- Пролог Історія починається з моєї гітари INVASION ST300, а точніше коли я порівняв її звучання з...
- Вимірювання частотних характеристик звукознімача
- Теоретична частина
- Практична частина
- результати
- Обговорення результатів
Пролог
Історія починається з моєї гітари INVASION ST300, а точніше коли я порівняв її звучання з більш серйозним інструментом. Кажуть до хорошого швидко звикаєш, напевно тому мені стало нестерпно грати на колишньому інструменті. Після тижня тужливого зневіри я затіяв переворот, а точніше "перенамот": D
Виготовлення саморобного звукознімача
Знявши і розібравши звукосниматели я побачив наступну конструкцію: котушка на пластмасовому корпусі залита парафіном, 6 металевих сердечників і феритовий магніт.
Мене трохи здивувало, що металеві сердечники виявилися роздільними (до цього я думав, що це цілісна частина). Розбирати стару котушку далі я не став, щоб на випадок невдачі зробити "backup" =) Тому корпус довелося робити самому. Для цього я випиляв 8 пластин з пластмаси (товщиною ~ 2 мм), 6 з яких утворили сердечник котушки, а решта 2 обмежувальні кришки. Всі ці пластини були доведені але необхідних розмірів і склеєні разом. Труднощі тут виникає з отворами під сердечники, їх потрібно просвердлити в потрібному місці і точно по осі. Щоб не загубити заготовку я рассверливают отвори меншого діаметра, а далі доводив круглим надфілем, і перевіряв діаметр вставляючи сердечник.
У центральній частині є отвір для установки на вісь для намотування, не руками ж мотати =) Ну ось тут найвідповідальніша частина роботи. Для того щоб полегшити собі життя я мотав відразу в 6 ниток (що в кінцевому підсумку вплинуло на результат, однак про це пізніше). Вмістилося по 450 витків, і того 2700 витків (діаметр дроту 0,08 мм). Опір датчика вийшло близько 1,5кОм, що в кілька разів менше, ніж звичайно (але про це теж потім). При прямих руках і хорошому поводженні з дротом ця процедура займає всього пару годин. Після намотування потрібно з'єднати всі обмотки послідовно в одну (тут найважливіше, з'єднати їх в правильними напрямку). Місця спайки потрібно ізолювати один від одного.
Так як кількість витків невелика, а отже і сигнал з котушки буде не таким сильним, не буде зайвим заекранувати котушку від наведень. За розміром котушки я вирізав мідну смугу, яка одягається поверх ізольованою обмотки. Кінці смуги заклеєні скотчем, щоб уникнути замикання екранного витка, інакше це призведе до втрати потужності на цьому витку і поганого сигналу на виході. Також всі металеві сердечники з'єднуються тонким дротом і приєднуються до екрану
Екранування обмотується ізоляційною стрічкою або лейкопластиром. Сердечники вставляються в котушку, магніт приклеюється на місце.
Датчик можна встановлювати на місце і підключати. Торкаючись теми екранування гітари зазначу, що всюди рекомендується з'єднувати землю зіркою, на сигнальні провідники одягати екранну захист, а негативні висновки з датчиків приєднувати до землі в найдальшої (по ланцюгу) точці, наприклад на вихідному гнізді, або якщо придбати мікрофонний двухпроводной шнур і стерео -роз'єм з гніздом (як це зроблено у мене), то на іншому кінці шнура. У такій схемі компенсуються шуми наведені на шнурі. Так само до плюсом цієї схеми є можливість використовувати і звичайний однопровідною шнур, тоді сигнальна земля замикається на виході гітари через джек.
Тут кольором відмічено: червоним - сигнальні дроти і елементи, синім - сигнальна земля, чорним - земля і екрани.
Встановлюємо датчик на місце і пробуємо звук!
Погравши на датчику я зазначив появи "голоси" у гітари. Звук став більш виразним і співучим. На перевантаженні стало виразно чути удари медіатора про струни і, що найважливіше, з'явилися флажолетние призвуки між нотами. Штучні флажолети витягуються легко і невимушено. Купа нових відчуттів =) Проте через невисокий вихідної напруги співвідношення сигнал / шум стало гірше.
Вимірювання частотних характеристик звукознімача
За основу методики вимірювання була взята схема зі статті GUITAR STUDIO: Секрети звукознімачів . У ній пропонується використовувати зовнішню котушку з малим опором, ємністю і індуктивністю. Частотна характеристика якої буде свідомо ширше, а значить рівномірної в області вимірювання АЧХ вимірюваного датчика. Однак я порахував, що краще використовувати велику силову котушку з великим опором для створення зовнішнього магнітного поля, щоб збільшити точність вимірювання і зменшити необхідні для вимірювання струми. Однак, в такому випадку необхідно враховувати АЧХ силовий котушки.
Теоретична частина
Отже, електрична схема для вимірювання АЧХ звукознімача:
Генератор змінного напруги G подає напругу на силову котушку, яка наводить ЕРС в вимірюваному звукознімачі. Вимірюючи відношення напруги на вимірюваної котушці до напруги на силовий котушці ми отримуємо передавальний коефіцієнт схеми, який дорівнює добутку передаточних коефіцієнтів двох котушок. Змінюючи частоту генератора і записуючи показання напруги можна побудувати АЧХ схеми:
Uout (f) / Uin (f) = Аo (f) = Acoil (f) * Ax (f)
А для вимірювання передавальної характеристики силової котушки потрібно якраз використовувати еталонну низкоомную котушку з низькою індуктивністю і ємністю, характеристика якої не змінюється в вимірюваної області частот. В цьому випадку силова котушка залишається на місці, а замість вимірюваного звукознімача ставиться еталонна котушка. Вимірявши АЧХ силовий котушки Acoil (f) можна обчислити АЧХ вимірюваного звукознімача Ax (f) з точністю до множника. (В разі ідентичних за розмірами датчиків і однаковому розташуванні силовий котушки цей коефіцієнт буде збігатися, і можна порівнювати ці датчики по рівню вихідного сигналу).
Зазвичай АЧХ вимірюють в децибелах, а не в "разах", тому переведемо отримані передавальних характеристики за формулою:
АЧХo (f) = 20 * log [Uout (f) / Uin (f)] = АЧХcoil (f) + АЧХx (f)
І для того, щоб отримати чисту характеристику вимірюваного датчика АЧХx (f), залишиться всього-на-всього відняти від виміряної АЧХo (f) характеристику силовий котушки АЧХcoil (f).
Практична частина
Генератор, який я використовував робив ще мій батько :) Він генерує синусоїдальний сигнал заданої частоти (вибирається перемикачем) з амплітудою до 10В і має обмеження по струму максимум в 10мА. В якості вимірювального вольтметра я використовував мультиметр із серії M-890, у нього є чудова можливість вимірювання змінної напруги починаючи з 10мВ. Для з'єднання всіх приладів і котушок я вирізав з текстоліту пластину з трьома контактами (див. На фото). Архіважлива річ, без неї вся конструкція буде хисткою і буде розвалюватися, а силова котушка так і норовить зміститися або впасти, що неприпустимо в процесі вимірювання!
В якості еталонної низкоомной котушки для зміни АЧХ силовий котушки я намотав близько 1000 витків емальованого дроту діаметром 0.08мм на феритову заготовку, яку дістав колись з зламаного імпортного телевізора.
Можна провести вимір не знімаючи струн і звукознімача!
результати
Спочатку виміряємо АЧХ силовий котушки за допомогою еталонної і АЧХ повної схеми "силова котушка + датчик":
Різниця в АЧХ дасть нам чисту АЧХ вимірюваного датчика (# 3) з точністю до адитивної постійної:
Результуюча крива досить точно повторює теоретичну криву, що підтверджує правильність вимірювання і методики. Слабке відхилення лінії зліва від резонансу говорить про хорошу точності отриманих даних.
Таким чином я зняв характеристики всіх трьох синглових датчиків:
# 1 - нековий (у грифа), # 2 - середній, # 3 - бріджевий (у машинки). Як видно резонансна частота всіх датчиків знаходиться в районі 6-8кГц. Спроба китайського брата зробити широкосмугові датчики?
А тепер виміряємо АЧХ саморобного датчика в порівнянні з АЧХ бріджевого звукознімача (# 3), саме по його розмірам я робив свій.
Резонансна частота знаходиться на 3кГц, що якраз знаходиться зоні максимального слухового сприйняття і надає дзвінкість "голосу" датчика. Добротність резонансу приблизно 2,5. Однак вихідна напруга в 2,5 рази менше.
Обговорення результатів
Тепер я б хотів трохи обговорити те, що у мене вийшло, і що не вийшло. Я навмисно задумував зробити опір датчика низьким. При зменшенні кількості витків індуктивність і ємність зменшуються, і це зазвичай призводить до зміщення резонансної частоти вправо. Однак в моєму випадку я намотував дріт в 6 обмоток, і в результаті до міжвиткової ємності додалася ємність між обмотками, що призвело до зсуву резонансної частоти вліво. Я довго обмірковував параметри намотування, а в процесі сумарна кількість витків довелося зменшити з 3000 до 2700 через те, що більше просто не влізло :) але тим не менше все склалося досить вдало.
Низький опір датчика дозволило зробити достатню висоту резонансу, однак низька вихідна напруга не дає доброго вихідної напруги і відносини сигнал / шум, навіть з екрануванням датчика. Тому в майбутньому я планую "активізувати" датчик і посилити напругу виходу до прийнятного рівня. Ну і само-собою готовий датчик потрібно буде залити парафіном. І ще я планую записати зразки звуку.
© Автор статті: Distortion
e-mail: [email protected]
