SESİN ELEKTRİĞE ÇEVRİLMESİ
Sesin elektriğe çevrilmesi, sesin havada yarattığı akustik dalgadan yararlanılarak gerçekleştirilmektedir.
Şekil 7.1 'de görüldüğü gibi, ağzından çıkan veya herhangi bir şekilde yayınlanan ses havada basınç değişimi yaratmakta ve bu basınç değişimi, suya atılan taşın yarattığı dalgaya benzer şekilde, havada bir dalga iletimi şeklinde yayılmaktadır.
Hava basıncının yarattığı etkiden yararlanılarak, mikrofonlar aracılığıyla sesin elektriğe çevrilmesi sağlanmıştır.
Bunun tersi bir işleme, elektriğin de sese çevrilmesi mümkün olmaktadır.
Elektriğin sese çevrilmesi de hoparlörler ile gerçekleştirilmektedir.
Bu çeviri özelliklerinden dolayı mikrofon ve hoparlöre ortak bir ad olarak "SES TRANSDUSER" i diyoruz.
MİKROFONLARIN YAPILARI VE ÇALIŞMA PRENSİPLERİ
Şekil 7.1 - Mikrofon yardımıyla sesin elektriğe çevrilmesi.
|
Transduser kelimesi, İngilizce transducer (transdusır) dan gelme olup, dönüştürücü anlamındadır. Örneğin, termakupl da bir transduser 'dir. O d, ısı enerjisini elektriksel enerji haline dönüştürmektedir.
|
Bütün mikrofonların yapıları,ses dalgalarının bir diyaframı titreştirmesi esasına dayanmaktadır.
Her sesin belirli bir şiddeti vardır. Bu ses şiddetinin havada yarattığı basınç ses şiddeti ile orantılıdır. Gelen hava basıncının büyüklük ve küçüklüğüne göre ileri-geri titreşen diyaframın bu titreşimini, elektrik enerjisine çevirmek için değişik yöntemler kullanılmaktadır.
Kullanılan yöntemlere göre de mikrofona ad verilmektedir.
Başlıca Mikrofonlar:
-
Dinamik mikrofonlar
-
Şeritli mikrofonlar
-
Kapasitif mikrofonlar
-
Karbon mikrofonlar
-
Kristal mikrofonlar
-
Elektret mikrofonlar
-
Telsiz mikrofonlar
DİNAMİK MİKROFONLAR
Dinamik mikrofonlar en çok kullanılan mikrofon türüdür.
Şu özelliklere sahiptir:
-
Sağlam yapılı, küçük, hafif ve oldukça iyi sayılabilecek bir frekans karakteristiğine sahiptir. (60-10000Hz)
-
Maliyeti de düşüktür.
-
Çalışması için ayrıca bir gerilim kaynağına ihtiyaç duymadığından oldukça geniş bir kullanım alanı vardır.
-
Güçlü çıkış verir.
-
Güçlü çıkışına rağmen sadakati (fidelity), yani ses frekansını takibi o kadar iyi değildir.
Dinamik Mikrofonun Yapısı:
Dinamik mikrofon, Şekil 7.2 'de görüldüğü gibi şu bölümlerden oluşmaktadır:
-
Diyafram
-
Diyaframa bağlı hareketli bobin
-
Bobinin içerisinde hareket ettiği sabit mıknatıs
-
Empedans uygunluğu sağlayan küçük bir transformatör (Bazı dinamik mikrofonlarda bulunur).
Dinamik Mikrofonun Çalışma Şekli:
Ses dalgalarıyla titreşen diyafram, bağlı bulunduğu bobini, sabit mıknatıs içerisinde ileri-geri hareket ettirir.
Sabit mıknatısın kutupları arasında Φ magnetik fluks 'u (magnetik alan hatları) vardır.
Bobin iletkenleri hareket sırasında bu magnetik alan hatlarını kesmektedir.
Lenz kanununa göre, bir magnetik alan içerisinde "v" hızıyla hareket eden "ı" boyundaki bir iletkenin uçları arasında E=I/V değerinde bir gerilim oluşur.
Bu kurala uygun olarak sürekli ileri-geri titreşim halinde bulunan bobinde de ses frekansına uygun olarak değişen bir gerilim (AF AC - Audio Frequency Alternating Current) oluşur.
Mikrofon bobini uçlarında oluşan gerilim, bir ses frekans yükseltecine verildiğin de, hoparlörden aynı frekansta çıkış alınır.
Böylece mikrofona yapılan konuşma veya melodi kuvvetlendirilmiş olarak sese dönüştürülür.
Dinamik mikrofon bobininin direnci çok küçük, birkaç ohm kadardır.
Yükselteç ile aralarında bir empedans uygunluğu sağlama bakımından, genellikle mikrofon gövdesi içerisine, şekil 7.2 'de görüldüğü gibi 50, 250, 600 Ohm çıkışlı küçük bir transformatör yerleştirilir. Bu bakımdan kullanılacak yükseltecin giriş direncine uygun bir mikrofon seçildiği taktirde yükselteç verimi artacak ve daha güçlü bir çıkış sağlanacaktır.
Dinamik mikrofonlar kullanım sırasında, elektriksel alandan uzak tutulmalıdır.
Dinamik mikrofonlar şu adlarla da anılırlar:
-
Magnetik mikrofon (Magnetic Microphones)
-
Hareketli bobinli mikrofon (Moving Coil Microphones)
ŞERİTLİ MİKROFONLAR
Şeritli (Ribbon) mikrofonlar da dinamik mikrofonlar gibi, sabit mıknatısın magnetik alan etkisinden yararlanılarak geliştirilmişlerdir.
Şekil 7.3 'de görüldüğü gibi, bir sabit mıknatısın iki kutbu arasına bir alüminyum (Al) şerit yerleştirilerek iki ucundan çıkış alınmıştır.
Ses bobini ile ileri-geri titreşen Alüminyum şeridin magnetik alan çizgilerini kesmesi sonucu iki ucu arasında bir AC gerilim oluşmaktadır.
Şerit mikrofonlar çok hassas yapılıdırlar, sarsıntıdan, hava akımından, etkilenirler ve gürültülü çıkış verirler.
Bu nedenle, kullanırken fazla sarsmamaya dikkat etmek gerekir. Rüzgarlı havalarda da, açık havada kullanılmamalıdır.
Düşük gerilim ürettiği için, hem kuvvetlendirici, hem de empedans uygunluğu sağlayıcı olarak transformatörlü üretilir.
Hassas olması nedeniyle, düşük frekanslı sesleri (bas) dahi rahat alır ve frekans karakteristiği geniştir. Bu nedenle müzik nakli için çok uygundur.
KAPASİTİF MİKROFONLAR
1920 'ler den beri Radyo yayıncılığında (Broad-casting) en çok kullanılan mikrofondur.
Başlıca şu üstünlüklere sahiptir:
-
50 - 15000 Hz arasında oldukça geniş bir frekans karakteristiği vardır.
-
Distorsiyon azdır.
-
Empedansı büyüktür. (10 - 50 MegaOhm)
Bu özelliklere karşın şu tip dezavantajları vardır:
-
Diğer mikrofonlardan farklı olarak, bir besleme kaynağına ihtiyacı vardır.
-
Yükselteç ile mikrofon arası kablonun kapasitif etkisi mikrofon kapasitesini etkileyerek parazite neden olur.
Bu etkiyi azaltmak amacıyla mikrofon içersine bir yükselteç konur.
Kapasitif mikrofonun yapısı ve yükselteç devresi Şekil 7.4 'de verilmiştir.
Şekil 7.4 - Kapasitif mikrofon
-
Kapasitif baş
-
Yükselteç bağlantısı
Kapasitif Mikrofonun Yapısı ve Çalışma Prensibi:
Kapasitif mikrofon adından da anlaşılacağı gibi iki kondansatör plakasından oluşmaktadır. Bu iki plaka arasında Şekil /.4 (a) 'da gösterildiği gibi ya bir izole madde yada hava aralığı vardır. Birinci plaka, alüminyum gibi esnek bir maddeden yapılmıştır.
Kapasitif mikrofonun çalışması, kondansatör özelliğinden yararlanmak suretiyle sağlanır.
Bilindiği gibi bir kondansatörün iki plakası arasındaki gerilim: V=Q/C 'dir.
Q: Kondansatör yükü,
C: Kapasite
Ses basıncı ile plakalar titreştikçe "C" kapasitesi değişir. Dolayısıyla, değişik "V" gerilimi üretilir.
Görüldüğü gibi şarj edilmiş bir kondansatörün plakaları arasındaki "d" aralığı değişince, "C" kapasitesi değişmekte ve dolayısıyla plakalar arası "V" gerilimi değişmektedir.
Ses basıncına uygun olarak titreşim yapan diyafram kondansatör plakasını titreştirmekte ve plakalar aralığını değiştirmekte, böylece ses frekansına uygun bir gerilim değişimi (AF-AC, ses frekansı AC değişimi) sağlanmaktadır. Bu gerilim mikrofonun özel yükseltecinde kuvvetlendirilerek asıl yükseltece iletilir.
Kapasitif mikrofon büyük bir dirence sahiptir.
Eğer mikrofondan çıkan iletkenler doğrudan ses frekansı yükseltecine götürülürse, çok zayıf olan "AF-AC" işareti, hem daha çok zayıflayacak, hem de mikrofon uçları büyük direnç nedeniyle açıkmış gibi etki yapacaktır. Bu etki nedeniyle kablo iletkenlerinin arasında ve toprağa karşı kapasite oluşacağından, elektrostatik ve elektromagnetik etkileşimle, ses frekansı bir takım parazitler etkisinde kalabilecektir.
Bu nedenle, mikrofon gövdesi içerisine bir yükselteç konur.
Şekil 7.4 (b) 'de mikrofon özel yükselteci de verilmiştir. Mikrofona gelen kablo, mikrofonun ve yükseltecin DC gerilimini taşıyacak ve "AF-AC" iletimini sağlayacak şekilde 4 iletkenli olacaktır.
DC gerilim hem mikrofon yükseltecinin polarma gerilimini sağlamakta hem de R direnci üzerinden, mikrofon plakalarını şarj etmektedir.
R direnci büyük değerli bir direnç olup 80-500 KOhm arasında değişir.
Plakalar arası gerilim değişimi, kuplaj kondansatörü üzerinden JFET transistöre gelmekte ve burada kuvvetlendirilerek bir empedans uydurucu transformatör üzerinden, "AF-AC" olarak, asıl yükseltece verilmektedir.
KARBON MİKROFONLAR
Karbon mikrofonlar, bir kapsül içerisine doldurulan kömür tozlarından oluşmaktadır. Kapsül, diyaframa bağlı hareketli bir kapak ile kapatılmıştır. Diyafram ses basıncı ile titreştikçe, kömür tozlarını sıkıştırıp gevşetir. Kömür tozları sıkışınca direnci küçülür, gevşeyince büyür. Böylece ön yükselteç "beyz" akımı artıp eksilir. Ve gerekli yükseltme sağlanır.
Empedansları çok küçüktür (50 Ohm civarında). Bunların ön yükselteç empedansına uyum sağlayabilmesi için, ön yükselteçlerin beyzi ortak yapılmalıdır. Bu durumda da akım kazancı düşmektedir.
Kömür tozlarının zamanla tortulaşarak özelliklerini yitirmeleri nedeniyle de, bugün kullanımı tercih edilmemektedir.
Bununla beraber, birçok telefonun mikrofon kapsülü, halende karbonlu mikrofon yapısındadır.
KRİSTAL MİKROFONLAR
Kristal mikrofonlar, piezoelektrik olayından yararlanılan mikrofonlardır.
Bir kristale, basınç uygulandığında iki tarafına tutturulan elektrotlar arasında bir gerilim oluşmaktadır.
Bu olaydan osilatörlerde de yararlanılır.
Bu amaçla en çok kullanılan kristaller, Quartz ve Roşel (Rochell) tuzlarıdır.
Kristal mikrofonlar başlıca şu özelliklere sahiptir:
-
Sağlam yapılıdırlar.
-
Hassasiyetleri oldukça iyidir.
-
Frekans karakteristiği çok geniş sayılmaz. 50-10000 Hz arasındadır.
-
Ürettikleri gerilim yeterli büyüklükte olmadığı için mikrofon içi yükselteç ile kullanılır.
En çok kullanım alanları: Daha çok kayıt sistemlerinde, amatör haberleşmede, telsiz mikrofonlarda kullanılır. Radyo yayıncılığına pek uygun değildir.
Yapısı ve çalışma prensibi: Şekil 7.6 (a) 'da görüldüğü gibi, iki yüzeyine ince metal iletken yapıştırılan kristal orta yerinden bir lastik ayak üzerine oturtulur. İki ucuna bağlı Y şeklindeki bir çubukla, ince alüminyumdan yapılmış olan konik bir diyaframın merkezine irtibatlandırılır.
Ses basıncı ile diyaframda oluşan titreşimi, bağlantı çubuğu ile kristale iletilir. Titreşen kristalin iki yüzü arasında oluşan "AF-AC" gerilimi, Şekil 7.6 (b) 'de görüldüğü gibi bağlantı iletkenleri ile mikrofon yükselticisine iletilir.
Kristal mikrofonların da, kapasitif mikrofonlar gibi çıkış direnci çok büyüktür. (Birkaç MegaOhm). Ancak, kristal mikrofonlarda, kapasitif mikrofonda olduğu gibi, yükseltecin, mikrofon gövdesi içerisinde bulunmasının önemli bir avantajı yoktur. Ana yükselteç içerisinde de bulunabilir. Bu durumda dış etkilerden kaçınmak amacıyla, mikrofonla yükselteç arasındaki uzaklığın 10 metre 'den fazla olmaması gerekir. Ayrıca da, ekranlı (Shielded - Şildid) kablo kullanılmalıdır
Bunların yanı sırada, kristal aşırı sarsıntıdan dolayı tahrip olabileceğinden, bir ere çarpmamaya ve düşürmemeye dikkat etmek gerekir.
Kullanma sırasında, kristali gereği gibi etkileyebilmek için, mikrofon mümkün olduğunca ağza yakın tutulmalıdır.
Kristal rutubetten ve sıcaktan da (örneğin, direkt güneş) etkilenir. Buna göre önlem alınmalıdır.
Kristal yerine yeni geliştirilen seramik elemanların kullanılması, yukarıda belirtilen sorunları büyük ölçüde gidermiştir.
ELEKTRET MİKROFONLAR
Kristal mikrofon benzeri yeni bir tip mikrofondur.
Rondela şeklindeki, ince bir yarı iletken maddenin iki yüzü, elektrostatik bir yöntemle, moleküler bir aranjman yapılarak pozitif (+) ve negatif (-) olarak yüklenir.
Bu yarı iletkenin en büyük özelliği, elektrik yüklerini sürekli korumasıdır.
Bu tür yarı iletkenlere elektret (electret) adı verilmiştir.
Elektret kapsül, kristal mikrofonlardakine benzer bir yöntemle diyaframa bağlanmaktadır.
Diyafram titreştiğinde, titreşen elektret kapsülünün moleküler yapısı değişmektedir. Bu değişim sonunda da iki yüzündeki elektrotlar arasında bir AF-AC gerilimi oluşmaktadır.
Elektrot gerilimi, bir ses frekansı yükseltecine verilerek kuvvetlendirilir.
Elektret mikrofonda yüksek dirençli bir mikrofon olup, burada da, yüksek frekanslı mikrofonlarda uyulması gereken kurallara uyularak blendajlı kablo kullanılmalı ve kablonun boyu fazla uzun olmamalıdır.
Elektret mikrofonların başlıca özellikleri:
-
Yapımı kolay ve ucuzdur.
-
Frekans karakteristiği geniş ve düzdür.
-
Küçük boyutlu olduğundan kullanımı kolaydır. (Örneğin yakaya takılabilmektedir.)
-
Önlem alındığında distorsiyonsuz bir çıkış yapılabilir.
-
En iyi özelliklerinden biri de, özel besleme gerilimine gerek bulunmamasıdır.
TELSİZ MİKROFONLAR
Bir elektret mikrofon kullanılarak, Şekil 7.7 'de görüldüğü gibi basit bir FM vericisi ile 1km 'ye yakın mesafeye, yine bir FM alıcı ile alınabilecek yayın yapılabilmektedir.
Verici, özel beslemesi ile, 15 cm boyunda yalıtkan tüpe monte edilir. Tüpün bir ucuna mikrofon diğer ucuna 15 cm uzunluğunda anten vardır.
MİKROFONLARIN FREKANS KARAKTERİSTİĞİ VE EMPEDANSI
MİKROFON SEÇİMİNDE NELERE DİKKAT ETMEK GEREKİR?
Pek çok konuda olduğu gibi bir mikrofonun alımı ve kullanımından önce bir değerlendirme yapmak gerekir.
Bu değerlendirme sırasında şunlar göz önünde bulundurulmalıdır.
-
Ses kalitesi nasıl? Kullanacağınız yerdeki üretilecek bütün ses frekanslarını aynı ayarda elektriksel enerjiye çevirebiliyor mu... Diğer bir değimle frekans karakteristiği nasıl?
-
Elimizde bir yükseltecimiz var ve buna uygun mikrofon almak gerekir.
İhtiyaca göre mikrofondan en iyi randımanı alabilmek için, mikrofon empedansı ile yükseltecin giriş empedansı da mümkün olduğunca birbirine eşit olmalıdır.
(Bu durum enerji transferinin bir kanunudur).
Bir kaynağa yük bağlanıyor. Kaynaktan maksimum enerjiyi çekebilmek için, kaynak empedansı (direnci) ile yük empedansının birbirine eşit olması gerekir.
Mikrofon içinde aynı kural geçerlidir.
-
Mikrofonun kullanma şekli de önemlidir.
Örneğin bir toplantıda ellerin serbest kalabilmesi için mikrofonun yakaya takılması gerekebilir.
Bir gürültü saptamasında her yönden gelen sesin alınması gerekir.
Bir tiyatroda sahnenin iki yanından gele sesin alınması gerekebilir.
Bu gibi ihtiyaçlar için farklı mikrofon kullanılacaktır.
-
Mikrofonun sadakat derecesini de bilmek gerekir.
Mikrofona yapılan konuşma veya verilen müzik çıkışta da aynı tonda çıkıyor mu?
-
Hassasiyet.
Mikrofon gelen ses dalgalarını yeterli şiddette elektriğe çevirebiliyor mu?
Bu yapılamıyorsa, yükselteçte normalin üzerinde ses ayarlaması yapmak gerekli, buda distorsiyona neden olabileceği gibi birtakım gürültü işaretlerini de arttırır.
Yukarıda sıralanan değerlendirme konularından; ilk üçü olan "frekans karakteristiği" , "empedans" ve "kullanılma şekli" ile ilgili bilgilerin üretici firma tarafından kataloglarında verilmesi gerekir.
MİKROFONLARIN FREKANS KARAKTERİSTİĞİ
Yukarıda belirtildiği gibi, her kullanma yeri için değişik ihtiyaçlar olacağından mikrofonların aynı frekans karakteristiğine sahip olmaları gerekmeyebilir. Ancak, genellikle aynı mikrofon değişik yerlerde, değişik amaçlar için kullanılabileceğinden, bütün mikrofonların geniş ve düzgün bir frekans karakteristiğine sahip olmaları istenir.
Frekans karakteristiği, Şekil 7.8 ve Şekil 7.9 'da görüldüğü gibi, apsis ekseninde frekans değerleri, ordinat ekseninde de desibel değerleri belirtilmek suretiyle çizilen karakteristik eğrisi ile belirlenir.
Şekil 7.8 'de 1965 'deki bir dinamik mikrofona ait frekans karakteristiği, Şekil 7.9 'da ise son yıllarda üretimi yapılan bir dinamik mikrofona ait frekans karakteristiği verilmiştir.
Şekilden de anlaşılacağı gibi, aynı prensibe göre çalışan mikrofonların üretim kalitesine göre dahi karakteristikleri değişebilmektedir.
Şekil 7.8 'de verilmiş olan karakteristik eğrisi 1000 Hz. "0" desibel (db) kabul edilerek çizilmiştir. Ve 50-4000 Hz. 'lik bir frekans genişliği vardır. Bu arada çok iniş ve çıkışlar yapmıştır. Yani ses şiddeti frekanstan frekansa çok değişim yapmaktadır.
Şekil 7.9 'da ise mikrofon 20-20 000 Hz. arasındaki frekanslarda oldukça düzgün bir çalışma yapıyor.
Yukarıda belirtildiği gibi, mikrofonun geniş bir frekans bandında düzgün bir karakteristiğe sahip olması, yani her frekanstaki ses şiddetini aynı güçte çıkışa vermesi tercih edilen bir özelliktir. Eğri 10 000 Hz. 'deki çıkışı "0" da kabul edilerek çizilmiştir.
MİKROFONLARIN EMPEDANSI
Üzerinde gerilim bulunan her cihaz ve elemanın bir direnci vardır.
Ölçüm DC gerilim üzerinden yapılıyorsa direnç değeri ölçülür ve birimi "OHM" 'dur
Ölçüm AC gerilim üzerinden yapılıyorsa empedans değeri ölçülür ve birimi yine "OHM" 'dur.
Mikrofonların empedansı da, belirli bir ses frekansı uygulanırken çıkan uçlarından ölçülen empedans değeridir.
Bu empedansın ölçümü normal olarak fabrikasınca yapılır.
Ancak genel bir fikir edinilmek istenirse şöyle bir ölçme yapılabilir:
-
Mikrofonun DC direnci kabaca Ohmmetre ile ölçülebilir
-
AC direnci (empedansı) ise şu şekilde ölçülür.
Uygulanan ses frekansı genelde 1000 Hz 'dir. Bu frekansı üreten bir sinyal jeneratörü çıkışına, paralel bir 600 ohm üzerinden bir hoparlör bağlanarak çıkan ses mikrofona verilir.
Kapasitif mikrofonlarda olduğu gibi, mikrofonu çalıştırmak için dışarıdan gerilim vermek gerekiyorsa, bu gerilim uygulandıktan sonra çıkış uçları belirli bir dirençle kapatılır.
Çıkış uçlarından bir AC cihazla ölçülecek efektif gerilimin değeri, yine ölçülecek olan efektif akımın değeri ile çarpılarak bir güç değeri bulunur. Bu şekilde değişik dirençler ile yapılan hesaplamalarda ne zaman en büyük güç değeri bulunursa, o andaki bağlı direncin değeri büyük bir yaklaşıklıkla mikrofonun 'da empedansıdır.
Bilindiği gibi bir kaynaktan maksimum güç çekebilmek için, kaynağın iç direncine eşit bir dirençle yüklenmesi gerekir.
Bu deney aynı zamanda, mikrofonun kullanılacağı yükseltecin giriş direncinin, mikrofon direncine eşit olmasının gerektiğini de gösterir.
MİKROFONLARIN KULLANILMA YERLERİ
Mikrofon kullanılacağı yere göre veya amaca göre mikrofon seçimi de önemlidir.
Kullanım şekillerini şöyle sıralamak mümkündür:
-
Tek yönlü kullanım
-
İki yönlü kullanım
-
Çok yönlü kullanım
Örneğin: Kristal mikrofonları ancak tek yönlü kullanabilirsininiz. Zira kristal mikrofondan normal bir çıkış alabilmek için ses kaynağının mikrofona çok yakın olması gerekir.
İki yönden gelen sesleri almak için, en uygun mikrofon şeritli mikrofondur. Çünkü şeridin ortasında bulunduğu U şeklindeki sabit mıknatısın yapısı iki yönden de gelen sesleri almaya uygundur. Böyle bir özel amaç için mikrofonun dış yapısının da ona göre hazırlanması gerekir.
Dinamik mikrofonlar ve kapasitif mikrofonlar gibi hassas yapılı mikrofonlar, dikey tutuldukları, yani mikrofon ağzı yatay olduğu taktirde veya belirli bir ortamdan alış yapılacaksa, o ortama yönelik tutulduğunda her yönden gelebilecek sesleri alabilecektir.
|
Yüklə 0.83 Mb.
