માઇક્રોફોન કેવી રીતે કામ કરે છે, માઇક્રોફોનના પ્રકાર

માઈક્રોફોન નામના વિશિષ્ટ ઈલેક્ટ્રો-એકોસ્ટિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ ધ્વનિ સ્પંદનોને વિદ્યુત પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. આ ઉપકરણનું નામ બે ગ્રીક શબ્દોના સંયોજનથી સંબંધિત છે, જેનો અનુવાદ "નાના" અને "અવાજ" તરીકે થાય છે.

માઇક્રોફોન એ હવામાંના એકોસ્ટિક સ્પંદનોનું વિદ્યુત સ્પંદનોમાં કન્વર્ટર છે.

માઇક્રોફોનના સંચાલનનો સિદ્ધાંત એ છે કે ધ્વનિ સ્પંદનો (ખરેખર હવાના દબાણની વધઘટ) ઉપકરણની સંવેદનશીલ પટલને અસર કરે છે અને પહેલેથી જ પટલના સ્પંદનો વિદ્યુત કંપનોનું કારણ બને છે, કારણ કે તે પટલ છે જે ભાગ સાથે જોડાયેલ છે. ઉપકરણ કે જે વિદ્યુત પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનું ઉપકરણ ચોક્કસ માઇક્રોફોનના પ્રકાર પર આધારિત છે.

એક યા બીજી રીતે, આજે વિજ્ઞાન, ટેક્નોલોજી, કલા વગેરેના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં માઇક્રોફોનનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તેનો ઉપયોગ ઓડિયો સાધનોમાં, મોબાઇલ ગેજેટ્સમાં, વૉઇસ કમ્યુનિકેશનમાં, વૉઇસ રેકોર્ડિંગમાં, તબીબી નિદાનમાં અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સંશોધનમાં થાય છે.તેઓ સેન્સર તરીકે સેવા આપે છે, અને માનવીય પ્રવૃત્તિના ઘણા અન્ય ક્ષેત્રોમાં, વ્યક્તિ એક અથવા બીજા સ્વરૂપમાં માઇક્રોફોન વિના કરી શકતો નથી.

માઈક્રોફોન્સની ડિઝાઈન અલગ-અલગ હોય છે, કારણ કે વિવિધ પ્રકારના માઈક્રોફોન્સમાં વિવિધ ભૌતિક ઘટનાઓ વિદ્યુત કંપન પેદા કરવા માટે જવાબદાર હોય છે, જેમાં મુખ્ય છે: વિદ્યુત પ્રતિકાર, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન, ક્ષમતામાં ફેરફાર અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર... આજે, ઉપકરણના સિદ્ધાંત અનુસાર, ત્રણ મુખ્ય પ્રકારનાં માઇક્રોફોન્સને ઓળખી શકાય છે: ડાયનેમિક, કન્ડેન્સર અને પીઝોઇલેક્ટ્રિક. જો કે, કાર્બન માઇક્રોફોન પણ અત્યાર સુધી કેટલાક સ્થળોએ ઉપલબ્ધ છે, અને અમે તેમની સાથે અમારી સમીક્ષા શરૂ કરીશું.

કાર્બન માઇક્રોફોન

1856 માં, એક ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક ડુ મોન્સેલ તેમના સંશોધનને પ્રકાશિત કર્યું, જેણે દર્શાવ્યું કે ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડના સંપર્ક ક્ષેત્રમાં નાના ફેરફાર સાથે પણ, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના પ્રવાહ પ્રત્યેનો તેમનો પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે.

વીસ વર્ષ પછી, એક અમેરિકન શોધક એમિલ બર્લિનર આ અસર પર આધારિત વિશ્વનો પ્રથમ કાર્બન માઇક્રોફોન બનાવ્યો. આ 4 માર્ચ, 1877 ના રોજ થયું હતું.

બર્લિનર માઇક્રોફોનનું સંચાલન વાહક સંપર્ક ક્ષેત્રમાં ફેરફારને કારણે સર્કિટના પ્રતિકારને બદલવા માટે કાર્બન સળિયાના સંપર્કની મિલકત પર ચોક્કસપણે આધારિત હતું.

પહેલેથી જ મે 1878 માં, શોધનો વિકાસ આપવામાં આવ્યો હતો ડેવિડ હ્યુજીસ, જેમણે પોઇન્ટેડ છેડા સાથે ગ્રેફાઇટ સળિયા સ્થાપિત કર્યા અને કાર્બન કપની જોડી વચ્ચે તેની સાથે જોડાયેલ પટલ.

જ્યારે પટલ તેના પર ધ્વનિની ક્રિયાથી વાઇબ્રેટ થાય છે, ત્યારે કપ સાથેના સળિયાનો સંપર્ક વિસ્તાર પણ બદલાય છે, અને તે જ રીતે સળિયા સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટનો પ્રતિકાર પણ બદલાય છે. પરિણામે, અવાજના સ્પંદનો પછી સર્કિટમાં વર્તમાન બદલાઈ ગયો.

થોમસ આલ્વા એડિસન તેનાથી પણ વધુ આગળ ગયા - તેણે સળિયાને કોલસાની ધૂળથી બદલ્યો. કાર્બન માઇક્રોફોનની સૌથી પ્રખ્યાત ડિઝાઇનના લેખક છે એન્થોની વ્હાઇટ (1890). તે આ માઇક્રોફોન્સ છે જે હજી પણ જૂના એનાલોગ ટેલિફોનના હેડસેટ્સમાં મળી શકે છે.

કાર્બન માઇક્રોફોન નીચે પ્રમાણે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે અને કાર્ય કરે છે. સીલબંધ કેપ્સ્યુલમાં બંધ કાર્બન પાવડર (ગ્રાન્યુલ્સ) બે મેટલ પ્લેટની વચ્ચે સ્થિત છે. કેપ્સ્યુલની એક બાજુની પ્લેટોમાંથી એક પટલ સાથે જોડાયેલ છે.

જ્યારે ધ્વનિ પટલ પર કાર્ય કરે છે, ત્યારે તે વાઇબ્રેટ થાય છે, સ્પંદનોને કાર્બન ધૂળમાં પ્રસારિત કરે છે. ધૂળના કણો કંપાય છે, સમયાંતરે એકબીજા સાથેના સંપર્કના ક્ષેત્રને બદલતા રહે છે. આમ, માઇક્રોફોનના વિદ્યુત પ્રતિકારમાં પણ વધઘટ થાય છે, જે સર્કિટમાં તે જોડાયેલ છે તે વર્તમાનમાં ફેરફાર કરે છે.

પ્રથમ માઇક્રોફોન શ્રેણીમાં જોડાયેલા હતા ગેલ્વેનિક બેટરી સાથે વોલ્ટેજ સ્ત્રોત તરીકે.

જ્યારે આવા માઇક્રોફોનને ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે તેના સેકન્ડરી વિન્ડિંગમાંથી પટલ પર કામ કરતા અવાજ સાથે સમયસર વધઘટ થતા અવાજને દૂર કરી શકાય છે. વિદ્યુત્સ્થીતિમાન… કાર્બન માઇક્રોફોનમાં ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા હોય છે, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં એમ્પ્લીફાયર વિના પણ તેનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. જોકે કાર્બન માઇક્રોફોનમાં નોંધપાત્ર ખામી છે - નોંધપાત્ર બિન-રેખીય વિકૃતિઓ અને અવાજની હાજરી.

કન્ડેન્સર માઇક્રોફોન

કન્ડેન્સર માઇક્રોફોન (જે અવાજના પ્રભાવ હેઠળ વિદ્યુત ક્ષમતા બદલવાના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે)ની શોધ અમેરિકન એન્જિનિયર દ્વારા કરવામાં આવી હતી. એડવર્ડ વેન્ટે 1916 માંકેપેસિટરની તેની પ્લેટો વચ્ચેના અંતરમાં ફેરફારના આધારે કેપેસિટન્સ બદલવાની ક્ષમતા તે સમયે પહેલાથી જ જાણીતી હતી અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

તેથી, કન્ડેન્સર પ્લેટોમાંથી એક અહીં અવાજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ પાતળા જંગમ પટલ તરીકે કામ કરે છે. પટલ તેની પાતળી હોવાને કારણે હળવા અને સંવેદનશીલ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, કારણ કે તેના ઉત્પાદન માટે પરંપરાગત રીતે સોના અથવા નિકલના સૌથી પાતળા સ્તર સાથે પાતળા પ્લાસ્ટિકનો ઉપયોગ થાય છે. તદનુસાર, બીજી કેપેસિટર પ્લેટ સ્થિર હોવી આવશ્યક છે.

જ્યારે વૈકલ્પિક ધ્વનિ દબાણ પાતળી પ્લેટ પર કાર્ય કરે છે, ત્યારે તે વાઇબ્રેટ થવાનું કારણ બને છે-અથવા બીજી કેપેસિટર પ્લેટ તરફ, પછી દૂર જાય છે. આ કિસ્સામાં, આવા પ્રકારના ચલ કેપેસિટરની વિદ્યુત ક્ષમતા બદલાય છે અને બદલાય છે. પરિણામે, ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં જેમાં આ કેપેસિટર શામેલ છે, વીજળી પટલ પર પડતા ધ્વનિ તરંગના આકારને પુનરાવર્તિત કરતું ઓસિલેશન.

પ્લેટો વચ્ચે ઓપરેટિંગ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ કાં તો બાહ્ય વોલ્ટેજ સ્ત્રોત (દા.ત. બેટરી) દ્વારા અથવા પ્લેટોમાંથી એક માટે કોટિંગ તરીકે ધ્રુવીકૃત સામગ્રીને લાગુ કરીને બનાવવામાં આવે છે (ઇલેક્ટ્રેટ માઇક્રોફોન એ કન્ડેન્સર માઇક્રોફોનનો એક પ્રકાર છે).

અહીં પ્રી-એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, કારણ કે સિગ્નલ ખૂબ જ નબળો છે, કારણ કે ધ્વનિમાંથી કેપેસિટીન્સમાં ફેરફાર અત્યંત નાનો હોવાનું બહાર આવ્યું છે, મેમ્બ્રેન ભાગ્યે જ સ્પંદન કરે છે. જ્યારે પ્રી-એમ્પ્લીફાયર સર્કિટ ઓડિયો સિગ્નલના કંપનવિસ્તારમાં વધારો કરે છે, ત્યારે પહેલાથી જ એમ્પ્લીફાઈડ સિગ્નલને રૂટ કરવામાં આવે છે. એમ્પ્લીફાયર માટે… તેથી કન્ડેન્સર માઇક્રોફોન્સનો પ્રથમ ફાયદો — તેઓ ખૂબ જ ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પણ અતિ સંવેદનશીલ હોય છે.

ડાયનેમિક માઇક્રોફોન

ડાયનેમિક માઇક્રોફોનનો જન્મ જર્મન વિજ્ઞાનીઓનો શ્રેય છે ગેર્વિન એર્લાચ અને વોલ્ટર શોટકી… 1924 માં તેઓએ એક નવો પ્રકારનો માઇક્રોફોન રજૂ કર્યો, ડાયનેમિક માઇક્રોફોન, જેણે રેખીયતા અને આવર્તન પ્રતિસાદની દ્રષ્ટિએ તેના કાર્બન પુરોગામી કરતાં વધુ પ્રદર્શન કર્યું, અને તેના મૂળ વિદ્યુત પરિમાણોમાં તેના કન્ડેન્સર સમકક્ષને વટાવી દીધું. તેઓએ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ખૂબ જ પાતળા (આશરે 2 માઇક્રોન જાડા) એલ્યુમિનિયમ ફોઇલની લહેરિયું રિબન મૂક્યું.

1931 માં, અમેરિકન શોધકો દ્વારા મોડેલમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો. ટોર્સ અને વેન્ટે… તેઓએ ડાયનેમિક માઇક્રોફોન ઓફર કર્યો ઇન્ડક્ટર સાથે… આ સોલ્યુશન હજુ પણ રેકોર્ડીંગ સ્ટુડિયો માટે શ્રેષ્ઠ માનવામાં આવે છે.

ડાયનેમિક માઇક્રોફોન પર આધારિત છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના… પટલ કાયમી ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં હળવા પ્લાસ્ટિકની નળીની આસપાસ વીંટાળેલા પાતળા તાંબાના તાર સાથે જોડાયેલ છે.

ધ્વનિ સ્પંદનો કલા પર કાર્ય કરે છે, પટલ વાઇબ્રેટ કરે છે, ધ્વનિ તરંગના આકારને પુનરાવર્તિત કરે છે, જ્યારે તેની હિલચાલને વાયરમાં પ્રસારિત કરે છે, ત્યારે વાયર ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરે છે અને (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના નિયમ અનુસાર) ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે. વાયરમાં, અવાજના આકારને પુનરાવર્તિત કરીને, પટલ પર પડવું.

પ્લાસ્ટિક સપોર્ટ સાથેનો વાયર એકદમ હળવો બાંધકામ હોવાથી, તે ખૂબ જ મોબાઇલ અને ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન દ્વારા પ્રેરિત વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ નોંધપાત્ર છે.

ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક માઇક્રોફોન્સ કોઇલ માઇક્રોફોન્સ (ચુંબકના વલયાકાર ગેપમાં ડાયાફ્રેમથી સજ્જ), રિબન માઇક્રોફોન્સ (જેમાં લહેરિયું એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ કોઇલ સામગ્રી તરીકે કામ કરે છે), આઇસોડાયનેમિક, વગેરેમાં પેટાવિભાજિત કરવામાં આવે છે.

ક્લાસિક ડાયનેમિક માઇક્રોફોન ભરોસાપાત્ર છે, ઓડિયો ફ્રિક્વન્સી રેન્જમાં કંપનવિસ્તાર સંવેદનશીલતાની વિશાળ શ્રેણી ધરાવે છે અને ઉત્પાદન માટે સસ્તું છે. જો કે, તે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પૂરતું સંવેદનશીલ નથી અને ધ્વનિ દબાણમાં અચાનક થતા ફેરફારો માટે નબળી પ્રતિક્રિયા આપે છે - આ તેની બે મુખ્ય ખામીઓ છે.

ગતિશીલ રિબન માઇક્રોફોન અલગ પડે છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધ્રુવના ટુકડાઓ સાથે કાયમી ચુંબક દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જેની વચ્ચે એલ્યુમિનિયમની પાતળી પટ્ટી હોય છે, જે કોપર વાયરનો વિકલ્પ છે.

ટેપમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા હોય છે, પરંતુ પ્રેરિત વોલ્ટેજ નાનું હોય છે, તેથી તેને સર્કિટમાં ઉમેરવું આવશ્યક છે. સ્ટેપ અપ ટ્રાન્સફોર્મર… આવા સર્કિટમાં ટ્રાન્સફોર્મરના સેકન્ડરી વિન્ડિંગ દ્વારા ઉપયોગી શ્રાવ્ય સિગ્નલ દૂર કરવામાં આવે છે.

રિબન ડાયનેમિક માઇક્રોફોન પરંપરાગત ડાયનેમિક માઇક્રોફોનથી વિપરીત ખૂબ જ સમાન આવર્તન શ્રેણી દર્શાવે છે.

કાયમી ચુંબક સામગ્રી તરીકે, માઇક્રોફોન્સ ઉચ્ચ અવશેષ ઇન્ડક્શન (દા.ત. NdFeB) સાથે સખત ચુંબકીય એલોયનો ઉપયોગ કરે છે. શરીર અને રિંગ નરમ ચુંબકીય એલોય (દા.ત. વિદ્યુત સ્ટીલ અથવા પરમાલોઇડ) થી બનેલા છે.

પીઝોઇલેક્ટ્રિક માઇક્રોફોન

1925માં રશિયન વૈજ્ઞાનિકો રઝેવકિન અને યાકોવલેવ દ્વારા ઓડિયો ટેક્નોલોજીમાં એક નવો શબ્દ બોલવામાં આવ્યો હતો. તેઓએ ધ્વનિને વર્તમાન ઓસિલેશનમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે મૂળભૂત રીતે નવો અભિગમ પ્રસ્તાવિત કર્યો - એક પીઝોઇલેક્ટ્રિક માઇક્રોફોન. ધ્વનિ દબાણની ક્રિયા સામે આવે છે પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્રિસ્ટલ.

ધ્વનિ સળિયા સાથે જોડાયેલ પટલ પર કાર્ય કરે છે, જે બદલામાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક સાથે જોડાયેલ છે. પીઝો ક્રિસ્ટલ સળિયાના સ્પંદનોની ક્રિયા હેઠળ વિકૃત થાય છે, અને તેના ટર્મિનલ્સ પર એક વોલ્ટેજ દેખાય છે, જે ઘટના અવાજના આકારને પુનરાવર્તિત કરે છે. આ વોલ્ટેજનો ઉપયોગ ઉપયોગી સિગ્નલ તરીકે થાય છે.