تحويل الصوت الى تيار كهربائي - الالكترونيات .. الفيزياء
الالكترونيات
تحويل الصوت الى تيار كهربائي
تساهم الموجات الكهرمغنطيسية في نقل الصوت عبر الفضاء بالرغم من أنها ذات طبيعة مختلفة عن طبيعته ولتحقيق هذا الغرض يكفي بالدرجة الاولى تحويل الصوت الى تيار كهربائي متذبذب داخل ميكروفون في داخله غشاء معدني رقيق يسمى الطبلة ويكون مصنوعا بطريقة تجعله يرتج من تأثير اصطدامه بالموجات الصوتية ويتردد بتردد مساو لترددها . يلي هذا الغشاء مغنطيس كهربائي يتولد في ملفه تيار محرض تكون ذبذباته مطابقة لذبذبات الغشاء وموجات الصوت نفسها على قدم المساواة . بعد ذلك ، يرسل هذا التيار ، عبر أسلاك كهربائية الى المكان الذي نريده ، ثم يستخرج عنه الصوت بعملية مماثلة للاولى ولكنها معكوسة . والجدير بالذكر أن الهاتف مبني على هذا المبدأ بالرغم من اختلاف انواع الميكروفونات المستعملة .
ولاستخدام الهاتف على هذا النحو حدود لا يمكننا تخطيها . فالحصول على أصوات عالية يتطلب استعمال مكبرات ومضخمات للصوت . وتتكون المضخمات ، بشكل أساسي ، من الصمامات والترانزستورات التي تشكل العناصر الرئيسية فيها . والصمام ، كما بدل اسمه ، لا يسمح بمرور التيار الا باتجاه واحد فقط ، وأبسط أنواعه المستعملة في مجال التضخيم هو الصمام الثلاثي ويتألف من انبوب زجاجي ، مفرغ من الهواء ، يحتوي على ثلاثة مساري كهربائية المصعد أو القطب الموجب ، والمهبط أو القطب السالب ، وبينهما شبكة التحكم التي تمر الالكترونات من خلالها .
يسخن المهبط عادة بواسطة عنصر تسخين خاص منفصل عن الصمام . واذا وصلنا قطبي النضيدة الموجب والسالب الى مصعد الصمام ومهبطه ، نجد أن الالكترونات تفلت من المهبط الحار ويقوم المصعد بجذبها ، فيتولد في الصمام من جراء ذلك تيار كهربائي يسير باتجاه واحد فقط . واذا عكسنا ذلك ووصلنا قطبي البطارية الموجب والسالب الى مهبط الصمام ومصعده على التوالي ، نجد أن التيار قد أصبح معدوما .
تمر الالكترونات ، في طريقها الى المصعد ، خلال شبكة التحكم . ولذلك فان أي تغير في فلطية هذه الاخيرة كفيل بتغيير عددها المتدفق داخل الصمام وكلما كانت فلطيتها موجبة بالنسبة الى المهبط ، كان التيار الكهربائي المتدفق اكبر . مقابل ذلك ، تنعكس قيمة التيار كلما كانت فلطيتها اكثر سلبية من فلطية المهبط . واذا تمت تغذية الشبكة بتيار متناوب ضعيف ، فاننا نحصل بين المصعد والمهبط على تيار متناوب أيضا ، ولكنه اكبر بكثير من التيار الاول . ذلك ان القدرة الخارجة من دارة المصعد لا ترتبط بالقدرة الداخلية في دارة الشبكة . ولهذا السبب ، ومن أجل الحصول على اكبر تضخّيم ممكن ، لا بد لنا ، عند اختيار الصمام ، من انتقاء التصميم الملائم له ، والاستقطاب المناسب للشبكة فيه ( أي فلطية حالة الاستقرار فيها ) .
والموسيقى ليست سوى موجات صوتية منتظمة يحولها الميكروفون ، داخل الاستديو ، الى تيار كهربائي متناوب له نفس القدر من الترددات . ثم يضخم مخرج الميكروفون ويطبق على ابرة التسجيل التي تكون عرضة للارتجاج ، داخل ثلم طويل ، حلزوني الشكل ، محفور على اسطوانة من الشمع تسمى الاسطوانة الام . ينتج عن ذلك مجموعة من النتوءات والانخفاضات ترسم على جدران الثلم وتكون مطابقة لموجات الصوت التي خلفتها .. بعد ذلك ، يتم طلاء الاسطوانة الام كهربائيا ، وتؤخذ عنها صور تستخدم لطبع الاف النسخ على اسطوانات لدنة ( مصنوعة من مادة الفينيل ) تسمى الاسطوانات الفونوغرافية .
ويخضع استخراج الصوت من الاسطوانة للعملية ذاتها ولكن على نحو معكوس وتستخدم لهذا الغرض ابرة مرصعة تثبت على لاقط للصوت ثم تترك لتحذو حذو الثلم المحفور على الاسطوانة . فترتج من جراء مرورها عبر القنوات والانخفاضات فيه بنفس الطريقة التي ارتجت بها الاولى التي استعملت لحفر الثلم نفسه . ثم يقوم اللاقط بتحويل الارتجاجات الى تيار كهربائي متردد وبما أن اللاقط النموذجي الخفيف الوزن لا يستطيع اعطاء اكثر من مئة ملليواط فلا بد من استخدام مضخم للترددات السمعية الهدف منه تشغيل مكبر الصوت . ونشاهد في الصورة مضخما استخدم فيه صمامان الكترونيان على التوالي وهو يحتوي على مكثفان سر . وس وظيفتهما س ۲ الاساسية تسهيل مرور التيار المتناوب وعزل باقي أجزاء المضخم عن باقي التيارات المستمرة في باقي اجزاء الدارة ويحتوي ايضا على مقاومة حمل المصعد التي يتدفق عبرها التيار وهناك أيضا محول ربط بين الجهاز ومكبر الصوت . بالاضافة الى ذلك ، يوضح الرسم كيفية عمل مكبر الصوت ذي الملف المتحرك : يوضع مخروط من الورق بطريقة تجعله يرتج من جراء التفاعل بين مجال المغنطيس الدائم وملف الحاكي المتصل بمخرج المضخم وكلما زاد حجم المخروط ، زادت كمية الهواء المتحرك فيه وارتفع بالتالي حجم الصوت المسموع .
الالكترونيات
تحويل الصوت الى تيار كهربائي
تساهم الموجات الكهرمغنطيسية في نقل الصوت عبر الفضاء بالرغم من أنها ذات طبيعة مختلفة عن طبيعته ولتحقيق هذا الغرض يكفي بالدرجة الاولى تحويل الصوت الى تيار كهربائي متذبذب داخل ميكروفون في داخله غشاء معدني رقيق يسمى الطبلة ويكون مصنوعا بطريقة تجعله يرتج من تأثير اصطدامه بالموجات الصوتية ويتردد بتردد مساو لترددها . يلي هذا الغشاء مغنطيس كهربائي يتولد في ملفه تيار محرض تكون ذبذباته مطابقة لذبذبات الغشاء وموجات الصوت نفسها على قدم المساواة . بعد ذلك ، يرسل هذا التيار ، عبر أسلاك كهربائية الى المكان الذي نريده ، ثم يستخرج عنه الصوت بعملية مماثلة للاولى ولكنها معكوسة . والجدير بالذكر أن الهاتف مبني على هذا المبدأ بالرغم من اختلاف انواع الميكروفونات المستعملة .
ولاستخدام الهاتف على هذا النحو حدود لا يمكننا تخطيها . فالحصول على أصوات عالية يتطلب استعمال مكبرات ومضخمات للصوت . وتتكون المضخمات ، بشكل أساسي ، من الصمامات والترانزستورات التي تشكل العناصر الرئيسية فيها . والصمام ، كما بدل اسمه ، لا يسمح بمرور التيار الا باتجاه واحد فقط ، وأبسط أنواعه المستعملة في مجال التضخيم هو الصمام الثلاثي ويتألف من انبوب زجاجي ، مفرغ من الهواء ، يحتوي على ثلاثة مساري كهربائية المصعد أو القطب الموجب ، والمهبط أو القطب السالب ، وبينهما شبكة التحكم التي تمر الالكترونات من خلالها .
يسخن المهبط عادة بواسطة عنصر تسخين خاص منفصل عن الصمام . واذا وصلنا قطبي النضيدة الموجب والسالب الى مصعد الصمام ومهبطه ، نجد أن الالكترونات تفلت من المهبط الحار ويقوم المصعد بجذبها ، فيتولد في الصمام من جراء ذلك تيار كهربائي يسير باتجاه واحد فقط . واذا عكسنا ذلك ووصلنا قطبي البطارية الموجب والسالب الى مهبط الصمام ومصعده على التوالي ، نجد أن التيار قد أصبح معدوما .
تمر الالكترونات ، في طريقها الى المصعد ، خلال شبكة التحكم . ولذلك فان أي تغير في فلطية هذه الاخيرة كفيل بتغيير عددها المتدفق داخل الصمام وكلما كانت فلطيتها موجبة بالنسبة الى المهبط ، كان التيار الكهربائي المتدفق اكبر . مقابل ذلك ، تنعكس قيمة التيار كلما كانت فلطيتها اكثر سلبية من فلطية المهبط . واذا تمت تغذية الشبكة بتيار متناوب ضعيف ، فاننا نحصل بين المصعد والمهبط على تيار متناوب أيضا ، ولكنه اكبر بكثير من التيار الاول . ذلك ان القدرة الخارجة من دارة المصعد لا ترتبط بالقدرة الداخلية في دارة الشبكة . ولهذا السبب ، ومن أجل الحصول على اكبر تضخّيم ممكن ، لا بد لنا ، عند اختيار الصمام ، من انتقاء التصميم الملائم له ، والاستقطاب المناسب للشبكة فيه ( أي فلطية حالة الاستقرار فيها ) .
والموسيقى ليست سوى موجات صوتية منتظمة يحولها الميكروفون ، داخل الاستديو ، الى تيار كهربائي متناوب له نفس القدر من الترددات . ثم يضخم مخرج الميكروفون ويطبق على ابرة التسجيل التي تكون عرضة للارتجاج ، داخل ثلم طويل ، حلزوني الشكل ، محفور على اسطوانة من الشمع تسمى الاسطوانة الام . ينتج عن ذلك مجموعة من النتوءات والانخفاضات ترسم على جدران الثلم وتكون مطابقة لموجات الصوت التي خلفتها .. بعد ذلك ، يتم طلاء الاسطوانة الام كهربائيا ، وتؤخذ عنها صور تستخدم لطبع الاف النسخ على اسطوانات لدنة ( مصنوعة من مادة الفينيل ) تسمى الاسطوانات الفونوغرافية .
ويخضع استخراج الصوت من الاسطوانة للعملية ذاتها ولكن على نحو معكوس وتستخدم لهذا الغرض ابرة مرصعة تثبت على لاقط للصوت ثم تترك لتحذو حذو الثلم المحفور على الاسطوانة . فترتج من جراء مرورها عبر القنوات والانخفاضات فيه بنفس الطريقة التي ارتجت بها الاولى التي استعملت لحفر الثلم نفسه . ثم يقوم اللاقط بتحويل الارتجاجات الى تيار كهربائي متردد وبما أن اللاقط النموذجي الخفيف الوزن لا يستطيع اعطاء اكثر من مئة ملليواط فلا بد من استخدام مضخم للترددات السمعية الهدف منه تشغيل مكبر الصوت . ونشاهد في الصورة مضخما استخدم فيه صمامان الكترونيان على التوالي وهو يحتوي على مكثفان سر . وس وظيفتهما س ۲ الاساسية تسهيل مرور التيار المتناوب وعزل باقي أجزاء المضخم عن باقي التيارات المستمرة في باقي اجزاء الدارة ويحتوي ايضا على مقاومة حمل المصعد التي يتدفق عبرها التيار وهناك أيضا محول ربط بين الجهاز ومكبر الصوت . بالاضافة الى ذلك ، يوضح الرسم كيفية عمل مكبر الصوت ذي الملف المتحرك : يوضع مخروط من الورق بطريقة تجعله يرتج من جراء التفاعل بين مجال المغنطيس الدائم وملف الحاكي المتصل بمخرج المضخم وكلما زاد حجم المخروط ، زادت كمية الهواء المتحرك فيه وارتفع بالتالي حجم الصوت المسموع .
تعليق