miércoles, 30 de abril de 2008

EL MICRÓFONO DE CARBÓN

EL MICRÓFONO DE CARBÓN

A los estudiantes del cuarto año diversificado del colegio donde estudia mi hija les pidieron la elaboración de un proyecto de física para presentarlo y exponerlo en el salón como parte integral de su formación. De todos los posibles proyectos que estudiamos, el que más le llamo la atención fue el micrófono de carbón granulado patentado por Edison, ya que el mismo es de fácil fabricación y con elementos caseros o de fácil consecución.

De muchacho, junto con mi hermano menor habíamos desarmado un micrófono de carbón de un teléfono de pulso y conseguimos que el micrófono era muy simple, una membrana metálica muy delgada para recibir la voz, el cuenco lleno trozos relativamente grandes de “carbón” y los contactos eléctricos, uno en la membrana y otro en el fondo del recipiente…. Con este micrófono hicimos varios experimentos que llenaron de satisfacción nuestras mentes juveniles, siendo el más interesante la modulación de la luz por medio del habla. Cosa que nos permitió vislumbrar la posibilidad de transmitir la voz por medio de la luz.

El principio de funcionamiento del micrófono de carbón es extraordinariamente simple y está basado en la idea de los contactos libres. Hugues descubrió (1.876) que colocando una barra de grafito sobre otras dos conectadas eléctricamente a un altavoz podía reproducir el sonido. Al hablar sobre esta barra libre, la misma por efecto de las ondas sonoras vibra, abriendo y cerrando el contacto, lo que genera aumentos y disminuciones en el paso de la corriente eléctrica a través del carbón de acuerdo a la presión ejercida por las ondas sonoras sobre la barra, estos cambios de corriente permiten que una corneta conectada al micrófono reproduzca los sonidos.

Con el tiempo, se fue mejorando el diseño hasta llegar a la patente introducida por Edison, el cual emplea carbón granulado como elemento responsable del “contacto abierto” que bajo los efectos de la voz se cierran y abren de acuerdo a la frecuencia recibida.

Como proyecto escolar, el micrófono de carbón granulado que hicimos es rustico y rudimentario, tan simple que no posee membrana, elemento que introduce cierto grado de dificultad en la realización de la experiencia y no por ello deja de ser didáctico.

Para este interesante proyecto escolar, los elementos que necesitamos son:

- Un vaso de plástico mediano, de los empleados en las fiestas infantiles.
- Una pila o batería de 9 Voltios.
- Una corneta o audífonos.
- Cables. (6 metros es buena longitud)
- Carbón (grafito) en barras.

Con respecto al “carbón” hay que dejar claro que no es cualquier tipo de carbón, pues el carbón vegetal no es apto para la realización del micrófono, los de origen mineral si lo son, no obstante es preferible emplear grafito, el cual se puede obtener a partir de las minas de los lápices o de los porta-minas. Otra fuente de grafito (denominado a veces carbón) son los electrodos de “carbón” que se emplean para picar metales con las máquinas de soldar. Este último elemento fue el que utilizamos para hacer el micrófono.

Debido a la baja impedancia del micrófono de carbón, no es necesario el empleo de amplificadores para hacerlo funcionar, otra de las razones para realizar el proyecto.

Las imágenes siguientes muestran los pasos para la realización del proyecto.


Moliendo las barras de grafito. Hay que dejar dos barras de grafito para utilizarlos de electrodo o contactos eléctricos del micrófono.



Materiales empleados.



Perforando vaso plástico. La perforación debe poseer un diámetro ligeramente inferior al de las barras o electrodos de carbón para que estos entren apretados y queden fijados al vaso.


Colocando las barras de grafitos o electrodos.


Aspecto final de los electrodos de grafito instalados en el vaso de plástico.



Agregando el carbón (grafito) granulado.


Vista de la cantidad de carbón granulado requerido.



Conectando uno de los electrodos del micrófono.



Conectando la corneta al “micrófono”.



Conectando la corneta a la pila de 9 Voltios.



Conectando la pila al electrodo libre del micrófono experimental. Con este último paso se cierra el circuito eléctrico.

Una vez terminada la conexión eléctrica se puede hablar dentro del vaso, las palabras serán reproducidas con bastante nitidez en la corneta. Hay que estar claros que la fidelidad de nuestro dispositivo rudimentario es muy pobre, sin embargo es lo sufrientemente buena como para tomar conciencia sobre la transmisión de la voz por medio de la electricidad, que es la base de la telefonía.

Durante las pruebas pudimos observar que el nivel de trituración del carbón y la cantidad del mismo en el recipiente es fundamental para el funcionamiento del micrófono, si el granulado es muy fino, como un polvo, el micrófono no es funcional y de igual manera si la cantidad de carbón cubre por completo a los electrodos tampoco funciona, también la cantidad de ruido de fondo producto de las chispas que se generan entre los granos de carbón es función de la cantidad y la granulación. Se pudo constatar también, que la intensidad del sonido influye sobre la calidad de la reproducción, que, buscando la manera de que el vaso vibre con más fuerza como por ejemplo, hablarle de lado pegando nuestros labios al lateral del vaso, mejora el sonido. Otro aprendizaje con este micrófono es que se requiere de una pila para su correcto funcionamiento, el empleo de los pequeños transformadores que entregan corriente directa (rectificada) como los cargadores de celular no permiten el funcionamiento del micrófono, ya que en la corneta se reproduce un fuerte zumbido, el zumbido de la corriente alterna por deficiencias en el filtrado…

Esta pequeña experiencia permite a los muchachos tomar conciencia de cómo se logran los grandes descubrimientos técnicos y científicos que posteriormente son perfeccionados, cosa que podemos hacer nosotros mismos si le dedicamos más tiempo a la hechura y a experimentación, como por ejemplo, colocarle una membrana para mejorar la calidad del audio, filtros para reducir el ruido de fondo, etc.

18 comentarios:

  1. Qué bueno!!!!
    Cómo es eso que "debido a la baja impedancia no hace falta amplificador"???

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  2. Digamos que las pérdidas (caídas de tensión) son bajas en el micrófono, lo que permite emplear cables largos, ya la tensión disponible es lo suficientemente alta como para excitar la corneta sin necesidad de amplificadores intermedios.

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  3. Hola amigo
    esa bocina es normal
    donde crees que la pueda conseguir
    vivo en M``exico y parece que no usamos el nombre de "cornetas", si es asi, en dpnde las compro o consigo, o desarmo

    muchas gracias por tu blog
    y por compartir tus conocimientos

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  4. Acá en Venezuela le decimos cornetas a los parlantes, usamos también esa palabra y la de bocina la empleamos poco, normalmente le llamamos bocinas a las cornetas de los carros

    Las bocinas que utilicé para el micrófono de carbón, la desmonté de esas que usan los computadores, era de un par de parlantes de un computador dañada que tenía. Esas corneticas o bocinas las puedes conseguir en cualquier tienda de electrónica o de sonido, nada especial, las más baratas de 4, u 8 Ohm o más, no importa. Lo interesante es conseguir unas (incluso de audífonos) para que culmines el trabajo si lo estás haciendo.

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  5. hola!
    crees que podria puentear el control de tono de algun teclado musical con este invento tuyo y asi hacer una especie de VOCODER?
    Saludos!

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  6. muchisimas gracias!! me será de gran utilidad para mis alumnos de secundaria

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  7. ola amigo ya ise el experimento el problema esq funciona cuando los cables de inicio y final estan unidos a un solo grafito del vaso, pero tampoko se escucha el sonido del vaso por el paralnte , el trabajo lo ise con vaso transparente, graafito de lapices.

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  8. Recuerda que el experimento es bastante sensible al nivel de trituración del grafito y su cantidad, los “electrodos” no pueden quedar tapados por el granulado de grafito. El vaso no debe ser conductor de electricidad ni muy rígido. La idea básica es que las ondas sonoras hagan vibrar al vaso y este al granulado de grafito como lo explico en el texto.
    El detalle de emplear barras de grafito muy delgadas (minas de lápices) hace más difícil poner en funcionamiento al micrófono… …
    Gracias por escribir.

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  9. Hola.. mi pregunta es.... esas barras son del mismo carbón mineral o de que otro material???

    He buscado en varios lugares barras de ese carbón y no me dan razón... Me gustaría saber cual otra material es pertinente.
    Gracias

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  10. Para evitar dudas, las barras que utilicé fueron electrodos de “carbón” para el corte y biselado de materiales, en las tiendas especializadas en soldadura y en algunas ferreterías se pueden conseguir. Los nombres de las mismas dependen del fabricante, por ejemplo para Eutectic Castolin son los ChamferTrode.

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  14. Si es que uso minas delgadas, igual no funcionaria? Solo puedo usar minas gruesas?
    Por respode si :D

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  15. Las minas o grafito que debo triturar, deben ser gruesas?
    Y si uso delgadas, como podría hacerlas?

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  16. no funciono esa papada mas la manchada que me di con carbón triturado

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