Kohlemikrofon

Das Kohlemikrofon ist ein Mikrofon, dessen elektroakustisches Wandler-Prinzip darauf beruht, dass durch Schall erzeugte Druckschwankungen Änderungen des Kontaktwiderstandes von Graphit-Teilen zwischen seinen Anschlüssen bewirken. Kohlemikrofone werden nur noch selten verwendet.

Kohlegrießmikrofon

Prinzip des Kohlemikrofons; die Hilfsspannung wird üblicherweise vom Telefonnetz geliefert

Zur Wandlung dient hier der druckabhängige Kontaktwiderstand zwischen Kohlenstoff-Partikeln (Kohlegranulat, Kohlegrieß), die durch eine schallempfangende Blech-Membran komprimiert werden.

Aufbau

Ein schalldurchlässiges Gehäuse ist nach oben mit einer metallischen Membran verschlossen. Das Gehäuse ist mit Kohlegrieß (aus Anthrazit hergestellt) gefüllt. Unter dem Kohlegrieß befindet sich die Gegenelektrode.

Funktion

Zwischen Membran und Gegenelektrode muss über einen Arbeitswiderstand (Verbraucher) eine elektrische Gleichspannung angelegt werden. Schallwellen werden durch die Membran auf den Kohlegrieß übertragen. Das Prinzip beruht quasi auf einem „Wackelkontakt“ zwischen den Kohlekörnchen. Die mikroskopischen Lageänderungen der Teilchen bewirken eine Modulation des durchfließenden Gleichstroms. Dabei spielt jedoch auch der für Graphit typische druckabhängige Kontaktwiderstand eine Rolle.

Der Arbeitswiderstand kann bei Telefonen direkt die Hörkapsel (elektromagnetischer Wandler) sein - eine Verstärkung ist nur bei größeren Übertragungsstrecken nötig.

Unterschiedlichen Anwendungsanforderungen kann man in bestimmtem Umfang durch unterschiedliche Korngrößen gerecht werden.

Einsatz

Kohlegrießmikrofone wurden in großer Stückzahl in Telefonen eingesetzt. Man geht davon aus, dass durch die Erfindung des Kohlemikrofons die Entwicklung des Fernsprechwesens außerordentlich beschleunigt wurde. Die Sprachverständlichkeit war damit ausreichend gut.

In der Tontechnik bzw. für Musikaufnahmen werden Kohlemikrofone aufgrund der geringen Wiedergabequalität nicht verwendet.

In den 1960er- und 1970er Jahren wurden die Kohlemikrofone in der Fernmeldetechnik durch die akustisch besseren dynamischen Mikrofone, besonders aber Piezomikrofone ersetzt, die in den 1980er Jahren wiederum dem Elektret-Kondensator-Mikrofon Platz machten.

In der professionellen Tontechnik ist das Kohlemikrofon bereits in den 1920er und 1930er Jahren vom Kondensatormikrofon verdrängt worden.^[1] Heute werden in der anspruchsvolleren Audiotechnik dynamische Mikrofone und Kondensatormikrofone eingesetzt.

Kohlemikrofone wurden auch als Kehlkopfmikrofon und zur direkten Modulation von röhrenbestückten Sendern eingesetzt.

Bauformen

Anstelle des Kohlegrießes wurden auch diskrete Graphit-Teile eingesetzt, die durch den Schall zueinander bewegt werden - im Modell links aus dem Jahre 1889 dienen dazu auf Stiften hängende, durch Federn relativ zu einer Holzmembran bewegte Graphit-Röllchen.

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  Kohlemikrofon mit Holzmembran aus dem Jahre 1889

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  Wandler des Kohlemikrofons links (Rückansicht): auf Graphit-Stiften hängende Graphit-Rollen werden über Federn relativ zu einer Holzmembran bewegt

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  Zeichnung aus einer Patentschrift

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  Die typische, früher in Telefonen übliche geschlossene Bauform

Eigenschaften

Positive Eigenschaften:

• hat selbst Verstärkereigenschaften, direkt mit der Hörkapsel in Reihe schaltbar und braucht keine zusätzliche Verstärkung
• niedrige Produktionskosten (Massenprodukt)

Negative Eigenschaften:

• starkes Rauschen durch Oxidationsprozesse an den Spitzen des Kohlegrießes
• Klirrfaktor oft über 5 Prozent
• schlecht reproduzierbare Übertragungseigenschaften, lage- und erschütterungsabhängig
• wartungsaufwändig beziehungsweise begrenzte Lebensdauer
• stark feuchtigkeitsabhängige Parameter

Literatur

• Harry Dittrich, Günther Krumm: Elektro-Werkkunde Band 5 / Berufspraxis für Fernmeldemonteure und Fernmeldemechaniker. 4. Auflage, Winklers Verlag, Darmstadt, 1971
• Das grosse Buch der Technik. Verlag für Wissen und Bildung, Verlagsgruppe Bertelsmann GmbH, Gütersloh, 1972
• Helmut Röder, Heinz Ruckriegel, Heinz Häberle: Elektronik 3.Teil, Nachrichtenelektronik. 5. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Wuppertal, 1980, ISBN 3-8085-3225-4

Weblinks

 Commons: Kohlemikrofone – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ Thomas Görne, Mikrofone in Theorie und Praxis, 2. Auflage 1996, Seite 59