Простой эксперимент на выходные – генератор звуковых частот без транзисторов, вообще без активных элементов. Только угольный микрофон и телефонный капсюль из старого телефонного аппарата, проводки да батарея на 4,5 В.
Привычные электретные, конденсаторные и динамические микрофоны создают на зажимах напряжение порядка 0,1 - 1 милливольт, а потому нуждаются в близко расположенном усилителе низкой частоты для преодоления затухания в проводах, наведённых помех, и, наконец, слышимого воспроизведения хотя бы в наушниках.
А как осуществлялась телефонная связь до изобретения радиоламп и транзисторов? Ведь сигнал должен преодолеть сотни и тысячи метров провода с активным сопротивлением. Что если подключить телефон к линии посредством повышающего трансформатора? Но ведь трансформатор – не perpetuum mobile, его КПД ниже 100%, и если увеличить напряжение, то доступная сила тока уменьшится.
Не зная ещё электроники и даже не сформировав полноценной теории цепей, изобретатели создали микрофон, который был способен развивать достаточное для связи напряжение порядка 0,1 - 1 В. Это порошковый угольный микрофон, или просто угольный микрофон. Электрическая мощность на зажимах угольного микрофона больше акустической мощности, воздействующей на мембрану, т.е. он является акустоэлектрическим преобразователем и усилителем мощности одновременно.
Для проверки верности данного утверждения достаточно последовательно соединить угольный микрофон и динамический телефонный капсюль из трубки старого телефонного аппарата, и запитать схему от источника постоянного напряжения. При поднесении капсюля к микрофону возникнет положительная обратная связь по воздуху. Начнётся генерация звука и переменного тока в цепи, частота будет определяться резонансом мембран в полосе наибольшей чувствительности (0,3…3,4 кГц).
Ниже представлены схема и видеоролик с наглядной демонстрацией эксперимента. Использовались микрофон чехословацкой фирмы Tesla 4FE 560 1 (r ~ 100 Ом) и телефонный капсюль SD-150 (r ~ 120 Ом), батарея на 4,5 В.
Что же стало с угольными микрофонами? Почему они больше не применяются? В 1930-е годы от них отказались в качественном звуковоспроизведении из-за частотной характеристики, ограниченной по полосе и весьма неравномерной, а также шумов. А к концу века от них отказались ввиду низкого КПД (угольный микрофон потребляет большой ток), поскольку в телефонном аппарате уже можно было разместить дешёвый электретный микрофон и усилитель напряжения на полупроводниках, а на АТС – усилитель мощности.
В заключение возьмём на заметку: угольный микрофон пригодится, если все прочие средства связи на основе полупроводников будут уничтожены ионизирующим излучением или мощным электромагнитным импульсом, а радиолампы окажутся разбиты либо потеряют эмиссию.
Комментарии (17)
smart_pic
10.03.2026 13:46Привычные электретные, конденсаторные и динамические микрофоны создают на зажимах напряжение порядка 0,1 - 1 милливольт, а потому нуждаются в близко расположенном усилителе низкой частоты для преодоления затухания в проводах, наведённых помех,...
... Ведь сигнал должен преодолеть сотни и тысячи метров провода с активным сопротивлением.
Сначала разберитесь как работает телефония. Принципы передачи сигналов по телефонным линиям и т.д.
Hajiyev_Tamerlan Автор
10.03.2026 13:46Сначала изложите суть претензии. В цитируемых предложениях простым языком поясняется: 1) насколько мала ЭДС собственно микрофона; 2) как затухание мешает передаче такого сигнала на расстояние в отсутствие усилителя. Так строится ретроспектива проблемы, как если бы решать её пришлось нам.
Dr_Faksov
10.03.2026 13:46Всё ещё уважаемый автор! Откройте для себя способ передачи информации не уровнем напряжения, а уровнем протекающего тока! "Токовая петля" называется.
Hajiyev_Tamerlan Автор
10.03.2026 13:46Пожалуйста, предоставьте схему связи посредством токовой петли, с учётом условий из текста: микрофон -- любой из вышеуказанных кроме угольного, и никаких усилительных элементов.
Dr_Faksov
10.03.2026 13:46Всё ещё уважаемый автор! Вы точно не в теме. Угольный микрофон как раз и создан для работы в схеме "токовая петля". И всё что от него требуется - менять сопротивление. Что он с блеском и делает.
VT100
10.03.2026 13:46Что если подключить телефон к линии посредством повышающего трансформатора? Но ведь трансформатор – не perpetuum mobile, его КПД ниже 100%, и если увеличить напряжение, то доступная сила тока уменьшится.
Именно так с угольным микрофоном и делали. Трансформатор позволяет в некоторой мере наплевать на сопротивление линии связи. А ключевая, ЕМНИП, деталь телефонной связи системы МБ (Местная Батарея) -именно источник питания в цепи угольного микрофона. Схема какого-нибудь ТАИ-43 - в помощь.
Hajiyev_Tamerlan Автор
10.03.2026 13:46В этом абзаце речь не об угольном микрофоне, не о задаче согласования с линией или некоторого преодоления затухания посредством повышения напряжения, а о способе довести сигнал всех прочих типов микрофонов до уровня, пригодного к воспроизведению в телефонном капсюле. Для этого нужно усиление по мощности, которого трансформатор дать не может.
Довелось изучать телефонию, всё ещё храню на диске книги Авакова-Шилова-Исаева, Бигелоу ака Бигелов, Дубровского, Кизлюка. А статью про эксперимент выходного дня приходится защищать словно научную работу.
nehrung
10.03.2026 13:46Вообще-то описанная тут схема и принцип её действия - это банальный "микрофонный усилитель", с помощью которого на заре развития телефонной связи удавалось в несколько раз увеличить её дальность. Эти "усилители" играли ту же роль, что электромагнитные реле для телеграфа Морзе.
Почему всего в несколько раз? Нетрудно догадаться, что они на предельной дальности начинали вносить такие искажения, что разобрать речь уже не удавалось. Естественно, телефонисты тут же развили бурную деятельность по улучшению качества угольных микрофонов. И даже преуспели в этом, но... тут как раз появились ламповые усилители, и "микрофонные" стали не нужны.
drWhy
10.03.2026 13:46О, нашего полку прибыло.. Прям Николай Носов, "Телефон".
Угольные микрофоны были подвержены постепенному спеканию частиц угля, если снять трубку во время вызова. Схематически это блокировалось, но не всегда надёжно.
Обычная динамическая головка (динамик) вполне обратима и может работать в качестве довольно чувствительного микрофона. Когда-то купил для офиса пару самодельных переговорных устройств - в корпусе бабушкиного радио плата с тремя каскадами на транзисторах, кнопочным многосекционным переключателем режима и батарейкой 373. Соединение телефонной лапшой на десятки метров параллельно нескольких устройств. При отпущенной кнопке включён режим приёма, при нажатой - передачи. Переключатель коммутирует в режиме приёма динамик к выходу трёх каскадов усиления, в режиме передачи - динамик в роли микрофона ко входу. Итого шесть каскадов усиления.
Чувствительности такого микрофона было достаточно, чтобы негромкая речь была отчётливо слышна во всех приёмниках.
kbtsiberkin
10.03.2026 13:46Подано в тексте так, что можно подумать, будто это вечный двигатель. Про батарейку ни слова.
Генерация в связке микрофон-телефон и само усиление по мощности лежит на совести нелинейности сопротивления и гистерезиса угольного порошка. Точную модель вряд ли кто-то строил (?), но наверное в истории можно найти измерения.
Serge62
10.03.2026 13:46Спасибо! Напомнили детство! Около 1974-75г. Я в 4-5 классе, рядом замечательная свалка разных предприятий(платформа Моссельмаш). В пятиэтажке ещё не у всех друзей поставили телефоны. Я уже увлёкся радио! Идём на свалку, набираем телефонных и угольных капсюлей и разноцветных трубок и корпусов, да - и звонковые колокольчики с катушками. Плоские батарейки КБСЛ и обрывки проводов нам в помощь! Один провод(из обрывков) - из форточки в форточку, второй - батареи отопления. Схема аппарата для меня тогда ещё была тайной, но соединить последовательно КБСЛку и капсюли я смог! Аппаратов получилось пять, "АТС" - у меня, связывались, постучав по рычагу "динь-динь". Работало, пока всем не поставили телефоны! Золотое было время!
И сейчас дома подключен "угольный" - резервный)!
Aleksey00
Подождите... Угольный микрофон не есть "генератор", это "переменное сопротивление". Поэтому последовательная цепь из микрофона источника питания дает колебания напряжения из за изменения сопротивления микрофона.
Hajiyev_Tamerlan Автор
И транзистор не генератор, а полупроводниковый прибор, который даёт колебания тока коллектора из-за колебаний тока базы.
200sx_Pilot
Нет смысла спорить с человеком, готовящемуся к апокалипсису запасанием угольных микрофонов.
(Если что - у меня с десяток есть)
ДЭМШ лучше, и он таки генерирует ЭДС.
В отличие от угольного микрофона.
Проверить можно, подключив вольтметр поочерёдно к одному и к другому, и поорав в них голосом.
Факультет АЭС ОНАС им.Попова
Статью ещё в Телеграм посмотрели.
Hajiyev_Tamerlan Автор
Статью прочли, видео посмотрели? Это не очередная повесть о забытом девайсе, а конструкция самого настоящего генератора периодических колебаний с самовозбуждением.
Dr_Faksov
Я так понимаю, что понятие "токовая петля" автору неизвестно.