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
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.
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.
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).
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!
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.
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
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
15 комментариев