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 carbón . Una placa es muy fina y está orientada hacia la persona que habla, actuando como un diafragma . Las ondas sonoras que golpean el diafragma hacen que vibre, 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. 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 de sonido. En telefonía , esta corriente ondulante pasa directamente a través de los cables telefónicos a 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 los amplificadores de tubo de vacío en la década de 1920, los micrófonos de carbón 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 utilizaron diseños de micrófonos diferentes mucho antes. Su bajo costo, su alto rendimiento inherente y su característica de respuesta de frecuencia eran muy adecuados para la telefonía. Para el servicio telefónico tradicional (POTS), los teléfonos basados en micrófonos de carbón todavía se pueden usar sin modificación. Los micrófonos de carbón, generalmente transmisores telefónicos modificados, se usaron 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 pública de gama baja y aplicaciones militares y de radioaficionado durante algunas décadas después. [1]
El primer micrófono que permitió la telefonía de voz fue el micrófono de carbono (de contacto suelto) (en aquel entonces llamado transmisor). Este fue desarrollado independientemente alrededor de 1878 por David Edward Hughes en Inglaterra y Emile Berliner y Thomas Edison en los EE. UU. Aunque Edison recibió la primera patente a mediados de 1877, Hughes había demostrado su dispositivo en funcionamiento 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 poco compactados: la presión variable ejercida sobre los gránulos por el diafragma a causa de las ondas acústicas hacía que la resistencia del carbono variara proporcionalmente, lo que permitía una reproducción eléctrica relativamente precisa de la señal sonora. Hughes también acuñó la palabra micrófono. Demostró su aparato ante la Royal Society amplificando el sonido de los insectos al rascarse a través de una caja de resonancia. A diferencia de Edison, Hughes decidió no solicitar una patente; en cambio, hizo de su invento un regalo al 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 plenos derechos sobre la invención, declarando que "Edison precedió a Berliner en la transmisión del habla... El uso del carbón 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 carbón es el prototipo directo de los micrófonos actuales y fue fundamental en el desarrollo de la telefonía, la radiodifusión y las industrias discográficas. [8] Más tarde, se utilizaron gránulos de carbón entre los botones de carbón. Los micrófonos de carbón se utilizaron ampliamente en los teléfonos desde 1890 hasta la década de 1980. [7]
Los micrófonos de carbón se pueden utilizar como amplificadores . [9] Esta capacidad se utilizó en los primeros repetidores telefónicos , lo que hizo posible las llamadas telefónicas de larga distancia en la era anterior a los amplificadores de tubo de vacío. En estos repetidores, un receptor telefónico magnético (un transductor eléctrico a mecánico ) estaba acoplado mecánicamente a un micrófono de carbón. Debido a que un micrófono de carbón funciona variando una corriente que pasa a través de él, en lugar de generar un voltaje de señal como con la mayoría de los otros tipos de micrófonos, esta disposición podría usarse para amplificar señales débiles y enviarlas por la línea. Estos amplificadores se abandonaron en su mayoría con el desarrollo de los tubos 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 carbón continuaron utilizándose durante la década de 1930 en equipos de audio portátiles, como audífonos. El amplificador de carbón Western Electric 65A tenía 1,2" de diámetro y 0,4" de alto y pesaba menos de 1,4 onzas. [10] Estos amplificadores de carbón no requerían las pesadas y voluminosas baterías y fuentes de alimentación que usaban los amplificadores de tubo de vacío. En la década de 1950, los amplificadores de carbono para audífonos fueron reemplazados por tubos de vacío en miniatura (que poco después fueron reemplazados por transistores). [ cita requerida ] Sin embargo, todavía se siguen produciendo y vendiendo amplificadores de carbono. [11]
Un ejemplo de la amplificación proporcionada por los micrófonos de carbón fue la oscilación causada por la retroalimentación, que producía un chillido audible en el antiguo " teléfono de vela " si su auricular se colocaba cerca del micrófono de carbón.
Los primeros transmisores de radio AM dependían de micrófonos de carbón para la modulación de la 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 carbón refrigerado por agua. Los sistemas posteriores que utilizaban osciladores de tubo de vacío a menudo utilizaban la salida de un micrófono de carbón para modular la polarización de la rejilla del oscilador o del tubo de salida para lograr la modulación.
Aparte de las instalaciones telefónicas tradicionales en diversas condiciones según las zonas y los países, los micrófonos de carbono todavía se pueden utilizar en la actualidad en ciertas aplicaciones de nicho, aunque los fabricantes están interrumpiendo su 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 carbón 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 adicional o baterías. El micrófono de carbón, en virtud de 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 se ponen 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 lugares remotos atendidos por líneas telefónicas muy largas, donde la resistencia eléctrica de los cables puede provocar una caída grave de voltaje de CC. La mayoría de los teléfonos totalmente electrónicos necesitan al menos tres voltios de CC para funcionar, por lo que a menudo se vuelven inútiles en tales situaciones, mientras que los teléfonos con transmisor de carbón 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 el voltaje 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 el suministro a los demás. Con micrófonos de carbono, todos los receptores en la misma línea seguirán funcionando, aunque con una salida reducida .
Los micrófonos de carbón 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 consecuentes . Los sistemas telefónicos basados en carbón 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 , por lo que todavía se mantienen como sistemas de comunicación de respaldo en instalaciones militares críticas.
