Ses sinyallerini (akustik enerji) elektrik sinyallerine çeviren elemanlara mikrofon denir. Bu elemanlar, ses sinyallerini elektrik sinyallerine çeviren transdüserler (transducer, transduser) olarak da tanımlanabilir. Mikrofonların yapısı, özelliği ve çalışma ilkesi nasıl olursa olsun en önemli elemanları diyafram adı verilen esnek zar kısmıdır. Çünkü hava ortamında ilerleyen ses dalgalarının oluşturduğu basınç ilk önce mikrofonun diyaframını titreştirmektedir. Mikrofon çeşitleri şunlardır:
Dinamik (bobinli, manyetik) Mikrofonlar
Şekilde iç yapısı görülen dinamik mikrofonun diyafram (membran, kon, esnek zar) adı verilen kısmına gelen ses titreşimleri bu elemanın salınım yapmasına neden olur. Titreşen diyafram ise kendisine tutturulmuş olan çok hafif hareketli bobini titreştirir. Silindirik yapılı bir doğal mıknatısın içine yerleştirilmiş olan bobin ise gelen ses dalgalarının frekansında (AF: Audio frequency, ses frekans, alçak frekans) elektrik sinyalleri üretir. Üretilen elektrik sinyallerinin değeri son derece küçük olup, 1-10 mV düzeyindedir. Mikrofonun içindeki mıknatısın yanında bulunan bobinde elektrik akımının doğuşu şu şekilde olmaktadır: Manyetik alan teorilerine göre, N-S mıknatıs kutuplarının yanında bulunan bir bobin sağa sola hareket ettirilirse ya da döndürülürse bobinin içinde bulunan elektronlar manyetik alan tarafından hareket ettirilir. Bu da elektrik akımını doğurur (indükler).
Çeşitli dinamik mikrıfınlar
Kapasitif (Kondansatör) Mikrofonlar
Statik elektriklenme esasına göre çalışan mikrofon tipidir. Şekilde görüldüğü gibi kapasitif mikrofonlarda ses dalgalarının basıncı, ince metal diyaframı etkiler. Diyaframın esnemesiyle kondansatör gibi çalışan düzeneğin kapasitesi değişir. Bu değişim sesin özelliğine göre çıkışta elektrik sinyalleri oluşturur. Bu tip mikrofonlar yüksek kalite istenilen yerlerde kullanılır. Ayrıca hafif ve küçük yapılı olarak üretilebilirler.
Kapasitif mikrofonların devreye bağlantısı şekilde görüldüğü gibi DC beslemeli olarak yapılır. Mikrofonun plâkalarına uygulanan DC, modele göre 1,5 - 48 V arasında değişmektedir. (Günümüzde yaygın olarak kullanılan kapasitif mikrofonların DC beslemesinde bir ya da iki adet kalem pil bulunur.) Mikrofonun içinde bulunan ön yükselteç devresinde kullanılan 100 Mohm değerli R 1 direnci FET'in DC polarma akımını sağlamaktadır.
Not: FET, çok küçük sinyallerin yükseltilmesinde kullanılan kaliteli transistördür. Resimde kapasitif mikrofon örnekleri verilmiştir.
Hatırlatma: Kondansatörlerin kapasitesinin artmasına neden olan etkenler şunlardır:
I. Levhaların boyutunun (yüzey alanının) büyümesi,
II. Levhaların birbirine yaklaştırılması,
III. Levhaların arasına konan yalıtkanın (dielektrik) kalitesinin yüksek olmasıdır.
Statik elektriklenme esasına göre çalışan mikrofon tipidir. Şekilde görüldüğü gibi kapasitif mikrofonlarda ses dalgalarının basıncı, ince metal diyaframı etkiler. Diyaframın esnemesiyle kondansatör gibi çalışan düzeneğin kapasitesi değişir. Bu değişim sesin özelliğine göre çıkışta elektrik sinyalleri oluşturur. Bu tip mikrofonlar yüksek kalite istenilen yerlerde kullanılır. Ayrıca hafif ve küçük yapılı olarak üretilebilirler.Kapasitif mikrofonların devreye bağlantısı şekilde görüldüğü gibi DC beslemeli olarak yapılır. Mikrofonun plâkalarına uygulanan DC, modele göre 1,5 - 48 V arasında değişmektedir. (Günümüzde yaygın olarak kullanılan kapasitif mikrofonların DC beslemesinde bir ya da iki adet kalem pil bulunur.) Mikrofonun içinde bulunan ön yükselteç devresinde kullanılan 100 Mohm değerli R 1 direnci FET'in DC polarma akımını sağlamaktadır.
Not: FET, çok küçük sinyallerin yükseltilmesinde kullanılan kaliteli transistördür. Resimde kapasitif mikrofon örnekleri verilmiştir.Hatırlatma: Kondansatörlerin kapasitesinin artmasına neden olan etkenler şunlardır:
I. Levhaların boyutunun (yüzey alanının) büyümesi,
II. Levhaların birbirine yaklaştırılması,
III. Levhaların arasına konan yalıtkanın (dielektrik) kalitesinin yüksek olmasıdır.
Kapasitif Mikrofonların Bazı Teknik Özellikleri
I. 50-15000 Hz arası frekanslı seslere karşı duyarlıdır.
II. Distorsiyon oranları azdır.
III. Empedansları büyüktür (10-30 MW ).
Şeritli (Bantlı) Mikrofonlar
Şekilde görüldüğü gibi manyetik alan içine yerleştirilmiş ince bir alüminyum ya da kalay levhaya ses sinyalleri çarpınca, manyetik alan içinde hareket eden levhada ses frekanslı akım oluşur. Şeritli mikrofonların empedeansı çok düşük, kaliteleri yüksektir. Sarsıntıdan, rüzgârdan olumsuz etkilendiklerinden kapalı ortamlarda kullanılırlar.
I. 50-15000 Hz arası frekanslı seslere karşı duyarlıdır.
II. Distorsiyon oranları azdır.
III. Empedansları büyüktür (10-30 MW ).
Şeritli (Bantlı) Mikrofonlar
Şekilde görüldüğü gibi manyetik alan içine yerleştirilmiş ince bir alüminyum ya da kalay levhaya ses sinyalleri çarpınca, manyetik alan içinde hareket eden levhada ses frekanslı akım oluşur. Şeritli mikrofonların empedeansı çok düşük, kaliteleri yüksektir. Sarsıntıdan, rüzgârdan olumsuz etkilendiklerinden kapalı ortamlarda kullanılırlar.Piezoelektrik Kristalli Mikrofonlar (Kristal Mikrofonlar)
Kuartz (quartz), roşel (rochelle) tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapılı maddelere basınç uygulandığında üzerlerinde elektrik akımı oluşur. Bu akım, basıncın kuvvetine ve frekansına göre değişir. İşte bu esastan yararlanarak kristal mikrofonlar yapılmıştır. Kristalli mikrofonlarda, kristal madde şekilde görüldüğü gibi çok ince iki metal elektrot arasına yerleştirilmiş ve bir pin (küçük çubuk) ile diyaframa tutturulmuştur. Ses titreşimleri diyaframı titreştirince kristal de titreşmektedir. Kristaldeki titreşim ise AC özellikli sinyallerin oluşmasını sağlamaktadır.
Kuartz (quartz), roşel (rochelle) tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapılı maddelere basınç uygulandığında üzerlerinde elektrik akımı oluşur. Bu akım, basıncın kuvvetine ve frekansına göre değişir. İşte bu esastan yararlanarak kristal mikrofonlar yapılmıştır. Kristalli mikrofonlarda, kristal madde şekilde görüldüğü gibi çok ince iki metal elektrot arasına yerleştirilmiş ve bir pin (küçük çubuk) ile diyaframa tutturulmuştur. Ses titreşimleri diyaframı titreştirince kristal de titreşmektedir. Kristaldeki titreşim ise AC özellikli sinyallerin oluşmasını sağlamaktadır.Kristal Mikrofonların Bazı Teknik Özellikleri
I. Kaliteleri yüksektir.
II. Hassas yapılıdır.
III. Kristalin ürettiği gerilimin değeri çok küçük olduğundan mikrofonun içine mini bir ön yükselteç (preanfi) monte edilir.
IV. Mikrofonun yapımında kullanılan kristal, nem, sıcaklık ve güneş ışığından uzak tutulmalıdır.
V. Kristal, sarsıntı, düşürme ve çarpmalardan dolayı bozulabileceğinden, bu tip mikrofonların özenle kullanılması gerekir.
Ek bilgi: Piezo kelimesinin anlamı sıkıştırmadır. Bazı maddelerin sıkıştırılması elektron ve oyuk hareketini çok hızlandırmakta, gelen basıncın şiddetine göre maddede EMK oluşmaktadır. Sıkışmaya bağlı olarak gerilim üreten maddeler sadece mikrofon yapımında değil, kristal hoparlörlerde, basınç ölçerlerde ve benzeri kullanılırlar.
Elektret (Electret) Mikrofonlar
Rondela (halka) biçimindeki ince bir yarı iletken maddenin iki yüzü, üretim aşamasında elektrostatik yöntem kullanılarak artı (+) ve eksi (-) ile yüklenir. Bu elektrik yükü yarı iletkenin maddenin özelliğinden dolayı yıllarca aynı değerde kalır. Elektret kapsül, kristal mikrofonlarda olduğu gibi diyaframa bağlanmıştır. Diyafram titreştiğinde, elektret de hareket eder. Bu da kapsülün moleküler yapısını değiştirerek elektrotlar arasında bir gerilim oluşmasını sağlar. Şekil ve resimde elektret mikrofonların yapısı verilmiştir.
Not: Elektret sözcüğü, elektriklenebilen anlamına gelmektedir.
Elektret mikrofonların teknik özellikleri
I. Dirençleri (empedansları) yüksektir.
II. Boyutları küçük olduğundan yaka mikrofonu olarak kullanılmaya uygundur.
III. Hassasiyetleri yüksektir.
IV. İlave bir DC üreteciyle besleme yapmaya gerek duymazlar.
V. Frekans bantları geniştir. Yani alçak ve yüksek frekanslı sinyalleri dengeli olarak algılarlar.
Karbon Tozlu Mikrofonlar
Karbon tozlu mikrofonlar şekilde görüldüğü gibi bir hazne içinde doldurulan karbon tozu zerrecikleri ve esnek diyaframdan oluşmuştur. Ses dalgaları alüminyum diyaframa çarpınca bu eleman titreşerek karbon zerreciklerinin sıkışıp gevşemesine yol açar. Tozlar sıkışınca akımın geçiş yolu kısalacağından direnç azalır. Tozlar gevşeyince ise akımın geçiş yolu uzayacağından direnç yükselir. İşte bu işlem esnasında sesin şiddetine göre karbon tozlarından geçen akım değişken özellik gösterir. Karbon tozlu mikrofonların çalışabilmesi için bir DC besleme kaynağına gereksinim vardır. Bu tip mikrofonların empedansları 50 ohm dolayında olup çok küçüktür. Ayrıca, kömür tozları zamanla özelliğini kaybettiğinden mikrofonun hassasiyeti bozulmaktadır. İşte bu nedenle günümüzde çok kullanılan bir mikrofon tipi olmayıp, eski tip telefonlarda vb. karşımıza çıkmaktadır.
I. Kaliteleri yüksektir.
II. Hassas yapılıdır.
III. Kristalin ürettiği gerilimin değeri çok küçük olduğundan mikrofonun içine mini bir ön yükselteç (preanfi) monte edilir.
IV. Mikrofonun yapımında kullanılan kristal, nem, sıcaklık ve güneş ışığından uzak tutulmalıdır.
V. Kristal, sarsıntı, düşürme ve çarpmalardan dolayı bozulabileceğinden, bu tip mikrofonların özenle kullanılması gerekir.
Ek bilgi: Piezo kelimesinin anlamı sıkıştırmadır. Bazı maddelerin sıkıştırılması elektron ve oyuk hareketini çok hızlandırmakta, gelen basıncın şiddetine göre maddede EMK oluşmaktadır. Sıkışmaya bağlı olarak gerilim üreten maddeler sadece mikrofon yapımında değil, kristal hoparlörlerde, basınç ölçerlerde ve benzeri kullanılırlar.
Elektret (Electret) Mikrofonlar
Rondela (halka) biçimindeki ince bir yarı iletken maddenin iki yüzü, üretim aşamasında elektrostatik yöntem kullanılarak artı (+) ve eksi (-) ile yüklenir. Bu elektrik yükü yarı iletkenin maddenin özelliğinden dolayı yıllarca aynı değerde kalır. Elektret kapsül, kristal mikrofonlarda olduğu gibi diyaframa bağlanmıştır. Diyafram titreştiğinde, elektret de hareket eder. Bu da kapsülün moleküler yapısını değiştirerek elektrotlar arasında bir gerilim oluşmasını sağlar. Şekil ve resimde elektret mikrofonların yapısı verilmiştir.Not: Elektret sözcüğü, elektriklenebilen anlamına gelmektedir.
Elektret mikrofonların teknik özellikleri
I. Dirençleri (empedansları) yüksektir.
II. Boyutları küçük olduğundan yaka mikrofonu olarak kullanılmaya uygundur.
III. Hassasiyetleri yüksektir.
IV. İlave bir DC üreteciyle besleme yapmaya gerek duymazlar.
V. Frekans bantları geniştir. Yani alçak ve yüksek frekanslı sinyalleri dengeli olarak algılarlar.
Karbon Tozlu Mikrofonlar
Karbon tozlu mikrofonlar şekilde görüldüğü gibi bir hazne içinde doldurulan karbon tozu zerrecikleri ve esnek diyaframdan oluşmuştur. Ses dalgaları alüminyum diyaframa çarpınca bu eleman titreşerek karbon zerreciklerinin sıkışıp gevşemesine yol açar. Tozlar sıkışınca akımın geçiş yolu kısalacağından direnç azalır. Tozlar gevşeyince ise akımın geçiş yolu uzayacağından direnç yükselir. İşte bu işlem esnasında sesin şiddetine göre karbon tozlarından geçen akım değişken özellik gösterir. Karbon tozlu mikrofonların çalışabilmesi için bir DC besleme kaynağına gereksinim vardır. Bu tip mikrofonların empedansları 50 ohm dolayında olup çok küçüktür. Ayrıca, kömür tozları zamanla özelliğini kaybettiğinden mikrofonun hassasiyeti bozulmaktadır. İşte bu nedenle günümüzde çok kullanılan bir mikrofon tipi olmayıp, eski tip telefonlarda vb. karşımıza çıkmaktadır.
