مائکروفون کیسے کام کرتا ہے، مائیکروفون کی اقسام

صوتی کمپن کو برقی رو میں تبدیل کرنے کے لیے خاص الیکٹرو ایکوسٹک ڈیوائسز کا استعمال کیا جاتا ہے جسے مائیکروفون کہتے ہیں۔ اس ڈیوائس کا نام دو یونانی الفاظ کے مجموعہ سے متعلق ہے، جن کا ترجمہ "چھوٹا" اور "آواز" کیا جاتا ہے۔

مائکروفون ہوا میں صوتی کمپن کو برقی کمپن میں تبدیل کرنے والا ہے۔

مائیکروفون کے آپریشن کا اصول یہ ہے کہ آواز کی کمپن (دراصل ہوا کے دباؤ میں اتار چڑھاؤ) ڈیوائس کی حساس جھلی کو متاثر کرتی ہے، اور پہلے سے ہی جھلی کی کمپن برقی کمپن پیدا کرنے کا سبب بنتی ہے، کیونکہ یہ وہ جھلی ہے جو اس حصے سے جڑی ہوتی ہے۔ اس آلے کا جو برقی رو پیدا کرتا ہے، جس کا آلہ مخصوص مائکروفون کی قسم پر منحصر ہے۔

کسی نہ کسی طریقے سے، آج مائیکروفون سائنس، ٹیکنالوجی، آرٹ وغیرہ کے مختلف شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ وہ آڈیو آلات میں، موبائل گیجٹس میں، وائس کمیونیکیشن، وائس ریکارڈنگ، طبی تشخیص اور الٹراساؤنڈ ریسرچ میں استعمال ہوتے ہیں۔وہ سینسر کے طور پر کام کرتے ہیں، اور انسانی سرگرمیوں کے بہت سے دوسرے شعبوں میں، کوئی بھی کسی نہ کسی شکل میں مائکروفون کے بغیر نہیں کر سکتا۔

مائیکروفونز کے ڈیزائن مختلف ہوتے ہیں، کیونکہ مائیکروفون کی مختلف اقسام میں مختلف جسمانی مظاہر برقی دوغلا پن پیدا کرنے کے لیے ذمہ دار ہوتے ہیں، جن میں سے اہم یہ ہیں: برقی مزاحمت, برقی مقناطیسی انڈکشن, صلاحیت میں تبدیلی اور پیزو الیکٹرک اثر... آج، آلہ کے اصول کے مطابق، مائکروفون کی تین اہم اقسام میں فرق کیا جا سکتا ہے: متحرک، کنڈینسر اور پیزو الیکٹرک۔ تاہم، اب تک کچھ جگہوں پر کاربن مائیکروفون بھی دستیاب ہیں، اور ہم ان کے ساتھ اپنا جائزہ شروع کریں گے۔

کاربن مائکروفون

1856 میں ایک فرانسیسی سائنسدان ڈو مونسل نے اپنی تحقیق شائع کی، جس نے یہ ظاہر کیا کہ گریفائٹ الیکٹروڈز کے رابطے کے علاقے میں تھوڑی سی تبدیلی کے باوجود، برقی رو کے بہاؤ کے خلاف ان کی مزاحمت کافی حد تک بدل جاتی ہے۔

بیس سال بعد ایک امریکی موجد ایمل برلینر اس اثر کی بنیاد پر دنیا کا پہلا کاربن مائکروفون بنایا۔ یہ 4 مارچ 1877 کو ہوا۔

برلنر مائیکروفون کا عمل قطعی طور پر کاربن کی سلاخوں سے رابطہ کرنے کی خاصیت پر مبنی تھا تاکہ کنڈکٹیو رابطے کے علاقے میں تبدیلی کی وجہ سے سرکٹ کی مزاحمت کو تبدیل کیا جا سکے۔

پہلے سے ہی مئی 1878 میں، ایجاد کی ترقی دی گئی تھی ڈیوڈ ہیوز، جس نے نوکدار سروں کے ساتھ ایک گریفائٹ راڈ نصب کیا اور کاربن کپ کے جوڑے کے درمیان اس پر ایک جھلی لگائی۔

جب جھلی اس پر آواز کے عمل سے ہلتی ہے تو کپ کے ساتھ چھڑی کا رابطہ علاقہ بھی بدل جاتا ہے اور اسی طرح اس الیکٹریکل سرکٹ کی مزاحمت بھی بدل جاتی ہے جس سے چھڑی جڑی ہوتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، آواز کی کمپن کے بعد سرکٹ میں کرنٹ بدل گیا۔

تھامس الوا ایڈیسن اس سے بھی آگے جا کر اس نے چھڑی کو کوئلے کی دھول سے بدل دیا۔ کاربن مائکروفون کے سب سے مشہور ڈیزائن کے مصنف ہیں۔ انتھونی وائٹ (1890)۔ یہ وہ مائیکروفون ہیں جو اب بھی پرانے اینالاگ ٹیلی فون کے ہیڈ سیٹس میں پائے جا سکتے ہیں۔

کاربن مائکروفون کو ڈیزائن کیا گیا ہے اور مندرجہ ذیل کام کرتا ہے۔ ایک مہر بند کیپسول میں بند کاربن پاؤڈر (دانے دار) دو دھاتی پلیٹوں کے درمیان واقع ہے۔ کیپسول کے ایک طرف پلیٹوں میں سے ایک جھلی سے جڑی ہوئی ہے۔

جب آواز جھلی پر کام کرتی ہے، تو یہ کمپن ہوتی ہے، کمپن کو کاربن ڈسٹ میں منتقل کرتی ہے۔ دھول کے ذرات ہلتے رہتے ہیں، وقتاً فوقتاً ایک دوسرے کے ساتھ رابطے کے علاقے کو بدلتے رہتے ہیں۔ اس طرح، مائیکروفون کی برقی مزاحمت میں بھی اتار چڑھاؤ آتا ہے، جس سے یہ جڑا ہوا سرکٹ میں کرنٹ بدلتا ہے۔

پہلے مائیکروفون سیریز میں جڑے ہوئے تھے۔ ایک galvanic بیٹری کے ساتھ وولٹیج کے ذریعہ کے طور پر۔

جب ایسا مائکروفون ٹرانسفارمر کے پرائمری وائنڈنگ سے منسلک ہوتا ہے، تو اس آواز کو ختم کرنا ممکن ہوتا ہے جو وقت کے ساتھ ساتھ اس کی ثانوی وائنڈنگ سے جھلی پر کام کرنے والی آواز کے ساتھ اتار چڑھاؤ آتی ہے۔ وولٹیج… کاربن مائیکروفون میں بہت زیادہ حساسیت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے بعض صورتوں میں اسے ایمپلیفائر کے بغیر بھی استعمال کرنا ممکن ہوتا ہے۔ اگرچہ کاربن مائکروفون میں ایک اہم خرابی ہے - اہم غیر لکیری بگاڑ اور شور کی موجودگی.

کنڈینسر مائکروفون

کنڈینسر مائکروفون (جو آواز کے زیر اثر برقی صلاحیت کو تبدیل کرنے کے اصول پر مبنی ہے) ایک امریکی انجینئر نے ایجاد کیا تھا۔ ایڈورڈ وینٹے 1916 میںاس کی پلیٹوں کے درمیان فاصلے میں ہونے والی تبدیلی پر منحصر کیپیسیٹر کی صلاحیت کو تبدیل کرنے کی صلاحیت اس وقت پہلے سے اچھی طرح سے معلوم اور مطالعہ کیا گیا تھا۔

لہذا، کنڈینسر پلیٹوں میں سے ایک یہاں ایک پتلی حرکت پذیر جھلی کے طور پر کام کرتی ہے جو آواز کے لیے حساس ہوتی ہے۔ جھلی اپنی پتلی ہونے کی وجہ سے ہلکی اور حساس ہوتی ہے، کیونکہ اس کی پیداوار کے لیے روایتی طور پر سونے یا نکل کی پتلی پرت والا پتلا پلاسٹک استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کے مطابق، دوسری کیپسیٹر پلیٹ کو ساکن ہونا چاہیے۔

جب باری باری آواز کا دباؤ ایک پتلی پلیٹ پر کام کرتا ہے، تو اس کی وجہ سے یہ کمپن ہوتی ہے — یا پھر دوسری کیپسیٹر پلیٹ کی طرف، پھر دور ہوتی ہے۔ اس صورت میں، اس قسم کے متغیر کیپسیٹر کی برقی صلاحیت مختلف ہوتی ہے اور بدل جاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، برقی سرکٹ میں جس میں یہ کپیسیٹر شامل ہے، بجلی جھلی پر گرنے والی آواز کی لہر کی شکل کو دہراتا دولن۔

پلیٹوں کے درمیان آپریٹنگ الیکٹرک فیلڈ یا تو کسی بیرونی وولٹیج کے ذریعہ (مثلاً بیٹری) کے ذریعے بنائی جاتی ہے یا ابتدائی طور پر پلیٹوں میں سے کسی ایک پر کوٹنگ کے طور پر پولرائزڈ میٹریل لگا کر (ایک الیکٹریٹ مائکروفون ایک قسم کا کنڈینسر مائکروفون ہے)۔

یہاں ایک preamplifier کا استعمال کرنا ضروری ہے، کیونکہ سگنل بہت کمزور ہے، چونکہ آواز کی گنجائش میں تبدیلی بہت کم ہوتی ہے، جھلی بمشکل قابل ادراک سے ہلتی ہے۔ جب پری ایمپلیفائر سرکٹ آڈیو سگنل کے طول و عرض کو بڑھاتا ہے، تو پہلے سے بڑھا ہوا سگنل پھر روٹ ہو جاتا ہے۔ یمپلیفائر کو… لہذا کنڈینسر مائکروفون کا پہلا فائدہ — وہ بہت زیادہ تعدد پر بھی انتہائی حساس ہوتے ہیں۔.

متحرک مائکروفون

متحرک مائیکروفون کی پیدائش جرمن سائنسدانوں کا سہرا ہے۔ Gervin Erlach اور والٹر شوٹکی۔… 1924 میں انہوں نے ایک نئی قسم کا مائیکروفون متعارف کرایا، ڈائنامک مائیکروفون، جس نے لکیریٹی اور فریکوئنسی رسپانس کے لحاظ سے اپنے کاربن پیشرو سے بہت آگے نکلا، اور اپنے اصل برقی پیرامیٹرز میں اپنے کنڈینسر ہم منصب کو پیچھے چھوڑ دیا۔ انہوں نے ایک مقناطیسی میدان میں بہت پتلی (تقریباً 2 مائکرون موٹی) ایلومینیم ورق کا ایک نالیدار ربن رکھا۔

1931 میں امریکی موجدوں نے اس ماڈل کو بہتر بنایا۔ ٹورس اور وینٹی… انہوں نے ایک متحرک مائکروفون پیش کیا۔ ایک انڈکٹر کے ساتھ… یہ حل اب بھی ریکارڈنگ اسٹوڈیوز کے لیے بہترین سمجھا جاتا ہے۔

متحرک مائکروفون پر مبنی ہے۔ برقی مقناطیسی انڈکشن کا رجحان… جھلی ایک مستقل مقناطیسی میدان میں ہلکی پلاسٹک کی ٹیوب کے گرد لپٹی ہوئی ایک پتلی تانبے کی تار سے منسلک ہوتی ہے۔

صوتی کمپن جھلی پر کام کرتی ہے، جھلی ہلتی ہے، آواز کی لہر کی شکل کو دہراتی ہے، اپنی حرکت کو تار تک پہنچاتے ہوئے، تار مقناطیسی میدان میں حرکت کرتی ہے اور (برقی مقناطیسی انڈکشن کے قانون کے مطابق) ایک برقی رو کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے۔ تار میں، آواز کی شکل کو دہرانا، جھلی پر گرنا۔

چونکہ پلاسٹک سپورٹ والی تار کافی ہلکی تعمیر ہوتی ہے، اس لیے یہ بہت موبائل اور بہت حساس ہوتی ہے، اور الیکٹرو میگنیٹک انڈکشن کے ذریعے پیدا ہونے والا متبادل وولٹیج اہم ہے۔

الیکٹروڈائنامک مائیکروفون کوائل مائیکروفونز (مقناطیس کے اینولر گیپ میں ڈایافرام سے لیس)، ربن مائیکروفون (جس میں نالیدار ایلومینیم فوائل کوائل مواد کے طور پر کام کرتا ہے)، آئسوڈینامک وغیرہ میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

کلاسک ڈائنامک مائیکروفون قابل بھروسہ ہے، آڈیو فریکوئنسی رینج میں وسیع پیمانے پر حساسیت رکھتا ہے، اور تیار کرنا سستا ہے۔ تاہم، یہ اعلی تعدد پر کافی حساس نہیں ہے اور صوتی دباؤ میں اچانک تبدیلیوں پر خراب ردعمل ظاہر کرتا ہے - یہ اس کی دو اہم خرابیاں ہیں۔

ایک متحرک ربن مائکروفون اس میں مختلف ہے کہ مقناطیسی میدان قطب کے ٹکڑوں کے ساتھ ایک مستقل مقناطیس کے ذریعہ تخلیق کیا جاتا ہے، جس کے درمیان ایک پتلی ایلومینیم کی پٹی ہوتی ہے، جو تانبے کے تار کا متبادل ہے۔

ٹیپ میں اعلی برقی چالکتا ہے، لیکن حوصلہ افزائی وولٹیج چھوٹا ہے، لہذا اسے سرکٹ میں شامل کرنا ضروری ہے سٹیپ اپ ٹرانسفارمر… ایسے سرکٹ میں ٹرانسفارمر کی سیکنڈری وائنڈنگ کے ذریعے ایک کارآمد قابل سماعت سگنل ہٹا دیا جاتا ہے۔

ایک ربن ڈائنامک مائیکروفون روایتی ڈائنامک مائیکروفون کے برعکس ایک بہت ہی یکساں فریکوئنسی رینج کی نمائش کرتا ہے۔

ایک مستقل مقناطیسی مواد کے طور پر، مائیکروفون سخت مقناطیسی مرکب استعمال کرتے ہیں جس میں زیادہ بقایا انڈکشن ہوتے ہیں (مثلاً NdFeB)۔ جسم اور انگوٹھی نرم مقناطیسی مرکب دھاتوں سے بنی ہے (مثلاً الیکٹریکل اسٹیل یا پرمالائیڈ)۔

پیزو الیکٹرک مائکروفون

آڈیو ٹیکنالوجی میں ایک نیا لفظ روسی سائنسدانوں Rzhevkin اور Yakovlev نے 1925 میں بولا تھا۔ انہوں نے آواز کو موجودہ دولن میں تبدیل کرنے کے لیے بنیادی طور پر ایک نیا طریقہ تجویز کیا - ایک پیزو الیکٹرک مائکروفون۔ صوتی دباؤ کا عمل سامنے آتا ہے۔ پیزو الیکٹرک کرسٹل.

آواز چھڑی سے جڑی جھلی پر کام کرتی ہے، جو بدلے میں پیزو الیکٹرک سے منسلک ہوتی ہے۔ پیزو کرسٹل چھڑی کی کمپن کے عمل کے تحت درست شکل اختیار کر جاتا ہے، اور اس کے ٹرمینلز پر ایک وولٹیج ظاہر ہوتا ہے، جو واقعے کی آواز کی شکل کو دہراتا ہے۔ یہ وولٹیج ایک مفید سگنل کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔