El micrófono de carbón , también conocido como micrófono de botón de carbón , micrófono de botón o transmisor de carbón , es un tipo de micrófono , un transductor que convierte el sonido en una señal de audio eléctrica . Consta de dos placas metálicas separadas por gránulos de carbono . Una placa es muy delgada y mira hacia la persona que habla, actuando como un diafragma . Las ondas sonoras que golpean el diafragma lo hacen vibrar, ejerciendo una presión variable sobre los gránulos, lo que a su vez cambia la resistencia eléctrica entre las placas. Una presión más alta reduce la resistencia a medida que los gránulos se acercan más. Una corriente continua constante pasa entre las placas a través de los gránulos. La resistencia variable da como resultado una modulación de la corriente, creando una corriente eléctrica variable que reproduce la presión variable de la onda sonora. En telefonía , esta corriente ondulante pasa directamente a través de los cables telefónicos hasta la oficina central . En los sistemas de megafonía se amplifica mediante un amplificador de audio . Sin embargo, la respuesta de frecuencia de la mayoría de los micrófonos de carbono está limitada a un rango estrecho y el dispositivo produce un ruido eléctrico significativo .
Antes de la proliferación de amplificadores de válvulas en la década de 1920, los micrófonos de carbono eran el único medio práctico para obtener señales de audio de alto nivel. Se utilizaron ampliamente en sistemas telefónicos hasta la década de 1980, mientras que otras aplicaciones utilizaban diseños de micrófono diferentes mucho antes. Su bajo costo, su inherente alto rendimiento y su característica de respuesta de frecuencia eran muy adecuados para la telefonía. Para el servicio telefónico antiguo (POTS), los teléfonos con micrófonos de carbono aún se pueden utilizar sin modificaciones. Los micrófonos de carbono, generalmente transmisores telefónicos modificados, se utilizaron ampliamente en los primeros sistemas de transmisión de radio AM , pero su respuesta de frecuencia limitada, así como un nivel de ruido bastante alto, llevaron a su abandono en esas aplicaciones a fines de la década de 1920. Continuaron siendo ampliamente utilizados para megafonía de bajo nivel y aplicaciones de radioaficionados militares y durante algunas décadas después. [1]
El primer micrófono que permitió una telefonía de voz adecuada fue el micrófono de carbono (de contacto suelto) (entonces llamado transmisor). Esto fue desarrollado de forma independiente alrededor de 1878 por David Edward Hughes en Inglaterra y Emile Berliner y Thomas Edison en Estados Unidos. Aunque a Edison se le concedió la primera patente a mediados de 1877, Hughes había demostrado su dispositivo funcional frente a muchos testigos algunos años antes, y la mayoría de los historiadores le atribuyen su invención. [2] [3] [4]
El dispositivo de Hughes utilizaba gránulos de carbono sueltos: la presión variable ejercida sobre los gránulos por el diafragma debido a las ondas acústicas hacía que la resistencia del carbono variara proporcionalmente, permitiendo una reproducción eléctrica relativamente precisa de la señal de sonido. Hughes también acuñó la palabra micrófono. Hizo una demostración de su aparato a la Royal Society amplificando el sonido de los insectos rascando una caja de resonancia. Al contrario de Edison, Hughes decidió no patentar; en cambio, hizo de su invento un regalo para el mundo. [5]
En Estados Unidos, Edison y Berliner libraron una larga batalla legal por los derechos de patente. Finalmente, un tribunal federal otorgó a Edison todos los derechos sobre la invención, afirmando que "Edison precedió a Berliner en la transmisión del habla... El uso de carbono en un transmisor es, más allá de toda controversia, la invención de Edison" y la patente de Berliner fue declarada inválida. [6] [7]
El micrófono de carbono es el prototipo directo de los micrófonos actuales y fue fundamental en el desarrollo de la telefonía, la radiodifusión y las industrias discográficas. [8] Posteriormente, se utilizaron gránulos de carbón entre los botones de carbón. Los micrófonos de carbono se utilizaron ampliamente en los teléfonos desde 1890 hasta la década de 1980. [7]
Los micrófonos de carbono se pueden utilizar como amplificadores . [9] Esta capacidad se utilizó en los primeros repetidores telefónicos , haciendo posibles las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a los amplificadores de válvulas. En estos repetidores, un receptor telefónico magnético (un transductor eléctrico-mecánico ) estaba acoplado mecánicamente a un micrófono de carbono. Debido a que un micrófono de carbono funciona variando la corriente que pasa a través de él, en lugar de generar un voltaje de señal como ocurre con la mayoría de los otros tipos de micrófonos, esta disposición podría usarse para amplificar señales débiles y enviarlas por la línea. Estos amplificadores fueron abandonados en su mayoría con el desarrollo de válvulas de vacío , que ofrecían mayor ganancia y mejor calidad de sonido . Incluso después de que los tubos de vacío fueran de uso común, los amplificadores de carbono continuaron utilizándose durante la década de 1930 en equipos de audio portátiles como los audífonos. El amplificador de carbono Western Electric 65A tenía 1,2" de diámetro y 0,4" de alto y pesaba menos de 1,4 onzas. [10] Estos amplificadores de carbono no requerían las voluminosas baterías ni las fuentes de alimentación utilizadas por los amplificadores de válvulas de vacío. En la década de 1950, los amplificadores de carbono para audífonos habían sido reemplazados por tubos de vacío en miniatura (que pronto fueron reemplazados por transistores). [ cita necesaria ] Sin embargo, todavía se producen y venden amplificadores de carbono. [11]
Un ejemplo de la amplificación proporcionada por los micrófonos de carbón fue la oscilación causada por la retroalimentación, que resultaba en un chirrido audible del viejo " teléfono de vela " si sus auriculares se colocaban cerca del micrófono de carbón.
Los primeros transmisores de radio AM dependían de micrófonos de carbono para la modulación de voz de la señal de radio. En las primeras transmisiones de audio a larga distancia realizadas por Reginald Fessenden en 1906, una onda continua de un alternador Alexanderson se alimentaba directamente a la antena transmisora a través de un micrófono de carbono refrigerado por agua. Los sistemas posteriores que utilizaban osciladores de válvulas de vacío a menudo usaban la salida de un micrófono de carbono para modular la polarización de la rejilla del oscilador o del tubo de salida para lograr la modulación.
Aparte de las instalaciones telefónicas heredadas en diversas condiciones según las áreas y los países, los micrófonos de carbono todavía se pueden utilizar hoy en ciertas aplicaciones específicas, aunque los fabricantes están interrumpiendo la distribución. Por ejemplo, el Shure 104c [12] todavía tenía demanda a finales de la década de 2010 debido a su amplia compatibilidad con los equipos existentes. [13]
La principal ventaja de los micrófonos de carbono sobre otros diseños de micrófonos es que pueden producir señales de audio de alto nivel a partir de voltajes de CC muy bajos, sin necesidad de ningún tipo de amplificación o baterías adicionales. El micrófono de carbono, al utilizar una fuente de alimentación, proporciona una ganancia de potencia. Esto se puede demostrar fácilmente conectando una batería, un micrófono y un auricular en serie. Si el micrófono y el auricular entran en contacto, el sistema oscilará. Esto sólo es posible si la ganancia de potencia alrededor del bucle es mayor que la unidad. El rendimiento de bajo voltaje del micrófono es particularmente útil en ubicaciones remotas atendidas por líneas telefónicas muy largas, donde la resistencia eléctrica de los cables puede provocar una caída severa de voltaje de CC. La mayoría de los teléfonos totalmente electrónicos necesitan al menos tres voltios CC para funcionar, por lo que a menudo resultarán inútiles en tales situaciones, mientras que los teléfonos con transmisores de carbono seguirán funcionando hasta una fracción de voltio. Incluso cuando funcionan, los teléfonos electrónicos también sufren el llamado " efecto acantilado ", por el cual dejan de funcionar abruptamente cuando la tensión de la línea cae por debajo del nivel crítico. En particular, esto significa que un teléfono en una " línea compartida " puede tender a "acaparar" toda la corriente de la línea , cortando a los demás. Con los micrófonos de carbono, todos los receptores de la misma línea seguirán funcionando, aunque con una salida reducida .
Los micrófonos de carbono también se utilizan ampliamente en aplicaciones críticas para la seguridad, como la minería y la fabricación de productos químicos , donde no se pueden utilizar voltajes de línea más altos debido al riesgo de chispas y explosiones consiguientes . Los sistemas telefónicos basados en carbono también son resistentes a los daños causados por transitorios de alto voltaje, como los producidos por rayos y pulsos electromagnéticos del tipo generado por explosiones nucleares , y por eso todavía se mantienen como sistemas de comunicación de respaldo en instalaciones militares críticas.
