Cách thức hoạt động của micrô, các loại micrô

Các thiết bị điện âm đặc biệt được gọi là micrô được sử dụng để chuyển đổi các rung động âm thanh thành dòng điện. Tên của thiết bị này có liên quan đến sự kết hợp của hai từ tiếng Hy Lạp, được dịch là "nhỏ" và "giọng nói".

Micrô là một bộ chuyển đổi các rung động âm thanh trong không khí thành các rung động điện.

Nguyên lý hoạt động của micrô là các rung động âm thanh (thực tế là dao động áp suất không khí) ảnh hưởng đến màng nhạy cảm của thiết bị và các rung động của màng gây ra rung động điện, vì màng được kết nối với bộ phận của thiết bị tạo ra dòng điện, thiết bị này phụ thuộc vào loại micrô cụ thể.

Bằng cách này hay cách khác, micro ngày nay được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ, nghệ thuật, v.v.chúng đóng vai trò là cảm biến và trong nhiều, rất nhiều lĩnh vực hoạt động khác của con người, người ta đơn giản là không thể thiếu micrô ở dạng này hay dạng khác.

Các micrô có thiết kế khác nhau, bởi vì ở các loại micrô khác nhau, các hiện tượng vật lý khác nhau chịu trách nhiệm tạo ra các dao động điện, những hiện tượng chính là: điện trở, cảm ứng điện từ, thay đổi công suất Và hiệu ứng áp điện... Ngày nay, theo nguyên tắc của thiết bị, có thể phân biệt ba loại micrô chính: động, tụ điện và áp điện. Tuy nhiên, cho đến nay, micrô carbon cũng có sẵn ở một số nơi và chúng tôi sẽ bắt đầu đánh giá chúng.

micrô carbon

Năm 1856, một nhà khoa học người Pháp Du Monsel đã công bố nghiên cứu của mình, chứng minh rằng ngay cả với một thay đổi nhỏ trong diện tích tiếp xúc của các điện cực than chì, khả năng chống lại dòng điện của chúng thay đổi khá đáng kể.

Hai mươi năm sau, một nhà phát minh người Mỹ Emil Berliner đã tạo ra micrô carbon đầu tiên trên thế giới dựa trên hiệu ứng này. Điều này xảy ra vào ngày 4 tháng 3 năm 1877.

Hoạt động của micrô Berliner chính xác dựa trên đặc tính tiếp xúc với các thanh carbon để thay đổi điện trở của mạch do thay đổi diện tích tiếp xúc dẫn điện.

Ngay trong tháng 5 năm 1878, sự phát triển của phát minh đã được đưa ra David Hughes, người đã lắp đặt một thanh than chì có đầu nhọn và một màng cố định vào nó giữa một cặp cốc carbon.

Khi màng rung do tác động của âm thanh lên nó, diện tích tiếp xúc của thanh với các cốc cũng thay đổi, và điện trở của mạch điện mà thanh được nối với cũng thay đổi. Kết quả là cường độ dòng điện trong mạch thay đổi sau những dao động của âm.

Thomas Alva Edison thậm chí còn đi xa hơn - anh ta thay thế thanh bằng bụi than. Tác giả của thiết kế micro carbon nổi tiếng nhất là Anthony trắng (1890). Đó là những micrô này vẫn có thể được tìm thấy trong tai nghe của điện thoại analog cũ.

Micrô carbon được thiết kế và hoạt động như sau. Bột carbon (hạt) được bao bọc trong một viên nang kín nằm giữa hai tấm kim loại. Một trong những tấm ở một bên của viên nang được kết nối với màng.

Khi âm thanh tác động lên màng, nó sẽ rung động, truyền các rung động đến bụi carbon. Các hạt bụi dao động, thay đổi diện tích tiếp xúc với nhau theo thời gian. Do đó, điện trở của micrô cũng dao động, làm thay đổi dòng điện trong mạch mà nó được kết nối.

Các micrô đầu tiên được kết nối nối tiếp với một pin điện như một nguồn điện áp.

Khi một micrô như vậy được kết nối với cuộn sơ cấp của máy biến áp, có thể loại bỏ âm thanh dao động theo thời gian với âm thanh tác động lên màng từ cuộn thứ cấp của nó Vôn… Micrô carbon có độ nhạy cao, giúp bạn có thể sử dụng nó trong một số trường hợp mà không cần bộ khuếch đại. Mặc dù micrô carbon có một nhược điểm đáng kể — sự hiện diện của các biến dạng và tiếng ồn phi tuyến tính đáng kể.

micrô điện dung

Micrô điện dung (dựa trên nguyên lý thay đổi công suất điện dưới tác dụng của âm thanh) do một kỹ sư người Mỹ phát minh Edward Wente năm 1916Khả năng thay đổi điện dung của tụ điện tùy thuộc vào sự thay đổi khoảng cách giữa các bản của nó đã được biết đến và nghiên cứu vào thời điểm đó.

Vì vậy, một trong những tấm ngưng tụ hoạt động ở đây như một màng di động mỏng nhạy cảm với âm thanh. Màng trở nên nhẹ và nhạy do độ mỏng của nó, vì nhựa mỏng với lớp vàng hoặc niken mỏng nhất thường được sử dụng để sản xuất. Theo đó, tấm tụ điện thứ hai phải được cố định cố định.

Khi áp suất âm thanh xen kẽ tác động lên một tấm mỏng, nó sẽ làm cho nó rung động—hoặc di chuyển về phía trước, sau đó ra xa, tấm tụ điện thứ hai. Trong trường hợp này, công suất điện của một loại tụ điện thay đổi như vậy thay đổi và thay đổi. Kết quả là, trong mạch điện có chứa tụ điện này, điện dao động lặp lại hình dạng của sóng âm rơi trên màng.

Điện trường hoạt động giữa các tấm được tạo ra bởi nguồn điện áp bên ngoài (ví dụ: pin) hoặc bằng cách ban đầu áp dụng vật liệu phân cực làm lớp phủ cho một trong các tấm (micrô điện tử là một loại micrô tụ điện).

Ở đây phải sử dụng bộ tiền khuếch đại, vì tín hiệu rất yếu, do sự thay đổi điện dung từ âm thanh hóa ra cực kỳ nhỏ, màng rung hầu như không thể nhận thấy. Khi mạch tiền khuếch đại tăng biên độ của tín hiệu âm thanh, tín hiệu đã được khuếch đại sẽ được định tuyến đến bộ khuếch đại… Do đó, lợi thế đầu tiên của micrô điện dung — chúng siêu nhạy ngay cả ở tần số rất cao.

Micrô động

Sự ra đời của micro điện động là công lao của các nhà khoa học Đức Gervin Erlach Và Walter Schottky… Năm 1924, họ đã giới thiệu một loại micrô mới, micrô động, vượt trội hơn nhiều so với loại micrô tiền nhiệm carbon của nó về độ tuyến tính và đáp ứng tần số, đồng thời vượt qua đối tác tụ điện của nó về các thông số điện ban đầu. Họ đặt một dải ruy băng bằng giấy nhôm rất mỏng (dày khoảng 2 micron) trong một từ trường.

Năm 1931, mô hình đã được cải tiến bởi các nhà phát minh người Mỹ. Tøres Và lỗ thông hơi… Họ đã cung cấp một micrô động với một cuộn cảm… Giải pháp này vẫn được coi là tốt nhất cho các phòng thu âm.

Micrô động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ… Màng được gắn vào một sợi dây đồng mỏng quấn quanh một ống nhựa nhẹ trong từ trường vĩnh cửu.

Rung động âm thanh tác động lên màng, màng dao động, lặp lại hình dạng của sóng âm, đồng thời truyền chuyển động của nó sang dây, dây chuyển động trong từ trường và (theo định luật cảm ứng điện từ) xuất hiện dòng điện. trong dây, lặp lại hình dạng của âm thanh, rơi trên màng.

Vì dây có giá đỡ bằng nhựa là một cấu trúc khá nhẹ nên nó rất linh động và rất nhạy, và điện áp xoay chiều do cảm ứng điện từ gây ra là đáng kể.

Micrô điện động được chia thành micrô cuộn (được trang bị màng ngăn trong khoảng cách hình khuyên của nam châm), micrô ruy băng (trong đó lá nhôm lượn sóng đóng vai trò là vật liệu cuộn), đẳng động, v.v.

Micrô động cổ điển đáng tin cậy, có nhiều độ nhạy biên độ trong dải tần số âm thanh và không tốn kém để sản xuất. Tuy nhiên, nó không đủ nhạy ở tần số cao và phản ứng kém với những thay đổi đột ngột về áp suất âm thanh — đây là hai nhược điểm chính của nó.

Micrô ruy băng động khác ở chỗ từ trường được tạo ra bởi một nam châm vĩnh cửu với các miếng cực, giữa chúng có một dải nhôm mỏng, thay thế cho dây đồng.

Băng keo có tính dẫn điện cao nhưng hiệu điện thế cảm ứng nhỏ nên phải đưa thêm vào mạch thiết lập máy biến áp… Tín hiệu âm thanh hữu ích được loại bỏ trong mạch như vậy bằng cuộn thứ cấp của máy biến áp.

Micrô động ruy băng thể hiện dải tần số rất đồng đều không giống như micrô động thông thường.

Là vật liệu nam châm vĩnh cửu, micrô sử dụng hợp kim từ cứng có cảm ứng dư cao (ví dụ: NdFeB). Thân và vòng được làm bằng hợp kim từ tính mềm (ví dụ: thép điện hoặc permaloid).

micro áp điện

Một từ mới trong công nghệ âm thanh đã được các nhà khoa học Nga Rzhevkin và Yakovlev nói vào năm 1925. Họ đã đề xuất một phương pháp mới về cơ bản để chuyển đổi âm thanh thành các dao động hiện tại - micrô áp điện. Hành động của áp suất âm thanh được tiếp xúc với tinh thể áp điện.

Âm thanh tác động lên một màng nối với một thanh, do đó được gắn với một áp điện. Tinh thể áp điện bị biến dạng dưới tác động của các rung động của thanh và một điện áp xuất hiện ở các cực của nó, lặp lại hình dạng của âm thanh tới. Điện áp này được sử dụng như một tín hiệu hữu ích.