Нужен ли звукосниматель для электрогитары?

Приступаем к изготовлению

Сперва каркас был изготовлен из дерева, верхняя и нижняя пластины вырезаны из двухстороннего тонкого фольгированного стеклотекстолита. Дерево желательно брать твердое и плотное, неплохо подойдут — ясень, бук. Вместо дерева можно использовать другие материалы без магнитных свойств — пластмассы, пластик и т.п.

Рис. 2. Деревянный каркас звукоснимателя для гитары.

Рис. 3. Деревянный каркас звукоснимателя для гитары с пластинами из стеклотекстолита.

Зачем пластины из фольгированного стеклотекстолита? — позже, контакт с фольгой для каждой из пластин будет подключен к земле (общему проводу), таким образом образуем дополнительный экран и защиту от помех и наводок.

Углы пластин из стеклотекстолита не заокругливал, позже эта площадь пригодится для крепления в резонирующее отверстие акустической гитары.

Далее нужно было найти материал для сердечников — стальные прутки диаметром около 4мм. Для данной цели была использована стальная направляющая от старого матричного принтера, она немножко большого диаметра — 5мм, тем не менее это отличный материал для сердечников.

Рис. 4. Стальная направляющая от старого матричного принтера.

Подготовив все материалы и зная диаметр сердечников (5мм), можно сверлить шесть отверстий в основании, а потом и в боковых пластинах будущего каркаса.

С помощью линейки и карандаша были размечены шесть отверстий, как изображено на чертеже что на рисунке 1. Для уверенности что все верно, основание каркаса было погружено под струны гитары, в таком положении можно проверить соответствуют ли оси намеченных отверстий осям стру — пришлось немножко подкорректировать.

Для удобства и безопасности сверления, основание из дерева было два раза обернуто в тонкий картон и потом зажато в тиски.

Зажимать нужно аккуратно, с не большим усилием, главное чтобы уверенно держалось. Сверлим отверстия не спеша, очень острым новым сверлом и на больших оборотах. С применением ручной дрели дело это оказалось не простым…

Рис. 5. Сверление отверстий в деревянном основании каркаса звукоснимателя.

Просверлив несколько отверстий ручной дрелью стало понятно что дела плохи. Никак не удавалось получить отверстия четко по центру. Здесь бы хорошо подошел сверлильный станок, но такого агрегата у меня не было.

Было принято решение отказаться от использования дерева, нужен материал с более высокой плотностью и опять же без магнитных свойств — нашелся кусок органического стекла.

С оргстеклом удалось просверлить все отверстия более-менее точно с первого раза.

Рис. 6. Высверливание отверстий в основании каркаса звукоснимателя из органического стекла.

В итоге получился вот такой каркас-основание для будущего звукоснимателя:

Рис. 7. Готовый каркас-основание для будущего звукоснимателя.

Основание каркаса было приложено к одной из стеклотекстолитовых пластин, при помощи шила было намечено где нужно сверлить два крайних отверстия на пластине. Так же само делаем со второй пластиной и сверлим в них намеченные отверстия.

Пришло время изготовить сердечники. Как раньше было написано, для сердечников я использовал направляющие от старого матричного принтера диаметром 5мм.

Нужно отрезать шесть равных по высоте сердечников — для этого берем высоту основания из оргстекла 10мм и прибавляем к ней еще порядка 4мм (толщина двух пластин из текстолита + запас), в результате получается что нужны сердечники высотой около 14мм (лишнее потом можно сточить напильником и точно подогнать).

После того как сердечники готовы, берем два из них и вставляем в крайние отверстия основания, насаживаем на сердечники одну из пластин, сверлим по отверстиям в оргстекле все остальные отверстия в пластине из стеклотекстолита. После этого насаживаем вторую пластинку с другой стороны и также сверлим в ней отверстия.

Вот что получилось в результате труда:

Рис. 8. Заготовка каркаса с просверленными отверстиями.

Рис. 9. Каркас звукоснимателя вместе с сердечниками в сборе.

Для надежного скрепления каркаса, я решил прикрутить пластины к основанию при помощи маленьких винтов-саморезов, такие часто можно встретить в малогабаритных игрушках китайского производства.

Сперва просверлил отверстия в пластинах и основе из оргстекла, используя для этого сверло немножко меньшего диаметра чем диаметр винтиков.

Рис. 10. Крепление пластин к основе с помощью винтиков-саморезов.

Каркас будущего звукоснимателя для акустической гитары готов:

Рис. 11. Каркас для самодельного звукоснимателя в сборе.

DiMarzio

DiMarzio – один из крупнейших американских производителей датчиков звукоснимателей, модели которых представлены широким ассортиментом. Вот уже не один десяток лет многие музыканты пользуются оборудованием от DiMarzio. Отличительной особенностью датчиков данной марки является ярко выраженная окраска звучания.

Для того чтобы понять звучание этого оборудования, достаточно представить широкополосный эквалайзер, где полностью отсутствуют ВЧ и НЧ, при этом диапазон средних частот увеличен до упора. Модельный ряд DiMarzio представлен следующими основными сериями звукоснимателей: Virtual Vintage, Twan King, Fast Track T, Tone Zone, Super Distortion, PAF Pro, PAF, Norton, Evolution, Air Zone, IBZ.

Виды звукоснимателей

Начнем с простого: датчики делятся на активные и пассивные. Основным отличием является то, что пассивный звукосниматель имеет больше витков в катушках, а значит, воспринимает больший диапазон частот. Мощность звукоснимателя зависит от количества обмотки, но сам звук при этом становится мягче. Чтобы добавить мощности и сделать звук жестче, были созданы активные звукосниматели.

Активными считаются те, которые содержат в себе дифференциальный усилитель сигнала. Есть мнение, что любой буфер, бустер или предусилитель делает его активным, но это не так. Нужно специальный усилитель встраивать прямо в датчик, а все расчеты должны быть идеально точными.

Еще можно классифицировать звукосниматели по характеру обмотки и типу магнита.

Виды датчиков по характеру обмотки: синглы, хамбакеры

Сингл (Single-coil) – назван по количеству катушек, а точнее – всего одной. Максимально чисто передают звук, но довольно тихие и ловят много электромагнитных помех.

или (прим. для дизайнера: на картинке убрать лого)

Хамбакер (Humbucker) – двухкатушечный звукосниматель. Использует принцип шумоподавления. Катушки в нем последовательно подключены в противофазе. Из-за особенностей устройства датчика высокие частоты звучат менее выражено, чем на сингле, но позволяют избавиться от посторонних шумов.

Хамканселлер (Humcanceller) – двухкатушечный звукосниматель, в котором катушки находятся не рядом, а друг над другом. Имеет практически звук сингла, но без постороннего фона. Полезный сигнал не искажается.

В рельсовых хамбакерах вместо магнитопровода находятся так называемые рельсы, и это помогает исключить провалы громкости.

Виды датчиков по типу магнита

Магниты чаще всего делают из одного и того же материала – это сплав альнико (алюминий, никель, кобальт). В зависимости от их соотношения меняется и звук.

Если говорить о том, как сплав влияет на атаку и звучание, то большинство гитаристов выбирают альнико 5. Хотя существуют и другие варианты:

• альнико 2 – магнит, который дает винтажный звук, Слэш играет на таких датчиках;
• альнико 3 – самый маломощный магнит с большой чувствительностью;
• альнико 8 – один из самых интересных вариантов для поклонников тяжелой музыки.

Также существуют и керамические датчики. Такие звукосниматели выдают мощный звук с обилием верха. Но некоторые гитаристы отмечают у них перекомпрессированный звук.

Активный звукосниматель

Активный звукосниматель по устройству похож на пассивный, но выход его настолько мал, что дополнительно устанавливают преамп, чтобы усиливать этот сигнал. При использовании активного звукоснимателя гитара не будет заводится, а выкручивая громкость Вы не будите терять высокие частоты.

У таких звукоснимателей есть недостаток. Они нуждаются в дополнительном питании (в гитарах делают специальный отсек для батарейки). Нужно всегда следить за состоянием батарейки, чтобы в саамы ответственный момент она не села.

У каждого производителя звукоснимателей на сайтах есть цифры обозначающие DC Resistance и Resonant Peak. Зная всё вышеописанное, Вы сможете подобрать модель, которая будет идеально подходить Вам и Вашей гитаре.

Виды звукоснимателей

Поскольку стилей музыки существует большое количество, то
для определенных из них предусмотрены свои виды звукоснимателей для гитар. Рассмотрим их в
отдельности.

Хамбакер

Хамбакер представляет собой два сингл с двумя катушками,
которые подключены к противофазе. За счет этого сигнал струнного колебания
остается неизменным, а шумы от разных катушек гасятся друг об друга. Уровень
гашения помех напрямую зависит от качества самих обмоток. Отличительной
особенностью данного вида – это плотный звук, однако он является более тусклым,
чем в других аналогах за счет того что в исходящих сигналах существует
небольшая разница, начинает гаситься и теряться небольшая их часть. Небольшой размер хамбакера
позволяет его установить в любую акустическую гитару. 

Рельсовый хамбакер

Рельсовый
хамбакер является одним из самых популярных разновидностей
вышеупомянутого вида звукоснимателей.  Вместо 12ти сердечников в него встроены 2
пластины, которые могут напоминать рельсы. Выполнен такой хамбакер в характерном корпусе
сингла. Его отличительной особенностью является то, что данное
оборудование для гитары распределяет звук чище, равномернее, и улавливает  с его меньшими потерями.

Сингл

Сингловые звукосниматели появились самыми первыми, однако не
теряют свою популярность и по сегодняшний день. Отличительной их особенностью
является передача яркого и чистого звука. В своем строении они имеют несколько
магнитов (от 4х до 6 шт.) и одной катушки с витками из меди.

Сингл
или хамбакер? Сингловые звучки имеют один и весьма существенный
недостаток – это довольно длинный проводник металлического типа. Кроме этого,
из-за того, что он находится под постоянным воздействием сильного
электрического магнитного поля, он превращается в самую настоящую антенну.
Поэтому он начинает улавливать даже низкие радиочастоты и поэтому могут
появляться дополнительные шумы. Следует также отметить, что в настоящее время
на рынке существуют переключатели
звукоснимателей. Они позволяют «повесить» на гитару несколько их типов и
переключатся между ними в необходимый момент игры.

Некоторые типы всевозможных звукоснимателей

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Чтобы точно измерить частотную характеристику датчика, теоретически важно измерить вибрацию струны и сравнить её с выходным напряжением на каждой частоте. Осуществить это на практике очень трудно

В качестве альтернативы предлагается поместить звукосниматель во внешнее магнитное поле, создаваемое передающей катушкой. Поток заряженных частиц меняет направление, создавая напряжение в датчике. Это напряжение прямо пропорционально изменениям магнитного поля в единицу времени, а возбуждающий ток, проходящий через катушку, должен быть обратно пропорционален частоте.

Синусоидное напряжение проходит в цепь интегратора, производя выходное напряжение, обратно пропорциональное частоте. Этот сигнал затем поступает в усилитель, а затем на передающую катушку, которая удваивает сигнал и передаёт его в датчик. Катушка эта может состоять из 50 витков эмалированой медной проволоки (диаметром около 0,5 мм). Точное количество витков не имеет большого значения. Катушка устанавливается у звукоснимателя так, чтобы излучать в него как можно большую часть своего магнитного поля. Если мы проверяем однокатушечный звукосниматель, то магнитные оси должны быть параллельны, если хамбаккер — то перпендикулярны.

Чтобы выяснить частотную характеристику, подавайте синусоиды с частотами в пределах от 100 до 10кГц и измеряйте выходное напряжение звукоснимателя широкополосным мультиметром или осциллографом. Абсолютные значения не важны: самое главное — это положение резонансного пика над общей амплитудой низких частот. Таким же образом легко определить влияние на звук различных ёмкостей (например, шнуров) и резисторов. Одно из главных достоинств этого способа в том, что не требуется изменять устройство гитары или вытаскивать из неё звукосниматели.

Полученный результат по-настоящему точен только при проверке однокатушечных датчиков. Дело в том, что в хамбакерах звук снимается со струны сразу в двух точках. Высокие обертоны, где на одном полюсе одной и той же волны оказывается пик, а на другом провал, могут частично взаимовычитаться. В результате пики находятся на разных частотах для каждой струны. Например, при стандартном размере хамбаккера, для шестой струны пик находится на частоте 3000 Гц, а для пятой — на 4000 Гц. Для высоких же струн этот пик находится за пределом частоты среза и его почти не слышно.

Разница между звучанием одной катушки и двух часто переоценивается. Главная причина большего количества высоких частот при одной катушке в том, что резонансная частота повышается в результате уменьшения индуктивности вдвое. Влияние оказывает и то, что звук со струны снимается только в одной точке, но это влияние намного меньше.

Данный метод измерения также не учитывает нелинейных искажений датчика, которые также влияют на звук. Но тем не менее, проверка звукоснимателя данным образом даёт полезную информацию о его характеристиках. Зная её, можно определить, какие звуки подходят Вам больше всего, и изменить частотную характеристику посредством внешних конденсаторов и резисторов, настраивая звукосниматель по своему вкусу (а также в наилучшем соответствии с корпусом и струнами).

Как установить звукосниматель на электрогитару?

Чтобы заменить прибор на электрогитаре, нужно сделать следующее:

1. Снять струны.
2. Перевернуть инструмент и снять крышку. Для этого откручиваются болты, а крышка снимается при помощи скотча — приклеивается на крышку и тянется.
3. Маркером отмечаются места подключения устройства.
4. Паяльником распаиваются провода от мест подключения.
5. Кабель устанавливаемого прибора обматывается вокруг медной проволоки.
6. Провод при помощи проволоки проталкивается в отсек электроники.
7. Медная проволока удаляется.
8. Устройство закрепляется на месте при помощи винтов.
9. Все провода припаиваются на свои места.
10. Проверяется работа устройства. Инструмент подключается к источнику питания и по прибору производятся легкие постукивания. Должен быть слышен четкий звук.

В завершение закручивается крышка, натягиваются струны.

Настройка звукоснимателей

Каждому человеку имеющего у себя в наличии звукосниматель,
рано или поздно придется проводить его регулировку. Представим вашему вниманию
как ее провести.

Регулировка высоты звукоснимателя

Регулировка высоты звукоснимателя представляет собой процесс затягивания
или отпускания его винтов, которые располагаются по краям его корпуса. Они
предназначены не только для того, чтобы закрепит устройство на корпусе гитары,
но еще и для того, чтобы отрегулировать его высоту касательно струн
музыкального инструмента.

В настоящее время существует огромное количество фирм-производителей
данного музыкального оборудования. Поэтому довольно часто можно встретить, что винты
для регулировки высоты звукоснимателя могут находиться под его крышкой.  Для того чтобы поднять высоту устройства
нужно закручивать винты (крутить по часовой стрелке), а для того чтобы опустить
– соответственно влево (против часовой стрелки).

Для того, чтобы добиться сильного и плотного звучания звука нужно как можно
выше подтянуть звукосниматель к струнам инструмента, однако следите за тем,
чтобы при игре они не прикасались к самому звукоснимателю. Впоследствии это
крайне негативно может отобразиться на звучании. Для того, чтобы получить звук
менее агрессивного типа, необходимо отрегулировать положение высоты
звукоснимателя как можно ниже в отношении к струнам гитары.

Получить идеальное звучание можно лишь исследовательским методом путем проб
и ошибок, подобрав для себя оптимальную высоту. Профессионалы советуют
проводить регулировку высоты звукоснимателя постепенно, после каждый настройки
подключать его к усилителю и проверять качество звука

К тому же, уделите
внимание также и вращению винтов, они должны вращаться равномерно

Настройка сердечника

После того как вы отрегулировали высоту звукоснимателя
относительно струн гитары, следует также провести заняться и регулировкой самих
его сердечников.

Магнитные сердечники представляют собой шесть магнитных
стержней металлического типа (для сингла) или двенадцать для хамбекера. В
первую очередь следует отметить, что регулировать сердечники можно не на всех
звукоснимателях. Проверить это довольно просто: посмотрите на них, если вы
увидите небольшие винтики для отвертки или отверстия для шестигранного ключа,
тогда вы сможете их отрегулировать. Если их не обнаружили, значит, возможность
их регулировки на вашем звукоснимателе недоступна.

Если вы хотите его поднять, то нужно всего лишь ослабить
винтовые крепления до того, пока не получите необходимую высоту. Однако следует
знать, что на некоторых звукоснимателях нельзя ее менять, это часто указывается
в инструкции (техническом паспорте) купленного звукоснимателя. Настройка высоты
сердечников доступна на большинстве хамбекеров, значительно реже встречается у
синглов.

Следует знать, что настройка сердечников – это очень
кропотливый и ювелирный процесс. Не поднимайте их слишком близко к струнам, вы
сможете сильно ухудшить качество выходящего в усилитель звучания.

Отличное видео по звукоснимателям от Кирилла с канала HardSound!

Намотка катушки

После того как найдены магниты, можно с уверенностью переходить к намотке катушки индуктивности для будущего звукоснимателя. Намотать желательно примерно 2000-3000 витков тонкого медного эмалированного провода диаметром 0,08-0,1мм.

Я решил намотать катушку до заполнения проводом диаметром 0,15мм — им удобно мотать и уменьшается вероятность разорвать провод в процессе намотки.

Рис. 13. Бухта с проводом для намотки катушки будущего звукоснимателя.

Начало провода очищаем от эмали и лудим при помощи паяльника. Отрезаем кусок изолированного проводника длиной 12-15см, очищаем один из его концов от изоляции где-то на 5мм и лудим паяльником.

Прикручиваем к кончику проводника начало эмалированного медного провода и спаиваем их. Нарезаем полосочку изоляционной ленты и изолируем место спайки.

Рис. 14. Начинаем намотку катушки звукоснимателя.

Укладываем в наш каркас заизолированный конец провода и обматываем его несколько десятков витков, для надежной фиксации. Теперь можно смело мотать остальную часть катушки, не опасаясь что провод выползет или уйдет в сторону.

Вот пример фиксации (магниты еще не закреплены, просто держатся за счет силы притяжения к сердечникам):

Рис. 15. Фиксация начала катушки в каркасе звукоснимателя.

После часа-второго намотки (немножко утомительный процесс) катушка индуктивности звукоснимателя была заполнена проводом до предела.

Рис. 16. Катушка звукоснимателя готова.

Конец проводника катушки лудим паяльником и припаиваем ко второму изолированному проводнику. С помощью изоленты изолируем соединение. С помощью нити приматываем заизолированное место спайки проводников к катушке чтобы надежно зафиксировать.

Устройство электромагнитного звукоснимателя

В момент воздействия на струну, она начинает свое колебание в пределах электромагнитного поля, создаваемого магнитным датчиком. В это время внутри катушки (в ее проволоке намотанной вокруг электромагнитов) появляется ток. В последующем ток передаётся в гитарный усилитель с помощью кабеля или радиосистемы.

Важно понимать, что датчики имеют непосредственное влияние на звуковой окрас, поскольку они обладают различными степенями компрессии, уровнями сигналов и амплитудно-частотными характеристиками. И поэтому можно сделать вывод, что замена звукоснимателя способно изменить характер звучания музыкального инструмента радикально

В настоящее время самыми популярными считаются магнитные, поэтому о них следует рассказать более подробно.

ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗВУКОСНИМАТЕЛЯ

В отношении звукоснимателей существует три разных способа изменить звук гитары:
1. Поставить новые звукосниматели. Это самый распространённый, но и самый дорогой способ.
2. Изменить распайку катушек в существующем звукоснимателе. Это можно сделать практически со всеми хамбакерами. Обычно обе катушки подключены последовательно. Если подключить их параллельно, индукция снизится на четверть, а резонансная частота (при прочих равных) удвоится. Использование в хамбакере только одной катушки снизит индукцию вдвое, а резонансная частота увеличится на квадратный корень из двух (приблизительно 1,4). В обоих случаях звук станет более высоким. На многих хамбаккерах есть четыре выходных провода (по два на каждую катушку), чтобы можно было пробовать разные комбинации, не прибегая ко вскрытию звукоснимателя. На некоторых однокатушечных датчиках для обеспечения подобной гибкости настройки имеется ответвление от катушки.
3. Изменение внешней нагрузки. Этот метод, несмотря на дешевизну, может оказаться очень эффективным. Лишь немного потратившись на электродетали, можно регулировать звук в широких пределах. Стандартные регуляторы тембра снижают резонансную частоту благодаря параллельному подключению конденсатора к звукоснимателю (обычно используя для управления переменный резистор). Поэтому одним из способов изменения звука является замена обычного регулятора тембра поворотным переключателем, который подключает к датчику конденсаторы различной ёмкости (рекомендуется от 470 пФ до 10 нФ). Это даст гораздо большее разнообразие звуков, чем обычный регулятор тембра (рис. 5).

Кроме того, добавление дополнительного буферного усилителя может предотвратить воздействие на датчик ёмкости кабеля, обеспечивая более яркий и громкий звук.

В нижеприведённой таблице указаны электротехнические характеристики некоторых известных моделей звукоснимателей. Следует учитывать, что звукосниматели не являются точными устройствами, в особенности старые датчики (например, звукосниматели Fender и Gibson, выпущенные в 50-х годах), которые разнятся настолько, что два датчика одной и той же модели могут звучать по-разному. Поэтому значения резонансной частоты на таблице округлены до 100 Гц

Следует также обратить внимание на то, что ниже 1000 Гц пики становятся менее высокими и более широкими. Поскольку высота резонансного пика зависит от сопротивления внешней нагрузки (потенциометр громкости, потенциометр тембра и входное напряжение усилителя), снижение этой нагрузки (например, подключением резисторов параллельно к датчику) снижает высоту пика

Для увеличения высоты пика следует увеличить сопротивление нагрузки. В большинстве случаев это возможно только путём установки в гитару предусилителя высокого сопротивления.

Резонансные частоты некоторых известных моделей звукоснимателей с использованием различных дополнительных конденсаторов.