Войти
Угольный микрофон из телефонной трубки Western Electric, около 1976 года. 
Угольный микрофон Ericsson в разобранном виде с видимыми частицами углерода угольный микрофон, также известный как угольный кнопочный микрофон, кнопочный микрофон или угольный передатчик, является тип микрофона, преобразователя, который преобразует звук в электрический звуковой сигнал. Он состоит из двух металлических пластин, разделенных гранулами углерода. Одна пластина очень тонкая и обращена к говорящему, действуя как диафрагма. Звуковые волны, ударяющиеся о диафрагму, вызывают ее вибрацию, оказывая переменное давление на гранулы, что, в свою очередь, изменяет электрическое сопротивление между пластинами. Более высокое давление снижает сопротивление, поскольку гранулы сдвигаются ближе друг к другу. Между пластинами через гранулы пропускают устойчивый постоянный ток. Переменное сопротивление приводит к модуляции тока, создавая переменный электрический ток, воспроизводящий изменяющееся давление звуковой волны. В телефонии этот волнообразный ток напрямую передается по телефонным проводам в центральный офис. В системах громкой связи он усиливается звуковым усилителем. Однако частотная характеристика большинства угольных микрофонов ограничена узким диапазоном, и устройство производит значительный электрический шум.
. До распространения усилителей на электронных лампах в В 20-е годы угольные микрофоны были единственным практическим средством получения аудиосигналов высокого уровня. Они широко использовались в телефонных системах до 1980-х годов, в то время как другие приложения использовали микрофоны другой конструкции гораздо раньше. Их низкая стоимость, изначально высокая мощность и частотная характеристика хорошо подходили для телефонии. Для простой старой телефонной службы (POTS) телефоны с угольным микрофоном можно использовать без изменений. Углеродные микрофоны, обычно модифицированные телефонные передатчики, широко использовались в системах раннего AM-радиовещания, но их ограниченная частотная характеристика, а также довольно высокий уровень шума привели к тому, что к концу 1920-х годов в этих приложениях отказались.. В течение нескольких десятилетий они продолжали широко использоваться для низкопроизводительных систем громкоговорящей связи, а также в военных и любительских радиоприемниках.
Первый угольный микрофон Хьюза, состоящий из углеродного стержня, свободно подвешенного между двумя металлическими контактами с током от аккумуляторной батареи. Звуковые волны вибрировали стержень, изменяя сопротивление точек контакта угля, изменяя силу тока. Первым микрофоном, который обеспечил правильную голосовую телефонию, был (неплотный) угольный микрофон (тогда называемый передатчиком). Это было независимо разработано около 1878 года Дэвидом Эдвардом Хьюзом в Англии и Эмилем Берлинером и Томасом Эдисоном в США. Хотя Эдисон получил первый патент в середине 1877 года, Хьюз продемонстрировал свое рабочее устройство перед многими свидетелями несколькими годами ранее, и большинство историков приписывают его изобретение.
В устройстве Хьюза использовались рыхлые гранулы углерода. - изменяющееся давление, оказываемое на гранулы диафрагмой от акустических волн, вызывало пропорциональное изменение сопротивления углерода, что позволяло относительно точное электрическое воспроизведение звукового сигнала. Хьюз также придумал слово «микрофон». Он продемонстрировал свой аппарат Королевскому обществу, усилив звук царапания насекомых через звуковую коробку. В отличие от Эдисона, Хьюз решил не получать патент; вместо этого он сделал свое изобретение подарком миру.
В Америке Эдисон и Берлинер вели долгую судебную тяжбу за патентные права. В конечном итоге федеральный суд предоставил Эдисону полные права на изобретение, заявив, что «Эдисон предшествовал Берлинеру в передаче речи... Использование углерода в передатчике, вне всяких сомнений, является изобретением Эдисона», и патент Берлинера был признан недействительным.
Угольный микрофон является прямым прототипом сегодняшних микрофонов и сыграл решающую роль в развитии телефонии, радиовещания и звукозаписи. Позже между угольными пуговицами стали использовать угольные гранулы. Угольные микрофоны широко использовались в телефонах с 1890 по 1980-е годы.
Работа угольного микрофона. Когда звуковая волна давит на проводящую диафрагму, гранулы углерода сжимаются и уменьшают их электрическое сопротивление. Углеродные микрофоны могут использоваться в качестве усилителей. Эта возможность использовалась в ранних телефонных повторителях, делая возможными междугородние телефонные звонки в эпоху до появления ламповых усилителей. В этих ретрансляторах магнитная телефонная трубка (электромеханический преобразователь ) была механически связана с угольным микрофоном. Поскольку угольный микрофон работает путем изменения тока, проходящего через него, вместо генерации сигнала напряжение, как с большинством других типов микрофонов, это устройство можно использовать для усиления слабых сигналов и их передачи по линии. От этих усилителей по большей части отказались после разработки электронных ламп, которые предлагали более высокое усиление и лучшее качество звука. Даже после того, как электронные лампы стали широко использоваться, угольные усилители продолжали использоваться в течение 1930-х годов в портативном звуковом оборудовании, таком как слуховые аппараты. Углеродный усилитель Western Electric 65A имел диаметр 1,2 дюйма, высоту 0,4 дюйма и весил менее 1,4 унции. Такие углеродные усилители не требовали тяжелых громоздких батарей и источников питания, используемых ламповыми усилителями. К 1950-м годам угольные усилители для слуховых аппаратов были заменены миниатюрными электронными лампами (вскоре их заменили транзисторы). Однако углеродные усилители все еще производятся и продаются.
Примером усиления, обеспечиваемого углеродными микрофонами, были колебания, вызванные обратной связью, которые привели к слышимому визгу от старого "подсвечиваемого телефона <42".>", если его наушники были помещены рядом с угольным микрофоном.
Ранние AM радиопередатчики полагались на угольные микрофоны для голосовой модуляции радиосигнала. В первой передаче аудио на большие расстояния, осуществленной Реджинальдом Фессенденом в 1906 году, непрерывная волна от генератора переменного тока Alexanderson подавалась непосредственно на передающая антенна через угольный микрофон с водяным охлаждением. Более поздние системы, использующие ламповые генераторы, часто использовали выходной сигнал угольного микрофона для модуляции смещения сетки генератора или выходной лампы для достижения модуляции.
Помимо устаревших телефонных установок в различных условиях в зависимости от региона и страны, угольные микрофоны все еще могут использоваться сегодня в определенных нишевых приложениях, хотя производители прекращают распространение. Например, Shure 104c все еще пользовался спросом в конце 2010-х годов из-за его широкой совместимости с существующим оборудованием.
Главное преимущество угольных микрофонов перед другими микрофонами заключается в том, что они могут производить аудиосигналы высокого уровня от очень низких напряжений постоянного тока без необходимости какого-либо дополнительного усиления или батарей. Угольный микрофон за счет использования источника питания дает прирост мощности. Это легко проверить, последовательно подключив аккумулятор, микрофон и наушники. Если микрофон и наушник соприкоснутся, система начнет колебаться. Это возможно только в том случае, если усиление мощности вокруг контура больше единицы. Низковольтные характеристики микрофона особенно полезны в удаленных местах, обслуживаемых очень длинными телефонными линиями, где электрическое сопротивление проводов может привести к серьезному падению постоянного напряжения. Большинству полностью электронных телефонов для работы требуется не менее трех вольт постоянного тока, и поэтому они часто становятся бесполезными в таких ситуациях, в то время как телефоны с углеродным передатчиком будут продолжать работать до долей вольта. Даже там, где они действительно работают, электронные телефоны также страдают от так называемого «эффекта обрыва », когда они внезапно прекращают работу, когда напряжение в сети падает ниже критического уровня. В частности, это означает, что один телефон на «линии стороны » может иметь тенденцию «перехватывать» весь линейный ток , отключая другие. С угольными микрофонами все приемники на одной линии по-прежнему будут работать, хотя и с пониженной мощностью.
Углеродные микрофоны также широко используются в критически важных для безопасности приложениях, таких как горнодобывающая промышленность и химическое производство., где нельзя использовать более высокие линейные напряжения из-за риска искрения и, как следствие, взрывов. Телефонные системы на углеродной основе также устойчивы к повреждениям от сильных ударов, например от ударов молнии, и электромагнитных импульсов типа, генерируемых ядерными взрывами, и поэтому до сих пор используются в качестве резервных систем связи на критически важных военных объектах.
 | На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с Углеродные микрофоны. |
