Microfoons Inhoudsopgave Inhoudsopgave ........................................................................................................................................ 2 1 Wat is een microfoon? .................................................................................................................... 4 2 Specificaties van microfoons ........................................................................................................... 4 2.1 Gevoeligheid ............................................................................................................................ 4 2.2 Richtingsgevoeligheid .............................................................................................................. 5 2.3 Uitgangsweerstand of beter uitgangsimpedantie ................................................................... 8 2.4 Maximale geluidsdruk ............................................................................................................. 8 2.5 Ruisniveau ............................................................................................................................... 9 2.6 Frequentiekarakteristiek ....................................................................................................... 11 2.7 Soorten uitgangen ................................................................................................................. 12 2.7.1 Asymmetrisch ................................................................................................................ 12 2.7.2 Zwevend ........................................................................................................................ 14 2.7.3 Symmetrische uitgang ................................................................................................... 16 2.8 Overgangstechnieken tussen de verschillende soorten in- en uitgangen. .......................... 17 ........................................................................................................................................................... 18 Figuur 2-25:Elektronische schakelingen voor conversie van balanced naar unbalanced ................. 21 3 Soorten microfoons volgens omzettingstechniek ......................................................................... 21 3.1 Koolstof microfoon ................................................................................................................ 21 3.1.1 Werking ......................................................................................................................... 22 3.1.2 Toepassing ..................................................................................................................... 23 3.1.3 Datasheet koolstofmicrofoon........................................................................................ 24 3.2 Kristal microfoon ................................................................................................................... 25 3.2.1 Werking ......................................................................................................................... 26 3.2.2 Toepassing ..................................................................................................................... 31 3.2.3 Voorbeeld van een kristalmicrofoon ............................................................................. 32 3.3 Dynamische microfoon.......................................................................................................... 33 3.3.1 Microfoons Werking ......................................................................................................................... 34 2 LM 3.3.2 Toepassing ..................................................................................................................... 36 3.3.3 Voorbeeld van een dynamische microfoon ................................................................. 36 3.4 Band microfoons ................................................................................................................... 37 3.4.1 3.5 Condensator microfoon ........................................................................................................ 39 3.5.1 Werking ......................................................................................................................... 40 3.5.2 Voorbeeld van een condensatormicrofoon .................................................................. 42 3.5.3 Fantoomvoeding / batterijvoeding ............................................................................... 44 3.6 Elektret microfoon................................................................................................................. 45 3.6.1 Werking ......................................................................................................................... 45 3.6.2 Voorbeeld ...................................................................................................................... 46 3.7 Lasermicrofoon...................................................................................................................... 46 3.7.1 4 Voorbeeld van een bandmicrofoon: Beyer M260 ......................................................... 38 Werking ......................................................................................................................... 46 Soorten microfoons volgens gebruiksdoel .................................................................................... 48 4.1 Handmicrofoon...................................................................................................................... 48 4.2 Contactmicrofoon.................................................................................................................. 48 4.3 Meetmicrofoon ..................................................................................................................... 49 4.4 Richtmicrofoon ...................................................................................................................... 50 4.5 Tafelmicrofoon ...................................................................................................................... 50 4.6 Lavalier microfoon ................................................................................................................. 52 4.7 Headset.................................................................................................................................. 52 4.8 Head worn of hoofdmicrofoon.............................................................................................. 53 4.9 Kunstkop of dummy-head ..................................................................................................... 53 4.10 Draadloze microfoon ............................................................................................................. 54 5 Herhalingsvragen........................................................................................................................... 55 6 Figurenlijst ..................................................................................................................................... 57 7 Links ............................................................................................................................................... 59 8 Bronnen ......................................................................................................................................... 59 Microfoons 3 LM 1 Wat is een microfoon? Een microfoon (afgeleid van de Griekse woorden mikros = klein en fonè = geluid, stem) is een elektromechanisch onderdeel dat geluid omzet in een elektrisch signaal. Een microfoon zet een akoestisch signaal om naar een elektrisch signaal in twee stappen: Eerst wordt het akoestische signaal opgenomen door een membraan dat meetrilt met de geluidsgolf. De trilling van het membraan wordt vervolgens omgezet in elektrische spanningsvariaties die met de trilling van het membraan overeenkomen. Hoe dat gebeurt is afhankelijk van het type microfoon. Hoe beter de overeenkomst is tussen het oorspronkelijke akoestische signaal en het resulterende elektrische signaal, des te beter de microfoon is. 2 Specificaties van microfoons 2.1 Gevoeligheid Bij de keuze van een microfoon is de gevoeligheid een belangrijke parameter. Met de gevoeligheid van een microfoon bedoelt men hoeveel drukvariatie er nodig is om een bepaalde uitgangsspanning te bekomen. Een gevoeliger microfoon zal bij een gelijke drukverandering meer spanning leveren dan een minder gevoelige. Vaak wordt de gevoeligheid uitgedrukt in Volts/Pascal. Bvb: in de specificatie lezen we dat een microfoon een output levert van 50 mV bij een Spl (sound pressure level) van 94dB. Vraag: hoeveel Volt / Pascal is dit? Antw. de referentie van Spl (sound pressure level) is de gehoordrempel of 20µPa. 94dB komt dus overeen met een druk van: ( ) (bij geluidsdruk nemen we 20.log bij geluidsvermogen 10.log) P is de te zoeken druk: Microfoons 4 LM Dus: ( ) ( ) ( ) De microfoon heeft dus een gevoeligheid van 50mV/Pa. Algemeen kan men stellen dat, als de microfoon gevoeliger is, hij beter in staat is om stille geluiden op te vangen, alsook zal hij meer spanning genereren waardoor de afstand signaal tot ruis beter wordt. Gevoeligheid is niet de enige parameter die van belang is. 2.2 Richtingsgevoeligheid Een microfoon is niet even gevoelig in alle richtingen. Om dit te testen stellen we een microfoon op in een akoustisch afgesloten meetruimte. In diezelfde ruimte is een luidspreker die een constant geluidsniveau produceert. Laten we nu de microfoon 360° draaien en nemen we voor de verschillende hoeken dat de microfoon staat t.o.v. de luidspreker de uitgangspanning op dan krijgen we een beeld van de richtingsgevoeligheid van de microfoon. Deze test kan geautomatiseerd worden door gebruik te maken van een PC. Microfoons 5 LM Figuur 2-1: Opstelling voor het automatisch meten van de richtingskarakteristiek en frequentiekarakteristiek Figuur 2-2: Omnidirectionele en cardioïde (hartvormige) karakteristiek De bovenstaande microfoon met de cardioïde karakteristiek is het gevoeligst op 0° output = 0dB. De microfoon is het minst gevoelig op 180°, de output is teruggevallen met 25dB Vraag: Hoeveel % is dit ? Dus: Microfoons ( ) 6 LM ( ) ( ( ) ) = 5,6% van de output bij 0° Figuur 2-3:Bidirectionele karakteristiek, handige microfoon voor interviews Microfoons 7 LM Figuur 2-4:De richtingskarakteristiek is niet voor alle frequenties gelijk. 2.3 Uitgangsweerstand of beter uitgangsimpedantie Een microfoon is een bron. Elke niet ideale bron heeft een inwendige weerstand . Deze inwendige weerstand is een typische waarde of een specificatie van een microfoon. Ideaal wordt een microfoon aangesloten op een versterker met een ingangsweerstand die gelijk is aan de uitgangsweerstand van de microfoon. Er is immers maximum vermogen overdracht als Zin = Zuit 2.4 Maximale geluidsdruk Het maximale geluidsdrukniveau (maximum Sound Pressure Level) is het hoogste geluidsdrukniveau dat door de microfoon kan verwerkt worden. Voor de bepaling van de maximale geluidsdruk wordt de microfoon aangestuurd met een sinusvormige toon van 1 kHz en wordt de totale vervormingsfactor aan de uitgang gemeten. Wanneer de vervormingsfactor een bepaalde waarde (b.v. 0.5%) overschrijdt, dan is de maximale geluidsdruk bereikt. De fabrikant van de microfoon garandeert met de opgave van een maximale geluidsdruk dat zijn microfoon tot deze geluidsdruk functioneert zonder noemenswaardige vervorming te produceren. Microfoons 8 LM Typische waarden voor de maximale geluidsdruk bij een vervorming van 0.5% zijn: Dynamische microfoons: 120 ... 150 dB Elektret microfoons: 125 ... 140 dB In het algemeen kunnen we stellen dat de maximale geluidsdruk van veel dynamische microfoons hoger ligt dan die van condensatormicrofoons. Daarom wordt voor nabij-opnamen van extreem luide geluidsbronnen bij voorkeur van dynamische microfoons gebruik gemaakt. 2.5 Ruisniveau Elke component genereert ruis. Wanneer men een microfoon in een perfect stille ruimte opstelt en men deze met een goede brom- en ruisvrije versterker verbindt, dan zal men vaststellen dat de microfoon toch een kleine spanning afgeeft die hoorbaar is als ruis. Ruis wordt veroorzaakt door de willekeurige beweging van elektronen in het koper en de willekeurige beweging van luchtmoleculen over het membraan. Het ruisniveau ligt liefst zo laag mogelijk. Bij dynamische microfoons met een spreekspoelimpedantie van 200 ohm bedraagt het ruisniveau bij een genormaliseerde meting ca. 0,8 μV Of deze geringe spanning de opname stoort hangt aan de ene kant af van de omzettingsfactor van de microfoon en aan de andere kant van de geluidssterkte van de geluidsbron die wordt opgenomen. Vaak wordt de verhouding uitgedrukt signaal t.o.v. ruis. In dB bekomen we dit door: ( ) Het signaal wordt normaal gezien gemeten bij 94dB Spl wat overeen komt met een drukverandering van 1Pa Laten we als voorbeeld aannemen dat we een dynamische microfoon hebben met een omzettingsfactor van slechts 1 mV/Pa en dat we een spreker moeten opnemen die op één decimeter afstand staat. We kunnen hier rekenen met een geluidsdruk van 0,06 Pa. Bij deze geluidsdruk zal de microfoon een spanning van 0,06 mV afgeven. Dat is in verhouding tot de eerder genoemde ruisspanning van deze microfoon van 0,8 μV ( ) Wanneer we in plaats van deze microfoon een dynamische microfoon toepassen met echter een gevoeligheid van 2 mV/Pa dan is de afstand tussen bruikbare signaalspanning en ruisspanning 43 dB. Microfoons 9 LM We kunnen de ruis ook uitdrukken in dB (Spl), met ander woorden met welke geluidsdruk komt de ruisspanning overeen? Rekenvoorbeelden: ruisspanning of ruisgetal De Beyerdynamic MCE 87S heeft een ruisspanning van 3.8 μV en een gevoeligheid van 4.2 mV/Pa. Opdracht: Druk de ruis uit in dB spl. Om een spanning te bekomen van 3,8µV is een geluidsruk nodig van: Ten opzichte van de referentiedruk van 20µPa hebben we dus een equivalente Spl nodige van: om een ruis te bekomen van 0,8µV. Meestal worden de resultaten nog gewogen volgens een correctiecurve (bvb de A-curve) omdat het oor niet een gevoelig is voor alle frequenties. De berekening hierboven houd nog geen rekening met deze correctie. In bepaalde specificaties spreekt men ook van signaal ruis afstand. Deze is gemakkelijk te bereken als Signaalniveau vermindert met ruisniveau. Bij bovenstaande microfoon is de signaal-ruisafstand bij een drukverandering van 1PA (94dB spl) 94dB-33dB=61dB Microfoons 10 LM 2.6 Frequentiekarakteristiek De frequentiekarakteristiek van een microfoon wordt opgenomen door deze in een meetkamer te plaatsen en aan de microfoon alle frequenties tussen een ondergrens en een bovengrens aan te bieden (meestal 20Hz tot 20kHz) bij een constante geluidsdruk. Bij al deze frequenties wordt de uitgangspanning van de microfoon gemeten en grafisch uitgezet. Figuur 2-5:Frequentiekarakteristiek van de Shure SM58 Ideaal zou de microfoon voor alle frequenties dezelfde spanning afgeven. In de praktijk is dit onder andere door resonanties van de constructie niet haalbaar. De frequentiekarakteristiek heeft een goed beeld over het gedrag van de microfoon bij verschillende frequenties. Voor kwaliteits instrument microfoons moet de grafiek zo vlak mogelijk verlopen tussen 20Hz en 20 kHz. Sommige artiesten hebben geven voor sommige toepassingen voorkeur voor microfoons met een niet vlakke karakteristiek. Deze vertekenen het beeld en geven het geluid een bepaalde “klankkleur” Interpretatie van de frequentiekarakteristiek. Bij de interpretatie van de frequentiekarakteristiek kunnen we van onderstaande vuistregels uitgaan: Microfoons Stijging van de karakteristiek bij lage frequenties: klank warm en “wollig”. Daling van de karakteristiek bij lage frequenties: klank dun. Stijging van de karakteristiek bij middenfrequenties rond 1 kHz: klank enigszins hol en agressief. Stijging van de karakteristiek bij middenfrequenties boven 1 kHz: klank nadrukkelijk en agressief. Stijging van de karakteristiek bij hoge frequenties: klank helder en scherp. Daling van de karakteristiek bij hoge frequenties: klank dof. Onregelmatige karakteristiek: klank hol. 11 LM Sommige microfoons hebben ingebouwde schakelbare filters om bepaalde gebieden te verzwakken of te versterken. In principe kan dit evengoed gebeuren met de equaliser op het mengpaneel. Figuur 2-6:Werking van het roll-off filter bij de Sennheiser MD441 In de Sennheiser MD441 is een roll-off filter ingebouwd. Hiermee kan men het proximity effect (een teveel aan lage tonen als de microfoon dicht bij een bron komt) gecorrigeerd worden. Omdat alle bronnen anders zijn, zijn er meerdere standen. 2.7 Soorten uitgangen Er zijn verschillende manieren waarop een microfoon kan aangesloten worden. Een microfoon is een bron en heeft dus minstens twee aansluitingen. Veelal wordt met drie aansluitingen gewerkt, hierdoor kan men stoorsignalen beter verwerpen. 2.7.1 Asymmetrisch Een asymmetrische microfoonuitgang (unbalanced) heeft slechts twee aansluitingen. Een draad is de “warme draad” (hot), de andere is de massa. Storingen die opgepikt worden kunnen niet meer uit het signaal gehaald worden. Dit is de meest eenvoudige verbinding maar de meest stroringgevoelige. Microfoons 12 LM R Storing R + + - U1 Uo=-U1+ Ustoring Afscherming Figuur 2-7: asymmetrische uitgang met asymmetrische ingang Veel gebruikte aansluiting bij asymmetrische microfoons zijn de 3,5mm mono jack en de 6,5 mm mono jack. De afgeschermde kabel is normaal gezien één-aderig. De afscherming is de massa en fungeert als tweede draad en als kooi van Faraday. Figuur 2-8: afgeschermde kabel voor asymmetrische verbindingen Figuur 2-9: 3,5 mm en 6,5mm mono jack connector Microfoons 13 LM 2.7.2 Zwevend Bij de zwevende uitgang wordt een derde verbinding gebruikt. Het bronsignaal wordt via twee draden ( “+” en “-“ of hot en cold) getransporteerd. De mantel of massa zorgt nog steeds voor de afscherming. R Storing Afscherming R U1 U1 R + Uo=-(U1+storing-storing) =-U1 R Storing Figuur 2-10: Zwevende uitgang aangesloten op een verschilversterker Er is geen elektrisch contact tussen de signaaldraden en de massa aan microfoonzijde. Vandaar dat we deze aansluitingsvorm “zwevend” noemen. Bij een storing ten gevolge van een elektromagnetisch veld wordt dit door beide geleiders opgepikt. De zin van het veld is voor beide geleiders hetzelfde, dus de polariteit van de stoorspanning ook. Er is dus, op stoorgebied geen potentiaal verschil tussen beide draden. De verschilversterker versterkt enkel het potentiaalverschil tussen beide draden. De stoorspanning die geïnduceerd is tussen beide draden en massa wordt verworpen. Voor zwevende verbindingen wordt vaak een stereojack gebruikt of de XLR plug. De afgeschermde kabel heeft uiteraard twee geleiders en één afscherming. Deze uitgang wordt net als de symmetrische uitgang benoemd als “balanced” Isolatie Massa “-“ of cold “+” of hot Figuur 2-11: 6,3 mm jack voor zwevende en symmeterische verbinding (balanced) Microfoons 14 LM Figuur 2-12: mannelijke en vrouwelijke XLR connector Figuur 2-13: aansluitingen bij de XLR connector Figuur 2-14: 3-pins DIN connector (de middelste klem is de massa) Figuur 2-15: afgeschermde kabel voor symmetrische en zwevende aansluitingen Microfoons 15 LM 2.7.3 Symmetrische uitgang Bij een symmetrische uitgang zijn er twee bronnen in tegenfase. Meestal bekomt men dit door toepassing van een uitgangstransfo in de microfoon. Voor de storingsgevoeligheid geldt hetzelfde als bij zwevend. Beide gewenste signalen zijn in tegenfase, de storing is op beide aansluitingen in fase. Aangezien de verschilversterker enkel de verschillen versterkt zal de storing verworpen worden. R Storing R U1 - + - R + + U2 U1+ storing - Uo=-((U1+storing)-(U2+storing)) Omdat U1=(-U2) U2 + storing R Uo=-(2.U1) - Figuur 2-16: symmetrische uitgang op symmetrische ingang De aansluitingen gebeuren op dezelfde manier als bij zwevend, meestal met stereo jack of XLR. Het maakt dus niet uit of een bron zwevend of symmetrisch is zolang men deze aansluit op een symmetrische of gebalanceerde ingang. Microfoons 16 LM 2.8 Overgangstechnieken tussen de verschillende soorten inen uitgangen. Zolang de uitgang van de microfoon overeenkomt met de ingang van de versterker, mengpaneel of opname-apparaat is er geen probleem. In bepaalde gevallen kan de stekker verschillend zijn, bvb XLR op de microfoon en stereo jack op de versterker, maar daar kan een verloopstuk voor gemaakt of gekocht worden. Figuur 2-17: verloopstuk van XLR-> Jack 6,5mm Figuur 2-18: verloopkabel van XLR -> Jack Als de uitgang van de microfoon zwevend of symmetrisch (balanced) is en de ingang van de versterker asymmetrisch (unbalanced) dan moeten we van drie naar twee aansluitingen komen. Dit gaat het eenvoudigst door de “koude klem” met massa te verbinden. Doordat we de verbinding “gedegradeerd” hebben tot een asymmetrische verbinding zijn we de voordelen in verband met storingsongevoeligheid van de zwevende verbinding kwijt. Je kan zelf een kabel maken, een kant en klare kopen of opteren voor een compact verloopstuk. Microfoons 17 LM Figuur 2-19: van zwevend naar asymmetrisch (met verlies van storingsongevoeligheid) Figuur 2-20: verloopkabel van XLR naar asym. Jack Microfoons Figuur 2-21: verloopstuk van XLR naar asym. jack 18 LM Bij symmetrische uitgang is bovenstaande oplossing in principe ook mogelijk, maar daar is de situatie nog slechter omdat men één bron kortsluit. Aangezien de stromen die een microfoon levert beperkt zijn is dit niet destructief. Behalve het verlies van storingsongevoeligheid halveert de uitgangsspanning als we deze methode toepassen. Deze methode is dus niet aan te raden. De enige goede oplossing, om een zwevende of symmetrische uitgang aan te sluiten op een asymmetrische ingang is het gebruik een overgangsstuk of convertor. Je plaatst dit zo dicht als mogelijk bij de versterker, zodat de transmissielijn (kabel) balanced blijft In zijn eenvoudigste vorm is de converter een (kleine) transfo, het voordeel is er geen externe voeding nodig is. Deze transformatoren bestaan in verschillende uitvoeringen, voor montage op een print, als adapter enzv. Adapter met ingebouwd transfo (ShureA85F) Jensen microfoon transformator Neutrik microfoon transformatoren Figuur 2-22: enkele voorbeelden van microfoontransfo's Figuur 2-23: passieve aanpassing van sym/zwevend-> asym. In plaats van een transformator kan men ook elektronische schakeling gebruiken. Deze moet uiteraard gevoed worden. Je kan die zelf bouwen of kant en klaar kopen. Microfoons 19 LM Figuur 2-24: actieve aanpassing met versterking. (schema en transfo Jensen) In bovenstaande schakeling gebeurt de aanpassing van balanced naar unbalanced met de transfo. De transfo zorgt voor een impedantieaanpassing en voor een spanningswinst. De niet inverterende versterker zorgt voor een extra spanningsversterking zodat de uitgang in principe op een line ingang kan aangesloten worden. Microfoons 20 LM Figuur 2-25:Elektronische schakelingen voor conversie van balanced naar unbalanced 3 Soorten microfoons volgens omzettingstechniek Bekijken we nu de soorten microfoons. Er zijn verschillende methoden om microfoons in te delen want er bestaan zeer veel soorten microfoons. Een mogelijke indeling is deze volgens het omzettingsprincipe. Hoe wordt de veranderende luchtdruk omgezet in een elektrisch signaal, want, dat is het doel van de microfoon. 3.1 Koolstof microfoon De koolstof microfoon werd in 1877 uitgevonden door Thomas Alva Edison. Er zijn nog enkele anderen die de uitvinding van de microfoon claimen waaronder Edward Hughes en Emile Berliner. Tot aan de uitvinding van de elektronenbuis (radiolamp) was de koolstofmicrofoon de enige methode om geluid op te pikken en om te zetten in een voldoende stroom voor telefonie. Microfoons 21 LM De koolstofmicrofoon is dan ook lang gebruikt geweest voor telefonie. Enkele oude microfoons: http://www.sparkmuseum.com/MISCMIC.HTM 3.1.1 Werking De werking van de hedendaagse koolstofmicrofoon berust op een gesloten ruimte die gevuld wordt met koolstofpartikels. In die ruimte zijn aan de ene zijde twee elektroden aangebracht, aan de andere zijde is er een membraan. Komt er een luchtdruktoename op het membraan dan zullen de koolstofpartikels meer samengeperst worden, hierdoor neemt de weerstand van de microfooncapsule af. Omgekeerd, bij luchtdrukvermindering, zal het membraan minder druk uitoefenen waardoor de korrels minder op elkaar geperst worden, de weerstand neemt toe. Figuur 3-1 opbouw van de koolstofmicrofoon Microfoons 22 LM Figuur 3-2: werking van de koolstofmicrofoon 3.1.2 Toepassing Doordat koolstofmicrofoons veel ruis genereren , een minder frequentiekarakteristiek hebben en de koolstofkorrels de neiging tot kleven hebben worden ze hedendaags niet veel meer gebruikt. In de vroegere telefonie waren ze erg populair omdat ze een grote versterking leveren die met geen enkele ander microfoon haalbaar is. Sinds de uitvinding van de transistor kan men echter goedkoop en eenvoudig versterkers maken waardoor dit tegenwoordig geen noemenswaardig voordeel meer is. In moderne telefooninstallaties worden geen koolstofmicrofoons meer gebruikt. Enkel in oudere telefooninstallaties, voornamelijk in derde wereldlanden vinden we nog koolstofmicrofoons terug. In de ontwikkelde landen worden ze, omdat ze extreem ongevoelig zijn voor elektromagnetische impulsen, nog gebruikt als backup telefooninstallatie bij militaire toepassingen. Met één voeding, twee koolstofmicrofoons en twee ontvangers kan je een duplex verbinding opzetten. Er zijn geen versterkers nodig zolang de afstand niet te groot wordt. Microfoons 23 LM Figuur 3-3: principeschema van een tweeweg telefoon met koolstofmicrofoons Figuur 3-4: schema van een telefoon met koolstofmicrofoon 3.1.3 Datasheet koolstofmicrofoon Microfoons 24 LM Figuur 3-5: datasheet van een koolstofmicrofoon 3.2 Kristal microfoon Een kristalmicrofoon is een microfoon waarvan de werking berust op het piëzo-elektrisch effect. Microfoons 25 LM Figuur 3-6: opbouw van een ouderwetse kristalmicrofoon Zowel de uitgangsimpedantie als de spanningsafgifte zijn, in vergelijking met een elektrodynamische microfoon, zeer hoog. Hierdoor waren ze vroeger vrij populair. Buizenversterkers hadden een hoge ingangsweerstand, en door de hoge spanningsafgifte van de kristalmicrofoon kon men een voorversterkertrap uitsparen. Door de mechanische overbrenging tussen de conus en het kristal, het optreden van resonanties in de conus, is de geluidskwaliteit doorgaans matig. Door de opkomst van betaalbare dynamische- en elektretmicrofoons is de kristalmicrofoon vrijwel geheel buiten gebruik geraakt. Hedendaags worden kristal microfoons enkel nog gebruikt als pickup element voor muziekinstrumenten . Zie 3.2.2. Het piezo principe wordt wel in tal van andere toepassingen gebruikt, gaande van aansteker tot piezomotors. 3.2.1 Werking Het woord piëzo is afgeleid van het Griekse woord piezein, wat drukken betekent. Het piëzo-elektrisch effect is het verschijnsel dat, kristallen van bepaalde materialen onder invloed van druk (bijvoorbeeld buiging) een elektrische spanning produceren en andersom, ze vervormen als er een elektrische spanning wordt aangelegd. In rust levert het kristal geen spanning (fig 3.7 links). Rekt men het kristal uit dan wordt een spanning met een bepaalde polariteit gegenereerd (fig 3.7 midden. Drukt men het kristal samen dan keert de polariteit van de spanning om (fig 3.7 rechts). Dit effect is van belang voor het gebruik als microfoon of ook als sensor. Microfoons 26 LM Figuur 3-7: piezo-effect van druk naar spanning Het principe werkt in beide richtingen, brengt men spanning aan dan vervormt het kristal. Van dit principe wordt gebruik gemaakt in piezo actuator zoals buzzers en luidsprekers Figuur 3-8: piezo-effect, van spanning naar druk Een buzzer zoals gebruikt in een muziekkaart kan als microfoon ingezet worden. Microfoons 27 LM Figuur 3-9: voorbeelden van piezo buzzers De interne bouw van een kristalmicrofoon is weergegeven in de onderstaande Figuur ? Figuur 3-10: opbouw kristal microfoon Ten gevolge van de geluidsgolven beweegt de conus of diafragma. Via de drijfpin zorgt dit voor een vervorming van het piëzo-elektrisch kristal . Deze vervorming veroorzaakt een elektrisch uitgangssignaal (spanning die via de elektrodes en de aansluitdraden naar buiten gebracht wordt. Een dergelijke kristalmicrofoon is bijgevolg een spanningsbron. Wel heeft deze microfoon een zeer hoge capacitieve uitgangsimpedantie De kristalmicrofoon heeft bij 30 Hz een inwendige impedantie van ± 20 MΩ (bijna zuiver capacitief) en produceert een open klemspanning van enkele honderden mV (tot ±1V piek). De kristalmicrofoon kan bijgevolg enkel gebruikt worden op versterkers met een hoogohmige ingang. Een normale versterkeringang heeft een ingangsweerstand van enkele tientallen KΩ. Sluiten we een kristalmicrofoon rechtstreeks aan op een dergelijke middelohmige ingang dan zal de klemspanning fel dalen. Bovendien vormt de uitgangscapaciteit met de ingangsweerstand een hoog doorlaat filter wat leidt tot een scherpe klank (te weinig bassen) Microfoons 28 LM Figuur 3-11: simulatieschema van de kristalmicrofoon (V1, C1) en ingangsweerstand van de versterker (R1) Figuur 3-12: frequentiekarakteristiek met twee verschillende waarden voor R1 De kantelfrequentie (-3dB) punt van een eerste orde RC filter is: Bereken nu zelf de waarde van R1 met C1=14nF) voor de hoogste lijn (groen ) en onderste lijn (rood) Zoals uit bovenstaande grafiek blijkt kan men de weergave van de lage tonen verbeteren door een versterker te bouwen met een hoge ingangsweerstand. Hierna volgen twee versies, een goedkope oplossing met een FET transistor en een duurdere met behulp van een opamp. Microfoons 29 LM Figuur 3-13: Fet als impedantie aanpassing Figuur 3-14: praktische uitvoering van fig. 3-13 Figuur 3-15: betere oplossing, opamp als versterker / impedantieaanpassing Microfoons 30 LM 3.2.2 Toepassing Vroeger werd, zoals eerder reeds aangehaald, de kristalmicrofoon gebruikt als universele microfoon. Tegenwoordig wordt deze enkel nog toegepast als pickup element voor akoestische instrumenten, bvb. harp, viool, gitaar, mondharmonica. Het kristal pickup element is nogal populair omdat de microfoon een soort vervorming levert die graag gehoord wordt door sommige artiesten. Figuur 3-16: crystal pickup element gemonteerd op een akoustische gitaar http://www.doublebassguide.com/?s=pizzicato Microfoons 31 LM 3.2.3 Voorbeeld van een kristalmicrofoon Frequency Response: 30 Hz - 8 kHz Open Circuit Voltage:, -49 dB (0 dB = 1 volt per microbar) @ max. gain 35 mV/Pascal Figuur 3-17: voorbeeld van een kristal microfoon, let op de hoge output en de weinig vlakke frequentiekarakteristiek. Figuur 3-18: piezo pickup voor viool met 6,3 mm jack aansluiting Microfoons 32 LM 3.3 Dynamische microfoon De dynamische microfoon is een veel gebruikte microfoon. We vinden deze terug in allerlei vormen voor diverse toepassingen. Het principe van de microfoon berust op het bewegen van een spoel in een magnetisch veld. Figuur 3-19: doorsnede van een dynamische microfoon Het principe van een dynamische microfoon is hetzelfde als van een luidspreker. We kunnen luidsprekers ook als microfoons gebruiken, maar de kwaliteit is, omwille van de zwaardere conus minder. Microfoons 33 LM In babyfoons of intercoms wordt een luidspreker zowel als microfoon en als luidspreker gebruikt, de stand van de drukknop bepaalt dan de functie van de dynamische omzetter. Figuur 3-20: schema van een intercom of babyfoon 3.3.1 Werking Figuur 3-21: werking van de dynamische microfoon De geluidsgolven (1) veroorzaken een trilling van het membraan (2). Het membraan is verbonden met de spoel (3) die zwevend (beweeglijk) is opgebouwd rond een permanente magneet (4). De spoel beweegt dus in het magnetisch veld met hetzelfde ritme als de geluidsdruk (1) In de spoel wordt volgens de wetten van Lenz. een spanning geïnduceerd die evenredig is met de amplitude en de frequentie van het geluid. Hierin is L de inductie van de geleider of spoel en: Microfoons 34 LM De fluxverandering per tijdseenheid. Men kan de werking ook verklaren met de volgende regel: Hierin is B de magnetische fluxdichtheid in Tesla of Wb/m², l de lengt van de geleider in het magnetisch veld in m en v de snelheid waarmee de geleider beweegt in m/s. De gegenereerde spanning (max. enkele mV) is veel lager dan deze van een koolstofmicrofoon of kristalmicrofoon. De uitgangsimpedantie is eerder laag. Men kan de spoel immers niet te groot maken, het gewicht zou teveel toenemen. Hierdoor zou de massatraagheid verhogen. wat een negatief effect heeft op de maximale frequentie die de omvormer aankan. Microfoons 35 LM 3.3.2 Toepassing Dynamische microfoons zijn universeel inzetbaar. Ze zijn robuust, hebben geen voeding nodig, hebben een goed klankbeeld. Ze hebben een groot dynamisch bereik (werken goed vanaf een zeer geringe geluidsdruk tot bij een zeer hoge druk). De weergave van hoge frequenties is door de massa van de spoel over het algemeen iets minder dan deze een condensatormicrofoon. 3.3.3 Voorbeeld van een dynamische microfoon Als voorbeeld nemen we de populaire Sennheiser MD 441 microfoon. Figuur 3-22: voorbeeld van een dynamische microfoon Microfoons 36 LM 3.4 Band microfoons Het werkingsprincipe van de bandmicrofoon beter bekend als ribbonmicrofoon is het zelfde als bij de dynamische microfoon. In plaats van membraan en spoel vangt een zeer dun metalen bandje de trillingen op. Dat bandje fungeert dus in feite als membraan en als spoel met één wikkeling. Een bandmicrofoon kan zeer lage frequenties, tot 30Hz, registreren. Een bandmicrofoon is erg kwetsbaar en zéér gevoelig voor windstoten/blazen. Eén keer hard blazen in de microfoon en de band moet worden vervangen omdat die vervormd (beschadigd) is geraakt. Om die reden dienen bandmicrofoons met een windsok te worden bedekt als ze verplaatst worden. Bandmicrofoons raakten in de jaren 70 uit de gratie en werden lange tijd nauwelijks meer gebruikt. Figuur 3-23: principe van een bandmicrofoon Microfoons 37 LM 3.4.1 Voorbeeld van een bandmicrofoon: Beyer M260 Microfoons 38 LM Figuur 3-24: voorbeeld van een bandmicrofoon. De transfo dient om de zeer lage ingangsimpedantie en ingangsspanning te verhogen. 3.5 Condensator microfoon Een ander veel toegepaste microfoon is de condensator microfoon. Hij is fragieler dan de dynamische microfoon. Zijn grootste nadeel is dat deze niet kan werken zonder gelijkspanningsbron. Vaak zit in de condensatormicrofoon een batterij. Als alternatief voor de batterij kan er met een zogenaamde fantoomvoeding gewerkt worden (zie 3.4.3) Het dynamisch bereik van een condensatormicrofoon is kleiner dan dit van een dynamische microfoon, bij hoge geluidsdruk bestaat er gevaar voor plop- en kraak geluiden. Het werkingsprincipe berust, zoals je uit de naam kan afleiden, op de werking van een condensator. Microfoons 39 LM Hierdoor hebben condensatormicrofoons een hoge (capacitieve) uitgangsweerstand. 3.5.1 Werking De condensatormicrofoon is in feite een condensator waarvan één plaat gevormd wordt door het membraan waarop men een geleidende laag is aangebracht. De andere plaat is een vaste plaat die geïsoleerd opgesteld staat van het membraan. Figuur 3-25: opbouw van de condensator microfoon Bijgevolg ontstaat een condensator met een capaciteit: C . A d Hierin is: A in m2 d in m C in Farad 0 . r 0 8,854.1012 F / m r de relative diëlektrische constante (1 voor lucht) Als het membraan trillingen opvangt, dan verandert de afstand d en bijgevolg de capaciteit C. De condensator wordt echter via een gelijkspanningsbron en een weerstand R geladen. De lading in de condensator is: Microfoons 40 LM Qc U C .C of Uc Qc C Doordat de laadweerstand R vrij groot gekozen is zal de tijdsconstante .R.C groot zijn. Hierdoor kan den condensator niet snel op- of ontladen. Dus, als QC constant blijft en C verandert, dan moet volgens de formule U c Qc de spanning C C veranderen. Vaak zit er in de microfoon reeds een aanpassing /versterking zodat de uitgangsimpedantie van de microfoon verlaagd wordt. R1 10M R2 (10M DELETED) R3 150 C1 0.1 MFD 50V C2 0.1 MFD 50V B1 48V INTERNAL BATTERY Q1 MFP-102, JFET, Figuur 3-26: condensatormicrofoon met ingebouwde FET voorversterker en voeding Microfoons 41 LM 3.5.2 Voorbeeld van een condensatormicrofoon Microfoons 42 LM Figuur 3-27: voorbeeld van een condensatormicrofoon Microfoons 43 LM 3.5.3 Fantoomvoeding / batterijvoeding Ondertussen weten we dat een condensatormicrofoon steeds een voedingsspanning nodig heeft. In veel condensatormicrofoons is er plaats voorzien voor een batterij. Een batterij in een microfoon is niet ideaal. Deze moet regelmatig vervangen worden, ze raken leeg op ongewenste momenten enzv. Daarom heeft men naar een oplossing gezocht om de voedingsspanning mee te geven vanuit de versterker of het mengpaneel. Als dit gebeurd spreken we van een fantoomvoeding. De microfoonkabel transporteert dan niet enkel het geluid (wisselspanning), maar ook een gelijkspanning (DC spanning) die zorgt voor de voeding van de microfoon. Omdat niet alle versterkers over deze mogelijkheid beschikken kan men op de microfoon meestal kiezen tussen batterijvoeding en fantoomvoeding. Op het mengpaneel kan men eveneens kiezen om de fantoomvoeding wel of niet in te schakelen. Bij gebruik van dynamische microfoons of bandmicrofoons staat de fantoomvoeding uiteraard op uit. Figuur 3-28; principe van fantoomvoeding In bovenstaand schema zal aan de versterkerzijde L2 zorgen dat er geen wisselspanning doorgaat naar de fantoomvoeding. De koppelcondensator C4 zorgt ervoor dat enkel de wisselspanning (het signaal) op de versterker toekomt. De fantoomspanning wordt tegengehouden door C4. Aan microfoonzijde zorgt L1 ervoor dat de fantoomvoeding de FET en de microfoon van de nodige DC-spanning voorzien. Het AC-signaal wordt door L1 en C3 weg gefilterd. De condensator C1 zorgt ervoor dat er geen DC spanning op de uitgang van de FET versterker komt en zorgt er tevens voor dat de versterkte wisselspanning van de microfoon verder kan naar de microfoonkabel. Microfoons 44 LM 3.6 Elektret microfoon De elektret microfoon is een variante van de condensator microfoon. De werking is fundamenteel niet erg verschillend van de condensatormicrofoon. Figuur 3-29: elektret microfooncapsule Ze zijn compact (tot enkele mm), gemakkelijk in massaproductie te maken, dus goedkoop Ze worden gebruikt in telefoons, als ingebouwde micro voor recorders en in kleine goedkope microfoons (bvb dasspeld microfoons) Recent wordt de elektret microfoon ook gebruikt voor het serieuze werk, bijvoorbeeld in de AKG C1000 S 3.6.1 Werking Een elektret microfoon werkt principieel identiek als een condensator microfoon. Het verschil zit erin, dat, door gebruikmaking van moderne plastic-films, een elektrische gelijkspanning permanent in de film waaruit het membraan gemaakt is wordt ‘ingebakken’. Hierdoor wordt het membraan in vergelijking met voorgaand type, een stuk dikker, dus minder elastisch. Figuur 3-30: werkingsprincipe van de elektret microfoon Microfoons 45 LM Bij de AKG C1000 wordt de lading in de back-plate aangebracht waardoor het nadeel van het dikkere membraan wegvalt. Hierdoor is het elektret principe ook bruikbaar voor het betere werk. De elektret cel wordt steeds verbonden met een versterker, meestal een FET transistor of opamp. Hierdoor is er jammer genoeg, nog steeds nood aan een voedingspanning voor deze microfoon. Deze kan echter lager zijn ten opzichte van de relatief hoge spanningen die nodig zijn oor de gewone condensatormicrofoons. . 3.6.2 Voorbeeld Figuur 3-31: voorbeeld van een elektret microfoon 3.7 Lasermicrofoon Een lasermicrofoon wordt voornamelijk gebruik voor het beluisteren van ruimtes waartoe men geen toegang heeft. Het gebruik is voornamelijk gekend uit films. Of dit enkel in films gebruikt wordt? http://www.zdnet.com/news/sniffing-keystrokes-via-laser-and-keyboard-power/280184 3.7.1 Werking Allereerst een waarschuwing! Let op, bij het werken met lasers kan er schade aan de ogen optreden. Draag steeds een bril en zorg ervoor dat het licht niet in iemands ogen kan schijnen. Microfoons 46 LM Lasers bestaan in verschillende klassen. Class 1 - de laser is ongevaarlijk, hetzij door een laag vermogen, dan wel door een afscherming die ervoor zorgt dat het licht de ogen niet kan bereiken. De lasers in cd-branders hebben een vrij hoog vermogen, maar zijn klasse 1 om laatstgenoemde reden. Lasers in streepjescodelezers vallen ook onder deze klasse omdat de laserbundel zo snel beweegt dat er nooit een gevaarlijke hoeveelheid licht in het oog kan komen. Class 2 - de laser is ongevaarlijk bij normaal gebruik, omdat de reflex om het oog te sluiten voorkomt dat er een oogschade optreedt. Dit zijn zichtbaar-licht-lasers met vermogens tot 1 mW, zoals de meeste laserpointers. Enkele seconden in een dergelijke laser staren kan wel tot (kleine) oogbeschadigingen leiden. Class 2M - vergelijkbaar met Class 2, onder de voorwaarde dat er geen instrumenten als lenzen gebruikt worden die het licht zouden kunnen concentreren. Class 3M (ook wel Class IIIa) - de laser kan in principe tot oogschade leiden, zelfs als de ogen direct worden gesloten, maar het risico op ernstige oogschade is klein. Dit zijn lasers die zichtbaar licht uitstralen tot 5 mW. Sommige laserpointers hebben deze klasse, al zijn ze in Nederland wettelijk verboden. Class 3B- de laser kan bij blootstelling direct ernstige oogschade veroorzaken. Vermogens van 5 tot 500 mW en lasers met onzichtbare golflengtes bij lagere vermogens. De interne lasers in cden dvd-branders vallen onder deze categorie wanneer de behuizing van de brander wordt geopend. Diffuus licht van dit type laser is niet schadelijk. Class 4 - Behalve de ogen kan de laser ook de huid beschadigen. Alle hogere vermogens. Ook diffuus licht afkomstig van de laser kan de ogen beschadigen. Er zijn verschillende principes van werking. Allemaal berusten ze erop dat een laserstraal uitgezonden wordt naar een reflecterend voorwerp dat moet meetrillen met het te beluisteren geluid, bijvoorbeeld een raam, een scherm van een laptop, etc. Door de trilling van het reflecterend voorwerp zal de straal teruggekaatst worden met een veranderde intensiteit. De teruggekaatste straal wordt opgevangen op een foto-detector en zet de lichtvariaties om in spanningen die evenredig zijn met de trilling. Voor meer info verwijzen we naar: http://williamson-labs.com/laser-mic.htm Microfoons 47 LM 4 Soorten microfoons volgens gebruiksdoel 4.1 Handmicrofoon Een handmicrofoon is een microfoon die meestal in de hand gehouden wordt, deze kan uiteraard ook in een statief geplaatst worden. Handmicrofoons worden veel gebruikt voor zang en presentatie. Men doet, via een uitgekiende ophanging inspanningen om contactgeluiden te dempen. Figuur 4-1Shure SM87 handmicrofoon 4.2 Contactmicrofoon Een contactmicrofoon is daarentegen juist ontworpen om contactgeluiden op te pikken. Deze worden vaak gebruikt om direct op een muziekinstrument te monteren. Bijvoorbeeld harp, gitaar, en viool maken vaak gebruik van contactmicrofoons. Figuur 4-2 Schertler D-DYN-Banjo Pickup Microphone (DYNBANJO) Microfoons 48 LM 4.3 Meetmicrofoon Een meetmicrofoon heeft een zeer vlakke frequentiekarakteristiek en wordt bijvoorbeeld gebruikt om luidsprekers, akoustiek van zalen en dergelijke te testen. Figuur 4-3: Een meetmicrofoon en een meetmicrofoon gemonteerd om een analyser voor het meten van de akoustiek. Microfoons 49 LM 4.4 Richtmicrofoon Een richtmicrofoon of shotgun-microfoon is een sterk gerichte microfoon. Hierdoor kan deze op een grotere afstand van de bron gebruikt worden. Een typisch voorbeeld van een richtmicrofoon is de microfoon die boven op een camera gemonteerd is. Figuur 4-4: Sennheiser MKH 418S stereo richtmicrofoon 4.5 Tafelmicrofoon Een tafelmicrofoon is een microfoon die op tafel staat. Vaak wordt hiervoor een handmicrofoon of richtmicrofoon gebruikt met een tafelstatief. Figuur 4-5; tafelmicrofoons Microfoons 50 LM Een ander uitvoering van een tafelmicrofoon is deze van een PA (public address) installatie zoals bijvoorbeeld gebruikt in winkels en openbare gebouwen, … om oproepen te doen . In de voet is dan meestal één of meerder schakelaars verwerkt voor het in/uitschakelen van de microfoon of het kiezen van de verschillende ruimtes die men wil oproepen. Tafel microfoons worden eveneens veel gebruikt in grote conferentieruimtes, vaak is er dan ook een lampje om aan te geven welke microfoon(s) actief zijn Indicatieled Figuur 4-6: Televic conferentiemicrofoon Microfoons 51 LM 4.6 Lavalier microfoon Lavaliermicrofoon, reversmicrofoon, dasspeldmicrofoon of knoopsgatmicrofoon is een nietrichtingsgevoelig microfoontje met een aangepaste frequentiekarakteristiek dat ingezet wordt bij presentaties en toneelvoorstellingen. de voorloper hiervan is de keelmicrofoon, een om de nek gedragen band met daarin een microfoon. De spreker of performer heeft nu de handen vrij. Figuur 4-7: Audio technica AT831B lavalier 4.7 Headset Is een hoofdtelefoon met daaraan een microfoon bevestigd. Deze wordt veel gebruikt in call-centra, door motards, piloten, enzv. Figuur 4-8: Een headset van Sennheiser Microfoons 52 LM . 4.8 Head worn of hoofdmicrofoon Is een microfoon die aan het hoofd bevestigd wordt. Figuur 4-9: AKG C 52/C head worn microfoon 4.9 Kunstkop of dummy-head Bij een dummyhead of kunstkop microfoon worden de microfoons in een kunstmatig hoofd geplaatst. Deze techniek wordt gebruikt bij stereo-opnames om het oorspronkelijk geluid zo getrouw als mogelijk op te nemen. Microfoons 53 LM Figuur 4-10: the Neumann KU 100 Dummy Head 4.10 Draadloze microfoon We gaan hier niet in op de vele types zenders, frequenties en modulaties die bij draadloze microfoons gebruikt worden. De bedoeling is uiteraard om de draad te vermijden tussen microfoon en mengpaneel of opnameapparaat. In principe kan een draadloze microfoon met alle types microfoons gecombineerd worden. Bij de handmicrofoon is de zender meestal ingebouwd in de microfoon omdat daar voldoende plaats voor is. Bij de kleinere types microfoons is over het algemeen een aparte zender die vaak rond de heup gedragen wordt. Figuur 4-11: Draadloze handmicrofoon en ontvanger van Shure Figuur 4-12: Sennheiser EW-122 G3 draadloze dasspeld met zender en ontvanger Microfoons 54 LM 5 Herhalingsvragen 1. Wat is het doel van een microfoon? 2. Beschrijf met eigen woorden hoe je de richtingskarakteristiek van een microfoon zou opnemen (met eenvoudige middelen) 3. Maak een schets van drie soorten richtingskarakteristieken, benoem deze. 4. Wat versta je onder uitgangsimpedantie 5. Hoe moet de uitgangsimpedantie van een bron zijn ten opzichte van de ingangsweerstand van de versterker om maximale vermogens overdracht te hebben. Verklaar waarom de vermogensoverdracht 0 is als de ingangsweerstand 0 is of als deze oneindig is. 6. Welke punt is het minst gevoelig in de richtingskarakteristiek van fig. 2-4. Welke hoek? Welke frequentie. Hoeveel is de terugval in dB? Hoeveel is dit in percent? 7. Hoe wordt de maximale geluidsdruk gemeten bij een microfoon 8. Wat is ruis, hoe ontstaat dit bij microfoons. 9. Een microfoon levert een signaal van 0,1mV, de aanwezige ruis bedraagt daarbij 0,8µV, hoe groot is de signaal ruis verhouding in dB (ongewogen) 10. Bepaalde metingen worden gewogen volgens bvb de “A” karakteristiek. Wat bedoelt men hiermee? Waarom doet men dit? 11. Wat versta je onder de frequentiekarakteristiek van een microfoon. Hoe zou je die met eenvoudige middelen kunnen meten? 12. Benoem en maak een schets van 3 soorten uitgangen. 13. Voor welk soort verbinding tussen microfoon en versterker wordt onderstaande kabel gebruikt. Teken het schema. 14. Leg uit waarom asymmetrische uitgangen storingsgevoeliger zijn dan zwevende of symmetrische. 15. Teken een eenvoudige overgang van zwevend naar asymmetrisch 16. Teken een overgang van zwevend naar asymmetrisch met behoud van storingsongevoeligheid Microfoons 55 LM 17. In onderstaande figuur spreekt de fabrikant over een totale versterking van 40dB. Reken de versterking uit van de opamp. Wat merk je? Hoe komt het dat de versterking toc 40 dB is? 18. Welke is de basisschakeling van elke opamp in onderstaande schema’s? Ga de werking na van elke schakeling. Microfoons 56 LM 19. Leg het principe van werking uit van een koolstofmicrofoon. 20. Geef 2 voordelen en twee nadelen van een koolstofmicrofoon. 21. Waar worden koolstofmicrofoons heden ten dagen nog gebruikt? Waarom? 22. Het grootste voordeel van een koolstofmicrofoon t.o.v. alle andere microfoons is: 23. http://www.youtube.com/watch?v=_dAbQVpHQ_M&feature=related Bekijk de film in bijlage. Welk soort microfoon wordt hier gemaakt? Welke test doen ze op het laatste? Waarom worde er twee membranen gebruikt? 24. Bekijk de datasheet van de Beyer M260. Welke soort uitgang (asymmetrish, symmetrisch of zwevend) heeft deze? Motiveer uw antwoord. Tussen het band en de uitgang staat een transfo, waarom? 25. Verklaar het omzettingsprincipe van de verschillende soorten microfoons. 26. Waarvoor wordt een dummy head microfoon gebruikt. 27. Wat is het verschil tussen een headset en een head-worn microfoon. 28. Waarop moet men letten in verband met veiligheid bij het werken met of aan lasers? 29. Geef 2 factoren die bepalen hoe gevaarlijk een laser is. 6 Figurenlijst Figuur 2-1: Opstelling voor het automatisch meten van de richtingskarakteristiek en frequentiekarkateristiek .......................................................................................................................... 6 Figuur 2-2: Omnidirectionele en cardioïde (hartvormige) karakteristiek .............................................. 6 Figuur 2-3:Bidirectionele karakteristiek, handige microfoon voor interviews ....................................... 7 Figuur 2-4:De richtingskarakteristiek is niet voor alle frequenties gelijk. ............................................... 8 Figuur 2-5:Frequentiekarakteristiek van de Shure SM58...................................................................... 11 Figuur 2-6:Werking van het roll-off filter bij de Sennheiser MD441 .................................................... 12 Figuur 2-7: asymmetrische uitgang met asymmetrische ingang .......................................................... 13 Figuur 2-8: afgeschermde kabel voor asymmetrische verbindingen .................................................... 13 Figuur 2-9: 3,5 mm en 6,5mm mono jack connector ............................................................................ 13 Figuur 2-10: 6,3 mm jack voor zwevende en symmeterische verbinding ............................................. 14 Figuur 2-11: 6,3 mm jack voor zwevende en symmeterische verbinding ............................................. 14 Figuur 2-12: mannelijke en vrouwelijke XLR connector .................................................................... 15 Figuur 2-13: aansluitingen bij de XLR connector ................................................................................... 15 Figuur 2-14: 3-pins DIN connector (de middelste klem is de massa) ................................................... 15 Figuur 2-15: afgeschermde kabel voor symmetrische en zwevende aansluitingen ............................. 15 Figuur 2-16: symmetrische uitgang op symmetrische ingang .............................................................. 16 Microfoons 57 LM Figuur 2-17: verloopstuk van XLR-> Jack 6,5mm Figuur 2-18: verloopkabel van XLR -> Jack ........... 17 Figuur 2-19: van zwevend naar asymetrisch (met verlies van storingsongevoeligheid) ...................... 18 Figuur 2-20: verloopkabel van XLR naar asym. Jack Figuur 2-21: verloopstuk van XLR naar asym. jack 18 Figuur 2-22: enkele voorbeelden van microfoontransfo's .................................................................... 19 Figuur 2-23: passieve aanpassing van sym/zwevend-> asym. .............................................................. 19 Figuur 2-24: actieve aanpassing met versterking. (schema en transfo Jensen).................................... 20 Figuur 2-25:Elektronische schakelingen voor conversie van balanced naar unbalanced ..................... 21 Figuur 3-1 opbouw van de koolstofmicrofoon ...................................................................................... 22 Figuur 3-2: werking van de koostofmicrofoon ...................................................................................... 23 Figuur 3-3: principeschema van een tweeweg telefoon ....................................................................... 24 Figuur 3-4: schema van een telefoon met koolstofmicrofoon.............................................................. 24 Figuur 3-5: datasheet van een koolstofmicrofoon ............................................................................... 25 Figuur 3-6: opbouw van eenouderwetse kristalmicrofoon .................................................................. 26 Figuur 3-7: piezo-effect van druk naar spanning .................................................................................. 27 Figuur 3-8: piezo-effect, van spanning naar druk ................................................................................. 27 Figuur 3-9: voorbeelden van piezo buzzers ......................................................................................... 28 Figuur 3-10: opbouw kristal microfoon ................................................................................................. 28 Figuur 3-11: simulatieschema van de kristalmicrofoon (V1, C1) en ingangsweerstand van de versterker (R1) ....................................................................................................................................... 29 Figuur 3-12: frequentiekarakteristiek met twee verschillende waarden voor R1 ............................... 29 Figuur 3-13: Fet als impedantie aanpassing .......................................................................................... 30 Figuur 3-14: praktische uitvoering van fig. 3-13.................................................................................... 30 Figuur 3-15: betere oplossing, opamp als versterker / impedantieaanpassing .................................... 30 Figuur 3-16: crystal pickup element gemonteerd op een akoustische gitaar ....................................... 31 Figuur 3-17: voorbeeld van een kristal microfoon, let op de hoge output en de weing vlakke freq; karakteristiek. ........................................................................................................................................ 32 Figuur 3-18: piezo pickup voor viool ..................................................................................................... 32 Figuur 3-19: doorsnede van een dynamisce microfoon ........................................................................ 33 Figuur 3-20: werking van de dynamische microfoon ............................................................................ 34 Figuur 3-21: voorbeeld van een dynamische microfoon ...................................................................... 36 Figuur 3-22: prinicpe van een bandmicrofoon ...................................................................................... 37 Figuur 3-23: voorbeeld van een bandmicrofoon, de transfo dient om de zeer lage ingangsimpdantie en ingangsspanning te verhogen.......................................................................................................... 39 Figuur 3-24: opbouw van de condensator microfoon........................................................................... 40 Figuur 3-25: condensatormicrofoon met ingebouwde FET voorversterker en voeding ....................... 41 Figuur 3-26: voorbeeld van een condensatormicrofoon .................................................................. 43 Figuur 3-27; prinicpe van fantoomvoeding ........................................................................................... 44 Figuur 3-28: elektret microfooncapsule ................................................................................................ 45 Figuur 3-29: werkingsprincipe van de elektret microfoon .................................................................... 45 Figuur 3-30: voorbeeld van een elektret microfoon ............................................................................. 46 Figuur 4-1Shure SM87 handmicrofoon ................................................................................................. 48 Figuur 4-2 Schertler D-DYN-Banjo Pickup Microphone (DYNBANJO) ................................................... 48 Figuur 4-3: Een meetmicrofoon en een meetmicrofoon gemonteerd om een analyser voor hetmeten van de akoustiek. ................................................................................................................................... 49 Microfoons 58 LM Figuur 4-4: Sennheiser MKH 418S stereo richtmicrofoon..................................................................... 50 Figuur 4-5; tafelmicrofoons ................................................................................................................... 50 Figuur 4-6: Televic conferentiemicrofoonLavalier microfoon ............................................................... 51 Figuur 4-7: Audio technica AT831B lavalier .......................................................................................... 52 Figuur 4-8: Een headset van SennheiserHead-worn ............................................................................. 52 Figuur 4-9: AKG C 52/C head worn microfoon ...................................................................................... 53 Figuur 4-10: the Neumann KU 100 Dummy Head ................................................................................ 54 Figuur 4-11: Draadloze handmicrofoon en ontvanger van Shure ......................................................... 54 Figuur 4-12: Sennheiser EW-122 G3 draadloze dasspeld met zender en ontvanger............................ 54 Hier komt de lijst met figuren 7 Links Fabricanten http://www.akg.com/ http://www.beyerdynamic.de/ http://www.sennheiser.com/sennheiser/home_en.nsf http://www.neumann.com/ http://www.shure.com/ http://www.neutrik.com/fl/en/audio/productline.aspx 8 Bronnen http://members.home.nl/sipko.nannenberg/ http://en.wikipedia.org http://www.acoustics.salford.ac.uk/ http://www.tutorvista.com/content/physics/physics-iv/communication-systems/telephonecircuits.php http://www.megalithia.com/sounds/tech/piezo/fetamp.html Sams_-_Handbook_for_Sound_Engineers Documentatie van de diverse fabrikanten Microfoons 59 LM
© Copyright 2024 ExpyDoc
