Micro carbone - Carbon microphone

Microphone en carbone du combiné téléphonique Western Electric, vers 1976.
Un microphone carbone Ericsson démonté avec des particules de carbone visibles

Le microphone carbone , également connu sous le nom de microphone bouton carbone , microphone bouton ou émetteur carbone , est un type de microphone , un transducteur qui convertit le son en un signal audio électrique . Il se compose de deux plaques métalliques séparées par des granules de carbone . Une plaque est très mince et fait face à la personne qui parle, agissant comme un diaphragme . Les ondes sonores frappant le diaphragme le font vibrer, exerçant une pression variable sur les granules, ce qui modifie à son tour la résistance électrique entre les plaques. Une pression plus élevée diminue la résistance à mesure que les granulés sont rapprochés. Un courant continu constant est passé entre les plaques à travers les granulés. La résistance variable entraîne une modulation du courant, créant un courant électrique variable qui reproduit la pression variable de l'onde sonore. En téléphonie , ce courant ondulant est directement transmis par les fils téléphoniques au central téléphonique . Dans les systèmes de sonorisation , il est amplifié par un amplificateur audio . La réponse en fréquence de Toutefois, la plupart des microphones de carbone, sont limitées à un intervalle étroit, et le dispositif produit significatif du bruit électrique .

Avant la prolifération des amplificateurs à tube à vide dans les années 1920, les microphones au carbone étaient le seul moyen pratique d'obtenir des signaux audio de haut niveau. Ils ont été largement utilisés dans les systèmes téléphoniques jusque dans les années 1980, tandis que d'autres applications utilisaient des conceptions de microphone différentes bien plus tôt. Leur faible coût, leur rendement intrinsèquement élevé et leurs caractéristiques de réponse en fréquence étaient bien adaptés à la téléphonie. Pour le service téléphonique ordinaire (POTS), les téléphones à microphone au carbone peuvent toujours être utilisés sans modification. Les microphones au carbone, généralement des émetteurs téléphoniques modifiés, étaient largement utilisés dans les premiers systèmes de radiodiffusion AM , mais leur réponse en fréquence limitée, ainsi qu'un niveau de bruit assez élevé, ont conduit à leur abandon dans ces applications à la fin des années 1920. Ils ont continué à être largement utilisés pour la sonorisation bas de gamme et les applications de radio militaire et amateur pendant quelques décennies par la suite.

Histoire

Hughes premier microphone en carbone, composé d'une barre de carbone suspendue de manière lâche entre deux contacts métalliques avec le courant d'une batterie passant à travers. Les ondes sonores faisaient vibrer la barre, faisant varier la résistance des points de contact du carbone, faisant varier le courant.

Le premier microphone qui a permis une téléphonie vocale appropriée était le microphone au carbone (à contact lâche) (alors appelé émetteur). Cela a été développé indépendamment vers 1878 par David Edward Hughes en Angleterre et Emile Berliner et Thomas Edison aux États-Unis. Bien qu'Edison ait obtenu le premier brevet à la mi-1877, Hughes avait démontré son appareil fonctionnel devant de nombreux témoins quelques années plus tôt, et la plupart des historiens lui attribuent son invention.

L'appareil de Hughes utilisait des granules de carbone en vrac - la pression variable exercée sur les granules par le diaphragme à partir des ondes acoustiques faisait varier proportionnellement la résistance du carbone, permettant une reproduction électrique relativement précise du signal sonore. Hughes a également inventé le mot microphone. Il a fait une démonstration de son appareil à la Royal Society en magnifiant le bruit des insectes qui grattent à travers une caisse de résonance. Contrairement à Edison, Hughes a décidé de ne pas déposer de brevet ; au lieu de cela, il a fait de son invention un cadeau au monde.

En Amérique, Edison et Berliner ont mené une longue bataille juridique sur les droits de brevet. En fin de compte, un tribunal fédéral a accordé à Edison tous les droits sur l'invention, déclarant qu'"Edison a précédé Berliner dans la transmission de la parole...

Le microphone au carbone est le prototype direct des microphones d'aujourd'hui et a joué un rôle essentiel dans le développement des industries de la téléphonie, de la radiodiffusion et de l'enregistrement. Plus tard, des granulés de carbone ont été utilisés entre les boutons de carbone. Les microphones au carbone ont été largement utilisés dans les téléphones de 1890 jusqu'aux années 1980.

Utiliser comme amplificateur

Fonctionnement du microphone carbone. Lorsqu'une onde sonore appuie sur le diaphragme conducteur, les granules de carbone sont comprimés les uns contre les autres et diminuent leur résistance électrique.

Les microphones au carbone peuvent être utilisés comme amplificateurs . Cette capacité a été utilisée dans les premiers répéteurs téléphoniques , rendant les appels téléphoniques longue distance possibles à l'époque avant les amplificateurs à tube à vide. Dans ces répéteurs, un récepteur téléphonique magnétique (un transducteur électrique-mécanique ) était couplé mécaniquement à un microphone au carbone. Parce qu'un microphone au carbone fonctionne en faisant varier un courant qui le traverse, au lieu de générer une tension de signal comme avec la plupart des autres types de microphones, cet arrangement pourrait être utilisé pour amplifier les signaux faibles et les envoyer sur la ligne. Ces amplificateurs ont été pour la plupart abandonnés avec le développement des tubes à vide , qui offraient un gain plus élevé et une meilleure qualité sonore . Même après l'utilisation courante des tubes à vide, les amplificateurs au carbone ont continué à être utilisés au cours des années 1930 dans les équipements audio portables tels que les appareils auditifs. L'amplificateur au carbone Western Electric 65A mesurait 1,2" de diamètre et 0,4" de haut et pesait moins de 1,4 once. De tels amplificateurs au carbone ne nécessitaient pas les batteries encombrantes et les alimentations électriques utilisées par les amplificateurs à tube à vide. Dans les années 1950, les amplificateurs au carbone pour appareils auditifs avaient été remplacés par des tubes à vide miniatures (pour être bientôt remplacés par des transistors). Cependant, les amplificateurs au carbone sont toujours produits et vendus.

Une illustration de l'amplification fournie par les microphones au carbone était l'oscillation provoquée par le larsen, qui entraînait un grincement audible de l'ancien " téléphone chandelier " si son écouteur était placé près du microphone carbone.

Les premières applications radio

Les premiers émetteurs radio AM s'appuyaient sur des microphones au carbone pour la modulation vocale du signal radio. Dans les premières transmissions audio longue distance par Reginald Fessenden en 1906, une onde continue d'un alternateur Alexanderson était directement transmise à l'antenne émettrice via un microphone au carbone refroidi à l'eau. Les systèmes ultérieurs utilisant des oscillateurs à tube à vide utilisaient souvent la sortie d'un microphone au carbone pour moduler la polarisation de la grille de l'oscillateur ou du tube de sortie pour obtenir une modulation.

Utilisation actuelle

Hormis les anciennes installations téléphoniques dans des conditions diverses selon les régions et les pays, les microphones au carbone peuvent encore être utilisés aujourd'hui dans certaines applications de niche bien que les fabricants arrêtent la distribution. Par exemple, le Shure 104c, était encore en demande à la fin des années 2010 en raison de sa large compatibilité avec les équipements existants.

Le principal avantage des microphones au carbone par rapport aux autres conceptions de microphones est qu'ils peuvent produire des signaux audio de haut niveau à partir de très faibles tensions continues, sans avoir besoin d'aucune forme d'amplification ou de piles supplémentaires. Le microphone carbone, grâce à l'utilisation d'une alimentation, donne un gain de puissance. Cela peut être facilement démontré en connectant une batterie, un microphone et des écouteurs en série. Si le microphone et l'écouteur sont mis en contact, le système oscillera. Ceci n'est possible que si le gain de puissance autour de la boucle est supérieur à l'unité. Les performances à basse tension du microphone sont particulièrement utiles dans les endroits éloignés desservis par de très longues lignes téléphoniques, où la résistance électrique des fils peut entraîner une chute de tension continue importante. La plupart des téléphones entièrement électroniques ont besoin d'au moins trois volts CC pour fonctionner et deviendront donc souvent inutiles dans de telles situations, tandis que les téléphones à émetteur de carbone continueront de fonctionner jusqu'à une fraction de volt. Même là où ils fonctionnent, les téléphones électroniques souffrent également de ce que l'on appelle « l' effet falaise », par lequel ils s'arrêtent brusquement de fonctionner lorsque la tension de la ligne tombe en dessous du niveau critique. En particulier, cela signifie qu'un téléphone sur une « ligne de partage » peut avoir tendance à « monopoliser » tout le courant de la ligne , en coupant les autres. Avec les microphones au carbone, tous les récepteurs sur la même ligne fonctionneront toujours, bien qu'avec une sortie réduite .

Les microphones au carbone sont également largement utilisés dans les applications critiques pour la sécurité telles que l' exploitation minière et la fabrication de produits chimiques , où des tensions de ligne plus élevées ne peuvent pas être utilisées, en raison du risque d'étincelles et d' explosions qui en résultent . Les systèmes téléphoniques à base de carbone sont également résistants aux dommages causés par les transitoires à haute tension , tels que ceux produits par la foudre , et les impulsions électromagnétiques du type généré par les explosions nucléaires , et sont donc toujours maintenus comme systèmes de communication de secours dans les installations militaires critiques.

Les références

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Bibliographie

Liens externes