Измерение частотной характеристики.

Чтобы измерить частотную характеристику датчика, теоретически надо измерить вибрацию струны и сравнить ее с напряжением на выходе в каждой частоте. Фактически же это очень трудно сделать. Как альтернатива, предлагается поместить датчик во внешнее магнитное поле, создаваемое передающей катушкой. При этом в датчике возникает напряжение, т.к. изменяется направление магнитного потока, проходящего через катушки. Поскольку вызванное напряжение в датчике прямо пропорционально изменению магнитной поля в единицу времени, ток проходящий через катушку должен быть обратно пропорционален частоте.

Синусоидальное напряжение проходит в цепь интегратора, производя выходное напряжение, которое обратно пропорционально частоте. Этот сигнал поступает в усилитель и затем в передающую катушку, которая фактически удваивает сигнал и передает его в датчик. Эта катушка может состоять из 50 витков эмалированного медного провода (приблизительно 0.5 мм или 0.002 дюйма в диаметре). Точное число витков не является критичным. Катушку нужно установить рядом с датчиком так, чтобы она излучала в него как можно больше своего магнитного поля. Для синглов магнитные оси должны быть параллельны, а для хамбакеров перпендикулярны.

Чтобы выяснить частотную характеристику подают синусоиды приблизительно от 100 Гц до 10 кГц, и измеряют выходное напряжение датчика широкополосным мультиметром или осциллографом. Абсолютные значения не важны: главное положение резонансного пика над общей амплитудой низких частот. Таким же образом легко исследовать влияние емкостей (например кабелей) и резисторов. Одно из главных преимуществ этого метода измерения - то, что на гитаре не нужно ничего менять и датчики остаются на месте.

Получаемый результат действительно точен только с синглами. Хамбакеры срезают высокие частоты, потому что звук снимается в двух точках одновременно. Высокие обертоны, где на одном полюсе одной и той же волны оказывается пик, а на другом провал, могут взаимоуничтожаться. Эти пики находятся на разных частотах для каждой струны и не могут быть описаны одной кривой. Например, для хамбакера со стандартными размерами пик для шестой струны находится приблизительно на частоте 3000 Гц, а для 5 струны на 4000 Гц. Для высоких струн пик еще выше за частотой среза fg и практически не слышим.

Различия в звуке между синглом и хамбакером часто переоцениваются. Главная причина большого количества высоких частот у сингла - подъем резонансной частоты из-за половинной индуктивности. Снятие звука со струн только в одной точка вместо двух также оказывает влияние, но много меньшее.

Кроме того, этот метод измерения не учитывает нелинейные искажения различных датчиков. На кранче электрогитара с датчиком, у которого высокий выход звучит совершенно по другому чем с датчиком, у которого низкий выход, даже если их частотные характеристики равны. Однако, проверка датчика в этой манере дает полезную информацию относительно его характеристик. С этим знанием, Вы можете найти, какой тип звука наиболее Вам подходит, и Вы можете сами сформировать частотную характеристику внешними конденсаторами и резисторами, чтобы "настроить" датчики под себя и для лучшего сопряжения с декой и струнами.

Helmuth E. W. Lemme

Munich, Germany

e-mail: [email protected]

http://www.gitarrenelektronik.de

Создание ваших собственных датчиков

Вы можете сами намотать собственные датчики и в этом нет ничего сложногоНа рисунке показаны басовый датчик Schaller и демонтированныйхамбакер DiMarzio. У последнего магнит горизонтальной поперечной полярности, к которому с обеих сторон примыкают шесть сердечников-винтов диаметром 5mm (3/16"), длиной 16mm (5/8"), которые служат магнитными полюсами датчика. Плоский магнит оказался слишком узким и поэтому к нему с обеих сторон примыкают полоски из мягкого железа. Две катушки закреплены на медной пластине с нижней стороны посредством четырех маленьких винтов. См. следующую страницу на которой даны размеры этого хамбакера с пятью проводами: по два от каждой катушки и пятый для заземления пластины.

Если Вы намереваетесь сделать ваш собственный датчик, сначала сравните стоимость провода и магнитов с готовым датчиком. Мои личные опыты с намоткой моих собственных датчиков в принципе удачные.

Магниты

Поиск подходящих магнитов может оказаться трудной задачей и я сожалею, что не могу предложить какую либо помощь в этом. Есть много изготовителей магнитов, но они обычно продают их только оптом. Можно использовать магниты и катушки от неисправных датчиков, конечно если таковые у Вас есть.

Плоские магниты имеют поперечную горизонтальную полярность, однако, их трудно найти в продаже по одиночке. В своем поиске магнитов, я натолкнулся наизготовителя датчиков Kent Armstrong. Он также продает магниты и был достаточно любезен, чтобы послать мне две пары (которые я использовал дляP-90 датчиков, показанных позже). Другим источником таких плоских магнитов может бытьAllparts (см. адреса поставщиков).

Если Вы не найдете подходящих магнитов, импровизируйте. Вместо того, чтобы использовать в хамбакере магнит горизонтальной поперечной полярности, Вы можете попробовать установить один плоский магнит вертикальной поперечной полярности под каждой из двух катушек, или использовать шесть коротких стержневых магнитов как показано на странице ниже. Если Вы размещаете магниты так, чтобы на катушках были противоположные полюса, Вам не нужен будет магнит поперечной полярности. Более толстые плоские магниты увеличивают высоту датчика, но они более распространенные. Маленькие стержневые магниты, которые вставлены непосредственно в катушку, относительно легко найти. Фактически, большинство изготовителей датчиков не намагничивают магниты, пока не подготовят их к установке. Для этого, они используют чрезвычайно мощные магниты или специальные устройства для намагничивания с большими конденсаторами, которые позволяют выдавать кратковременный импульс электрического тока высокого напряжения.

Катушки датчиков

Любой может намотать нормальный сингл с магнитами непосредственно в катушке (1). Небольшие магниты АЛНИКО (сплав АЛюминия, НИкеля и КОбальта) для 5 стержневых магнитов, например длинной 20mm, (3/4"), 15mm, (5/8"), и 5mm (3/16") в диаметре, можно найти в реле, которые легко купить в магазине электроники. Эти магниты как раз подходят под размер, только их надо вставить в две тонких пластины, чтобы намотать катушку сингла. Любой жесткий материал типа текстолита толщиной 1.5mm (1/16") или 2.4mm (3/32"), фанера толщиной 2mm (3/32"), или какой-нибудь синтетический материал, может использоваться для верхней и нижней частей, синтетика не очень хорошо подходит для этих целей. Я использую фанеру толщиной 2mm, потому что ее очень легко найти. Убедитесь в том, что оставили достаточно места на нижней части, чтобы надежно закрепить провода, лучше использовать маленький зажим или просто узелок как защиту от обрыва проводов. Рисунок 3 показывает типичные формы верхней и нижней частей сингла. Отверстия для крепежа сингла можно будет сделать позже. Также надо просверлить несколько отверстий для выходного провода датчика. В общем сверлите шесть отверстий в обеих частях подходящим по диаметру сверлом под магниты, учитывая интервал. Вклеиваете их суперклеем. Затем оберните один слой изоленты вокруг всех магнитов и прошлифуйте тщательно все грани, т.к. провод очень легко порвать при намотке о заусенцы. Jason Lollar (см. адреса поставщиков), предлагает готовые верхнюю и нижнюю части датчика, сделанные из текстолита. Они стоят приблизительно 3$US за комплект. Рисунок 3 показывает две пары: верхняя, после вклейки 4.8mm x 19mm (3/16" x 3/4") стержневых магнитов АЛНИКО, будет нэковым датчиком, а нижняя после вклейки 4.8mm x 19mm (3/16" x 3/4") стержневых магнитов АЛНИКО, будет бриджевым датчиком Телекастера. Каждая катушка идет с двумя маленькими контактными площадками, которые служат точками к которым припаиваются провода. Оригинальный бриджевый датчик Телекастера имеет тонкую, железную пластину, приклеенную к его нижней стороне. Пластина спаяна с землей и работает как экран, что также помогает улучшать высокочастотную составляющую.

Материалы для магнитов

АЛНИКО искусственный материал, состоящий из сплава алюминия, никеля и кобальта. В зависимости от соотношения металлов в сплаве и силы, эти магниты имеют разную маркировку: АЛНИКО-5 самый распространенный сплав.

Керамические магниты намного сильнее. При всех равных условиях, керамический магнит обеспечивает более мощный выход. Такие магниты более стойкие к размагничиванию. То, что магнитный материал влияет на звук это очередной миф. Вы можете получить от датчика любой звук с любым магнитом.

Провода

Для намотки катушки применяется очень тонкий, эмалированный, медный провод, около 0.06mm в диаметре (AWG 42). Такой провод можно найти в магазине радиотоваров или в мастерских, занимающихся ремонтом радиоаппаратуры и электродвигателей. Я купил провод прямо у производителя, и он обошелся мне приблизительно в 700 австрийских шиллингов (55US$) за килограмм (приблизительно 2 фунта) 0.06mm провода. Если использовать более толстый провод – Вам не хватит места на катушке для необходимого количества витков, в то же время использование более тонкого провода чрезмерно увеличит сопротивление.

Ориентация магнитов

Если Вы задумали использовать стержневые магниты удостоверьтесь, что все они одинаково ориентированы. Все магниты в катушке должны быть обращены или северным или южным полюсом вверх (в разделенных синглах половина магнитов должна иметь противоположную полярность, чтобы получить эффект хамбакера). Как определять полярность магнитов я объясню позже.

Альтернатива плоскому магниту

Если Вы не нашли плоский магнит, можно использовать шесть прямоугольных или плоских, длиной 12,7mm (1/2") магнитов как показано на рисунке (a) выше, либо 3 квадратных магнита (b).

Стандарты провода

Большинство оригинальных датчиков намотаны проводом 42 AWG (американский стандарт провода). Для меньших катушек иногда используется провод 43 AWG или еще более тонкий, правда реже, поскольку чем тоньше провод, тем больше его сопротивление и соответственно меньше яркость звука. Кроме того намотка таким проводом датчика буквально висит на волоске.