Mikrofony węglowe to najstarsza technologia pozwalająca konwertować falę akustyczną (np. głos ludzki) na zmianę oporności, czyli w efekcie również i napięcia/natężenia na zasadzie bezpośredniej (mechaniczno-oporowej). Ich epoka przeminęła i obecnie są właściwie prawie całkowicie zapomniane. Zastąpiły je bardziej niezawodne wkładki elektrodynamiczne/magnetyczne (np. nasza dawna kultowa W-66) oraz obecnie niepodzielnie królujące mikrofony elektretowe (pojemnościowe). Aktualnie ostatnim „krzykiem mody” stały się mikrofony wykonane w technologii MEMS (mikromechaniczne, rozmiary SMD, zaawansowana struktura półprzewodnikowa zbliżona konstrukcyjnie do układu scalonego, bazująca na mikrokomorze akustycznej, gdzie drgająca pod wpływem głosu membrana tworzy jedną z okładzin kondensatora "odczytywanego" przez wbudowany/zintegrowany specjalizowany przetwornik pojemność-napięcie).
Stare dobre „węglowce” mają jednak także i kilka niepodważalnych zalet, ponieważ są proste w konstrukcji (tak proste, że można je samodzielnie "od podstaw" wykonać nawet w domu), a układy na nich bazujące ekstremalnie nieskomplikowane, gdyż właściwie wystarczy bateria i dwa przewody, by móc przekazać dźwięk do np. elektrodynamicznej/magnetycznej wkładki słuchawkowej i uzyskać najprymitywniejszy telefon, nawiązujący w pełni do pierwotnych konstrukcji Aleksandra Grahama Bella.
Mniej więcej do końca lat siedemdziesiątych XX wieku mikrofonowe wkładki węglowe znajdowały się praktycznie w każdym "kablowym" aparacie telefonicznym, licznych (zwłaszcza wojskowych) polowych radiostacjach fonicznych, wcześniejszych instalacjach bramofonowych, interkomowych itd. itp.
 | ||
| polskie telefoniczne wkładki węglowe, producent: Tonsil (prawdziwy PRL), typ: CB68, oporność dynamiczna: 80 ... 180 Ω, pasmo przenoszenia: 300 Hz ... 3400 Hz, średnica: 47 mm, wysokość: 20 mm |
 | ||
| ... oraz ich widok od strony "dupki" |
A wewnętrzna struktura mikrofonu węglowego przedstawia się następująco:
 |
| wkładka telefoniczna |
 |
| wyższej klasy węglowy mikrofon radiowy |
Przed II wojną światową oraz przez kilkanaście lat po jej zakończeniu wielu majsterkowiczów czy radioamatorów (= krótkofalowców) mikrofony węglowe wykonywało samodzielnie:
 | |
| prostszy (ale podobno "gorszy") mikrofon z pałeczek węglowych, "wydłubywanych" np. ze starych baterii cynkowo-węglowych R20/rozmiar D, umieszczonych pomiędzy dwoma węglowymi prostopadłościennymi postumentami, na rysunku nie uwidoczniono ogromnej "luźnawej" kartonowej membrany "leżącej" (= spoina klejowa) na pałeczkach/postumentach karbonowych |
 |
| mikrofon pałeczkowy w pełnej okazałości (z ramką oraz "luźnawą" brystolową membraną) |
 |
| lepszy mikrofon węglowy, tzw. ziarnisty |
Bardzo ciekawą konstrukcją jest ekstremalnie uproszczony foniczny (czyli "paszczowy") nadajnik krótkofalowy AM na jednoamperowym tranzystorze wielkiej częstotliwości (także BC211, BSX59 czy popularny BD135 się nada, radiator bezwzględnie obowiązkowy), kwarcu 4.43 MHz oraz mikrofonie węglowym. Skuteczny zasięg nadajnika do kilkunastu kilometrów na fali bezpośredniej/przyziemnej (pod warunkiem prawidłowego dopasowania systemu antenowego). Oto schemacior:
 |
| cewka L1 opisana/narysowana poniżej, a L2 to 10 zwojów drutem SWG22 (średnica 0.7 mm) na plastikowym karkasie o średnicy 0.6 cm (karkas bez rdzenia) |
 |
| cewka L1 do powyża, drut SWG22 (średnica 0.7 mm), na radiowym pręcie ferrytowym jest plastikowy "pogrubiacz" zwiększający jego średnicę do 1.5 centymetra, dokładne dostrajanie na zasadzie przesuwania pręta ferrytowego |
Powyższy nadajnik może być również przekonstruowany, aby działać w krótkofalarskim paśmie 80 metrów (3.5 ... 3.8 MHz) lub krótkofalarskim/radiofonicznym/broadcastingowym paśmie 40 metrów (7 ... 7.2 MHz), o ile wpierdzielimy inny kwarc oraz odpowiednio (nieznacznie) przeskalujemy indukcyjności. A i na nadajnik telegraficzny można toto również przerobić (emiter podać przez klucz telegraficzny do masy, oczywiście przez jakiś rozsądnie dobrany opornik, przypuszczalnie coś w okolicach 50 ... 100 omów). Filtr wyjściowy ("pi-filtr"), będący również tunerem antenowym, przy w pełni schowanych rotorach kondziorów zmiennych ma (teoretyczną) częstotliwość odcięcia na poziomie około 26.3 MHz, co ma jeszcze sens dla częstotliwości roboczej 4.43 MHz (poza obszarem i wielokrotnością harmonicznych potencjalnie "szkodzących" krótkofalowcom), ale jeśli ktoś będzie przeskalowywał tenże nadajnik na inne pasmo, to powinien to uwzględnić np. poprzez (zazwyczaj) zwiększenie ilości zwojów cewki L2, wzgl. poprzez zwiększenie wartości kondensatorów tworzących LPF (aby nie "bluzgać" zakłóceniami kolegom na wyższych częstotliwościach, będących n-krotnością "naszej" f-roboczej). Tak się składa, że każdy tuner antenowy jest zawsze również i filtrem dolnoprzepustowym i dobrze o tym wiedzieć. Aha, tenże nadajniczek "zapodaje" w eter emisję AM, czyli teoretyczną maksymalną szerokością pasma/kanału radiowego będzie jakieś 6.2 kHz (a przy grubym, typowo "faceckim", timbrze głosu osoby gadającej do mikrofonu odpowiednio mniej, przypuszczalnie w okolicach do 3.5 ... 4.5 kHz).
Pasmo przenoszenia mikrofonów węglowych (zwłaszcza mikrofonowych węglowych wkładek telefonicznych) jest naprawdę niewielkie (300 Hz ... 3400 Hz), czyli jakości Hi-Fi się tutu na pewno nie osiągnie, co dla radioamatorów-samolutowaczy paradoksalnie jest istnym błogosławieństwem, bo "samoczynnie" i "z automatu" ustala się szerokość pasma/kanału nadawanego na falach radiowych na poziomie właśnie 300 Hz ... 3400 Hz, czyli krótkofalowiec gadający sobie na SSB do "węglowca" od razu zajmuje np. około 3 kHz (dla pasma 80-metrowego np. na częstotliwości 3700 kHz ... 3703 kHz), więc jest w pełni zgodny z przepisami/bandplanem oraz ususem przyjętym przez kolegów (no i reguła Nyquista się "aż w pas kłania", bo przy emisjach AM/DSB czy o połowę węższej modulacji SSB nie wygenerujemy "nadmiernego tłoku" w eterze, ponieważ będziemy nadawać wystarczająco oraz kulturalnie wąsko).
Więcej szczegółów znajdziesz w paczuszce dodatkowej (30 MB ze względu na dokooptowanie do archiwum także i ciekawej przedwojennej pozycji radiokonstruktorskiej, opisującej bardzo szczegółowo klasyczny "starożytny" ziarnisty mikrofon węglowy do samodzielnego wykonania). Pakiet materiałów zawiera również informacje o źródłach, którymi posługiwałem się w ramach tworzenia niniejszego blogowpisu.
Życzę wszystkim udanych konstrukcji!
(Marcin Perliński)
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz