Что такое пьезо-звукосниматель
После выпуска некоторых наших новых моделей, таких, как LTD EC-1000 Piezo и LTD BB-600 Baritone (подписная модель Бена Бёрнли из Breaking Benjamin), к нам стали поступать вопросы от людей, которые хотели бы знать больше о пьезо-звукоснимателях и о том, как они работают. И вот мы спешим на помощь!
Мы не будем углубляться в научные дискуссии о пьезо-датчиках, но всё же объясним базовые принципы и отличия их от обычных магнитных датчиков, которые мы все знаем и любим.
Абсолютное большинство датчиков на электрогитарах — это магнитные звукосниматели. Независимо от того, активные они (например, большинство EMG) или пассивные (большая часть Seymour Duncan), магнитные датчики работают по одному принципу. В них находится магнит или несколько магнитов, вокруг которых установлена обмотка. При звукоизвлечении (ударе по струне) струна вибрирует. Магнитное поле, создаваемое магнитом благодаря явлению электромагнитной индукции создаёт электрический ток в обмотке, преобразовывая таким образом вибрацию струны в электрический сигнал. По похожему принципу работает и большинство микрофонов, кстати. Они преобразуют акустическую энергию в слабый электрический сигнал, который Вы потом можете усилить.
Пьезо-звукосниматель же очень отличается. Во-первых, как правило, Вы даже не увидите его на гитаре. В отличии от магнитных датчиков, которые совсем несложно увидеть под струнами между грифом и бриджем, пьезо-датчики на электрогитаре, как правило, находятся внутри бриджа. Причина простая – «пьеза» снимает непосредственно вибрацию струны и инструмента, а не перемещение металлической струны в магнитном поле. Именно поэтому пьезо-датчики обычно используют на акустических гитарах, например, с нейлоновыми струнами, на которых магнитный звукосниматель просто не сможет работать.
Как работает пьезо-звукосниматель (немного физики).
Вместо магнитного поля, как упоминалось выше, пьезо-датчики измеряют давление вибраций струн/инструмента чтобы создать электрический ток. Обычно используются созданные под высоким давлением кристаллы для создания электрического сигнала (звучит сомнительно, но поверьте, это правда), и сигнал преобразуется и предварительно усиливается перед тем, как попасть на выходной джек гитары. Пьезоэлектрические датчики (назовём их полным именем), на самом деле, появились раньше магнитных. Но намного важнее для музыкантов, разумеется, знать какого звучания от них ожидать.
Как же они звучат на электрогитаре?
Если информация выше вызывает у Вас только недоумение и зевоту – ничего страшного, потому что Вы, разумеется, пришли сюда чтобы узнать как же «пьеза» звучит.
Говорят, что пьезо-датчики на электрогитаре производят звук, больше похожий на акустическую гитару, но это не совсем верно. То, что снимает «пьеза» — это звук струн и вибрация, вызванная резонансом древесины и фурнитуры… другими словами – это настоящий звук гитары. Это можно назвать «больше похожим на звук акустической гитары» по сравнению с магнитными датчиками. Пьезо-звукосниматели, как правило, имеют более яркое и менее тёплое звучание, нежели магнитные, благодаря чему можно добиться неимоверной динамики и чистоты звучания. И, не смотря на то, что они могут и не сделать звук Вашей электрогитары акустическим, они, безусловно, передают «честную» акустическую энергию инструмента.
Другой важный момент – динамика пьезо-датчиков. Нередко активная схема пьезо-звукоснимателя требует включения компрессора, потому как Вы наверняка заметите что «пьеза» ведёт себя совсем не так, как магнитный датчик в плане того, насколько он громкий или тихий в зависимости от того, как жёстко или мягко Вы играете. Но одно в схеме с пьезо хорошо наверняка – Вам не придётся беспокоиться о фоне, так как в схеме не участвуют магниты.
Для EC-1000 Piezo мы выбрали Fishman Powerbridge, очень продвинутую пьезо-систему, которая специально сделана для того, чтобы добавить «акустического» звука Вашей электрогитае. В BB-600 Baritone же используются сёдла Graph Tech Ghost Loaded ResoMax, которые служат для тех же целей. В обеих гитарах установлены двойные выходные джеки, которые позволят направить сигналы от «пьезы» и магнитных датчиков раздельно (например, в два разных усилителя или входа на интерфейсе для записи и т.п.), или, например, смешать два сигнала чтобы получить свежий и неповторимый звук!
Сейчас в нашем магазине можно купить следующие гитары с пъезо-датчиком:
LTD EC-1000PIEZO QM STBLK гитара чёрного цвета
LTD EC-1000PIEZO QM STB гитара синего цвета
Источник
Пьезодатчик для электрогитары.
Предисловие.
Пьезоэффект состоит в том, что при давлении на некоторые кристаллические тела, называемые пьезоэлектриками, на противоположных гранях этих тел возникают равные по величине, но разные по знаку электрические заряды. Т.е. под воздействием внешней переменной механической силы на пьезоэлементе возникает переменное напряжение той же частоты.
Начиналось всё забавно – брался простой телефонный динамик с металлической мембраной, к мембране, перпендикулярно, приклеивалась булавка. Одним концом булавка упиралась в деку акустической гитарки – и вот оно счастье! Супер-съёмник минимальными средствами!
Дальше – проще, использовался пьезоэлемент от часов Montana , купленный за бешеные деньги у серьёзной фирмы Guitar С olledge , отечественные таблетки, подпорожковые датчики…
В приобретённом справочнике по звукоснимателям увидел вот такое чудо:
Пьезобридж от Fishman
Les Paul с установленным пьезобриджем от Shadow
Обыкновенный tune — o mattic – с пьезодатчиком в каждой кобылке. Т.е. звук с обычной цельно корпусной электрогитары можно снять с помощью пьезоэлементов. Идея привлекла бесконечностью развития – от смешивания сигналов от электромагнитных и пьезодатчиков, или разведением разных струн по разным каналам, до установки MIDI конвертера. Загорелся идеей, остыл быстро, увидев цену в ближайшем музыкальном магазине. Но всё же от идеи не отказался.
Начало сборки.
Итак, для сборки мне понадобилось:
- голова с идеей – 1 шт;
- гитарка, уже привыкшая в переделкам – 1 шт;
- руки парные из правильного места – ровно две.
Знакомимся. Моя гитарка — Jolana Diamant
Бридж снятый с гитары выглядит так:
Мне очень повезло, и судьба столкнула меня с замечательным человеком, благодаря которому я стал обладателем пьезокерамики различной толщины и нескольких кобылок для бриджа, правда «другой системы» видимо под LP , но с переделкой подходящих для моей гитары.
А вот так выглядит пьезокерамика:
C верху и снизу керамики– посеребренный токопроводящий слой.
Керамика пилится надфилем, относительно легко обрабатывается шкуркой и напильниками. Токопроводящий слой паяется, что вообще-то нежелательно, может просто отслоиться от основы.
После консультаций со специалистом, ломания головы, семьразотмеривания и одноразопорезания был рождён план, по которому и собирался пьезо-бридж.
Пьезодатчик.
Пьезоэлемент предполагается поместить в выфрезированное углубление, а значит к нему необходимо подвести проводок, что я и решил сделать так: пьезоэлемент выточить под форму углубления с небольшим запасом по периметру, в районе 0.5мм.
Самое интересное – как цепляться к контактам пьезоэлемента, т.е верхнему и нижнему токопроводящим слоям, с учётом того, что ещё должна быть «нашлёпка» — направляющая, на которую будет опираться струна. Выполнил так: взял фольгированный гетинакс, вырезал по форме дна кобылки, вытравил островок, на который и будет приклеиваться пьезоэлемент, и чуть-чуть оставил место для припаивания проводка – здесь будет припаян плюсовой контакт. Я клеил эпоксидной смолой, зажав аккуратно в тиски, т.к. чем тоньше будет слой клея – тем меньше будет потеря полезного сигнала. Т.е. получается емкостная связь, без непосредственного соприкосновения деталей.
Заготовки датчика. Протравленный гетинакс слева, пьезоэлемент справа.
Пьезик с припаянным контактом «+».
Гетинакс обточен под углубление.
Пробуем примерить.
Направляющая для струны (нашлёпка) – Выточил из латуни, контур повторяет размеры пьезоэлемента, важный момент – струна должна ложиться как можно ближе к центру направляющей, для более равномерного распределения нагрузки на пьезокерамику.
Верхний минусовой контакт – лучше конечно сделать точно так же как и с «+», но я на свой страх и риск сделал проще – выточил направляющие для струн и просто припаял их к верхнему слою. Экран провода(«-») припаял непосредственно к самой направляющей. Такой способ не рекомендуется, ибо при боковых нагрузках может отслоиться токопроводящий слой!
Кобылку доработал под реальный бридж, высверлил отверстия под проводок и винтик, нарезал резьбу для регулировочного винтика, бортики срезаны под струну.
Примерка новых кобылочек.
Итак, контакты припаяны, просунув проводок в отверстие установил и приклеил элемент в кобылку. Место выхода проводка на всякий случай залил смолой – что бы случайно не выдернуть и не оборвать. На проводки надел чёрную термоусадку.
Бридж почти готов.
После установки всех элементов провода со всех шести пьезиков просунул в щель между рамкой и электромагнитным датчиком.
Пьезобридж, окончательный вид.
Гитара с пьезобриджем.
Схема встраиваемого преампа.
Можно не собирать приведенную ниже схему, но потеря сигнала и фон будут обеспечены.
Самый простой вариант – установить повторитель для пьезодатчика, к примеру взять из схемы ниже (Т2Т3С2), переключатель сигналов «э/м-пьезо» и на этом успокоиться.
Более интересный вариант – блендер, устройство для смешивания сигналов пьезо и э/м датчиков. Схема несложная, но интересная:
Список элементов.
- 1к — 3шт
- 10к — 2шт
- 25к — 2шт
- 50к — 2шт
- 100к — 2шт
- 1М — 2шт
- 50 пФ — 1
- 100 нФ — 3шт
- 10 мФ * 16в — 1шт(электролит)
- 100мф * 16в — 1шт(электролит)
- Т1 — SK 170
- Т2 — КП303Г
- Т3 — КП303А
- Т4 – КП303А
50к(B) — 1шт(линейная характеристика, сдвоенный).
Собранная схема у меня выглядела вот так:
Сигнал с электромагнитного датчика поступает на повторитель с источником тока в нагрузке T 2 T 3, с пьезы же на усилитель напряжения T 1. Усиление сигнала с пьезы задаётся конденсатором С1, ёмкость больше, усиление меньше, подстроить рабочую точку можно подобрав резистор R 3. Далее с обоих каскадов сигналы суммируются после сдвоенного резистора и на оконечный усилитель, здесь же R 14 – отвечает за рабочую точку, R 15 – за усиление.
В данном случае постарался, чтобы уровень выхода схемы примерно равнялся уровню выходного сигнала пассивного магнитного датчика, т.к. мне так удобней.
Ещё момент – для устранения разницы в уровне сигнала с отдельных пьезодатчиков можно использовать такой способ – подключение последовательно пьезику конденсатора. но таким способом можно только уменьшить значение выходного сигнала. В моём случае не понадобилось.
Всё что можно – нужно экранировать. Независимо от конструкции пьезоэлемент экранировать полностью, провода –в экран, электронику в экран, медиатор.. не, медиатор – в руки. Если всё сделано нормально – то по отсутствию фона/шума пьезик не глядя делает любой хамбакер.
Итого – в крайних положениях переменника(0-10), либо звук пьезодатчика, либо родного хамбакера. Посередине очень интересный момент, в конкретной точке регулятора, м/у 4 и 5 – видимо точно 50% смесь сигналов – плотное, богатое звучание. если ровно на 4-ку – то атака пьезы с примесью СЧ от катушек, 5-ка же родной звук гитары обогащённый обертонами пьезы, причём всё это очень хорошо ощутимо на слух. Зоны же 1-4 и 5-10 не особо отличаются от крайних положений. На практике примерно одинаково использую все варианты подключения датчиков.
Послесловие.
Музыкальный мастер Николай Савинов дал несколько технологических советов, упрощающих конструкцию:
- к пьезоэлементам ничего не припаивать, а приклеивать на двухстороннюю или одностороннюю липкую фольгу с токо-проводящим слоем. При пайке может растворяться серебро и впоследствии контакт теряется. Если паять, то низкотемпературным припоем с кадмием, также рекомендуют припой с серебром.
- для уменьшения сигнала с элемента лучше емкость включать параллельно, а не последовательно. Тем самым можно уменьшить заодно и входное сопротивлениепредусилителя, что даст и уменьшение шума этого преда.
- обязательно согласовывать фазы магнитного и пьезо для получения полноценного микса.
Насчет покупки готовых пьезобриджей, — имел дело только с Шаллером и американскими тефлоновыми седлами(забыл фирму ГРАФТЕЧ, что ли). Шаллер делает замечательный металл, все остальное ниже среднего уровня. Их пьезобридж до сих пор валяется из-за плохой экранировки выводных проводов и конструкции, в результате сильный фон. Американские еще хуже. Там не только фон, но и мягкость самого материала, все сминается и деформируется. С Фишманом имел дело только с акустическими звукоснимателями и предварительными усилителями. И в любой их конструкции есть место для улучшения и приложения рук. Так что надеяться на качественный «фирменный» продукт излишне, при ближайшем рассмотрении можно обнаружить откровенную лажу.
Выводы.
Теперь о смысле, а для чего всё это?
Во-первых, звук, получаемый с помощью пьезодатчика, более богат тембрами, более ярок и гораздо ближе к оригинальному звучанию не подключенной электрогитары. Ощущения при игре – совершенно другие, отличаются от игры со стандартными датчиков. Более чётко слышно нюансы игры, как положительные так и отрицательные – любую лажу, которую не заметно с катушечными датчиками, слышно сразу. Наиболее ярко пьезодатчики проявляют себя при игре арпеджио. Очень красиво получаются легатные приёмы.
Недостатки: несколько специфическое звучание струн в обмотке, а также становятся слышны некоторые посторонние звуки – болтающиеся колки, пружинки и.т.д.
Еще один нюанс –хороший результат получается при использовании басовой техники игры – сдёргивании струны в сторону деки – плотное мощное звучание, поэтому пьезобридж для баса очень перспективный вариант.
Вообще, пробовал подключать к бытовому усилителю, компьютеру, к процессору, комбику. Наиболее понравился вариант в случае подключения к ламповому комбику. Режутся резкие ВЧ, плюс теплота лампы вот оно самое «то». К сожалению, примеры звучания в комбик не могу записать из-за отсутствия соответствующего микрофона и опыта записи с ним. Следующий момент – звук с пьезобриджа положительно проявляет себя при обработке пространственными эффектами, ревером, хорусом и т.д. В разы лучше, чем с катушечного датчика.
На сегодняшний день использую своё творение уже лет 7-8, играю примерно одинаково часто, как с чисто магнитными датчиками, так и с пьезо, хотя чаще всё-таки в их миксе.
Цель данной статьи – в привлечении внимания к теме использования пьезодатчиков для съёма сигнала с электрогитары. Конечно же ,процесс изготовления довольно сложен, требует определённых навыков и ювелирности изготовления, поэтому купить готовое изделие гораздо проще и удобней. Ну а если руки чешутся – добро пожаловать в наши ряды!
Полезные ссылки по теме:
Отдельное спасибо Николаю Николаевичу Савинову, за материалы, консультации и терпение – от всего сердца!
Спасибо Шурику Осьмухину ( Shoewre с k ), Виктора Кемпфу ( xbananov ), за схемы, советы и поддержку.
Источник