Elektretový mikrofón je typ kondenzátorového mikrofónu, ktorý nevyžaduje externé polarizačné napätie. Namiesto toho využíva špeciálny materiál – elektret – ktorý má trvalý elektrický náboj. Vďaka tomu je elektretový mikrofón menší, lacnejší a jednoduchší na použitie ako tradičné kondenzátorové mikrofóny, čo z neho robí populárnu voľbu pre širokú škálu aplikácií.
Základom elektretového mikrofónu je elektretová membrána. Táto membrána je vyrobená z materiálu, ktorý si trvalo udržuje elektrický náboj. Najčastejšie sa používa teflón (PTFE) alebo fluórovaný etylén propylén (FEP). Membrána je umiestnená blízko kovovej platne, čím vytvára kondenzátor. Zvukové vlny, ktoré dopadajú na membránu, ju rozkmitajú, čím sa mení vzdialenosť medzi membránou a platňou. Táto zmena vzdialenosti vedie k zmene kapacity kondenzátora, čo následne vytvára malý elektrický signál. Tento signál je zvyčajne veľmi slabý a vyžaduje zosilnenie pomocou vnútorného predzosilňovača.
Elektretová membrána je kľúčovou súčasťou elektretového mikrofónu. Jej schopnosť trvalo udržiavať elektrický náboj je zásadná pre funkciu mikrofónu bez potreby externého polarizačného napätia. Materiál membrány musí byť chemicky stabilný, odolný voči teplote a vlhkosti, aby sa zabezpečila dlhá životnosť a stabilný výkon mikrofónu. Výrobný proces elektretovej membrány zahŕňa nabíjanie materiálu pomocou silného elektrického poľa, čo zaisťuje, že materiál si udrží náboj aj po odstránení poľa.
Elektrický signál generovaný zmenou kapacity kondenzátora je veľmi slabý a má vysokú impedanciu. Na zosilnenie a prispôsobenie impedancie sa používa predzosilňovač. Predzosilňovač je zvyčajne integrovaný priamo do mikrofónu a vyžaduje napájanie. Najčastejšie sa používa FET (Field Effect Transistor) tranzistor, ktorý má vysokú vstupnú impedanciu a nízky šum. Napájanie predzosilňovača môže byť zabezpečené externým zdrojom (napríklad batériou alebo fantómovým napájaním) alebo internou batériou.
Existuje niekoľko typov elektretových mikrofónov, ktoré sa líšia konštrukciou a aplikáciou:
Tieto mikrofóny sú najrozšírenejším typom elektretových mikrofónov. Ich popularita pramení z ich jednoduchosti, nízkej ceny a spoľahlivosti. Elektretová membrána je nabitá už počas výrobného procesu, čo eliminuje potrebu externého polarizačného napätia. Tieto mikrofóny sa používajú v širokej škále aplikácií, od mobilných telefónov a notebookov až po headsety a záznamové zariadenia.
Zadné elektretové mikrofóny sú charakteristické umiestnením elektretovej membrány za zadnou platňou kondenzátora. Táto konštrukcia umožňuje miniaturizáciu mikrofónu, čo je výhodné pre aplikácie, kde je malá veľkosť kľúčová. Používajú sa napríklad v slúchadlách, malých záznamových zariadeniach a iných kompaktných audio zariadeniach.
Mikrofóny s kremíkovou membránou, často označované ako MEMS mikrofóny (Micro-Electro-Mechanical Systems), predstavujú moderný a technologicky vyspelý typ elektretových mikrofónov. Používajú kremíkovú membránu vyrobenú pomocou mikroelektromechanických systémov (MEMS). Tieto mikrofóny sú extrémne malé, odolné a majú dobrý výkon. Ich miniaturizácia umožňuje integráciu do malých zariadení, ako sú mobilné telefóny, tablety a nositeľná elektronika. Vďaka presnej výrobe majú MEMS mikrofóny konzistentné vlastnosti a sú odolné voči mechanickému poškodeniu a vibráciám. Ich výkon je obvykle stabilnejší v rôznych teplotných a vlhkostných podmienkach v porovnaní s tradičnými elektretovými mikrofónmi s plastovou membránou. Vďaka týmto vlastnostiam sú MEMS mikrofóny ideálne pre aplikácie, kde je dôležitá spoľahlivosť a malá veľkosť.
Elektretové mikrofóny sa používajú v mnohých rôznych aplikáciách, vrátane:
Elektretové mikrofóny sú neoddeliteľnou súčasťou mobilných telefónov a tabletov. Ich malá veľkosť a nízka spotreba energie ich predurčujú na použitie v týchto prenosných zariadeniach. Používajú sa na nahrávanie hlasu, videohovory a hlasové ovládanie. V moderných mobilných zariadeniach sa často používajú viaceré mikrofóny na zlepšenie kvality zvuku a potlačenie šumu.
V notebookoch a počítačoch sa elektretové mikrofóny používajú na nahrávanie zvuku, videokonferencie a rozpoznávanie reči. Integrované mikrofóny v notebookoch sú zvyčajne elektretové mikrofóny, ktoré sú malé a nenáročné na energiu. Pre kvalitnejšie nahrávanie zvuku sa často používajú externé elektretové mikrofóny, ktoré ponúkajú lepšiu citlivosť a menší šum.
Elektretové mikrofóny sú bežné v headsetoch a slúchadlách, najmä tých, ktoré sú určené na komunikáciu. Poskytujú prijateľnú kvalitu zvuku pre hlasové hovory a videokonferencie. V herných headsetoch sa často používajú elektretové mikrofóny s potlačením šumu, aby sa zabezpečila čistá a zrozumiteľná komunikácia medzi hráčmi.
Elektretové mikrofóny sa používajú v rôznych záznamových zariadeniach, od jednoduchých diktafónov po profesionálne záznamníky. Ich nízka cena a malá veľkosť ich robia vhodnými pre prenosné záznamové zariadenia. Pre kvalitnejšie nahrávanie zvuku sa často používajú externé elektretové mikrofóny s vyššou citlivosťou a nižším šumom.
V bezpečnostných systémoch sa elektretové mikrofóny používajú na monitorovanie zvuku. Sú malé, nenápadné a majú nízku spotrebu energie, čo ich robí ideálnymi pre skryté monitorovacie systémy. Používajú sa napríklad v kamerových systémoch, alarmových systémoch a odposluchových zariadeniach.
V automobilovom priemysle sa elektretové mikrofóny používajú pre systémy rozpoznávania hlasu a hands-free volanie. Systémy rozpoznávania hlasu umožňujú vodičom ovládať rôzne funkcie vozidla pomocou hlasových príkazov, čo zvyšuje bezpečnosť a pohodlie. Hands-free volanie umožňuje vodičom telefonovať bez toho, aby museli držať telefón, čo je v súlade s bezpečnostnými predpismi.
V IoT (Internet of Things) zariadeniach sa elektretové mikrofóny používajú pre hlasové ovládanie a monitorovanie zvuku. Hlasové ovládanie umožňuje používateľom ovládať IoT zariadenia pomocou hlasových príkazov, čo je pohodlné a intuitívne. Monitorovanie zvuku umožňuje IoT zariadeniam detekovať a reagovať na rôzne zvukové udalosti, ako napríklad detekcia rozbitia skla alebo detekcia plaču dieťaťa.
Pri výbere elektretového mikrofónu je dôležité zvážiť niekoľko faktorov, vrátane:
Citlivosť mikrofónu je parameter, ktorý udáva, ako dobre mikrofón zachytáva slabé zvuky. Vyššia citlivosť znamená, že mikrofón zachytí viac detailov a bude lepšie reagovať na tiché zvuky. Citlivosť sa zvyčajne udáva v decibeloch (dB) alebo milivoltoch na pascal (mV/Pa). Pri výbere mikrofónu pre nahrávanie tichých zvukov, ako napríklad šepkanie alebo ambientné zvuky, je dôležité vybrať mikrofón s vysokou citlivosťou. Naopak, pre nahrávanie hlasných zvukov, ako napríklad koncerty alebo bubny, je vhodnejší mikrofón s nižšou citlivosťou, aby nedošlo k preťaženiu signálu.
Frekvenčná odozva mikrofónu udáva, aký rozsah frekvencií mikrofón zachytáva. Širšia frekvenčná odozva znamená, že mikrofón zachytí viac zvukov v celom spektre, od hlbokých basov po vysoké výšky. Frekvenčná odozva sa zvyčajne udáva v hertzoch (Hz) a kilohercoch (kHz). Ľudský sluch vníma frekvencie od približne 20 Hz do 20 kHz. Pre nahrávanie hudby alebo zvukov s komplexným frekvenčným spektrom je dôležité vybrať mikrofón so širokou frekvenčnou odozvou. Pre nahrávanie hovoreného slova môže byť dostatočná užšia frekvenčná odozva.
Odstup signálu od šumu (SNR) mikrofónu udáva, aký je pomer medzi užitočným signálom a šumom. Vyšší SNR znamená, že mikrofón má menej šumu a zachytáva čistejší signál. SNR sa zvyčajne udáva v decibeloch (dB). Pri výbere mikrofónu pre nahrávanie v tichom prostredí je dôležité vybrať mikrofón s vysokým SNR, aby sa minimalizoval šum. V hlučnom prostredí môže byť dôležitejšia citlivosť mikrofónu na užitočný signál než vysoký SNR.
Smerová charakteristika mikrofónu udáva, ako mikrofón zachytáva zvuky z rôznych smerov. Existuje niekoľko bežných smerových charakteristík, vrátane všesmerovej, kardioidnej a osmičkovej.
Umiestnenie mikrofónu je kritické pre dosiahnutie optimálneho zvuku. Čím bližšie je mikrofón k zdroju zvuku, tým silnejší a čistejší bude signál. Avšak príliš blízke umiestnenie môže viesť k preťaženiu signálu a skresleniu zvuku. Všeobecne platí, že pre hovorené slovo je ideálna vzdialenosť mikrofónu od úst približne 15-30 cm. Pre nahrávanie hudobných nástrojov môže byť potrebná väčšia vzdialenosť, aby sa zachytil celý zvuk nástroja. Experimentujte s rôznymi umiestneniami mikrofónu, aby ste našli optimálne nastavenie pre danú situáciu.
Pop filter je zariadenie, ktoré sa používa na zníženie alebo elimináciu nepríjemných praskavých zvukov, ktoré vznikajú pri vyslovovaní výbušných hlások (p, b, t, d). Tieto zvuky vznikajú náhlym prúdom vzduchu, ktorý dopadá na mikrofónovú membránu. Pop filter sa zvyčajne umiestňuje medzi mikrofón a zdroj zvuku (ústa) a slúži ako bariéra, ktorá rozptýli prúd vzduchu. Pop filter je obzvlášť dôležitý pri nahrávaní hovoreného slova a spevu.
Shock mount je zariadenie, ktoré sa používa na izoláciu mikrofónu od vibrácií, ktoré môžu spôsobiť šum. Vibrácie sa môžu prenášať cez stojan mikrofónu alebo cez podlahu. Shock mount zvyčajne pozostáva z pružného závesu, ktorý drží mikrofón a absorbuje vibrácie. Shock mount je obzvlášť dôležitý pri nahrávaní v prostredí, kde sú prítomné vibrácie, napríklad v blízkosti premávky alebo v budove s klimatizáciou.
Nahrávanie v tichom prostredí je kľúčové pre dosiahnutie kvalitného zvuku. Hluk v pozadí môže znehodnotiť nahrávku a sťažiť jej spracovanie. Ak je to možné, nahrávajte v miestnosti s dobrým akustickým tlmením, napríklad v miestnosti s kobercom, závesmi a mäkkým nábytkom. Vypnite všetky zariadenia, ktoré môžu spôsobovať hluk, napríklad klimatizáciu, ventilátory a počítače. Ak nie je možné nahrávať v tichom prostredí, použite mikrofón s potlačením šumu alebo sa pokúste minimalizovať hluk v pozadí pomocou softvérových nástrojov.
Rôzne umiestnenia mikrofónu môžu viesť k rôznym zvukom. Experimentujte s rôznymi umiestneniami mikrofónu, aby ste našli optimálne nastavenie pre danú situáciu. Napríklad, ak nahrávate spev, skúste umiestniť mikrofón mierne mimo osi úst, aby ste znížili praskavé zvuky. Ak nahrávate hudobný nástroj, skúste umiestniť mikrofón v rôznych vzdialenostiach a uhloch, aby ste zachytili celý zvuk nástroja. Nebojte sa experimentovať a skúšať nové veci.
Pre dlhú životnosť a spoľahlivý výkon je dôležité správne sa starať o elektretový mikrofón. Tu je niekoľko tipov:
Vlhkosť je jedným z najväčších nepriateľov elektretových mikrofónov. Vniknutie vlhkosti do mikrofónu môže poškodiť elektretovú membránu a spôsobiť koróziu vnútorných komponentov. Skladujte mikrofón v suchom prostredí a vyhýbajte sa nahrávaniu v vlhkých podmienkach, ako napríklad v kúpeľni alebo vonku počas dažďa. Ak je mikrofón vystavený vlhkosti, nechajte ho dôkladne vyschnúť pred ďalším použitím.
Prach môže zaniesť mikrofónovú membránu a znížiť citlivosť mikrofónu. Pravidelne čistite mikrofón pomocou mäkkej handričky alebo stlačeného vzduchu. Pri čistení mikrofónu stlačeným vzduchom dávajte pozor, aby ste trysku držali v dostatočnej vzdialenosti od mikrofónu, aby ste predišli poškodeniu membrány. Nepoužívajte agresívne čistiace prostriedky ani rozpúšťadlá, ktoré by mohli poškodiť mikrofón.
Extrémne teploty môžu poškodiť elektretovú membránu a znížiť výkon mikrofónu. Skladujte mikrofón v prostredí s stabilnou teplotou a vyhýbajte sa nahrávaniu v extrémnych teplotných podmienkach, ako napríklad v mrazivom prostredí alebo na priamom slnku. Pri prenášaní mikrofónu v extrémnych teplotných podmienkach ho chráňte pomocou vhodného obalu.
Používanie ochranného puzdra je dôležité pre prenášanie a skladovanie mikrofónu, aby ste ho chránili pred poškodením. Ochranné puzdro by malo byť dostatočne pevné a polstrované, aby absorbovalo nárazy a vibrácie. Vyberte si puzdro, ktoré je vhodné pre veľkosť a tvar vášho mikrofónu.
Pravidelne kontrolujte káble a konektory mikrofónu, aby ste sa uistili, že nie sú poškodené. Poškodené káble a konektory môžu spôsobiť šum alebo prerušenie signálu. Skontrolujte, či káble nie sú zlomené, ohnuté alebo rozstrapkané. Skontrolujte, či konektory nie sú zoxidované alebo znečistené. Ak zistíte poškodenie, vymeňte kábel alebo konektor čo najskôr.
tags: #Mikrofon