Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 31 Mikrofon Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 MIKROFON... 2 1.1 KONDENZÁTOROVÉ MIKROFONY... 2 1.2 ELEKTRODYNAMICKÝ MIKROFON... 2 1.3 UHLÍKOVÉ... 2 1.4 PIEZOMIKROFONY... 3 1.5 MIKROFONY ELEKTRETOVÉ... 3 1.6 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje mikrofon. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1
1 Mikrofon Mikrofon je zařízení sloužící ke snímání zvuku, k převodu akustických vln na elektrický signál. Používáme ho v mnoha oblastech a stává se součástí každodenního života. Podle způsobu přeměny zvukové energie mikrofony rozdělujeme do čtyř základních skupin. Existuje mnoho typů mikrofonů, lišících se konstrukcí, principy i vlastnostmi. Mezi základní druhy patří mikrofony uhlíkové, piezoelektrické, elektromagnetické, elektrodynamické, kondenzátorové a elektretové. 1.1 Kondenzátorové mikrofony Membrána mikrofonu je jednou z desek kondenzátoru, druhá deska je pevná. Na deskách je udržován konstantní náboj (potřeba napájení). Vibrace membrány způsobují změny napětí mezi deskami. Nebo může být použitá jiná technologie: kondenzátor tvořený membránou a pevnou deskou je součástí elektrického obvodu, jímž prochází střídavý proud. Změny kapacity způsobují frekvenční nebo amplitudovou modulaci proudu. Audiosignál získáme demodulací. 1.2 Elektrodynamický mikrofon Vyrábí se v provedení cívkovém nebo páskovém, princip obou je ale stejný. Při pohybu vodiče v magnetickém poli se v tomto vodiči indukuje napětí. U páskového mikrofonu je vodičem tenký, pružný hliníkový pásek, který současně slouží jako membrána. Zdrojem magnetického pole je permanentní magnet. Výstupní napětí a impedance páskového mikrofonu jsou malé, proto je nutno použít transformátor. Většího napětí i impedance se dosahuje u cívkového elektrodynamického mikrofonu. Cívkové mikrofony mají dobré směrové vlastnosti a příznivý kmitočtový průběh cca od 20 Hz do 20000 Hz. 2 Obrázek 1 - dynamický mikrofon 1.3 Uhlíkové Uhlíkový mikrofon je nejstarším druhem mikrofonu, dodnes však nalézá uplatnění, především v telefonní technice. Díky vnějšímu zdroji energie a užitému principu je schopen dodávat relativně silný signál, byť v malém kmitočtovém rozsahu (200-4000 Hz). Pro uvedený účel však postačuje. Uhlíkový prášek mění odpor podle toho, jak je stlačován membránou, mění se podle toho velikost proudu, který prochází obvodem. Potřebuje tedy napájení (baterii). Používá se ve starších typech telefonů. Tento mikrofon je sice velmi citlivý, ale není moc kvalitní, zvuk zkreslují a mají šum. Pracují ve frekvenčním rozsahu od 300 do 3000 Hz.
Obrázek 2 - uhlíkový mikrofon 1.4 Piezomikrofony Piezomikrofony využívají piezoelektrického jevu, jde o měnič inverzní k piezoelektrickému reproduktoru. Využívá se jako snímač ultrazvukových vln v měřicí technice nebo u sonarů, v levných elektronických zařízeních atd. Kmitočtový rozsah piezoelektrického mikrofonu je 60-10 000 Hz, má poměrně velké zkreslení a jeho kmitočtová charakteristika není zcela vyrovnaná. Obrázek 3 Piezomikrofon 1.5 Mikrofony elektretové Elektret materiál o stálé elektrické polarizaci, stále elektricky nabitý. Elektretové mikrofony jsou typem kapacitních mikrofonů, pohybem membrány se mění kapacita kondenzátoru, který je tvořen membránou a vnitřním povrchem mikrofonní vložky. Obvykle mají vestavěný předzesilovač vyžadují napájení (obvykle stačí baterie). Hůř snímají vysoké tóny, ale jsou nejlevnější. Používají se v mobilních telefonech, noteboocích, v TV na klopách hlasatelů atd. 1.6 Kontrolní otázky 1. K čemu složí mikrofon? 2. Jaké máme typy mikrofonu? 3. Popište uhlíkový mikrofon. 4. Popište elektrodynamický mikrofon. Obrázek 4 elektretový mikrofon 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - DYNAMICKÝ MIKROFON... 2 OBRÁZEK 2 - UHLÍKOVÝ MIKROFON... 3 OBRÁZEK 3 PIEZOMIKROFON... 3 OBRÁZEK 4 ELEKTRETOVÝ MIKROFON... 3 6