Autor:  Ing. Alejandro Bidondo

Es uno de los tipos de transducción más antiguos y se usan hoy en día en los microteléfonos ("handsets") de los aparatos telefónicos. No son usados con fines profesionales pero comprender su funcionamiento introduce el concepto de resistencia variable usado por los transistores y facilita su entendimiento.

Varios cientos de gránulos de carbón están contenidos dentro de una cavidad de bronce, cerrada en su abertura (y aislada eléctricamente) por medio de una tapa compuesta de carbón y bronce. Esta tapa está unida solidariamente a un diafragma metálico que está expuesto a las ondas sonoras. Cuando el sonido golpea el diafragma provoca una compresión de los gránulos de carbón cambiando la resistencia de contacto entre los mismos. Dado que existe una batería de corriente continua cerrando el circuito entre la tapa de bronce, el primario de un transformador y el receptáculo de los gránulos, toda variación de la resistencia de contacto entre gránulos provocará una variación de la corriente eléctrica circulante por el mencionado circuito.

De esta manera aparecerá una señal eléctrica variable similar a la señal acústica en el secundario del transformador.

Dado que la impedancia de la cápsula en sí misma es baja, por lo que la señal (tensión) de salida también lo es, se utiliza un transformador para aumentar ambas y eliminar la tensión continua aplicada por la batería.

La corriente por los gránulos no debe excederse de la recomendada por el fabricante porque para altos valores pueden fundirse entre sí.

Las principales desventajas de este tipo de micrófonos son:

• *Ruido en forma permanente tipo "hiss" debido al cambio de resistencia de contacto entre los gránulos de carbón.

• *Limitada respuesta en frecuencia.

• *Distorsión relativamente alta (poseen una reducida linealidad).

• *Poseen un reducido rango dinámico.

La frecuencia mínima del sistema está dada por la constante de tiempo del sistema (relación entre la masa móvil y la resistencia), mientras que la frecuencia máxima está dada por la resonancia del diafragma.

La respuesta en frecuencia (plana) de este tipo de micrófonos va desde los 70hz a los 2000Hz aproximadamente. Este tipo de micrófonos no son la opción adecuada para ambientes húmedos dado que los gránulos tienden a unirse (y perder el efecto de resistencia variable).

El parecido con el funcionamiento de un transistor reside en la posibilidad de controlar la resistencia entre dos terminales mediante una señal de control.

Este tipo de micrófono es muy similar a los micrófonos electrodinámicos de bobina móvil, pero el diafragma y la bobina son reemplazados por una cinta suspendida en la abertura de un circuito magnético.

Aquí la cinta transductora está expuesta al sonido en ambas caras. Por lo tanto responderá a la diferencia de presiones espaciales (o sea gradiente de presión) mediante una deformación del tipo flexión. Este movimiento dentro de un campo magnético induce una diferencia de potencial entre los extremos.

Como el principio de funcionamiento es similar al de bobina móvil, sus sensibilidades tienden a ser las mismas, pero al tener (el micrófono de cinta) una menor masa móvil esto resulta en una mejor respuesta a transitorios y una mayor susceptibilidad a los ruidos provocados por el viento ("wind noise").

La frecuencia mínima está dada por la resonancia fundamental de la cinta. Para una cinta de aluminio de una longitud de 20 a 50mm, un ancho de 2 a 3 mm y un espesor de varios micrómetros, la resonancia fundamental está aproximadamente entre los 10hz y 30hz.

La máxima frecuencia está dada por los efectos de difracción del micrófono. Dado que la cinta tiende a ser menor que el transductor de un micrófono de bobina móvil, tiende a tener una mayor frecuencia máxima que este último.

Como el micrófono de cinta es de tipo gradiente de presión, para incidencias de +/- 90( no existirá diferencias de trayecto, por lo tanto el gradiente será cero y la cinta no se moverá. Esto determina su patrón polar: figura de ocho, o sea, bidireccional.

La sensibilidad está descripta por:

Siendo:

h: Espesor de la cinta.

Co: Velocidad del sonido en el aire.

m: Masa de la cinta.

l: Longitud de la cinta.

B: Densidad de flujo magnético.

A: Área efectiva de la cinta.

Zs: Impedancia acústica específica.

Ø Ángulo de incidencia respecto de la normal a la cinta.

ALGUNAS VENTAJAS DADO EL PATRÓN POLAR:

• * Permite captar el sonido directo y las reflexiones traseras de un recinto, proveyendo una toma con un ITDG (Initial Time Delay Gap) bien definido. Este recurso es usado en el tipo de captación estereofónica Faulkner y Blumlein. En grabaciones en grandes salas o teatros, si los micrófonos están (relativamente) cerca de la fuente se registrará claramente la "Running Reverberance".

• *Dados dos interlocutores enfrentados permite su correcta captación fácilmente.

• *Permite reducir la incidencia de ruidos interferentes al orientar las zonas de captación nula (+/- 90() hacia ellos.

Este tipo de micrófono se ve afectado por el efecto de proximidad, que implica el incremento en amplitud de su respuesta a las bajas frecuencias al acercarse a la fuente (o sea estar en el campo cercano del sensor).

Los micrófonos de cinta no son robustos dado que una excitación de presión de gran amplitud puede causar una deformación permanente (ruptura del sensor).

Para evitar los efectos de comb filter ("filtro peine") que padecen todos los micrófonos hasta ahora mencionados al ser colocados dentro de un recinto, al comienzo del año 1978 se introdujo una nueva idea para la captación sonora: el uso de micrófonos (de condensador) ubicados al lado de una superficie reflejante (del sonido) o "zona de presión" donde se combinan en fase el sonido directo y el sonido reflejado. Así se creó el micrófono Pressure Zone Microphone.

El efecto de comb filter se presenta al existir dos o más trayectos de la señal sonora desde una fuente hacia un receptor (micrófono u oído).

Las consecuencias son la coloración del espectro de frecuencias debido a interferencias destructivas y constructivas entre sonido directo y reflejado.

Para evitar esto en una grabación se utilizan micrófonos PZM colocados sobre , por ejemplo, el piso o una pared, evitándose así la captación de las reflexiones de la superficie sobre la cual se situó el micrófono.

Conclusión: este tipo de micrófono se desarrolló para evitar la coloración tonal causada por el posicionamiento del mismo cerca de una superficie.

ALGUNAS VENTAJAS SON:

• *Respuesta en frecuencia amplia y suave (libre de filtros tipo "notch" debidos a interferencia destructiva).

• *Un incremento de 6dB en la sensibilidad debido a la suma coherente de la señal incidente y reflejada.

• *Una reducción de 3dB en la captación del campo reverberante respecto de un micrófono omnidireccional.

• *Provee una respuesta en frecuencia idéntica tanto para los sonidos incidentes en forma aleatoria como para los de incidencia directa, debido a la escasa coloración de su transferencia fuera de eje.

• *Calidad tonal consistente para fuentes móviles.

• *Patrón de captación hemiesférico.

En la siguiente figura podemos observar tanto el efecto "comb filter" como el funcionamiento de un micrófono PZM comparado con uno convencional.

Suerte y hasta la próxima!