Як працюють гітарні звукознімачі: просто про індукцію

Для створення цих пристроїв використовуються магніти та котушки з намотаним на них дротом: все це дозволяє посилити енергію від вібрації струни. Але як же працюють звукознімач? І чому звучання одного звукознімача відрізнятиметься від іншого?

Розуміння принципу роботи гітарних звукознімачів допоможе вам "вичавити" максимум з вашого інструменту: ви зможете створити саме те звучання, яке вам потрібне. У цій статті ми постараємося простою мовою пояснити, як працюють звукознімачі на вашій електрогітарі, роль магнітів, котушок з дротом та інших компонентів цього пристрою.

Що таке гітарний звукознімач

Звукознімач, якщо пояснювати простими словами, це якийсь детектор, вбудований у корпус вашої гітари. Часто навіть може бути кілька. Завдання звукознімача - уловлювати вібрації, що створюються гітарною струною. Потім ці вібрації перетворюються на електричну енергію. Вона ж передається на підсилювач або інші пристрої (педалі, процесори тощо). Звукознімач - ключовий елемент електрогітари: саме завдяки звукознімач ми можемо чути звук, підключаючи інструмент до підсилювача!

Як працює гітарний звукознімач

Звукознімач є електромеханічним перетворювачем, або, іншими словами, індуктивний датчик. Він фіксує вібрації струн і перетворює їх на електричний сигнал, який може бути посилений.

У серці звукознімача розташовується магніт: він створює навколо себе поле. Коли в магнітне поле потрапляє металевий об'єкт – у нашому випадку – гітарна струна – він має властивість намагнічуватись.Вібруючи, струна викликає рух магнітного поля. Це, своєю чергою, призводить до виникнення магнітного струму в котушках, які оточують магніт. Такий феномен зветься "електромагнітна індукція".

Індукція звукознімача

Індукція - це процес, при якому електрична напруга генерується у провіднику. Відбувається це внаслідок заряду магнітного поля навколо провідника. Вперше це явище зміг спостерігати Майкл Фарадей на початку ХІХ століття. Досі індукція залишається основним процесом, завдяки якому працюють гітарні звукознімачі.

Індукція є основою явища електромагнетизму. Вона є ключовим процесом у роботі багатьох електронних пристроїв: крім гітар, наприклад, мотори, генератори або трансформатори. У випадку звукознімачів, індукція дозволяє "зловити" і посилити вібрацію струни. Перетворені в електричний сигнал вібрації можна змінювати, домагаючись потрібного звучання.

Характеристика звучання

І сингли і хамбакери мають своє характерне звучання. В цілому, звучання електрогітари здебільшого визначається саме звукознімачами, які на неї встановлені.

Позиція звукознімача також має важливе значення: знаходиться він ближче до центру гітари або далі від нього. Фінальний штрих у характері звучання привносять матеріали, з яких зроблено магніт та обмотка звукознімача. Навіть те, як дріт намотується на бобіну має значення.

Гітарний звукознімач складається з кількох частин: магнітів, дроту, внутрішньої проводки та металевої оболонки. Усі частини разом генерують електричне поле, що взаємодіє зі струнами.

Звукознімач найчастіше поміщають у металевий корпус: це допомагає знизити небажаний шум від зовнішніх джерел.

Що стосується матеріалів, які використовують в якості магнітів, одні з найпопулярніших виборів є сплав Alnico. популярні серед гітаристів, які грають у стилях типу блюз чи класичний рок.

Керамічні магніти мають більш тверду структуру, що дозволяє їм створювати яскравіше та чистіше звучання з відмінною артикуляцією.

Звукоснімачі для електрогітари.

З чисто фізичної точки зору звукознімач (або датчик) - це пристосування, яке перетворює один вид енергії в інший. , то в ньому механічні коливання деки або корпусу гітари трансформуються в ті самі електричні. імпульси.

На електрогітарах зазвичай встановлюють магнітні датчики, хоча на сучасних моделях можуть доповнювати і п'єзо. прямо на деку в резонаторному отворі.

Види звукознімачів для електрогітари

Сингл (одинний датчик) – це звукознімач із яскравим, повноцінним, чистим звучанням. Як кажуть багато музикантів: «скляний відтінок», що «дає скло». В основу його конструкції зазвичай входять 4 (бас-гітарний варіант) і 6 (шестиструнний інструмент) постійних магнітів, навколо яких намотано від 7 до 10 тисяч витків мідного дроту товщиною 0,06 мм. Завдяки високій якості звуку ці датчики користуються величезною популярністю. Однак, на превеликий жаль, вони мають один істотний недолік у вигляді паразитних наведень, що викликаються безліччю електромагнітних полів. Наприклад, мережа 220 Вольт випромінює наведення частотою 50 Гц. В результаті, крім звучання струн, ми чуємо ще й сторонній шум.

Отже, всі котушки звукознімачів чутливі до електромагнітного випромінювання. Це означає, що вони ловлять наведення від будь-яких електричних приладів, розташованих неподалік.

Хамбакер (здвоєний датчик) – за своєю конструкцією не піддається впливу наведень. Він складається з двох ідентичних котушок, які з'єднані послідовно, але в протифазі, причому кожна з них звернена до струн різними полюсами магнітів. Внаслідок цього будь-який паразитний шум знімається обома котушками, а при підсумовуванні їх сигналів відбувається їх взаємовирахування. Щоб теж не сталося з корисним сигналом від вібруючих струн, магніти обох котушок розташовуються в протилежних напрямках. Тому верх однієї котушки - це "північ", а верх інший - "південь". В результаті сигнали обох котушок не віднімаються, а складаються, і вихідний рівень хамбакера, крім усього іншого, виявляється удвічі вищим, ніж у синглу. Однак звучання хамбакера виходить біднішим, нижчим і позбавленим "верхів".Причина цього полягає в тому, що рознесені в просторі котушки дають два різні сигнали, що призводить до віднімання деяких високочастотних складових. До речі, вперше цей ефект реалізував у 1955 році Seth Lover – інженер, який працював на фабриці Gibson. Тому інструменти цієї компанії, що випускаються з середини 50-х років, незмінно стали комплектуватися датчиками типу humbucker. Крім придушення наведень, ці датчики мали характерне жирне і товсте звучання, яке помітно відрізняло їх від синглів.

В історії електрогітари прихильність до тієї чи іншої конструкції звукознімачів виявилася у споконвічному суперництві фірм «Fender» та «Gibson». Для обладнаних синглами класичних моделей Fender характерний яскравий чистий звук з повноцінними верхами, а для стандартних моделей Gibson з хамбакерами типовий зовсім інший, щільний і округлий саунд.

У технічному плані хамбакер – це:

• Дві котушки;
• Їхні обмотки з'єднані в протифазі;
• Магніти мають зворотну полярність.

Слово «humbucker» перекладається як «шумоподавлювач». Якщо його розділити на дві котушки, можна отримати яскравий звук при рівні сигналу набагато слабкішому, ніж в більшості синглів. Таке відбувається тому, що котушки хамбакера зазвичай менші за розміром і мають меншу кількість витків, ніж котушки синглів.

Тим не менш, деякі конструкції хамбакера мають на увазі вертикальне розташування котушок у корпусі, завдяки чому такий звукознімач (stacked) поміщається у стандартні прорізи для датчиків на «Втратах» та «Телекастерах». Правда, при цьому нижня котушка позбавлена ​​магнітів і служить тільки для придушення наведень. Багато хто з них через вирішення проблеми з наведенням видає традиційний сингловий звук.

Конструктори датчиків традиційно шукають компроміс між потужністю вихідного сигналу та його частотною характеристикою. Чим менше витків намотано на котушці (за інших рівних умов), тим яскравіший звук. Збільшивши кількість витків на користь підвищення рівня сигналу ми пожертвуємо «високими частотами». Ранні стратівські та телекастерівські датчики мали більшу кількість витків у порівнянні з пізніми моделями. Інший знаменитий сингл - гібсонівський "P-90" - звучав щільніше і потужніше будь-якого стратівського датчика з тієї ж причини.

«Зі старими гітарами відбувається така неприємна річ. Якщо просто зняти датчики та розмагнітити їх, то гітара втрачає свою накопичену роками ауру. Енді Саммерс якось прокотився зі своїм "Телекастером" в одному з лондонських поїздів. Він сидів біля електромоторів і датчики розмагнітилися. Гітару переслали мені і я знову намагнітив звукознімач. Коли Саммерс приїхав за своїм інструментом, він звернув увагу на те, що гітара почала звучати більш дзвінко. З того часу я знаю, як зробити звучання датчика теплішим. Його просто треба трохи розмагнітити. До речі, датчики можуть розмагнічуватися від перегріву, удару чи тривалого перебування біля підсилювача чи динаміка», - Сеймур Данкан.

Варіанти конструкції звукознімачів

Існує безліч варіантів влаштування електрогітарних датчиків. У більшості моделей різниця в рівні сигналу від різних струн компенсується регулюванням відстань від струн до найближчого полюса магніту.

У деяких варіантах конструкції замість окремих циліндричних магнітоводів застосовуються металеві пластини, що дозволяє повніше знімати коливання кожної струни.Датчики для бас-гітар можуть мати по два магнітоводи для кожної струни – це продиктовано ширшою амплітудою коливань товстих струн цього інструменту.

Існують датчики, що складаються з двох окремих половин (split), які можуть розміщуватися або поряд, або зі зміщенням, якщо цього вимагає конструкція. У таких звукознімачах кожна половина обслуговує свою групу струн, причому котушки з'єднані в протифазі. В результаті звукознімач має звучання синглу, зберігаючи при цьому шумоподавлюючі властивості хамбакера.

Датчик типу lipstick є найпростішим різновидом синглу. У ньому обмотка розташовується навколо плоского магніту, і вся ця конструкція міститься в хромованому корпусі, що нагадує футляр від губної помади.

Активні звукознімачі мають на увазі підключення в корпусі гітари мініатюрної підсилювальної схеми, яка живиться від батарейки типу «Крона». Це дозволяє отримувати звук з високим рівнем вихідного сигналу, який вже не так сильно піддається подальшим наведенням проводів між педалями ефектів і комбіком, наприклад.

Опір звукознімачів електрогітари

Опір звукознімача постійному струму можна виміряти за допомогою омметра. Більшість синглів це значення лежатиме межах 6 – 7.5 кОм. А для хамбакера воно має бути в діапазоні 8 -14 кОм. Взагалі кажучи, що більше витків на котушці, то потужніший сигнал. Але при цьому, чим більше витків, тим тоншим має бути дріт, тим вищий опір постійному струму, тим менш розбірливим буде звучання датчика. Значення опору по постійному струму легко виміряти, але дасть вам лише приблизне уявлення про звучання звукознімача.

Як визначити контакти звукознімача

Потрібно включити тестер на вимір опору до 20 кОм. Після цього виміряти будь-яку пару контактів. Якщо прилад показує розрив, то ці контакти належать різним обмоткам. Продовжуючи тримати один із контактів, перевірте решту, поки прилад не покаже значення будь-якого опору. Це означає, що ви знайшли контакти однієї обмотки. Запам'ятайте кольори цих двох дротів. Два проводи, що залишилися, - це контакти другої обмотки. Один із цих дротів потрібно запаяти до металевого корпусу, а інший – до одного з дротів першої котушки. Тут різниця тільки у фазі, або протифазі, залежно який провід ви зловите: початок, або кінець обмотки. Таким чином, у нас вийде один сигнальний провід та один провід заземлення (з металевого корпусу).

Схеми розпаювання найбільш популярних типів електрогітар.

Розташування звукознімачів: neck, middle & bridge position

Положення датчика, коли відбувається коливання струн, є найважливішим чинником звучання. Воно також визначається обертонами чи гармоніками. На відміну від основного тону, це додаткові вищі за частотою тону, гучність яких зменшується зі зростанням частоти. Форма коливання струни залежить також від того, де сталося звуковидобування. Взята біля нижнього поріжка струна звучить набагато жорсткіше, ніж взята у грифа. Це відбувається тому, що біля підставки утворюється велика кількість обертонів. В ідеалі гармоніки є похідними від частоти основного тону. Через півроку навіть нові струни зношуються, витягуються та збіднюються обертонами. Гармоніки починають висити чи знизити.

Коли датчик розташовується біля струнотримача лілі машинки, розмах коливань струни, а отже, і вихідний сигнал буде меншим. Тому щоб зберегти баланс із переднім (нековим) звукознімачом, задній має більшу кількість витків.

Звукоздымачі для гітари: основні типи та особливості вибору

Якщо у вас колись була електро-або бас-гітара, то ви знаєте, що таке звукознімач і не з чуток. Якщо вже на те пішло, то добрий музикант прямо скаже, що від звукознімача залежить і звучання самої гітари. Ви не зауважували, що дві однакові гітари звучать по-різному? Справа, звичайно, в звукознімачі, так що давайте розбиратися, що це таке, з чим його їдять.

Звукознімач для гітари – це спеціальний пристрій, який передає енергію струни в знайомий всім електричний струм. Звичайно ж, ці пристрої не однакові. Види звукознімачів бувають такими:

Докладніше про види пристрою

Спочатку варто поговорити про вищезгадані види звукознімачів для електрогітари.

Електромагнітні складаються із звичайного магніту та котушки індуктивності. Коли струни коливаються у постійному електромагнітному полі від звукознімача, з'являється так звана ЕРС – електрорушійна сила. Після цього електричний сигнал виходить у гніздо гітари, а звідти він уже потрапляє або в навушники, або динаміки. Якщо перед вами стоїть вибір звукознімача для електрогітари, і ви зупинилися на електромагнітному, то вам необхідно знати, що чим більше мотків дроту на котушці, тим нижчими будуть частоти при дуже потужному звучанні. Чим менше мотків – тим вища частота.

Електромагнітні звукознімачі також поділяють на два типи:

Перші – з однією котушкою, винайшли ще в середині минулого століття та використали до винаходу хамбакерів. Головний недолік синглів у тому, що одна котушка неспроможна забезпечити чисте звучання – постійно з'являються сторонній шум і тло. Саме для усунення таких шумів розробили хамбекер. Завдяки його будові зайві шуми легко зникають у протифазі.

Який саме звукознімач вам вибрати? Пробуйте обоє. І той і це крім недоліків має низку переваг і лише почувши звучання кожного, можна зробити правильний вибір.

П'єзоелектричні звукознімачі складаються з п'єзокристалу, який з усіх боків оточений провідниками електрики. Якщо йдеться про вибір звукознімача для акустичної гітари, то використовують саме п'єзоелектричні. Їхня головна особливість полягає в тому, що вони перетворять і коливання (вібрацію) дерев'яного корпусу самого музичного інструменту і, звичайно ж, коливання струн.

Для акустичних гітар розроблено кілька видів звукознімачів, але найбільшого поширення набули такі види:

• датчики – їх кріплять на деці музичного інструменту і використовують такі звукознімачі здебільшого передачі вібрації корпусу гітари;
• пластини - закріплюють лише під нижнім порожком, а служать вони для того, щоб передавати коливання струн в електричний струм.

Щоб п'єзоелектричні звукознімачі працювали добре, необхідно вибирати якісні – з недешевих матеріалів, а також потрібно правильно закріпити пристрій – від цього залежить 50% всього звуку.

Пасивні чи активні звукознімачі?

Вибір гітарного звукознімача справа непроста, адже вони також бувають пасивними та активними.Так, з ними завжди не все так просто – купа видів можна заплутатися.

Пасивні звукознімачі посилають у колонки або навушники сирої, простіше кажучи – чистий, необроблений сигнал. При такому пристрої можна лише регулювати гучність сигналу та його тон. Для цього звукознімачів характерні котушки з великою кількістю дроту – намотування тут потужне. Вкрай важливо, якщо зібралися використовувати пасивну електрику, придбати хороший гітарний шнур, адже якість сигналу для нас вкрай важлива.

Активні звукознімачі мають слабші за потужністю магніти і на їх котушках значно менше витків. Через подібну конструкцію кінцевий сигнал більш насичений на низькі і високі частоти. При використанні активних звукознімачів серйозно втрачається потужність сигналу, а тому без підсилювання та міні-підсилювача тут не обійтися.

Знову ж таки, щоб вибрати найбільш підходящий для себе звукознімач, потрібно пробувати кожен, адже саме вам має подобається звучання музичного інструменту.