Звукосниматель своими руками

История начинается с моей гитары INVASION ST300, а точнее когда я сравнил ее звучание с более серьезным инструментом. Говорят к хорошему быстро привыкаешь, наверное поэтому мне стало невыносимо играть на прежнем инструменте. После недели тоскливого уныния я затеял переворот, а точнее "перенамот"!

Далее описано как сделать звукостиматель и измерить его АЧХ

Изготовление самодельного звукоснимателя


Сняв и разобрав звукосниматели я увидел следующую конструкцию: катушка на пластмассовом корпусе залитая парафином, 6 металлических сердечников и ферритовый магнит.

Меня несколько удивило, что металлические сердечники оказались раздельными (до этого я думал, что это цельная часть). Разбирать старую катушку дальше я не стал, чтобы на случай неудачи сделать "backup". Поэтому корпус пришлось делать самому. Для этого я выпилил 8 пластин из пластмассы (толщиной ~2мм), 6 из которых образовали сердечник катушки, а остальные 2 ограничительные крышки. Все эти пластины были доведены но необходимых размеров и склеены вместе. Трудность тут возникает с отверстиями под сердечники, их нужно просверлить в нужном месте и точно по оси. Чтобы не загубить заготовку я рассверливал отверстия меньшего диаметра, а дальше доводил круглым надфилем, и проверял диаметр вставляя сердечник.

В центральной части есть отверстие для установки на ось для намотки, не руками же мотать! Ну вот тут самая ответственная часть работы. Для того чтобы облегчить себе жизнь я мотал сразу в 6 ниток (что в конечном итоге повлияло на результат, однако об этом позже). Уместилось по 450 витков, и того 2700 витков (диаметр проволоки 0,08мм). Сопротивление датчика получилось около 1,5кОм, что в несколько раз меньше обычного (но об этом тоже потом). При прямых руках и хорошем обращении с проволокой эта процедура занимает всего пару часов. После намотки нужно соединить все обмотки последовательно в одну (здесь самое важное, соединить их в правильными направлении). Места спайки нужно изолировать друг от друга.

Так как количество витков невелико, а следовательно и сигнал с катушки будет не таким сильным, не будет лишним экранировать катушку от наводок. По размеру катушки я вырезал медную полосу, которая одевается поверх изолированной обмотки. Концы полосы заклеены скотчем, чтобы избежать замыкания экранного витка, иначе это приведет к потере мощности на этом витке и плохому сигналу на выходе. Также все металлические сердечники соединяются тонкой проволокой и подсоединяются к экрану

Экранировка обматывается изоляционной лентой или лейкопластырем. Сердечники вставляются в катушку, магнит приклеивается на место.

Датчик можно устанавливать на место и подключать. Касаясь темы экранировки гитары отмечу, что везде рекомендуется соединять землю звездой, на сигнальные проводники одевать экранную защиту, а отрицательные выводы с датчиков подсоединять к земле в самой далекой (по цепи) точке, например на выходном гнезде, или если приобрести микрофонный двухпроводной шнур и стерео-разъем с гнездом (как это сделано у меня), то на другом конце шнура. В такой схеме компенсируются шумы наведенные на шнуре. Так же к плюсом этой схемы является возможность использовать и обыкновенный однопроводной шнур, тогда сигнальная земля замыкается на выходе гитары через джек.

Здесь цветом отмечено: красным — сигнальные провода и элементы, синим — сигнальная земля, черным — земля и экраны.

Устанавливаем датчик на место и пробуем звук!

Поиграв на датчике я отметил появления «голоса» у гитары. Звук стал более отчетливым и певучим. На перегрузе стало отчетливо слышно удары медиатора о струны и, что самое важное, появились флажолетные призвуки между нотами. Искусственные флажолеты извлекаются легко и непринужденно. Куча новых ощущений! Однако из-за невысокого выходного напряжения соотношение сигнал/шум стало хуже.

Измерение частотных характеристик звукоснимателя


За основу методики измерения была взята схема из статьи GUITAR STUDIO: Секреты звукоснимателей. В ней предлагается использовать внешнюю катушку с малым сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Частотная характеристика которой будет заведомо шире, а значит равномерной в области измерения АЧХ измеряемого датчика. Однако я посчитал, что лучше использовать большую силовую катушку с большим сопротивлением для создания внешнего магнитного поля, чтобы увеличить точность измерения и уменьшить необходимые для измерения токи. Однако, в таком случае необходимо учитывать АЧХ силовой катушки.

Теоретическая часть


Итак, электрическая схема для измерения АЧХ звукоснимателя:

Генератор переменного напряжения G подает напряжение на силовую катушку, которая наводит ЭДС в измеряемом звукоснимателе. Измеряя отношение напряжения на измеряемой катушке к напряжению на силовой катушке мы получаем передаточный коэффициент схемы, который равен произведению передаточных коэффициентов двух катушек. Изменяя частоту генератора и записывая показания напряжения можно построить АЧХ схемы:
Uout(f) / Uin(f) = Аo(f) = Acoil(f) * Ax(f)

А для измерения передаточной характеристики силовой катушки нужно как раз использовать эталонную низкоомную катушку с низкой индуктивностью и емкостью, характеристика которой не изменяется в измеряемой области частот. В этом случае силовая катушка остается на месте, а вместо измеряемого звукоснимателя ставится эталонная катушка. Измерив АЧХ силовой катушки Acoil(f) можно вычислить АЧХ измеряемого звукоснимателя Ax(f) с точностью до множителя. (В случае идентичных по размерам датчиков и одинаковом расположении силовой катушки этот коэффициент будет совпадать, и можно сравнивать эти датчики по уровню выходного сигнала).

Обычно АЧХ измеряют в децибелах, а не в «разах», поэтому переведем полученные передаточных характеристики по формуле:
АЧХo(f) = 20 * log [ Uout(f) / Uin(f) ] = АЧХcoil(f) + АЧХx(f)

И для того, чтобы получить чистую характеристику измеряемого датчика АЧХx(f), останется всего-навсего вычесть из измеренной АЧХo(f) характеристику силовой катушки АЧХcoil(f).

Практическая часть


Генератор, который я использовал, делал еще мой отец! Он генерирует синусоидальный сигнал заданной частоты (выбирается переключателем) с амплитудой до 10В и имеет ограничение по току максимум в 10мА. В качестве измерительного вольтметра я использовал мультиметр из серии M-890, у него есть замечательная возможность измерения переменного напряжения начиная с 10мВ. Для соединения всех приборов и катушек я вырезал из текстолита пластину с тремя контактами (см. на фото). Архиважная вещь, без нее вся конструкция будет хлипкой и будет разваливаться, а силовая катушка так и норовит сместиться или упасть, что недопустимо в процессе измерения!


В качестве эталонной низкоомной катушки для изменения АЧХ силовой катушки я намотал около 1000 витков эмалированного провода диаметром 0.08мм на ферритовую заготовку, которую достал когда-то из сломанного импортного телевизора.


Можно провести измерение не снимая струн и звукоснимателя!


Результаты


Сначала измерим АЧХ силовой катушки с помощью эталонной и АЧХ полной схемы «силовая катушка + датчик»:


Разница в АЧХ даст нам чистую АЧХ измеряемого датчика (#3) с точностью до аддитивной постоянной:

Результирующая кривая достаточно точно повторяет теоретическую кривую, что подтверждает правильность измерения и методики. Слабое отклонение линии слева от резонанса говорит о хорошей точности полученных данных.

Таким образом я снял характеристики всех трех сингловых датчиков:

#1 — нековый (у грифа), #2 — средний, #3 — бриджевый (у машинки). Как видно резонансная частота всех датчиков находится в районе 6-8кГц.

А теперь измерим АЧХ самодельного датчика в сравнении с АЧХ бриджевого звукоснимателя (#3), именно по его размерам я делал свой.

Резонансная частота находится на 3кГц, что как раз находится зоне максимального слухового восприятия и придает звонкость «голосу» датчика. Добротность резонанса примерно 2,5. Однако выходное напряжение в 2,5 раза меньше.

Обсуждение результатов


Теперь я бы хотел немного обсудить то, что у меня получилось, и что не получилось. Я намеренно задумывал сделать сопротивление датчика низким. При уменьшении количества витков индуктивность и емкость уменьшаются, и это обычно приводит к смещению резонансной частоты вправо. Однако в моем случае я наматывал проволоку в 6 обмоток, и в результате к межвитковой емкости добавилась емкость между обмотками, что привело к сдвигу резонансной частоты влево. Я долго обдумывал параметры намотки, а в процессе суммарное количество витков пришлось уменьшить с 3000 до 2700 из-за того, что больше просто не влезло. Но тем не менее все сложилось достаточно удачно.

Низкое сопротивление датчика позволило сделать достаточную высоту резонанса, однако низкое выходное напряжение не дает хорошего выходного напряжения и отношения сигнал/шум, даже с экранировкой датчика. Поэтому в будущем я планирую «активизировать» датчик и усилить напряжение выхода до приемлемого уровня. Ну и само-собою готовый датчик нужно будет залить парафином.

Автор статьи: Distortion
Ссылка на статью на персональном сайте

10 комментариев

avatar
Очень познавательно. Интересна часть про аппаратное измерение АЧХ.
Не пробовал наматывать датчики. Только сделал на своей гитарке активные из пассивных, с дифференциальным onboard предусилителем на TL062, который позволяет отключить землю от датчиков и струн, тем самым полностью избавиться от фона и наводок в самой гитаре. Также, ёмкость и выходное сопротивление гитарного кабеля перестают влиять на АЧХ, хоть 100 метров кабеля включай. Так спаяны активы от EMG. А саму АЧХ можно регулировать на гитаре, то есть, потенциометры вместо стандартных громкости и тона припаяны к активному параметрическому эквалайзеру и позволяют сдвигать горб АЧХ датчика вниз и вверх по частоте и регулировать высоту горба. А АЧХ я расчитывал в мультисиме и мерил программным методом, подрубив к компу, и просто бряцал по струнам, высекал флажолеты и смотрел, куда горб сдвигается при регулировке.
Может на выходных попробую первую статью написать, как я это делал, и источники сгруппирую.
avatar
Мне приглянулась когда-то вот эта схемка [AGA Preamp]
Она тоже с регулировками горба. Только вот в железе воплотить не удалось.

А потом у меня появились девайсы ESI Julia и преамп M-Audio Buddy, снимают сигнал кристально чисто, да и датчик мне потом достался в гитару неплохой Seymour Duncan TB4. Забавно, датчик стоит как пол гитары. Хотя деревяшка неплохая досталась, наверное самое начало партии, сделано просто суперкачественно для бюджетной гитары, лады строят хорошо, высота струн над грифом маленькая. Вот только дека из кусков клееная.

Гитара уже сильно кастомная стала: экранирование электроники, новые датчики и распайка другая, плюс стопорные колки.

Про стопорные колки стоит упомянуть отдельно, в осях колков с лицевой стороны гитары просто сверлятся отверстия с резьбой под болтики до глубины отверстий, в которые вставляются струны, и даже чуть глубже, чтобы болты полностью перекрывали отверстия. Однако болтики нужные особенные, чтобы тот конец, на котором нанесена резьба, и который вкручивается в новое отверстие с ответной резьбой, был без острых краев, в идеале с округлой формой, чтобы избежать перекусывания струны. Также нужно обработать и нижние края глухого отверстия. Тогда при установке струн достаточно закрутить стопорные болты и повернуть колок для настройки на половину, максимум один оборот, и ВСЕ! свободный конец струны можно отрезать буквально до 5-10мм, никаких накручиваний не нужно. При этом на колке не образуется «пружины», которая так портит строй при игре с машинкой. Можно для улучшения добавить немного графитовой смазки в пропилы на порожке (или просто намазать мягким карандашом), чтобы снизить трение струн.

Удачи со статьей!
avatar
Спасибо.
Эта схемка слишком уж навороченная, длинная такая. Когда-то смотрел. В подобных схемах, вроде, одновременно пытаются чётные гармоники получить, для лампового звука.
Вот статьи, по которым я экспериментировал:
Первая Колпакова
Вторая Колпакова
Эмуляция лампы Кемпфа
По ним, собственно и нарулил смачный звук со своей левой бюджетной Ibanez RG370. Но главное — тишина. Жаль не могу сэмплов закинуть, гитара разобрана, ждёт шлифовки ладов.
avatar
avatar
Большое спасибо за линки про ламповую эмуляцию
avatar
С гитарами делал что-то давно, вроде получалось.
Сейчас проще купить или услышать что-то интересное. Будет в МР3 запись по этой конструкции?
Не знаю, музыкантам не угодишь, им фишки свои какие-то надо свои.
Почитал этот пост чисто для инфо.
avatar
если меня память не подводит этой статье года 2=)
avatar
Датчик летом делал 2007, а вот статью оформил и выложил только в сентябре,
4 года уже будет =) давно ссылки по инету ходят, все началось с форума guitar.ru, где я эту ссылочку на нее запостил
Сейчас-то уже понимаю, что неблагодарное это дело, звучки мотать. Но по молодости все интересно было и охотно делалось
avatar
ну я первый раз увидел 2 года назад=)
avatar
Добрый день, tort. Не подскажите мне схемку предварительного усилителя для акустической гитары? Звукосниматель электромагнитный. Буду благодарен.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.