कार्बन माइक्रोफोन

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1976 के आसपास वेस्टर्न इलेक्ट्रिक टेलीफोन हैंडसेट से कार्बन माइक्रोफोन।
कार्बन कणों के साथ एक विघटित एरिक्सन कार्बन माइक्रोफोन दिखाई दे रहा है

कार्बन माइक्रोफ़ोन, जिसे कार्बन बटन माइक्रोफ़ोन, बटन माइक्रोफ़ोन या कार्बन ट्रांसमीटर के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार का माइक्रोफ़ोन है, जो ट्रांसड्यूसर की तरह कार्य करता है यह ध्वनि को विद्युत श्रव्य संकेत में परिवर्तित करता है। इसमें दो धातु की प्लेटें होती हैं जो कार्बन के कणिकाओं द्वारा अलग होती हैं। एक प्लेट बहुत पतली होती है और बोलने वाले व्यक्ति के मुख की तरफ होती है,जो डायाफ्राम (ध्वनिकी) के रूप में कार्य करती है। डायाफ्राम से ध्वनि तरंगे टकराती हैं और डायाफ्राम कम्पन करने लगता है, जिससे कणिकाओं पर अलग-अलग दाब उत्पन्न होता है, जो बदले में प्लेटों के बीच विद्युत प्रतिरोध को बदल देता है। जैसे- जैसे दोनों कणिकाओं को एक साथ करीब लाया जाता है वैसे वैसे उच्च दाब, प्रतिरोध को कम करता है कणिकाओं के माध्यम से प्लेटों के बीच एक स्थिर प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित की जाती है। अलग-अलग प्रतिरोध के परिणामस्वरूप धारा का मॉडुलन होता है, जिससे एक अलग विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है जो ध्वनि तरंग के अलग-अलग दबाव को पुन: उत्पन्न करता है। टेलीफ़ोनी में, यह धारा सीधे टेलीफोन तारों के माध्यम से टेलिफ़ोन एक्सचेंज तक जाती है। सार्वजनिक उद्घोषणा सिस्टम में इसे एक श्रव्य एंप्लिफायर द्वारा प्रवर्धित किया जाता है। हालाँकि, अधिकांश कार्बन माइक्रोफोनों की आवृत्ति प्रतिक्रिया एक संकीर्ण सीमा तक सीमित होती है, और उपकरण महत्वपूर्ण विद्युत रव (नॉइज़) उत्पन्न करता है।

1920 के दशक में निर्वात-नली प्रवर्धकों के प्रसार से पहले, कार्बन माइक्रोफोन उच्च-स्तरीय श्रव्य सिग्नल प्राप्त करने का एकमात्र व्यावहारिक साधन थे। वे 1980 के दशक तक टेलीफोन सिस्टम में व्यापक रूप से प्रयोग में लाये जाते थे, जबकि अन्य अनुप्रयोगों में बहुत पहले विभिन्न माइक्रोफोन डिजाइनों का उपयोग किया जाता था। उनकी कम लागत, मूल रूप से उच्च आउटपुट और आवृत्ति प्रतिक्रिया विशेषता टेलीफोनी के लिए पूर्णतया अनुकूल थी। सरल पुराने टेलीफोन सेवा (POTS) के लिए, कार्बन-माइक्रोफोन आधारित टेलीफोन अभी भी बिना किसी संशोधन के प्रयोग में लाये जाते हैं। कार्बन माइक्रोफोन, आमतौर पर संशोधित टेलीफोन ट्रांसमीटर, व्यापक रूप से प्रारंभिक AM प्रसारण प्रणालियों में उपयोग किए जाते थे, लेकिन उनकी सीमित आवृत्ति प्रतिक्रिया, साथ ही साथ काफी उच्च नॉइज़ स्तर, ने 1920 के दशक के अंत तक उन अनुप्रयोगों में उनके उपयोग को बंद कर दिया। बाद के कुछ दशकों तक वे कम अंत वाले सार्वजनिक संबोधन, सैन्य संबोधन और शौकिया रेडियो अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते थे।[1]

इतिहास

ह्यूजेस का पहला कार्बन माइक्रोफोन एक कार्बन बार से बना था जो दो धातु संपर्कों के बीच शिथिल रूप से निलंबित था, जिसमें से गुजरने वाली बैटरी से करंट होता था। ध्वनि तरंगें बार को कंपन करती हैं, कार्बन संपर्क बिंदुओं के प्रतिरोध को बदलती हैं, और धारा को बदलती हैं।

कार्बन माइक्रोफोन (जिसे तब ट्रांसमीटर कहा जाता था), पहला माइक्रोफोन था जिसने वाक् टेलीफोनी को समर्थ किया था। यह स्वतंत्र रूप से 1878 के आसपास इंग्लैंड में डेविड एडवर्ड ह्यूजेस और अमेरिका में एमिल बर्लिनर और थॉमस एडीसन द्वारा विकसित किया गया था। यद्यपि एडिसन को 1877 के मध्य में पहला पेटेंट प्रदान किया गया था, ह्यूजेस ने कुछ साल पहले कई साक्षियों के सामने अपने आविष्कार किए गए उपकरण का प्रदर्शन किया था, और अधिकांश इतिहासकार उन्हें इसके आविष्कार का श्रेय देते हैं।[2][3][4]

ह्यूजेस के उपकरण में विरल संकुलित कार्बन कणिकाओं का उपयोग किया गया था ध्वनिक तरंग से डायाफ्राम द्वारा कणिकाओं पर लगाए गए अलग-अलग दबाव के कारण कार्बन का प्रतिरोध आनुपातिक रूप से भिन्न होता है, जिससे ध्वनि संकेत का अपेक्षाकृत सटीक विद्युत पुनरुत्पादन होता है। ह्यूज ने इसे माइक्रोफोन नाम दिया था। उन्होंने ध्वनि केंद्र के माध्यम से कीड़ों के खुरचने की ध्वनि को बढ़ाकर रॉयल सोसाइटी को अपने उपकरण का प्रदर्शन किया। एडिसन के विपरीत, ह्यूजेस ने पेटेंट नहीं लेने का फैसला किया; इसके बजाय, उन्होंने अपने आविष्कार को दुनिया के लिए एक उपहार बना दिया।[5]

अमेरिका में एडिसन और बर्लिनर ने पेटेंट अधिकारों को लेकर लंबी कानूनी लड़ाई लड़ी। अंततः एक संघीय अदालत ने यह बताते हुए कि "एडिसन ने भाषण के प्रसारण में बर्लिनर से पहले ट्रांसमीटर में कार्बन का उपयोग विवाद से परे है" एडिसन को आविष्कार के पूर्ण अधिकार से सम्मानित किया,तत्पश्चात् एडिसन का आविष्कार और बर्लिनर के पेटेंट को अमान्य करार दिया गया था।[6][7]

कार्बन माइक्रोफोन आज के माइक्रोफोन का प्रत्यक्ष प्रोटोटाइप है और टेलीफोनी, प्रसारण और रिकॉर्डिंग उद्योगों के विकास में भी इसका महत्वपूर्ण योगदान था।[8] बाद में, कार्बन बटनों के बीच कार्बन कणिकाओं का उपयोग किया गया। 1980 से 1890 के दशक तक टेलीफोनी में कार्बन माइक्रोफोन का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था।[7]

प्रवर्धक के रूप में प्रयोग करें

कार्बन माइक्रोफोन का संचालन। जब ध्वनि तरंग चालक डायाफ्राम पर दबाव डालती है, तो कार्बन के कणिकाओं को एक साथ दबाया जाता है और उनका विद्युत प्रतिरोध कम हो जाता है।

कार्बन माइक्रोफोन का उपयोग प्रवर्धकों के रूप में किया जा सकता है।[9] इस क्षमता का उपयोग शुरुआती टेलीफोन पुनरावर्तक में किया गया था, जिससे निर्वात नली प्रवर्धकों से अग्रिम के युग में लंबी दूरी की फोन कॉल संभव हो गया थी। इन पुनरावर्तकों में, एक चुंबकीय टेलीफोन रिसीवर (एक विद्युत-से-यांत्रिक ट्रांसड्यूसर) को यांत्रिक रूप से कार्बन माइक्रोफोन से संयोजित किया गया था। क्योंकि एक कार्बन माइक्रोफ़ोन इससे गुजरने वाली धारा को बदलकर काम करता है, अधिकांश अन्य माइक्रोफोन की तरह सिग्नल वोल्टेज उत्पन्न करने के बजाय, इस प्रक्रिया का उपयोग कमजोर सिग्नल को बढ़ावा देने और उन्हें लाइन में भेजने के लिए किया जा सकता है। निर्वात नली के विकास के साथ इन प्रवर्धकों के उपयोग को छोड़ दिया गया था, जो उच्च लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) और बेहतर ध्वनि गुणवत्ता की पेशकश करते थे। निर्वात नली के सामान्य उपयोग में होने के बाद भी, 1930 के दशक के दौरान पोर्टेबल श्रव्य उपकरण जैसे श्रवण यंत्र में कार्बन प्रवर्धकों का उपयोग जारी रहा। वेस्टर्न (पश्चिमी) इलेक्ट्रिक 65A कार्बन प्रवर्धक 1.2" व्यास और 0.4" ऊँचा था और इसका वजन 1.4 औंस से कम था।[10] ऐसे कार्बन प्रवर्धकों को भारी बैटरी और निर्वात नली प्रवर्धकों द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है। 1950 के दशक तक, श्रवण यंत्रों के लिए कार्बन प्रवर्धकों को लघु निर्वात नली द्वारा बदल दिया गया था ( जल्द ही ट्रांजिस्टर द्वारा भी प्रतिस्थापित किया जाएगा)। हालाँकि, कार्बन प्रवर्धकों का उत्पादन और बिक्री अभी भी की जा रही है।[11] कार्बन माइक्रोफ़ोन द्वारा प्रदान किए गए प्रवर्धन का एक उदाहरण प्रतिक्रिया के कारण होने वाला कंपन था, यदि उसका ईयरफ़ोन कार्बन माइक्रोफ़ोन के पास रखा जाता था तो पुराने कैंडलस्टिक टेलीफोन से एक श्रव्य तेज आवाज निकलती थी ।

प्रारंभिक रेडियो अनुप्रयोग

पूर्वकालीनआयाम अधिमिश्रण रेडियो ट्रांसमीटर, रेडियो सिग्नल के वाक् मॉड्यूलेशन के लिए कार्बन माइक्रोफोन पर निर्भर थे। 1906 में रेजिनाल्ड फेसेंडेन द्वारा पहली लंबी दूरी की ध्वनि प्रसारण में,एलेक्जेंडरसन अल्टरनेटर से एक निरंतर तरंग को वाटर-कूल्ड कार्बन माइक्रोफोन के माध्यम से सीधे ट्रांसमिटिंग एंटीना को भेजा गया था। बाद में निर्वात नली कंपन का उपयोग करने वाली प्रणालियों ने मॉड्यूलेशन प्राप्त करने के लिए आउटपुट नली के ग्रिड पूर्वाग्रह को संशोधित करने के लिए कार्बन माइक्रोफोन के आउटपुट का उपयोग किया।

वर्तमान उपयोग

क्षेत्रों और देशों के अनुसार विभिन्न स्थितियों में पुराने टेलीफोन प्रतिष्ठानों के अलावा, कार्बन माइक्रोफोन आज भी कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों में उपयोग किए जा सकते हैं, हालांकि निर्माता वितरण बंद कर रहे हैं। उदाहरण के लिए Shure 104c,[12] मौजूदा उपकरणों के साथ इसकी व्यापक अनुकूलता के कारण 2010 के अंत में भी मांग में था।[13]

अन्य माइक्रोफ़ोन डिज़ाइनों की तुलना में कार्बन माइक्रोफ़ोन का मुख्य लाभ यह है कि वे किसी भी प्रकार के अतिरिक्त प्रवर्धन या बैटरी की आवश्यकता के बिना, बहुत कम डीसी वोल्टेज से उच्च-स्तरीय श्रव्य सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं। कार्बन माइक्रोफोन, बिजली की आपूर्ति का उपयोग करके, बिजली लाभ देता है। श्रृंखला में बैटरी, माइक्रोफोन और ईयरफोन को जोड़कर इसे आसानी से प्रदर्शित किया जा सकता है। यदि माइक्रोफोन और ईयरफोन को संपर्क में लाया जाता है तो सिस्टम कंपन करने लगता है। यह तभी संभव है जब लूप के चारों ओर बिजली लाभ एक इकाई से अधिक हो। माइक्रोफोन का कम वोल्टेज प्रदर्शन विशेष रूप से बहुत लंबी टेलीफोन लाइनों द्वारा संचालित दूरस्थ स्थानों में उपयोगी होता है, जहां तारों के विद्युत प्रतिरोध से डीसी वोल्टेज बहुत कम हो। अधिकांश सभी-इलेक्ट्रॉनिक टेलीफोनों को प्रयोग करने के लिए कम से कम तीन वोल्ट डीसी की आवश्यकता होती है, और प्रायः जब डीसी वोल्टेज बहुत कम होता है, ऐसी स्थितियों में ये निष्प्रयोजन हो जाते हैं, जबकि कार्बन ट्रांसमीटर टेलीफोन वोल्ट के एक अंश तक काम करना जारी रखते हैं। यहां तक ​​​​कि जहां वे काम करते हैं, इलेक्ट्रॉनिक टेलीफोन तथाकथित "क्लिफ इफेक्ट" से प्रभावित होते हैं, जिससे जब लाइन वोल्टेज एक स्तर से नीचे गिर जाता है तब वे अचानक काम करना बंद कर देते हैं। विशेष रूप से, इसका मतलब है कि पार्टी लाइन (टेलीफोनी) पर एक टेलीफोन सभी विद्युत प्रवाह को बाधित कर सकता है, और अन्य सभी लाइन धारा को काट सकता है। कार्बन माइक्रोफोन के साथ, एक ही लाइन पर सभी रिसीवर अभी भी कम आउटपुट के साथ काम करेंगे, हालांकि तब उत्पादन कम होगा।

कार्बन माइक्रोफोन का उपयोग खनन और रासायनिक निर्माण जैसे सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में भी व्यापक रूप से किया जाता है, जहां स्पार्किंग और परिणामी विस्फोटों के जोखिम के कारण उच्च लाइन वोल्टेज का उपयोग नहीं किया जा सकता है। कार्बन-आधारित टेलीफोन प्रणालियाँ उच्च-वोल्टेज ट्रांजिस्टर से होने वाले नुकसान के लिए भी प्रतिरोधी हैं, जैसे कि बिजली के हमलों से उत्पन्न होने वाले, और परमाणु विस्फोटों द्वारा उत्पन्न विद्युतचुंबकीय स्पंदन, और इसलिए इसको अभी भी महत्वपूर्ण सैन्य प्रतिष्ठानों में बैकअप संचार प्रणाली के रूप में बनाए रखा जाता है। कार्बन माइक्रोफोन का उपयोग खनन और रासायनिक निर्माण जैसे सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में भी व्यापक रूप से किया जाता है, जहां स्पार्किंग और परिणामी विस्फोटों के जोखिम के कारण उच्च लाइन वोल्टेज का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

संदर्भ

  1. ↑ Heil, B. The Microphone: A Short Illustrated History. QST, 90(6), 50
  2. ↑ Paul J. Nahin (2002). Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age. JHU Press. p. 67. ISBN 9780801869099.
  3. ↑ Huurdeman, Anton (2003). The Worldwide History of Telecommunications. John Wiley & Sons.
  4. ↑ "David Hughes". Retrieved 2013-12-30.
  5. ↑ "A brief history of microphones" (PDF). Retrieved 2012-12-17.
  6. ↑ Inventors Hall of Fame Archived June 10, 2006, at the Wayback Machine, E. Berliner, U.S. Patent 0,463,569 filed June 1877, issued November 1891
  7. ↑ Jump up to: 7.0 7.1 IEEE Global History Network: Carbon Transmitter. New Brunswick, NJ: IEEE History Center "Carbon Transmitter - GHN". Archived from the original on 2010-03-18. Retrieved 2009-01-14.
  8. ↑ "David Edward Hughes: Concertinist and Inventor" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-12-31. Retrieved 2012-12-17.
  9. ↑ Examples of amplifiers that were based on carbon microphones:
  10. ↑ Douglas Self. "Electro-Mechanical amplifiers (Western Electric 65A carbon amplifier in 66B hearing aid)". Archived from the original on 2015-09-23. Retrieved 2010-09-14.
  11. ↑ "GN 0686 Netcom In-Line Carbon Amplifier". Headset-Plus.com.
  12. ↑ "Model 104C Guide" (PDF). Shure Incorporated.[permanent dead link]
  13. ↑ "527c-as-a-replacement-for-model-104c".

ग्रन्थसूची

बाहरी संबंध

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