Схемы пьезодатчиков для гитар

Сделай сам

&nbsp &nbsp &nbsp Автор: Михаил Южаков &nbsp &nbsp &nbsp Дата публикации: 05 октября 2018 г.

В статье приведены примеры электроники для пьезодатчика, установленного на цельнокорпусных электрогитарах: пассивно-активный вариант, активный и чисто пассивный.

1. Пассивно-активный вариант

У становлен на гитаре «Прынцесса»:

Изначально пьезу ставить не собирался, но наткнулся на ибее на пьезобридж Tune-O-Matic за 45 долларов и загорелся (на правах рекламы).

Всем хорош, но высоковат: пришлось бока подпиливать:

Схема активно-пассивная: магнитный датчик без усилителя, может работать без батарейки. Усилитель пьезы простейший, так как много места под электронику не планировалось.

Обратите внимание на номинал конденсатора С1: вместе с резистором R2 он образует цепь коррекции, поднимая АЧХ на частотах спада гитарного комбика. Более подробно об этом говорится в подразделе 2. Конденсатор C2 даёт спад АЧХ на частотах после 10 кГц, где наиболее слышен шорох пальцев о струны.

Переключатель SW1 принудительно отключает пьезодатчик; в силу примитивной схемы его слышно даже в правом по схеме положении переменного резистора R4, который служит смесителем пьезы с магнитным датчиком либо регулирует уровень громкости при отключенной пьезе.

1.1. Магнитный датчик, звукоизвлечение пальцами.

1.2. Магнитный датчик плюс пьеза (переменный резистор R4 в правом по схеме положении), звукоизвлечение пальцами.

Пьеза на максимум (переменный резистор R4 в левом по схеме положении) , звукоизвлечение пальцами.

На пьезе играть с непривычки неприятно, чувствуется шорох пальцев. На записи звучит гораздо чище (запись не обрабатывалась).

2. Активный вариант

У становлен на гитаре Les Paul Aria Pro II корейского производства, имеющей довольно звонкий тембр звучания. Пьезобридж тот же.

Здесь под видом стандартных органов управления установлен полностью активный темброблок.

Помимо работы с пьезой, активный темброблок позволяет управлять в некоторых пределах тембром и характером звучания датчиков. Рассмотрим это подробней.

Магнитный датчик электрически представляет из себя колебательный контур с собственной индуктивностью, ёмкостью и сопротивлением потерь. Кроме того, в стандартном включении еще имеет место быть нагрузка в виде темброблока и ёмкость кабеля:

Подключаем датчик к усилителю с низким выходным сопротивлением, при этом ёмкость кабеля отсекается усилителем, а пассивный темброблок выбрасываем.

В результате увеличится резонансная частота контура и добротность.

Для примера прослушаем две записи.

2.1 Первая запись – передний датчик на пассиве, звукоизвлечение медиатором.

2.2. Вторая – передний датчик на активе.

Похож на отсечку, но работают обе катушки, фона нет.

Такой звук для Лес Пола неспецифичен, поэтому в активном темброблоке использую эмулятор пассива:

R1R2C1 – имитация нагрузки темброблока; её можно приближенно заменить на один резистор 250 кОм. C2 – ёмкость кабеля. В качестве переключателей используются пуш-пульные потенциометры. По умолчанию (ручки утоплены) – эмуляция пассива. Когда SW1 выключен (ручка поднята), контур сохраняет «гибсоновский» тон, но звук становится более искристым; использую эту комбинацию для игры пальцами:

2.3. Звукоизвлечение пальцами, актив с эмуляцией ёмкости кабеля.

И наконец, комбинация SW1 включен, SW2 отключен даёт более «линейный» (не окрашенный) звук. Полная схема:

На операционнике DA1.1 собран канал переднего датчика. Переменный резистор R4, установленный на месте регулятора громкости переднего датчика в стандартном темброблоке, служит смесителем сигнала магнитного датчика и пьезы. Его ручка переключает переключатель SW1 на схеме. Аналогично на DA2.1 собран канал заднего датчика.

Переменный резистор R8 – общий регулятор громкости с тонкомпенсацией, установлен на месте регулятора «Тон» переднего датчика (привычный регулятор тона в схеме отсутствует). Потенциометр R22 – регулятор громкости пьезодатчика, установлен на месте регулятора «Тон» заднего датчика.

Рассмотрим более подробно канал пьезодатчика. Помимо усиления и согласования выходного сопротивления, канал реализует частотную коррекцию в двух областях:

2.4 Подъём частоты начиная с 5кГц.

Как известно, гитарный комбоусилитель имеет частотный спад на частотах начиная примерно с 5кГц. Это обусловлено тем, что сам магнитный датчик имеет подъем напряжения с ростом частоты (более подробно это описано в этой замечательной статье). Пьеза же такого подъёма не имеет; существуют комбики для электроакустических гитар с пьезозвукоснимателями – они имеют более равномерную частотную характеристику. Если же мы планируем включать нашу пьезу в обычный гитарный комбик, то надо как-то «выпрямить» его частотную характеристику, убрав частотный спад. Эту задачу выполняет цепь R18C13 на приведённой схеме. Конденсатор C12 устраняет неконтролируемый подъем АЧХ в области более высоких частот.

2.5. Срез частот начиная с 10кГц. В этой области располагаются разного рода шорохи, в частности шорох пальцев о струны. Эту задачу выполняет ФНЧ второго порядка на ОУ DA3.2. Конечно, полностью шорох убрать не удалось – дальнейшее увеличение порядка фильтра ничего, кроме лишних шумов, не принесло.

В результате можем сыграть «Цыганочку» на Лес Поле:

2.4. 100%-ная пьеза:

Хорошую акустическую гитару, конечно, пьеза на электрухе не заменит, но звучание на чистом звуке разнообразит однозначно.

P.S. В приведенных выше схемах все конденсаторы керамические; редкие пуш-пульные потенциометры номиналом 25кОм заказывал на АлиЭкспрессе. Печатная плата размером 6х3 см под планарный монтаж двусторонняя (расположение элементов с обеих сторон). Это позволило разместить плату вместе с батарейкой в стандартный отсек темброблока (в противном случае пришлось бы резать дополнительный отсек под батарейку). Кнопка теста батарейки и светодиод расположены сзади, на фальшпанели темброблока.

3. Попытка пассивного согласования

В Интернете приходилось читать сообщения типа «согласовал пьезу на пассиве с магнитным датчиком, с помощью резисторов подмешал к пьезе сигнал звукоснимателя». Что же, попробуем.

В чистом виде, конечно, электрическое согласование невозможно. На низах пьеза имеет практически ёмкостное сопротивление с большим модулем импеданса – магнитный датчик будет «подсаживать» сигнал. Частично это можно устранить с помощью резисторов.

Также непонятно, как поднять АЧХ, компенсировав спад частот гитарного комбика (п.2.4). Впрочем, смешивание сигналов частично решит и эту проблему – недостающие «верхи» также даст магнитный датчик. Что же тогда останется от сигнала пьезы.

Самый простой вариант пассивной схемы – это задействовать потенциометр «Тон» на стандартном лесполовском темброблоке как смеситель, выкинув конденсатор:

Тестирование проводим на пьезобридже Лес Пола п.2. Можно сравнить результат со звуком п.2.4.

3.1. В положении ручки «Тон» 100% звук примерно как у чистой пьезы на «Прынцессе» (п.1.3) – басов маловато, шорох чувствуется.

3.2. Пробуем крутить ручку в сторону магнитного датчика на 25%. Басов прибавляется, верхи убывают. Фон возрастает.

3.3. И еще на 25% (ручка посредине). Добавились еще щелчки. Они именно «систематические» — это не дребезг контактов и т.д.

По записи это еще ничего, но в живую играть неприятно. Моё мнение – актив с пьезой рулит.

4. Транзисторный вариант схемы

Вариант схемы для Лес Пола на транзисторах. Потребление на порядок меньше, чем у приведенной в разделе 2 схемы, расчетное отношение сигнал/шум лучше на 3дБ. Налаживания не требует.

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