Instituto Profesional Santo Tomás
Informe sobre los “Micrófonos Electret
Integrantes:
Daniel Vergara Diego Parra Elizardo Figueroa Gonzalo Navarrete
Carrera:
Ingeniería/Técnico Ingeniería/T écnico en Sonido
Asignatura: Asignatura:
Introducción Introducción a la Grabación Grabación
Docente:
Alonso Ramírez
RESUMEN En el marco del aprendizaje de las variables y fenómenos acústicos dentro de recintos, se necesitan adquirir diversas destrezas tales como: comparar las características técnicas de los micrófonos y asociarlas con la fuente sonora, definir técnicas de microfonía, comparar técnicas de microfonía, interpretar ficha técnica de micrófonos, entre otros, con el fin de saber modificar la captación sonora de acuerdo a las características del campo sonoro de un recinto. Persiguiendo tal fin y en ese marco de aprendizaje, es que este trabajo pretende aportar a la formación de potenciales ingenieros y técnicos en sonido, entregando una exhaustiva información respecto a un tipo particular de micrófono, el electret. La metodología de trabajo utilizada en la creación de este informe se limita a la recopilación de información de diversas fuentes, principalmente virtuales (enciclopedias, definiciones técnicas, artículos, biografías). En cuanto a los contenidos, se comienza por definir qué es un micrófono electret, su origen, creadores y tipos. Luego, se describe sus características técnicas y generales, como sus componentes y respectivas funciones, pros y contras de utilizar y detalles en cuanto a su direccionalidad. direccionali dad. Para finalizar, se describen algunos usos y aplicaciones, y se muestran ejemplos de micrófonos disponibles en el mercado. Por último, debido a toda la investigación realizada y al hacer breves contrastes con otros tipos de micrófonos electrostáticos, se llega a la conclusión de que los micrófonos con cápsulas electret son de los más rentables, ya que no necesitan de una fuente de alimentación externa (puesto que cuenta con una lámina polarizada desde fábrica que permite una durabilidad de utilidad por muchos años) y gracias a su producción miniatura resultan muy ventajosos para el uso de la oratoria y otras aplicaciones que requieran nula obstrucción visual y/o discreción.
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INDICE INDICE GENERA L
RESUMEN ...................................................................................................................... .................................................................................................................... ii INDICE GENERA L ....................................................................................................... iii INDICE DE FIGURA FIGURA S .................................................................................................. iv GLOSARIO ................................................................................................................... v INTR OD UCC IÓN IÓN .......................................................................................................... ........................................................................................................viii 1.
MICRÓFONO MICRÓFONO ELECTRO STÁTICO STÁTICO ELECTRET .................................................... 1
1.1
2.
Tipos de Electret............................................................................................ Electret............................................................................................ 3
1.1.1
De tipo lámina o tipo diafragma (Foil-type or diaphragm-type)……… diaphragm-type)………3 3
1.1.2
Electret posterior (Back electret)………………………………………... electret)………………………………………......2 ...2
1.1.3
Electret frontal (Front electret) electret) .............................................................. 3
CA RA CTERÍSTICA S TÉCNICA TÉCNICA S GEN ERA LE S .................................................... .................................................... 4
2.1
Componentes de la cápsula electret ............................................................ 4
2.2
Ventajas en el uso del electret...................................................................... electret ...................................................................... 5
2.3
Desventajas en el uso del electret................................................................ electret ................................................................ 5
2.4
Direccionalidad del electret .......................................................................... 6
3.
USOS Y A PLICACIONES PLICACIONES ...................................................................................... 7
4.
AL GUNOS MICRÓFONOS MICRÓFONOS DISPONIBL ES EN EL MERCA DO ............................. 9
CONCLUSIONES ......................................................................................................... ....................................................................................................... 11 B IB LIO GR A FÍA ........................................................................................................... 12
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INDICE INDICE DE FIGURAS Figura 1 ......................................................................................................................... 2 Figura 2 Cápsula Electret desmontada desmontada ......................................................................... 4
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GLOSARIO Direccional (micrófono): Son aquellos micrófonos muy sensibles a una única dirección y relativamente sordos a las restantes. Permite una captación localizada del sonido. Electrodo: Es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. FET: El transistor de efecto campo (Field-Effect Transistor o FET, en inglés) es en realidad una familia de transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un "canal" en un material semiconductor. Los FET pueden plantearse como resistencias controladas por diferencia de potencial. Impedancia: La impedancia es la oposición al paso de la corriente alterna. A diferencia de la resistencia, la impedancia incluye los efectos de acumulación y eliminación de carga (capacitancia) e/o inducción magnética (inductancia). Este efecto es apreciable al analizar la señal eléctrica implicada en el tiempo. Micrófono de condensador: Se trata de un micrófono electrostático en donde la cápsula microfónica microf ónica está formada por dos placas de condensador, una fija y la otr a móvil, separadas por un material aislante. La placa móvil es la que se acerca o se aleja de la fija, provocando una variación en la carga eléctrica almacenada lo que produce una variación de tensión que da lugar a la señal del micrófono, pues se pone una resistencia en serie con la fuente Phantom. Las placas del condensador necesitan de un "potencial" para poder funcionar y hacer depender la tensión de la carga Micrófono de condensador de frecuencia: Se trata de un micrófono electrostático muy similar al de condensador, en el que tanto la placa móvil (diafragma) como la placa fija forman parte de un circuito sintonizador (situado dentro de la propia cápsula). Este circuito sintonizador genera una portadora cuya frecuencia es modulada en función del movimiento del diafragma. Será esta señal modulada la que se envíe a la salida. v
Micrófono electret: El llamado micrófono de condensador electret o, simplemente, electret, es una variante del micrófono de condensador que utiliza un electrodo (fluorocarbonato o policarbonato de flúor) lámina de plástico que al estar polarizado no necesita alimentación. Que las placas estén polarizadas significa que están cargadas permanentemente desde su fabricación (se polarizan una sola vez y pueden durar más de 50 años sin cambios aparentes). Micrófono electrostático: Las ondas sonoras provocan el movimiento oscilatorio del diafragma. A su vez, este movimiento del diafragma provoca una variación en la energía almacenada en el condensador que forma el núcleo de la cápsula microfónica y, esta variación en la carga almacenada (electrones que entran o salen) genera una tensión eléctrica que es la señal enviada a la salida del sistema. La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia de la onda sonora que la generó. Omnidireccional: Los micrófonos omnidireccionales tienen un diagrama polar de 360º (la circunferencia completa). Los micrófonos omnidireccionales tienen una respuesta de sensibilidad constante, lo que significa que capta todos los sonidos independientemente de la dirección desde donde lleguen. Su principal inconveniente es que, al captarlo todo, captan tanto lo que queremos como lo que no: ruido del entorno, reflexiones acústicas, etc. Phantom Power: La alimentación fantasma, referida también con el anglicismo alimentación Phantom es una forma de proporcionar corriente continua a los dispositivos de audio que lo necesitan, como por ejemplo un micrófono de condensador. Saturación acústica: Sonido en el cual la distorsión de la señal sonora se hace claramente audible. Esta distorsión puede abarcar desde algo muy ligero, hasta un sonido denso y borroso a la vez, cuya tonalidad se hace casi irreconocible en comparación con la señal original.
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Transductor: Es aquel dispositivo que transforma la electricidad en sonido, o viceversa. Los micrófonos son ejemplos de este tipo de artefactos, estos son transductores electroacústicos que convierten la energía acústica (vibraciones sonoras, oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). Un altavoz también es un transductor electro-acústico, pero sigue el camino contrario, ya que transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras. La transducción o transformación de energía, se hace en dos fases. El modelo teórico de un transductor electro-acústico, se basa en un transductor electro-mecánico y un transductor mecánico-acústico. Esto significa, que se estudia por un lado la transformación de la energía eléctrica en mecánica (ya que se genera un movimiento) y por otro la transformación de la energía mecánica en acústica (movimiento que genera energía acústica).
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INTR OD UC CIÓN CIÓN
La carrera hacia la fidelidad, claridad y óptima definición en respuestas de frecuencia sonora hizo que a principios del 1900 los fabricantes de transductores y micrófonos tuvieran sus primeros aciertos en cuanto a mejoras considerables de dichas respuestas. Para ello implementaron un mecanismo de autosuficiencia de extensa duración, aplicando las propiedades de una capsula de micrófono de condensador (que consistía en lo más avanzado en ese entonces) e incorporando a ello un material adicional y nuevo (que marcaría la diferencia y revolucionaria al mercado tanto del refuerzo sonoro como el de las comunicaciones) que permitiría a una nueva variante del micrófono electrostático no volver a precisar de una tensión de polarización o Phantom Power nunca más. A este nuevo modelo de micrófono de condensador condensador se le llamo transductor transductor electro-acústico electret y a continuación se presenta como tema principal de esta investigación, donde se expondrán sus características fundamentales, funciones y aplicaciones diversas en la actualidad. Comprender las implicancias y beneficios que aporta este particular sistema al estudio y aplicación de la electroacústica, permiten que la ingeniería siga avanzando en la optimización de recursos y respuestas sonoras. Por otro lado, e igualmente importante, en la carrera de ingeniería en sonido es esencial que el profesional o técnico sepa reconocer y aplicar, según los requerimientos de la situación o lo que se desee ejecutar, cuáles son los implementos que facilitarán una mejor calidad y definición de la comunicación interpersonal.
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1. MICRÓFONO MICRÓFONO EL ECTROS TÁTICO TÁTICO ELEC TRET El micrófono de tipo Electret es una variante de los micrófonos electrostáticos junto a los de condensador y los de condensador de radiofrecuencia, que utiliza una lámina de plástico (electrodo de fluorocarbonato) que al estar polarizado desde su fabricación hace que no sea necesaria una alimentación externa y su durabilidad se extiende por muchos años. El micrófono de condensador Electret o también conocido como “transductor electro acústico Electret” Electret”, posee una respuesta de frecuencia de 50 Hz. a 15000 kHz. Nace en los laboratorios Bell en 1962 y fue creado por el Dr. James E. West y su colega Gerhard Sessler. Se caracteriza por poseer una tapa protectora, dos placas; una fija perforada externa y otra móvil muy fina de material plástico (mylar, polipropileno, policarbonato, etc.) con una de sus caras metalizadas que sirve de contacto y dos electrodos metálicos paralelos muy próximos entre sí, un material dieléctrico polarizado (aislante), un tubo de ecualización y dos contactos de salida. Durante su fabricación se le induce en la placa móvil (diafragma o membrana) una carga electrostática electrostátic a al mismo tiempo que se le somete a una temperatura de 200º C. Luego, se disminuye progresivamente el calor aplicado hasta que se enfríe. En consecuencia, la placa móvil queda polarizada permanentemente (con cargas negativas y positivas), por lo que no es necesario para su funcionamiento el uso de fuentes de alimentación externa como pilas o Phantom Power, lo que además permite que su durabilidad y utilidad se extienda por muchos años (50 años o más).
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Figura 1
Como no requiere ser alimentado externamente a diferencia de otros micrófonos de condensador y por poseer un diafragma reducido y más liviano (que lo hace ser mucho más rentable) se ha convertido en uno de los micrófonos más utilizados actualmente, con una demanda de fabricación estimada en mil millones de unidades anuales. Su aplicación se extiende a múltiples dispositivos (tradicionales y modernos) tales como megáfonos, dictáfonos, celulares, dispositivos de manos libres, computadoras, notebooks,
cámaras
de
cine
y
video
portátiles,
grabadoras
portátiles,
intercomunicadores, entre otros. Sin embargo, su aplicación predilecta se orienta a la oratoria (conversaciones, conferencias, televisión, periodismo, etc.) ya que gracias a su reducido tamaño anula la obstrucción visual, pudiendo ser alámbricos o inalámbricos. En cuanto a su directividad son generalmente omnidireccionales, omnidir eccionales, ya que esto permite una mayor sensibilidad y las respuestas de frecuencias compensan las pérdidas de frecuencias altas. No obstante, también tamb ién pueden ser direccionales, sea para evitar el ruido excesivo del ambiente, problemas de realimentación electroacústica o efectos de proximidad. 2
El principal inconveniente que presentan los micrófonos electret es que son muy sensibles a los cambios de humedad y temperatura, lo que junto con el polvo, deterioran su rendimiento con el uso. Un micrófono electret empieza a indicar que debe ser retirado (que ha acabado su vida activa) cuando empieza a producir ruidos inexplicables. 1.1 Tipos de Electret Hay tres tipos de micrófonos Electret que difieren en el tipo de material utilizado para su fabricación: 1.1.1 De tipo lámina o tipo tipo diafragma diafragma (Foil-type or Diaphragm-type): Diaphragm-type): Usa una capa de electret como diafragma en sí mismo. Este es el tipo más común, pero también el de más baja calidad, ya que el electret no funciona particularmente bien como diafragma. 1.1.2 Electret posterior (Back electret): Tiene una capa de electret en la parte posterior de la placa de la cápsula del micrófono y el diafragma está hecho por un material sin carga. 1.1.3 Electret frontal (Front electret): electret): Este es el tipo más reciente. La placa posterior no forma parte del diseño y el condensador está conformado por el diafragma y la superficie interior de la cápsula. La lámina de electret está adherida al interior de la cubierta frontal y la membrana metalizada está conectada a la entrada del FET. Al igual que el electret posterior, cualquier lámina conductora puede ser utilizada para el diafragma.
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2. CA RA CTER ÍSTICA S TÉCNICA S GEN ERA L ES 2.1 Componentes de la cápsula electret A continuación continuación se presenta una cápsula electret desmontada desmontada con sus partes esenciales y sus respectivas funciones:
Figura 2 Cápsula Electret desmontada
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A. Cubierta metálica: Protege y aísla el dispositivo. B. Arandela aislante: Se interpone entre las partes D y E para separarlas eléctricamente. C. Estructura de plástico: Da forma al interior. D. Material electret: Es una de las placas del condensador. Se trata de un dieléctrico (aislante) al que se le han incorporado cargas fijas. De esta forma no se necesita una tensión adicional para alimentar al condensador, sino que se utiliza un material que está cargado de forma permanentemente. Su marco está en contacto con la cubierta metálica.
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Fuente: “ Blog
técnico sobre proyectos caseros de electrónica, informática y física . ”
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E. Placa de metal: La otra placa del condensador. Por su cara externa es enfrentada al electret mientras que por la interna conecta con la puerta del FET. F. FET: Es un 2SK596, transistor de efecto de campo, diseñado dise ñado especialmente para este uso. G. Placa de circuito impreso: Ahí van soldados los cables y también el FET. 2.2 Ventajas en el uso del electret Las ventajas de usar el micrófono electret son:
Posee muy buena respuesta de frecuencia en todo el rango audible (casi plana para algunos modelos), aproximadamente de 50Hz a 15000kHz.
Está pre-amplificado internamente, por lo cual la señal que entrega es bastante alta en comparación con otros micrófonos.
Su sensibilidad oscila entre -50 y -70 dB.
Es robusto y muy resistente.
Utiliza un voltaje de 1,2 a 9 V para alimentar el preamplificador (pilas o baterías).
Su reducido tamaño le permite pasar desapercibido.
2.3 Desventajas en el uso del electret electret Las desventajas de usar el micrófono electret son las siguientes:
Saturación a alto voltaje: el preamplificador interior se satura cuando recibe una presión sonora alta, por ejemplo ejempl o si se habla muy cerca de este. Su rango dinámico alcanza de 120 a 130 dB creando una distorsión del 3%.
Baja respuesta en tonos altos.
Muy susceptible a cambios temperatura y a la exposición al polvo.
Posee una alta impedancia, pero que es menor a la de los otros micrófonos de condensador.
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2.4 Direccionalidad del electret Cuanto más agudos abarca la recepción, más señales se captarán y tambi én más ruido. Si se desea captar una señal concreta y no otras, lo mejor es usar un micrófono direccional. De lo contrario, si la señal es débil, puede perderse entre el ruido de ambiente. Si bien, es posible convertir de forma amateur un micrófono omnidireccional en uno direccional, no se obtendrán los mismos resultados que con uno de fábrica. Sin embargo, existen dos formas de conversión: 1. Primera forma: Blindando todas las direcciones salvo la de interés, metiendo el micrófono dentro de un tubo con el fin de impedir que el sonido entre por los laterales y por detrás. Mientras más largo y ancho sea el tubo, más potencia sonora captará de la dirección en la que apunte. Cabe tener en cuenta que por la geometría del tubo se producen ecos y resonancias en determinadas frecuencias y para evitar este fenómeno se recubre la entrada e interior del tubo con esponja (la que funciona como absorbente). 2. Segunda forma: Añadiendo un reflector. Se pone una pantalla por detrás para evitar captar lo que haya a espaldas, a la vez que se refleja lo que provenga del frente y mejora su recepción. Para esto se usa un reflector que además concentre todo lo reflejado en un punto. Al igual que con el método del tubo, mientras mayor sea el diámetro del reflector (y por tanto su área) mayor intensidad sonora se captará.
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3. USOS Y A PLICA CIONES Debido a que es de reducido tamaño, robusto y soporta la manipulación, el micrófono electret tiene su mayor demanda en los siguientes formatos y aplicaciones:
Micrófono de solapa: Usados en televisión o en el periodismo. Su fabricación en masa, permite que su coste sea económico.
Micrófono de pequeñas grabadoras portátiles que usan los profesionales en exteriores (para obtener declaraciones para radio, etc.).
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Micrófonos adheribles a instrumentos específicos (de percusión, metales, pianos acústicos, cuerdas, etc.)
Micrófono de celulares (teléfonos móviles).
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4. AL GUNOS MICRÓFONOS DISPONIBL DISPONIBL ES EN EL MERCADO
MICRÓFONO ELECTRET WORK DM 200
Descripción General: Micrófono electret con dos modos de captación: omnidireccional y direccional, seleccionables por conmutador. Soporte, cable y estuche incluidos. Características: Característi cas: micrófono electret unidireccional, unidireccional ,
preamplificadores preamplific adores FET,
alimentado con una pila 1.5V tipo AA LRG, interruptor ON/OFF, suministrado en un estuche plástico con protecciones internas de espuma. Accesorios: Pinza y cable XLR3 hembra – hembra – Jack 1/4”
SENNHEISER MKE 1 EW
Descripción General: Micrófono de Solapa superminiatura
omnidireccional,
para
G3
(Sin
accesorios). Ya sea para musicales, eventos en vivo o para transmisiones de radio y televisión. Tiene el más alto rendimiento en todo tipo de situaciones en las que se necesita un micrófono que sea virtualmente
invisible
y
proporcione
una
extraordinaria calidad de sonido. Protegido contra el sudor por una cubierta protectora, el MKE 1 resiste mejor que otros micrófonos de solapa las difíciles condiciones de las transmisiones en vivo. Su capuchón multipropósitos hecho de una tela metálica especial ofrece una protección adicional contra la humedad, con lo que sólo capta lo que debe captar. Su cable reforzado de Kevlar con manga (que evita que se enrosque) reduce al mínimo el ruido producido por el manejo del micrófono.
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SENNHEISER MKE 2-PLATINUM-4-C
Descripción General: Micrófono de solapa con patrón de captación cardioide. Se puede usar junto con los transmisores bodypack evolution wireless o con el adaptador de fuente de poder Phantom MZA 900P para aplicaciones con cable. Características técnicas: Alta ganancia antes de la retroalimentación.
Excelente
inteligibilidad
de
voz.
Extraordinaria reproducción de bajos. Incluye: 1 micrófono MKE 40-ew 1 clip, 1 pantalla contra viento. 1 juego de soportes magnéticos MZM 2 / MZM 10.
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CONCLUSIONES
Considerando las propiedades, cualidades e inconvenientes descritos en este informe, se concluye que el micrófono electret posee una gran rentabilidad en cuanto a fidelidad, facilidad de uso, rango de captación de señal, versatilidad y ahorro de energía. Además de ser muy útil para las áreas comunicacionales, comunicacionales, debido a que su pequeño tamaño no obstruye el campo visual y facilita la discreción, es también un elemento esencial para la tecnología portátil o de bolsillo. Es por todo esto que el micrófono electret significa un gran avance en la tecnología de la electroacústica y todo gracias a su cápsula que no precisa de alimentación externa. Finalmente es preciso y urgente el acceso a mayor información global y específica respecto del d desarrollo esarrollo histórico y científico de esta variante de transducción electrostática ya que en la mayoría de las fuentes consultadas se redundaba solo en las características mecánico-acústicas y en sus especificaciones de entrega. En consecuencia, este informe inform e ha rescatado toda la información circundante que fue posible recopilar para lograr los objetivos de aprendizaje propuestos.
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B IBL IOGR A FÍA 1) Libros: PUEO Basilio, Romero Miguel. Miguel . “Electroacústica, altavoces y micrófonos” . Madrid. Pearson educación S.A., 2003. Pág. 133-142 CUÉ Emilio. “Apuntes generales de micrófonos”. Santiago 2006. Pág. 22 2) Enciclopedia Enciclopedia virtual: WIKIPEDIA. Artículos: “Micrófono electret”; http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3fono_electret “Micrófono electrostático”; http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3fono_electrost%C3%A1tico “Electret microphone”. En: Sessler, G.M.; West, J.E. (1962). "Self -biased "Self -biased condenser microphone with high capacitance". Journal of the Acoustical Society of America 34 (11): 1787 –1788. –1788. http://en.wikipedia.org/wiki/Electret_microphone#Types 3) Otros recursos virtuales: AUTOR DESCONOCIDO. DESCONOCIDO. “Utilizar un micrófono electret”. En: ELECTRÓNICA Y CIENCIA, Blog técnico sobre proyectos caseros de electrónica, informática y física. http://electronicayciencia.blogspot.com/2010/06/utilizar-un-microfono-electret.html AUTOR DESCONOCIDO. “Dr. “ Dr. James E. West, Electret Microphone Microphone Inventor”. En: FAMOUS BLACK INVENTORS, página web que recopila información sobre grandes aportes a la ingeniería moderna. http://www.black-inventor.com/James-E-West.asp
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