "bandasce", obsahující předzesilovač. Ten bývá u moderních typů umístěn v korpusu. Impedance je závislá na předzesilovači.
Elektretových mikrofonů je mnoho druhů. Společné mají to, že elektrický signál zde vzniká pohybem vodivé membrány ne v magnetickém, ale v elektrickém poli. Umožňuje to vlastnost některých izolantů (elektretu) trvale udržet elektrickou polarizaci. Tím nutnost permanentního magnetu odpadá. Většina elektretových mikrofonů obsahuje i FET tranzistor, zesilující elektrický signál, proto tyto mikrofony potřebují napájení. Elektretové mikrofony je možné najít v elektronice, mobilech, kamerách, počítačích a používají se i pro snímání hudebních nástrojů. Jejich impedanční vlastnosti jsou určeny integrovaným zesilovačem.
Přes svojí nízkou cenu mají sluąnou přenosovou charakteristiku a malé rozměry. To je předurčuje i k různým experimentům v oblasti ozvučení. Praktické zapojení vypadá takto:
Elektretový mikrofon je třeba napájet. Proto je nutné oddělit kombo kondenzátorem cca 20 mikrofaradů, kterým signál z mikrofonu sice prochází ale stejnosměrné napájení ne - to jde pouze do mikrofonu.
Pozn: některé typy těchto mikrofonů mají tři vývody, pak jeden z nich slouží k přímému připojení +pólu napájení a oddělení komba kondenzátorem odpadá. Nevýhodou je nutnost použití daląího napájecího vodiče k mikrofonu. Odpor 5 kiloohm chrání napájecí zdroj proti zkratu v případě poruchy na mikrofonu, nebo na přívodním kabelu. Kabel je stíněný. "Živý" vodič je označen červeně. Záporný, protože má i funkci stínění, zeleně.
|
|
