Mikrophone
Eigentlich ist die Erfindung "Telephon"
technisch eine symmetrische Anordnung.
Die zu übertragenden Schallwellen
treffen auf eine Eisenblech-Membran.
Deren Schwingungen in der Nähe eines
Stabmagneten verändern dessen
Magnetfeld, was in der Drahtspule eine
elektrische Spannung induziert. Der
daraus erhältliche Strom bewirkt auf der Empfängerseite ein Magnetfeld im Takte der
Originalschwingungen, das schliesslich die Eisenblech-Membran in Bewegung setzt. So entsteht hier
eine "Kopie" der Schallwellen.
Das Prinzip des elektromagnetischen Wandlers ist bis heute geblieben, wenigstens auf der Empfänger-
seite, wo mit genügend starkem elektrischem Signal passende Lautstärke erzeugt werden kann. Nur
liefert die Senderseite auch bei lautestem Geräusch zuwenig elektrisches Signal; man müsste dieses
verstärken.
Das Kohlekörner-Mikrophon
Als erste Alternative für die Senderseite ist das Kohlekörner-Mikrophon entstanden.
Hier drückt die schallaufnehmende Membran auf eine kleine Menge Kohlenkörner.
Diese Bewegung verursacht eine Veränderung des elektrischen Widerstands im Kohle-
granulat. Mithilfe einer Spannungsquelle (Batterie) kann so ein Strom erzeugt werden,
der gut ausreicht, einen Hörer mit Eisenmembran erklingen zu lassen.
Diese Anordnung von Mikrophon (Schallaufnehmer) und Telephon (damit ist jetzt die
Hörerkapsel gemeint) hat sich über hundert Jahre im “Telephon-Hörer” gehalten.
Im Bild links eine geöfnete Mikrophonkapsel aus den 30-er Jahren.
Man erkennt einen Behälter aus gepresstem Kohlestaub, darin ein
Filzring, der die Kohlekörner umgibt. Da drauf sitzt dann als Deckel
die Membran, eine sehr dünne Scheibe ebenfalls aus gepresstem
Kohlestaub. Zur Fixierung der Membran am Rand der Kapsel kommt
noch die Abdeckung, eine aus Bronzeblech gestanzte Scheibe mit
Öffnungen für die Schallwellen. Verschiedenste Fabrikate hatten ihre
eigenen Formen und Abmessungen.
In den 50-er Jahren wurden die
Kapseln kleiner und rauschten auch
weniger beim Schütteln. Die meisten
Fabrikate quer durch Europa hielten
sich nun an dieselben Abmessungen.
Dynamische Schallwandler
Der Begriff meint Lautsprecher-Konstruktionen, bei
denen die stromdurchflossene Spule auf der Membran
sitzt und beweglich in ein Magnetfeld eingetaucht ist. Ab
ca. 1975 wird in den neuen Schweizer Telephonapparaten
(abgerundete Kunststoffgehäuse in vielen Farben) eine
Einheitskapsel eingesetzt. Damit diese auch als
Mikrophon taugt, ist sie mit einem Verstärker
ausgerüstet.
Die dynamische Kapsel ist mit 80g Gewicht ziemlich
schwer. Sie ist auch grösser als die bisherigen Kapseln
und findet keinen Platz im alten Bakelit-Hörer.
Mittlerweile hat in Deutschland die Firma AKG ihr
Modell DKO48 entwickelt. Hier ist ein Tauchspul-
Mikrophon zusammen mit einem zweistufigen
Transistor-Verstärker in die alte Gehäuseform integriert
worden. Philips Zürich produzierte diese Kapseln in
Lizenz; in der Folge konnte man hierzulande ab ca. 1980
die weit verbreiteten Kohlekörner-Mikrophonkapseln
einfach ersetzen durch eine von der Sprachklangqualität
her überragende Kapsel.
Das Elektret-Mikrophon
Schon stecken wir in der Halbleiter-Elektronik. Das Allerwelts-
Mikrophon ab 1990 ist grob gesagt ein mit Membran versehener
Feldeffekt-Transistor, hat Abmessungen im Millimeter-Bereich und ist
extrem kostengünstig zu haben. Eine Elektret-Kapsel, von Hand
zusammengebaut mit einer einfachen Verstärkerschaltung, lässt sich
als 1:1-Ersatz für das Kohlemikrophon einsetzen.
Das Bild hier zeigt eine Konstruktion mit Millimeter-Abmessungen
27x20x13. Zu erkennen sind im Vordergrund links die Elektret-
Kapsel, daneben ein bisschen Elektronik. Die elektroakustischen
Eigenschaften sind vergleichbar mit denen des AKG-Modells.
Die erreichbare Miniaturisierung ist wichtig beim Einbau in uralte Hörerkonstruktionen, wo etwa im
Mikrophon-Teil nur gerade der Hohlraum des vormaligen Kohlekörner-Reservoirs zur Verfügung steht.
Das MEMS Mikrophon
Die heute aktuelle Technologie für eine breite Palette von Sensoren
heisst MEMS (micro-electromechanical systems).
Die eigentliche Mikrophon-Kapsel ist das nur gerade 3x2 mm grosse
Blechgehäuse in der Mitte auf dem blauen Träger im Bild nebenan.
Das klitze-kleine Löchlein mit ca. 0.2 mm Durchmesser ist sein Schall-
Einlass. Das Bauteil steht aber in Sachen Leistung den bisherigen
Mikrophonen überhaupt nicht nach. Zusammen mit etwas hand-
gefertigter Elektronik ersetzt auch diese Konstruktion das
Kohlemikrophon perfekt.
Wir sind nahe an der Realisierung einer Science-Fiction-Vision, wonach alle Menschen ein solches
Mikrophon in Form eines Zahn-Implantats haben werden.
