ไมโครโฟน

ไมโครโฟน คือ อุปกรณ์ที่เปลี่ยนเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า การออกแบบไมโครโฟนที่ดี จะต้องสามารถเปลี่ยนพลังเสียงได้ดี ตลอดย่านความถี่เสียง ซึ่งมีความจำกัดมาก จึงมีเทคโนโลยีหลายอย่าง้กิดขึ้นเพื่อให้ได้สัญญาณสียง ที่ดีเหมือนต้นกำเนิดเสียง ดังนั้น จึงมีไมโครโฟนหลายชนิดที่มีคุณลักษณะไม่เหมือนกัน

ชนิดของไมโครโฟน

ไมโครโฟนแบ่งตามชนิดของการใช้วัสดุอุปกรณ์นำมาสร้างได้ 5 ชนิด คือ

1. ไมค์ไดนามิค ( Dynamic Microphon )

มีโครงสร้างประกอบด้วย ดังนี้ -แม่เหล็กถาวร ( magnet )  - ไดอะแฟรม ( Diaphragm ) - ขดลวด ( Coil )

หลักการทำงาน ดังนี้ คือ เมื่อเสียงมากระทบที่แผ่นไดอะแฟรมบางๆ จะเกิดการสั่นขึ้นผลจากการสั่นเพียงเล็กน้อยทำให้ขดลวดเขย่า เกิดการเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กทำให้ขดลวดเกิดกระแสไฟฟ้า ( Current ) ขึ้นตามผลการสันของไดอะแฟรม แตสัญญาณที่ได้จากไมโครโฟนเป็นขนาดความแรงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จึงต้องมีการขยายขึ้นเป็นพิเศษที่เครื่องขยายเสียง โดยวงจรขยายสัญญาณไมโครโฟนเท่านั้น เรียกว่า ปรีไมโครโฟน ( Pre Microphone ) ไมโครโฟนชนิดนี้ มีอิมพิแดนซ์ 600 โอห์มมีความไวในทิศทางด้านหน้าและในรัศมีสั้นๆ ประมาณ 4 เซนติเมตร จนบางทีเรียกว่าไมค์ร้อง เหมาะสำหรับการแสดงการขับร้อง

2. ไมค์คอนเดนเซอร์ ( Condensor Microphone )

มีโครสร้างประกอบด้วย ดังนี้ - แบตเตอรี่ ( Battery ) - ไดอะแฟรม ( Diaphragm ) - Back plate - วงจรขยายสัญญาณ ( Amplifier )

คอนเดนเซอร์ไมโครโฟนนี้ต้องมีไฟฟ้า DC เลี้ยงจึงจะทำงาน แรงดันตั้งแต่ 1.5 ถึง 48 โวลท์ ไมค์คอนเดนเซอร์ใช้หลักการค่าความจุของคาปาซิเตอร์เปลี่ยนแปลงโดยเมื่อมีเสียงปะทะที่ไดอะแฟรม จึงจะทำให้เกิดการสั่นไหว ทำให้มีการขยับตัวของระยะห่างชองแผ่นเพลทที่เป็นไดอะแฟรมกับแผ่นเพลทแผ่นหลัง ( Back Plate ) ทำให้ค่าความจุมีการเปลี่ยนแปลงตามแรงปะทะจากคลื่นเสียง ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าของเสียงนั้นส่งมาที Amplifier ทำการขยายสัญญาณเสียงเป็นกระแสไฟฟ้าที่แรงส่งออกไปตามสายนำสัญญาณ ดังนั้น ไมโครโฟนชนิดนี้จึงมีความไวมาก มีอิมพิแดนซ์ต่ำมาก เมื่อยังไม่มีการออกแบบพิเศษ ความถี่ตอบสนองได้ดีที่ความถี่ปานกลางขึ้นไป และทิศทางการรับ รอบทิศทาง

3. ไมค์คริสตอล ( Crystal microphone )

มีโครงสร้างประกอบด้วย ดังนี้ - Diaphragm รับเสียง - แร่ Crystal กำเนิดไฟฟ้า - แผ่น Back plate รองรับปรกบด้านหลัง - สายต่อนำกระแสไฟฟ้าสัญญาณเสียง

ไมโครโฟนชนิดนี้มีแร่คริสตอลเป็นตัวกำเนิดกระแสไฟฟ้า โดยจะรับแรงสั่นจากคลื่นอากาศของเสียงทางไดอะแฟรม ไฟฟ้าที่ได้แรงดันสูงกว่า ไมโครโฟนชนิดอื่นๆ จึงมีค่าอิมพิแดนซ์สูงถึง 10 กิโลโอห์ม เป็นชนิดที่นิยมใช้กับ เครื่องขยายเสียง รุ่นหลอด เมื่อยังไม่มีการออกแบบพิเศษความตอบสนองได้ดีที่ความถี่เสียงกลาง ปัจจุบันไม่ปรากฎเห็น ในการใช้งานทั่วไป

4. ไมค์คาร์บอน ( Carbon Microphone )

ไมค์คาร์บอน เป็นไมโครโฟนสมัยแรกแห่งวงการเครื่องเสียง อาศัยหลักการความต้านทานของคาร์บอนเปลี่ยนค่าได้ คือ เมื่อคาร์บอนมีความหนาแน่นมากจะมีความต้านทานน้อย ทำให้กระแสไหลมาก และถ้าความหนาแน่นน้อย จะเกิดความต้านทานมาก ทำให้กระแสไหลน้อย เมื่อนำมายึดติดกับไดอะแฟรม จะทำให้เกิดการสั่นไหวเมื่อมีคลื่นอากาศเสียง ทำให้ความต้านทานเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามคลื่นเสียง ถ้ามีการป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไป จะทำให้ได้สัญญาณเสียงออกมา เป็นกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามความต้านทาน คุณภาพเสียงที่ได้จะอยู่ในช่วงความถี่ต่ำ ปัจจุบันไม่พบเห็นในการใช้งาน

5. ไมค์เซอร์รามิค ( Ceramic Microphone )

ปัจจุบันไม่พบเห็นใช้งานแล้ว มีลักษณะเหมือนกับคาร์บอนแต่วัสดุที่ใช้ต่างกัน คือ โครงสร้างประกอบด้วย ดังน ี้- Diaphragm รับเสียง - Ceramic กำเนิดไฟฟ้า - แผ่น Back plate รองรับประกบด้านหลัง - สายต่อนำกระแสไฟฟ้าสัญญาณเสียง

ลำโพง(speaker)

ลำโพงที่เห็นขายกันอยู่ทั่วๆไป ภายในประกอบด้วย

1. กรวยหรือไดอะแฟรม ทำด้วยกระดาษแข็งหรือแผ่นพลาสติก หรือจะทำด้วยแผ่นโลหะบางๆ ก็ได้ 2. ขอบยึด เป็นขอบของไดอะแฟรมมีความยืดหยุ่นติดอยู่กับเฟรม สามารถเคลื่อนที่ขึ้นและลงได้ในระดับหนึ่ง  3. เฟรมหรือบางทีเรียกว่า บาสเก็ต (basket) ท ยอดของกรวยติดอยู่กับคอยส์เสียง( Voice coil )  4. คอยส์เสียงจะยึดอยู่กับ สไปเดอร์ (Spider) มีลักษณะเป็นแผ่นวงกลมเหมือนแหวน สไปเดอร์จะยึดคอยส์เสียงให้อยู่ในตำแหน่งเดิม และทำหน้าที่ เหมือนกับสปริง โดยจะสั่นสะเทือน เมื่อมีสัญญาณไฟฟ้าเข้ามา

รูป ลำโพงที่ขายกันอยู่ทั่วๆไป มีเฟรมที่ทำด้วยโลหะ ที่ยอดกรวยติดแม่เหล็กถาวร และมีแผ่นไดอะแฟรมทำด้วยกระดาษ

การทำงานของคอยส์เสียงใช้หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยได้จากกฎของแอมแปร์ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไป ในขดลวดหรือคอยส์ ภายในคอยส์จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้แท่งเหล็กที่สอดอยู่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ปกติแม่เหล็กจะมีขั้วเหนือและขั้วใต้ ถ้านำแม่เหล็กสองแท่งมาอยู่ใกล้ๆกัน โดยนำขั้วเดียวกันมาชิดกันมันจะผลักกัน แต่ถ้าต่างขั้วกันมันจะดูดกัน ด้วยหลักการพื้นฐานนี้ จึงติดแม่เหล็กถาวรล้อมคอยส์เสียงและแท่งเหล็กไว้ เมื่อมีสัญญาณ ทางไฟฟ้าหรือสัญญาณเสียงที่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับป้อนสัญญาณให้กับคอยส์เสียง ขั้วแม่เหล็กภายในคอยส์เสียง จะเปลี่ยนทิศทางตามสัญญาณสลับที่เข้ามา ทำให้คอยส์เสียงขยับขึ้นและลง ซึ่งจะทำให้ใบลำโพงขยับเคลื่อนที่ขึ้นและลงด้วย ไปกระแทกกับอากาศ เกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้น ถ้าเป็นเครื่องเสียงระบบโมโน ลำโพงจะมีอันเดียว แต่สำหรับเครื่องเสียง ที่เป็นระบบเสตอริโอ ลำโพงจะมี 2 ข้าง คือข้างซ้าย และข้างขวา

รูป ขั้วไฟฟ้าของลำโพงจะมีไว้ 2 ขั้ว ไว้ต่อกับเครื่องขยายเสียง

เครื่องขยายเสียงทุกประเภท จะต่อเข้ากับสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งกระแสไฟฟ้ามีการเคลื่อนที่สลับทิศทางอยู่ตลอดเวลา แต่ก่อนที่จะป้อนเข้าลำโพง สัญญาณที่อ่านได้จากเทปแม่เหล็ก แผ่นซีดี หรือ เครื่อง MP3 จะต้องได้รับการขยายสัญญาณ ให้แรงขึ้นก่อน จึงจะสามารถขับออกทางลำโพงได้

ใบลำโพงทำด้วยกรวยกระดาษ ติดอยู่กับคอยส์เสียง เมื่อคอยส์เสียงสั่นขึ้นและลงตามสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ มันจะทำให ้ใบลำโพงสั่นขึ้นลงด้วย ใบลำโพงจะติดอยู่บนสไปเดอร์ ที่ทำหน้าที่เหมือนสปริง คอยดึงใบลำโพงที่สั่นสะเทือนให้ กลับเข้าสู่ตำแหน่งเดิมเสมอ เมื่อไม่มีสัญญาณไฟฟ้าป้อนเข้าลำโพง

ถ้ามีสํญญาณไฟฟ้ากระแสสลับป้อนเข้าไปในคอยส์เสียง ทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะกลับทิศทางอยู่ตลอดเวลา (สังเกตที่เครื่องหมาย + และ - จะเห็นว่ากลับทิศทางตลอดเวลาด้วย) และทำให้แผ่นลำโพงสั่นเคลื่อนที่ขึ้นและลง อัดอากาศด้านหน้าเกิดคลื่นเสียงขึ้น สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ใส่ให้กับลำโพง จะแปรตามความถี่และแอมพลิจูด ซึ่งเป็นสัญญาณเดียวกันกับสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้จากไมโครโฟน แต่ว่าสัญญาณที่ได้ในครั้งแรก ยังอ่อนมาก จึงต้องผ่านเครื่องขยายก่อน จึงจะป้อนเข้าลำโพงได้ ใบลำโพงจะสั่นเร็วหรือช้าขี้นอยู่กับความถี่ และเสียงจะดัง หรือค่อยขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของสัญญาณไฟฟ้า ขนาดของลกำโพงมีความสำคัญมาก ไม่ใช่ว่าลำโพงตัวเดียว สามารถจะให้ความถี่ได้ออกมาทุกๆความถี่ ถ้าต้องการให้เหมือนกับเสียงธรรมชาติมากที่สุด ลำโพงจะต้องมีหลายขนาด เราจะแบ่งลำโพงโดยใช้ความถี่ออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้

1. วูฟเฟอร์ (Woofers)  2. ทวีทเตอร์ (Tweeters)  3. มิดเรนส์ (Midrange)

วูฟเฟอร์ (Woofers)

ทวีทเตอร์ (Tweeters)