#11 - I COSTRUTTORI parte 2

Già precedentemente si è trattato di una breve descrizione storica della valvola termoionica, qui invece si tratterà il diodo.

Le due forme principali, la valvola termoionica e il dispositivo a semiconduttore, conobbero uno sviluppo parallelo.

Nel 1873 il fisico britannico Frederick Guthrie illustrò il principio di funzionamento del diodo termoionico. Nel 1880 Edison incappò autonomamente nell'effetto termoionico (tanto che esso viene chiamato anche effetto Edison) mentre lavorava al perfezionamento della lampada a incandescenza, cercando di capire il motivo della rottura dei filamenti. Scoprì che una corrente invisibile fluiva dal filamento a una placca metallica inserita nel bulbo quando questa era collegata al polo positivo. Lo brevettò qualche anno dopo, senza tuttavia indicarne un uso concreto.

Venti anni dopo il britannico John Ambrose Fleming, che collaborava con la Marconi Company ma era stato impiegato di Edison, si accorse che l'effetto Edison poteva essere utilizzato come rilevatore di precisione di frequenze radio e brevettò il primo diodo termoionico, la "valvola di Fleming", nel novembre 1904. Solo due anni dopo Lee De Forest inventò il triodo.

Circa il diodo a stato solido, già nel 1874 il tedesco Karl Ferdinand Braun, sperimentando contatti tra metalli e cristalli (come la galena e la pirolusite, scoprì la capacità di tali giunzioni di far scorrere la corrente in un solo senso.

Nel 1897 l'indiano Jagadish Chandra bose fu il primo a presentare un apparato che usava un rilevatore radio a galena.

https://www.treccani.it/enciclopedia/diodo/

https://it.wikipedia.org/wiki/Valvola_termoionica

#11 - I COSTRUTTORI parte 1

 Le case costruttrici che si occupano della produzione del microfono sono:

-Brüel & Kjær è stata fondata da Per Vilhelm Brüel e Viggo Kjær il 28 novembre 1942. I due uomini si sono incontrati durante gli studi presso Technical University of Denmark. Dopo aver ricevuto il loro M.S. degrees nel 1939 decisero di avviare una società sviluppando strumenti per misure acustiche. Holger Nielsen è entrato a far parte dell'azienda come terzo partner nel 1945, ed è stato con l'azienda fino alla sua morte nel 1978.

https://en.wikipedia.org/wiki/Br%C3%BCel_%26_Kj%C3%A6r

-AKG Acoustics (originariamente Akustische und Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H., inglese: Acoustic and Cinema Equipment) è un'azienda di ingegneria e produzione acustica. È stata fondata nel 1947 dal Dr. Rudolf Görike e Ernest Plass a Vienna, in Austria. Fa parte di Harman International Industries, una filiale di Samsung Electronics.

https://en.wikipedia.org/wiki/AKG_(company)

-NTi Audio AG è un produttore di strumenti di test e misura per applicazioni acustiche, audio e vibrazioni. Con sede a Schaan, Liechtenstein, l'azienda è specializzata in test audio di fine linea per scopi di controllo della qualità della produzione, fornisce strumenti per testare sistemi di diffusione sonora in ambienti critici per la sicurezza e produce anche analizzatori audio e generatori portatili destinati all'industria audio professionale . Il primo prodotto è stato introdotto nel 1977 con il reparto di test e misurazione di Neutrik che sviluppava il registratore su grafico a risposta in frequenza AudioTracer, seguito nel 1983 dalla serie modulare AudioGraph.

https://en.wikipedia.org/wiki/NTi_Audio

COMUNICAZIONI

#10 - I LIBRI parte 2

 

AMBROSE FLEMING, The thermionic valve in scientific research, in << SCIENCE>>, 28 Jun 1935, Vol. 81, issue 2113, pp. 625-628.

A New Periodical on Acoustics. Nature 130, 198–199 (1932).

G., W. Acoustics: a Text on Theory and Applications . Nature 128, 779 (1931).

Maldovan, M. Sound and heat revolutions in phononics. Nature 503, 209–217 (2013).

#10 - I LIBRI parte 1

 Fabrice Katzberg, Radoslaw Mazur, Marco Maass, Measurement of sound fields using moving microphones, in << 2017 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)>>.

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7952753

P.R. Scheeper, A.G.H. van der Donk, A review of silicon microphones, in <<Sensors and Actuators A: Physical - Volume 44, Issue 1, July 1994, Pages 1-11>>.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/092442479400790X

Chen Liu, Bruce C. Wheeler, William D. O'Brien Jr., Localization of multiple sound sources with two microphones, in <<The Journal of the Acoustical Society of America 108, 1888 (2000)>>.

https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/1.1290516

COMUNICAZIONI

CENNI STORICI E APPLICAZIONI DELLE VALVOLE TERMOIONICHE IN ACUSTICA

Durante la seconda guerra mondiale furono realizzati tubi termoionici per applicazioni militari, miniaturizzati e contenuti in involucri di metallo, più robusti e che potevano sostenere urti notevoli. Radio rice-trasmettitori e strumentazione elettronica utilizzanti questo tipo di tubi termoionici, ma dal progetto più moderno, furono impiegati dagli Stati Uniti anche nella guerra del Vietnam: i nuovi tubi si chiamavano Nuvistor, e furono l'ultima versione del tubo termoionico prima della definitiva obsolescenza.

Date le inevitabili tolleranze di produzione, la sostituzione delle valvole finali negli amplificatori audio stereofonici ad alta fedeltà e negli amplificatori per strumenti musicali va eseguita utilizzando valvole accoppiate in coppia o quartetto (matched pair, matched quartet) direttamente selezionate dal costruttore stesso delle valvole con un minimo sovrapprezzo. Anche in alcuni oscilloscopi a doppia traccia degli anni sessanta, e in generale negli strumenti di misura a doppio canale, nei quali i segnali da trattare sono due, ed entrambi da amplificare in ugual misura, la sostituzione dei tubi viene effettuata in coppia, ovvero con due tubi selezionati, forniti dallo stesso costruttore dell'apparecchiatura, o dal costruttore delle valvole, in alcuni casi con caratteristiche peculiari particolarmente adatte alla destinazione d'uso.

#09 - GLI INVENTORI parte 2

La valvola di Fleming, chiamata anche valvola di oscillazione di Fleming, era una valvola termoionica o un tubo a vuoto inventato nel 1904 dal fisico inglese John Ambrose Fleming come rilevatore per i primi ricevitori radio usati nella telegrafia elettromagnetica senza fili. È stato il primo pratico tubo a vuoto e il primo diodo termoionico, un tubo a vuoto il cui scopo è condurre la corrente in una direzione e bloccare la corrente che scorre nella direzione opposta. Il diodo termoionico è stato successivamente ampiamente utilizzato come raddrizzatore negli alimentatori di una vasta gamma di dispositivi elettronici, fino a quando non ha iniziato ad essere sostituito dal raddrizzatore al selenio nei primi anni '30 e quasi completamente sostituito dal diodo a semiconduttore negli anni '60.

La valvola Fleming fu la prima applicazione pratica dell'emissione termoionica, scoperta nel 1873 da Frederick Guthrie. Come risultato del suo lavoro sulla lampadina a incandescenza, Thomas Edison fece la sua scoperta del fenomeno nel 1880, che portò a chiamarlo effetto Edison. Edison ottenne un brevetto per questo dispositivo come parte di un indicatore elettrico nel 1884, ma non ne trovò un uso pratico. Il professor Fleming dell'University College di Londra ha prestato consulenza per la Edison Electric Light Company dal 1881 al 1891, e successivamente per la Marconi Wireless Telegraph Company.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Fleming_valve

#09 - GLI INVENTORI parte 1

Il primo microfono è stato inventato come trasmettitore telefonico da Alexander Graham Bell nel 1876. Era un dispositivo liquido che non era molto pratico. Nel 1886, Thomas Alva Edison inventò il primo pratico microfono in carbonio.

Il microfono a carbone aveva una gamma di frequenze limitata e non riproduceva la musica in modo efficace. Nel 1916, il microfono a condensatore fu sviluppato da E. C. Wente dei Bell Laboratories. Il microfono a condensatore richiedeva un amplificatore integrato nel microfono per captare i segnali deboli.

Un importante passo avanti nella tecnologia dei microfoni sarebbe arrivato nel 1931 con l'invenzione del microfono a bobina mobile o dinamico di Wente e A. C. Thuras dei Bell Laboratories.

Nel 1931, il microfono a nastro fu introdotto dalla RCA e divenne uno dei microfoni più utilizzati per le industrie di registrazione vocale e trasmissione. Le variazioni del microfono a nastro sono ancora in uso oggi.

Il microfono in ceramica o cristallo fu inventato nel 1933 dalla Astatic Corporation quando C. M. Chorpening e F. H. Woodworth scoprirono che potevano realizzare un microfono con sali di Rochelle o cristalli piezoelettrici. Hanno scoperto che quando le onde sonore colpivano questi cristalli, vibravano e creavano una corrente elettrica.

https://www.encyclopedia.com/science-and-technology/computers-and-electrical-engineering/electrical-engineering/microphone

COMUNICAZIONI

#08 - I MATERIALI parte 2

Come detto in post precedenti uno dei componenti che è alla base del funzionamento del catodofono è la valvola termoionica, nello specifico la versione con due elettrodi che contiene gas particolari ossia il diodo a gas. I materiali alla base di tale elemento e che ne differenziano le varie tipologie e applicazioni sono gli elettrodi. 

Generalmente gli elettrodi si trovano in tungsteno, bronzo solforoso o silicio, per via della loro capacità di liberare elettroni relativamente più facilmente, e il gas contenuto può essere argon, neon, vapori di mercurio o altri gas nobili, per via della loro inerzia.

Diodi a giunzione p-n realizzati con processi metallurgici che consistono nella diffusione di impurità di tipo accettore in cristalli di silicio, così da avere che la caratteristica tensione corrente è approssimabile tramite l'equazione del diodo ideale di Shockley.

Diodo al germanio, dove tale elemento costituisce la giunzione a semiconduttore e ciò comporta una tensione di soglia più bassa, circa 0.3 V, che lo rende adatto per la rivelazione dei segnali radio.

Diodo Schottky che è costituito da una barriera rettificante metallo-semiconduttore costituita depositando un metallo, solitamente alluminio, su un materiale semiconduttore così che gli elettroni abbiano un tempo di vita estremamente basso e permette tempi di commutazione estremamente bassi.

#08 - I MATERIALI parte 1

A seconda del tipo di microfono, le materie prime possono variare. I magneti permanenti sono generalmente costituiti da un composto di ferro e boro al neodimio. I magneti al neodimio sono una lega fortemente magnetica costituita da una lega di boro, ferro e neodimio, ha un colore bianco-argenteo, è fragile e facilmente lesionabile. La bobina mobile e il cavo sono realizzati in filo di rame. La plastica viene utilizzata per l'isolamento dei cavi. Il case è solitamente realizzato in lamiera di alluminio e talvolta in plastica.

https://www.encyclopedia.com/science-and-technology/computers-and-electrical-engineering/electrical-engineering/microphone

https://it.wikipedia.org/wiki/Magneti_al_neodimio

COMUNICAZIONI

#07 - THE MYTH

" In 1901 Fleming designed the transmitter used by Guglielmo Marconi in the first transmission of radio waves across the Atlantic from Poldhu, England, to Nova Scotia, Canada. The distance between the two points was about 3,500 kilometres (2,200 mi). Although the contact, reported November 12, 1901, was widely heralded as a great scientific advance at the time, there is also some skepticism about the claim, because the received signal, the three dots of the Morse code letter "S", was so weak the primitive receiver had difficulty distinguishing it from atmospheric radio noise caused by static discharges, leading later critics to suggest it may have been random noise. Regardless, it was clear to Fleming that reliable transatlantic communication with the existing transmitter required more sensitive receiving apparatus.

The receiver for the transatlantic demonstration employed a coherer, which had poor sensitivity and degraded the tuning of the receiver. This led Fleming to look for a detector which was more sensitive and reliable while at the same time being better suited for use with tuned circuits. In 1904 Fleming tried an Edison effect bulb for this purpose, and found that it worked well to rectify high frequency oscillations and thus allow detection of the rectified signals by a galvanometer. On November 16, 1904, he applied for a US patent for what he termed an oscillation valve. This patent was subsequently issued as number 803,684 and found immediate utility in the detection of messages sent by Morse code. The Fleming valve was used by the Marconi company in its shipboard receivers until around 1916, when it was replaced by the triode."

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Fleming_valve

#07 - IL MITO parte 2

 Nel 1901 Fleming progettò il trasmettitore utilizzato da Guglielmo Marconi nella prima trasmissione di onde radio attraverso l'Atlantico da Poldhu, in Inghilterra, alla Nuova Scozia, in Canada. La distanza tra i due punti era di circa 3.500 chilometri (2.200 mi). Sebbene il contatto, segnalato il 12 novembre 1901, fosse ampiamente annunciato come un grande progresso scientifico all'epoca, c'è anche un certo scetticismo sull'affermazione, perché il segnale ricevuto, i tre punti della lettera in codice Morse "S", era così debole che il ricevitore primitivo aveva difficoltà a distinguerlo dal rumore radio atmosferico causato da scariche statiche, portando i critici successivi a suggerire che potesse essere un rumore casuale. Indipendentemente da ciò, era chiaro a Fleming che una comunicazione transatlantica affidabile con il trasmettitore esistente richiedeva un apparato ricevente più sensibile.

Il ricevitore per la dimostrazione transatlantica utilizzava un coherer, che aveva una scarsa sensibilità e degradava la sintonizzazione del ricevitore. Ciò ha portato Fleming a cercare un rilevatore più sensibile e affidabile e allo stesso tempo più adatto per l'uso con circuiti sintonizzati. Nel 1904 Fleming provò a questo scopo una lampadina ad effetto Edison e scoprì che funzionava bene per rettificare le oscillazioni ad alta frequenza e quindi consentire il rilevamento dei segnali rettificati da un galvanometro. Il 16 novembre 1904 fece domanda per un brevetto statunitense per quella che definì una valvola di oscillazione. Questo brevetto è stato successivamente rilasciato con il numero 803.684 e ha trovato immediata utilità nella rilevazione dei messaggi inviati tramite codice Morse. La valvola Fleming fu utilizzata dalla ditta Marconi nei suoi ricevitori di bordo fino al 1916 circa, quando fu sostituita dal triodo.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Fleming_valve

#07 - IL MITO parte 1

 Esistono molte credenze relative o miti relative alla registrazione acustica, qui verrà esposto un mito relativo alla sensibilità del microfono in quanto si pensa che la qualità dello strumento sia direttamente proporzionale alla sensibilità.

Alcuni microfoni sono più sensibili di altri, ma la sensibilità del microfono non è intrinsecamente correlata alla qualità. Nelle applicazioni musicali, quando un microfono è posizionato molto vicino alla sorgente sonora, la sensibilità di un microfono non è importante. Il segnale è più che sufficiente anche da un microfono meno sensibile per fornire a un sistema PA un segnale adeguato.

Se il microfono è eccessivamente sensibile, significa solo che devi comporre una maggiore attenuazione sul canale del mixer in modo da non sovraccaricare il mixer. Se hai un microfono su un rullante che è 10 dB più sensibile di un altro microfono sul rullante, dovrai abbassare quello che è più sensibile.

La sensibilità extra non è correlata alla qualità del suono. Ai tempi in cui furono introdotti i microfoni con magnete al neodimio, era una tecnica dimostrativa comune allineare diversi microfoni, collegarli a un mixer e impostare lo stesso livello di ogni canale. Ogni microfono è stato testato e, quando si trattava del microfono con magnete al neodimio, era notevolmente più forte dei tipi di magneti alnico.

Dal punto di vista psicoacustico, gli ascoltatori tendono a equiparare il più forte con il migliore, e questa è stata una tecnica di vendita comune utilizzata nella vendita di altoparlanti stereo. Se una coppia in una demo del negozio viene alzata un po 'più forte delle altre, i clienti tendono a pensare che suonino meglio. O sono migliori. È lo stesso con i microfoni. È una differenza di volume, non una differenza di qualità.

https://www.shure.eu/musicians/discover/educational/top-8-microphone-myths-exposed

COMUNICAZIONI

#06 - IL SIMBOLO

Immagine relativa ad un microfono più datato rispetto a quelli attuali, però lo si può considerare un simbolo del mondo dell'acustica in quanto è usato sia per registrare e analizzare i suoni che per amplificarli o attenuarli.

https://www.pinterest.it/pin/739997782501684987/

#05 - IL PRINCIPIO FISICO

 Il principio di funzionamento del catodofono si basa sulla variazione di conducibilità elettrica del gas ionizzato dai termoelettroni che varia al variare della pressione sonora. Alla variazione della pressione sonora si ha una variazione dell'intensità della corrente anodica, tali oscillazioni di corrente vengono opportunamente amplificate e registrate da un oscillografo permettendo così di risalire alla pressione sonora dell'onda sull'anodo.

La pressione sonora può essere espressa come il prodotto dell'impedenza acustica (Pa*s/m) e della velocità delle particelle (m/s) oppure come la radice del prodotto tra l'impedenza acustica e l'intensità acustica (W/m^2) o ancora come il rapporto tra l'intensità acustica e la velocità delle particelle.

p=Zv=J/v=(JZ)^(1/2)

https://it.wikipedia.org/wiki/Pressione_acustica

https://it.wikipedia.org/wiki/Catodofono

#04 - THE SCIENCE

 The cathodephone is applied in the field of acoustics, that is the branch of physics that studies sound. Specifically, acoustics deal with the properties of sound, its formation mechanism, propagation and reception, and its field of interest extends to all vibratory phenomena of matter and to all frequencies.

the first systematic researches of acoustic date back to Pythagoras and his school to which studies sounds emitted by sound tubes and vibrating strings are due. Vitruvius is credited with discovering a certain analogy beetween the mechanism of sound propagation and the movement of waves on a body of water and Pliny the Elder with the finding that the speed of light is greater than that of sound.

An experimental study of sound phenomena begins with G. Galilei who carries out research on the nature of sound and its propagation. Parallel to G. Galilei there are the researches of G. Benedetti for the means of transmission of sound that is the air and of M. Mersenne who makes a first determination of the speed of sound. In 1663 O. Von Guericke demonstrates that sound also propagates in liquids and solids.

In the 19th century, H. von Helmholtz and Lord Rayleigh deepen the study of wave propagation from an energetic point of view. In 1877 there is the invention of the microphone which starts the development of sound information in various fields.

Bibliographic source https://www.treccani.it/enciclopedia/suono/

#04 - LA SCIENZA

 Il catodofono viene applicato nell'ambito dell'acustica, ossia la branca della fisica che studia il suono. Nello specifico l'acustica si occupa delle proprietà del suono, il suo meccanismo di formazione, la propagazione e ricezione, inoltre estende attualmente il suo campo di interesse a tutti i fenomeni vibratori della materia e a tutte le frequenze.

Le prime ricerche sistematiche di acustica risalgono a Pitagora e alla sua scuola a cui sono dovuti studi sui suoni emessi dai tubi sonori e corde vibranti. A Vitruvio è attribuita la scoperta di una certa analogia fra il meccanismo di propagazione del suono e il movimento delle onde su uno specchio d'acqua e a Plinio il Vecchio la constatazione che la velocità della luce sia maggiore di quella del suono. 

Uno studio sperimentale dei fenomeni sonori ha inizio con G. Galilei che effettua ricerche sulla natura del suono e la sua propagazione. Parallelamente a G. Galilei si hanno le ricerche di G. Benedetti per il mezzo di trasmissione del suono, ossia l'aria, e di M. Mersenne che effettua una prima determinazione la velocità del suono. Nel 1663 O. Von Guericke dimostra che il suono si propaga anche nei liquidi e nei solidi. 

Nel 19° secolo H. von Helmholtz e lord Rayleigh approfondiscono lo studio della propagazione ondosa dal punto di vista energetico. Nel 1877 si ha l'invenzione del microfono che dà inizio allo sviluppo delle informazioni sonore in vari ambiti.

Sorgente bibliografica https://www.treccani.it/enciclopedia/suono/

#03 - UN GLOSSARIO

Catodofono:

-Diodo a gas, componente elettronico passivo non lineare a due terminali, consente il flusso di corrente elettrica in un verso e la blocca nel verso opposto.

-Anodo modificato per la ricezione delle onde sonore, costituisce l'elettrodo a potenziale più alto di un apparecchio elettrico destinato a far passare corrente elettrica attraverso un elemento conduttore, tale corrente fluisce fino al catodo.

-Oscillografo, strumento che permette di registrare graficamente o fotograficamente oscillazioni di grandezze elettriche o meccaniche. L'oscillografo è costituito da un rivelatore sensibile alla grandezza in esame, un apparato per diagrammare nel tempo la grandezza e un apparato registratore.

#02 - L'IMMAGINE

 Per quanto riguarda il catodofono nel suo complesso è difficile reperire un immagine completa, lo si può comunque osservare nelle sue parti seraparate.

PARTE ADIBITA ALLA RICEZIONE DEL SUONO

La parte che recepisce il suono può essere paragona ad un microfono antico, quello nell'immagine risale al 1970.

https://www.pinterest.it/pin/346355027571035489/?autologin=true

OSCILLOGRAFO

Rappresenta graficamente e registra la variazione di corrente dovuta alla pressione sonora.

https://it.wikipedia.org/wiki/Oscillografo

COMUNICAZIONI

Questo blog tratterà principalmente del catodofono e ne analizzerà i vari aspetti, qualora non fosse possibile trattare direttamente di tale strumento per via di assenza di informazioni, si parlerà di strumenti a lui vicini sia per utilizzo che per origine. Uno strumento con tali caratteristiche e di uso comune sia per la telefonia che nella misurazione di una grandezza acustica è il microfono. Questo perché sia il microfono che il catodofono convertono suoni in tensioni o correnti elettriche variabili. Entrambi sono costituiti da una componente esposta all'onda sonora che converte la grandezza acustica in una perturbazione meccanica, ad esempio un spostamento di carica, e, tramite un sistema elettrico, da una perturbazione meccanica ad una grandezza elettrica.

#01 - IL NOME

DEFIZIONE

Il catodofono è uno strumento utilizzato per la misurazione della pressione sonora, ossia l'ampiezza dell'onda di pressione o onda sonora.

Tale dispositivo è costituito da un diodo a gas, la cui funzione ideale è quella di far scorrere la corrente elettrica in un verso e di bloccarla quasi totalmente nell'altro. L'anodo del diodo è strutturato in modo tale da ricevere anche le onde sonore.

La conducibilità elettrica del gas ionizzato dai termoelettroni varia con la pressione sonora. Dunque al variare dell'intensità della corrente anodica varia la pressione, tale variazione viene amplificata e registrata da un oscillografo che permette di risalire alla pressione sonora dell'onda sull'anodo.

Il catodofono è una forma obsoleta di microfono, tale strumento non ha avuto molto successo a causa delle particelle di polvere che creavano rumore nel segnale.

IL NOME IN ALTRE LINGUE

inglese: cathodophone

spagnolo: catodofono

francese: cathodophone

greco: kathofono

tedesco: kathodophon

ETIMOLOGIA

Il termine catodofono è simile nelle principali lingue indoeuropee, mentre le altre lingue utilizzano il termine inglese. L'etimologia del nome deriva dal greco "catodo" che significa discesa e sempre dal greco "fono" che significa suono. La combinazione dei termini deriva dall'obiettivo dello strumento e dal mezzo che usa per lo scopo, ossia misurare la pressione sonora dell'onda per mezzo di un flusso di corrente tra anodo e catodo.

https://mynewmicrophone.com/microphone-terminology/k/

https://it.m.wikipedia.org/wiki/Catodofono