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NUEVA VIDA PARA UN MICRO DE CARBÓN



En 1876, Alexander Graham Bell inventó el primer teléfono operativo, sin embargo, su micrófono, es decir, el dispositivo que traducía las ondas sonoras en corrientes eléctricas, suministraba una señal tan débil, que la voz se perdía por la atenuación al cabo de pocos kilómetros de cable.
Dos años más tarde David Edward Hughes descubrió el fenómeno de variación de resistencia de los gránulos de carbón al ser sometidos a presión, y este efecto fue aprovechado por Thomas Alva Edison para construir un micrófono de alta ganancia que amplió el alcance del teléfono de Bell. A decir de la gente que Bell había inventado el teléfono, pero Edison fue quien consiguió que se oyera algo en él.

Los micrófonos de carbón están compuestos por una pequéña cápsula que contiene pequeños gránulos de antracita o grafito, colocados entre dos contactos metálicos de forma plana. El contacto posterior está fijo a la armadura del micrófono, mientras que el anterior es móvil y está en sujeto a una membrana metálica pero flexible que recoge la sondas sonoras. De esta manera, al vibrar la membrana lo hace también el contacto móvil, variando la presión sobre los gránulos de carbón, los cuales responden con variaciones de resistencia, que puede ser traducida a cambios de tensión e intensidad mediante el circuito adecuado.


Micros de carbón completos y despiece de los mismos





Este tipo de micrófonos, por la alta señal que suministran, por su simplicidad constructiva y su bajo precio han sido utilizados hasta 1970 en los teléfonos normales, e incluso, en los orígenes de la radio, tanto Reginald Fessenden como Lee de Forest llegaron a usar unos tipos especiales refrigerados por agua para modular directamente la radiofrecuencia de la antena de un emisor, permitiendo difundir la voz y la música para el gran público, en vez de los signos Morse, utilizados únicamente para comunicaciones profesionales.

Por mi parte, al comenzar el diseño de un sencillo emisor de Onda Media a lámparas, recordé que en un cajón guardaba tres micrófonos telefónicos de carbón que a buen seguro tenían más de 40 años. Los probé con el circuito adecuado, conectándolos a una pila de polarización de 3 volts y al primario de baja impedancia de un transformador de relación 1:4 para eliminar la componente continua de la señal, llevando el secundario a un amplificador de baja frecuencia y al osciloscopio para comprobar el tipo de señal.

De oírse se oían, pero incluso el mejor de ellos apenas tenía sensibilidad y sólo respondía con altos volúmenes de voz, aparte que la distorsión era tan fuerte, que apenas se podían entender las palabras.
La señal máxima que conseguí fue de 0.4 Volts pico a pico, realmente baja para este tipo de micrófonos. Desmonté el que parecía en mejor estado y aparentemente nada estaba roto en su interior roto, sin embargo pude observar como la pequeña cápsula flexible de tela barnizada que contenía los gránulos de carbón, estaba tan rígida como el cuello almidonado de un caballero de antaño. Estaba claro que las vibraciones de la membrana eran transmitidas a su través directamente al contacto trasero y al cono posterior del micro, con lo cual, los gránulos de carbón no podían ejercer su función. 


 El diafragma vibrante con la cápsula sensible excesivamente rígida, y la misma, una vez desmontada y vaciada de carbón

 
 
De hecho, al desmontar el diafragma y despegar la cápsula sensible, pude darme cuenta que su tejido estaba totalmente podrido, y la rigidez se traducía en una rotura a la más mínima que quisieras forzarla.

Guardé los gránulos de carbón para un uso posterior y comencé a pensar cómo podría solucionar el problema. Era lógico que la solución pasase por fabricar otra cápsula de las mismas medidas pero con un material en buen estado, y debido a la forma de vaso invertido con una base para sujetarse a la membrana, no vi otra manera de hacerlo que confeccionando un pequeño molde.

Recordé como había reparado unos excelentes altavoces planos Sony, que tenían podridas las gomas de centrado del cono, construyendo otras idénticas mediante un molde, un trozo de tela y silicona normal de sellado. Resultando una forma flexible que lleva ya quince años trabajando en los altavoces sin dar síntomas de fatiga. Pero claro, ésto era considerablemente más difícil a causa de su tamaño.

El molde fue construido a partir de un eje de latón de 12 mm. de diámetro, que fui ajustando con una lima mientras giraba sujeto al portabrocas de un taladro. La longitud del molde debía ser de sólo 9 mm. y para aumentar la flexibilidad de la pieza que de allí saliera, en la parte central realicé dos hendiduras de 1,5 mm. con una lima triangular, de manera que la nueva cápsula tuviera en su centro la forma de acordeón y toda la presión de la membrana vibrante de tradujera en variación sobre el carbón.

Una vez acabada esta parte, le incorporé un anillo de latón que sirviera de base para la parte plana final de la cápsula. Y como no tenía que soportar ni altas temperaturas y esfuerzos mecánicos excesivos, esta nueva pieza fue pegada al eje con araldit rápido.


 Confeccionando el "molde" con un minitorno improvisado, y aspecto del molde acabado, con la base circular para que saliera la pestaña de pegado

 
 
Después, pulí un poco la superficie del material y para evitar que la pieza se pegara sobre el molde, le dí dos capas de cera de lustrar.
Ahora había llegado el momento de elegir el material para la cápsula. Debía ser realtivamente fuerte pero delgado, y un poco poroso para que pudiera absorber la "resina" que utilizáramos. La primera prueba la realicé con papel de cleenex y silicona Sellaceys, pero no funcionó, de forma increíble, la silicona no endureció, y 24 horas más tarde seguía pegajosa. Tal vez fuera por el tipo, porque la capa era muy delgada, porque el papel absorbió algún componente de la pasta o porque llevaba mucho tiempo en el tubo y se hubiera echado a perder.
El segundo intento fue mucho más afortunado. En este caso el material era la "friselina", una tela ultradelgada que se utiliza en sastrería para en interior de los pliegues o en las hombreras, y como pegamento el Textilceys, adecuado para tela y por lo tanto flexible. Las instrucciones dicen que seca en 24 horas, pero pude comprobar que ya adquiría una consistencia adecuada en 2 ó 3.


 Aplicando dos capas de cera desmoldeante al molde y después el Textilceys a la tela para confeccionar la segunda cápsula

 
 
La cápsula, que quedó acabada con unos refuerzos de cartulina azul, fue extraída sin dificultad del molde. Después le perforé un taladro de 3 mm. en la parte superior y pasé el eje roscado del contacto posterior. Seguidamente rellené la cápsula con los gránulos de carbón y embadurné el ala superior con pegamento, para a continuación montar sobre ella la membrana flexible. 


 La cápsula, acabada y extraída del molde. La misma, rellena de gránulos de carbón y a punto de ser pegada a la membrana del micro

 
 
El pegamento endurece bastante rápido, y en media hora ya podemos montar de nuevo el micro. En las tres siguientes fotos podemos observar este proceso.

 La cápsula ya montada en la membrana, y todo el conjunto insertado en el cono trasero

 

 
El micrófono de carbón una vez reparado y montado




Tras una rápida comprobación de la resistencia con tester, observo valores variables que oscilan entre amplios márgenes con una media de 1 kohm, lo cual me parece bastante adecuado para un micro de estas características. Y como pretendo usarlo en una "emisora", necesitaré montarlo en una cajita aislante e incorporar un circuito adicional de polarización y un pulsador de control.

Al observar el esquema que viene a continuación, vemos que al apretar el pulsador suceden dos cosas: la primera es que se cierra el circuito primario formado por la pila de 3 volts, el transformador y el propio micro. De manera que cuando éste varíe su resistencia con las ondas sonoras, cambiará la intensidad en el transformador, cuya señal aparecerá en el secundario sin la componente de continua añadida.
La otra rama del pulsador es independiente de este circuito y actúa como contacto de control para activar o desactivar los circuito de emisión.

El circuito auxiliar de polarización del micro de carbón y el de control externo




El montaje práctico lo he realizado en una caja de plástico ABS, sin demasiadas concesiones a la estética. Contiene el propio micro, el pulsador ON-OFF de doble circuito, un diminuto transformador procedente de desguace y las dos pilas alcalinas de 1,5 Vols, del tipo R-6, que en este caso van soldadas, tanto entre ellas como al circuito. El motivo es que el consumo es extremadamente bajo, y sólo mientras el pulsador esté apretado. Así que, probablemente, las pilas pueden durar un par de años.

Del circuito sale un cable coaxial doble, que lleva la señal de audio y de control hasta la base donde enchufemos el micro. Para el sonido he elegido un conector RCA, y para control dos conectores del tipo "banana". Ambos son adecuados para la base del "Multikit" llamada de "Entradas-salidas de señal".


Montaje práctico del micro y de los componentes adicionales en una pequeña caja de altavoz




Una vez acabado, lo he testeado conectando la salida de audio a un amplificador y simultaneamente al osciloscopio. El sonido es bueno, infinitamente mejor que con la cápsula original, capta sin problemas sonidos débiles y la distorsión no es mayor que la de un teléfono de hace un par de décadas. La amplitud de salida es igualmente importante, dando una media de 3-4 Volts pico a pico, lo que permitirá utilizarlo en etapas amplificadoras de baja ganancia.

En otro orden de cosas, el aspecto es correcto y la caja es cómoda de coger con la mano. Así que puedo darlo por acabado.


El micrófono acabado y funcionando a la perfección









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