Karbon mikrofon - Carbon microphone

1976 civarında Western Electric telefon ahizesinden karbon mikrofon.
Görünür karbon parçacıkları olan demonte bir Ericsson karbon mikrofon

Karbon mikrofon olarak da bilinen, karbon düğmesi mikrofon , düğme mikrofon veya C-verici , bir tür mikrofon , bir güç çevirici dönüştüren ses elektrik için ses sinyalinin . Karbon granülleri ile ayrılmış iki metal plakadan oluşur . Bir plaka çok incedir ve konuşan kişiye doğru bakar, diyafram görevi görür . Diyaframa çarpan ses dalgaları , diyaframın titreşmesine neden olarak, granüller üzerinde değişen bir basınç uygulayarak plakalar arasındaki elektrik direncini değiştirir . Daha yüksek basınç, granüller birbirine daha yakın itildiğinden direnci düşürür. Granüller aracılığıyla plakalar arasında sabit bir doğru akım geçirilir. Değişen direnç , akımın modülasyonuyla sonuçlanır ve ses dalgasının değişen basıncını yeniden üreten değişken bir elektrik akımı yaratır. Gelen telefon , bu dalgalanan akım doğrudan telefon telleri geçirilir merkez ofis . In genel seslendirme sistemleri bir tarafından yükseltilir ses yükseltici . Frekans tepkisi en çok karbon mikrofonlar, bununla birlikte, dar bir aralık ile sınırlıdır, ve cihaz önemli üreten elektriksel gürültü .

1920'lerde vakum tüplü amplifikatörlerin yaygınlaşmasından önce , karbon mikrofonlar yüksek seviyeli ses sinyalleri elde etmenin tek pratik yoluydu. 1980'lere kadar telefon sistemlerinde yaygın olarak kullanılırken, diğer uygulamalar çok daha önce farklı mikrofon tasarımları kullanıyordu. Düşük maliyetleri, doğası gereği yüksek çıkış ve frekans tepkisi özellikleri, telefon için çok uygundu. İçin basit eski telefon hizmeti (POTS), karbon-mikrofon göre telefonlar hala modifikasyon olmaksızın kullanılabilir. Genellikle modifiye edilmiş telefon vericileri olan karbon mikrofonlar, erken AM radyo yayın sistemlerinde yaygın olarak kullanıldı , ancak sınırlı frekans tepkilerinin yanı sıra oldukça yüksek bir gürültü seviyesi, 1920'lerin sonlarında bu uygulamalarda terk edilmelerine yol açtı. Sonradan birkaç on yıl boyunca düşük kaliteli genel seslendirme ve askeri ve amatör radyo uygulamaları için yaygın olarak kullanılmaya devam ettiler .

Tarih

Hughes'un ilk karbon mikrofonu, içinden geçen bir pilden gelen akımla iki metal temas arasında gevşek bir şekilde asılı duran bir karbon çubuktan oluşur. Ses dalgaları çubuğu titreştirdi, karbon temas noktalarının direncini değiştirdi, akımı değiştirdi.

Düzgün sesli telefonu etkinleştiren ilk mikrofon (gevşek temaslı) karbon mikrofondu (daha sonra verici olarak adlandırıldı). Bu, 1878'de İngiltere'de David Edward Hughes ve ABD'de Emile Berliner ve Thomas Edison tarafından bağımsız olarak geliştirildi . Edison'a ilk patent 1877'nin ortalarında verilmesine rağmen, Hughes birkaç yıl önce çalışma cihazını birçok tanığın önünde göstermişti ve çoğu tarihçi bu buluşu ona borçluydu.

Hughes'un cihazı gevşek bir şekilde paketlenmiş karbon granülleri kullandı - akustik dalgalardan diyafram tarafından granüller üzerine uygulanan değişken basınç , karbon direncinin orantılı olarak değişmesine neden oldu ve ses sinyalinin nispeten doğru bir elektriksel yeniden üretimine izin verdi. Hughes ayrıca mikrofon kelimesini de icat etti. Bir ses kutusundan çıkan böceklerin sesini büyüterek cihazını Royal Society'ye gösterdi . Edison'un aksine, Hughes patent almamaya karar verdi; bunun yerine icadını dünyaya bir hediye yaptı.

Amerika'da Edison ve Berliner, patent hakları için uzun bir hukuk mücadelesi verdiler. Nihayetinde bir federal mahkeme, Edison'a buluş için tam haklar verdi ve "Edison, konuşmanın iletiminde Berliner'den önce geldi... Bir vericide karbon kullanımı, tartışmanın ötesinde, Edison'un icadıdır" ve Berliner patentinin geçersiz olduğuna karar verildi.

Karbon mikrofon, günümüz mikrofonlarının doğrudan prototipidir ve telefon, yayın ve kayıt endüstrilerinin gelişiminde kritik öneme sahiptir. Daha sonra karbon düğmeler arasında karbon granüller kullanıldı. Karbon mikrofonlar, 1890'dan 1980'lere kadar telefonlarda yaygın olarak kullanıldı.

Amplifikatör olarak kullan

Karbon mikrofonun çalışması. İletken diyaframa bir ses dalgası bastığında, karbon granülleri birbirine bastırılır ve elektrik dirençlerini azaltır.

Karbon mikrofonlar amplifikatör olarak kullanılabilir . Bu yetenek, erken telefon tekrarlayıcılarında kullanıldı ve vakum tüplü amplifikatörlerden önceki çağda uzun mesafeli telefon görüşmelerini mümkün kıldı. Bu tekrarlayıcılarda, bir manyetik telefon alıcısı (bir elektrik-mekanik dönüştürücü ), bir karbon mikrofona mekanik olarak bağlanmıştır. Bir karbon mikrofon, diğer mikrofon türlerinin çoğunda olduğu gibi bir sinyal voltajı üretmek yerine, içinden geçen akımı değiştirerek çalıştığından , bu düzenleme zayıf sinyalleri artırmak ve onları hattan aşağı göndermek için kullanılabilir. Bu amplifikatörler, daha yüksek kazanç ve daha iyi ses kalitesi sunan vakum tüplerinin geliştirilmesiyle çoğunlukla terk edildi . Vakum tüpleri yaygın olarak kullanılmaya başlandıktan sonra bile, karbon amplifikatörler 1930'larda işitme cihazları gibi taşınabilir ses ekipmanlarında kullanılmaya devam etti. Western Electric 65A karbon amplifikatör, 1,2" çapında ve 0,4" yüksekliğindeydi ve 1,4 onstan daha hafifti. Bu tür karbon amplifikatörler, vakum tüplü amplifikatörler tarafından kullanılan ağır hacimli pillere ve güç kaynaklarına ihtiyaç duymadı. 1950'lerde, işitme cihazları için karbon amplifikatörlerin yerini minyatür vakum tüpleri almıştı (sadece kısa bir süre sonra transistörlerle değiştirilecekti). Ancak, karbon amplifikatörler hala üretilmekte ve satılmaktadır.

Karbon mikrofonlar tarafından sağlanan amplifikasyonun bir örneği , kulaklığı karbon mikrofonun yanına yerleştirilirse eski " şamdan telefondan " duyulabilir bir gıcırtı ile sonuçlanan geri beslemenin neden olduğu salınımdı .

Erken radyo uygulamaları

Erken AM radyo vericileri , radyo sinyalinin ses modülasyonu için karbon mikrofonlara güveniyordu. 1906'da Reginald Fessenden tarafından yapılan ilk uzun mesafeli ses iletimlerinde , bir Alexanderson alternatöründen gelen sürekli bir dalga , su soğutmalı bir karbon mikrofon aracılığıyla doğrudan verici antene beslendi. Vakum tüplü osilatörleri kullanan daha sonraki sistemler , modülasyon elde etmek için osilatörün veya çıkış tüpünün ızgara sapmasını modüle etmek için genellikle bir karbon mikrofondan gelen çıkışı kullandı .

Mevcut kullanım

Bölgelere ve ülkelere göre çeşitli koşullarda eski telefon kurulumlarının yanı sıra, üreticiler dağıtıma son vermelerine rağmen karbon mikrofonlar bugün belirli niş uygulamalarda hala kullanılabilir. Örneğin Shure 104c, mevcut ekipmanlarla geniş uyumluluğu nedeniyle 2010'ların sonlarında hala talep görüyordu.

Karbon mikrofonların diğer mikrofon tasarımlarına göre başlıca avantajı, herhangi bir ek amplifikasyon veya pil gerektirmeden çok düşük DC voltajlarından yüksek seviyeli ses sinyalleri üretebilmeleridir. Karbon mikrofon, bir güç kaynağı kullanarak bir güç kazancı sağlar. Bu, bir pili, mikrofonu ve kulaklığı seri olarak bağlayarak kolayca gösterilebilir. Mikrofon ve kulaklık temas ettirilirse sistem salınım yapacaktır. Bu, yalnızca döngü etrafındaki güç kazancı birden büyükse mümkündür. Mikrofonun düşük voltaj performansı, özellikle kabloların elektrik direncinin ciddi DC voltaj düşüşüne yol açabileceği çok uzun telefon hatlarının hizmet verdiği uzak konumlarda kullanışlıdır. Tüm elektronik telefonların çoğu çalışmak için en az üç volt DC'ye ihtiyaç duyar ve bu nedenle bu gibi durumlarda genellikle işe yaramaz hale gelirken, karbon verici telefonlar bir voltun küçük bir kısmına kadar çalışmaya devam edecektir. Elektronik telefonlar, çalıştıkları yerlerde bile , hat voltajı kritik seviyenin altına düştüğünde aniden çalışmayı durdurdukları sözde " uçurum etkisi " nden muzdariptirler . Bu, özellikle, bir " parti hattı " üzerindeki bir telefonun , diğerlerini keserek tüm hat akımını "dolandırma" eğiliminde olabileceği anlamına gelir . Karbon mikrofonlarla, aynı hattaki tüm alıcılar, düşük çıkışla da olsa çalışmaya devam edecektir .

Karbon mikrofonlar ayrıca , kıvılcım ve buna bağlı patlama riski nedeniyle daha yüksek hat voltajlarının kullanılamadığı madencilik ve kimyasal üretim gibi güvenlik açısından kritik uygulamalarda da yaygın olarak kullanılmaktadır . Karbon bazlı telefon sistemleri, yıldırım çarpmaları ve nükleer patlamalar tarafından üretilen elektromanyetik darbeler gibi yüksek voltajlı geçici akımlardan kaynaklanan hasarlara karşı da dayanıklıdır ve bu nedenle kritik askeri tesislerde yedek iletişim sistemleri olarak kullanılmaya devam edilir.

Referanslar

  1. ^ Heil, B. The Microphone: A Short Illustrated History. QST , 90(6), 50
  2. ^ Paul J. Nahin (2002). Oliver Heaviside: Viktorya Çağının Elektrik Dehasının Yaşamı, Çalışması ve Zamanları . JHU Basın. P. 67. ISBN 9780801869099.
  3. ^ Huurdeman, Anton (2003). Dünya Çapında Telekomünikasyon Tarihi . John Wiley ve Oğulları.
  4. ^ "David Hughes" . 2013-12-30 alındı .
  5. ^ "Mikrofonların kısa bir tarihi" (PDF) . 2012-12-17 alındı .
  6. ^ Şöhret icat edenler Hall Arşivlenen de 10 Haziran 2006, Wayback Machine , E. Berliner, ABD Patent 0463569 1891 Kasım yayınlanan Haziran 1877 dosyalanmış,
  7. ^ a b IEEE Küresel Tarih Ağı: Karbon Verici . New Brunswick, NJ: IEEE Tarih Merkezi "Arşivlenmiş kopya" . Arşivlenmiş orijinal 2010-03-18 tarihinde . 2009-01-14 alındı .CS1 bakımı: başlık olarak arşivlenmiş kopya ( bağlantı )
  8. ^ "David Edward Hughes: Concertinist ve Mucit" (PDF) . Arşivlenmiş orijinal (PDF) 2013-12-31 tarihinde . 2012-12-17 alındı .
  9. ^ Karbon mikrofonlara dayalı amplifikatör örnekleri:
  10. ^ Douglas Öz. "Elektro-Mekanik amplifikatörler (66B işitme cihazında Western Electric 65A karbon amplifikatör)" . Arşivlenmiş orijinal 2015-09-23 tarihinde . 2010-09-14 alındı .
  11. ^ "GN 0686 Netcom Hat İçi Karbon Amplifikatör" . Kulaklık-Plus.com.
  12. ^ "Model 104C Kılavuzu" (PDF) . Shure Anonim Şirketi.
  13. ^ "104c modeli için yedek olarak 527c" .

bibliyografya

Dış bağlantılar

  • Edison'un Frank Dyer tarafından karbon (grafit) mikrofon icadı
  • TA Edison, ABD Patenti 0,474,230 Konuşan Telgraf (grafit mikrofon), Nisan 1877'de dosyalandı, Mayıs 1892'de yayınlandı
  • TA Edison, ABD Patenti 0,203,016 Konuşan Telefonlarda İyileştirme (diyaframdan izole edilmiş sıkıştırılmış lamba siyahı düğme), Mart 1878'de dosyalandı, Nisan 1878'de yayınlandı
  • TA Edison, ABD Patenti 0,222,390 Karbon Telefon (karbon granül mikrofon), Kasım 1878'de dosyalandı, Aralık 1879'da yayınlandı
  • E. Berliner, ABD Patenti 0,222,652 Elektrik Kontak Telefonlarında İyileştirme (karbon kontak pimli karbon diyafram), Ağustos 1879'da dosyalandı, 16 Aralık 1879'da yayınlandı
  • AC White, ABD Patenti 0,485,311 Telefon (sağlam arka karbon mikrofon), 24 Mart 1892'de dosyalandı, 1 Kasım 1892'de yayınlandı (Bell mühendisi)