Не так давно я столкнулся с проблемой замены звукоснимателей и экранировкой гитары. Проблема состояла в том, что я являюсь законченным гуманитарием, с физикой не дружу абсолютно, но шило в одном месте не дало мне спокойно отнести гитару к мастеру, а велело попробовать сделать всё самому.
Вдохновляли на это и топики гитарплеера посвящённые экранировке и апгрейду разных гитар. Информации по практической стороне дела было много, а вот для понимания теории того, что происходит внутри гитары надо было читать книжки по физике, в которых всё было не совсем понятно и совсем не сжато.
На английском языке вышла книга "Гитарная электроника для музыкантов", однако и она не отражала всёй полноты информации (хотя с воём роде была очень информативна и полезна). После всех удачных манипуляций, когда звучки были заменены, а гитара заэкранирована (справедливости ради надо сказать, что косяков дофига было, пока делал) я решил собрать воедино всю инфу по электронике внутри гитары в сжатом виде и выложить на любимый форум. Выкладываю в раздел для новичков, если уважаемые модераторы сочтут нужным, можно перенести в другой раздел. Заранее прошу прощения за возможные ошибки, как смысловые, так и грамматические. Всё по мере сил будет редактироваться и исправляться.
Инфа бралась из книг, вики, и интернета вообще.
ВведениеДля понимания природы электричества необходимо рассмотреть мельчайшие частицы и их взаимодействие. Электрон представляет собой один из основополагающих "кирпичиков", составляющих всю природу вообще и электричество в частности. Второй такой частицей является протон. Электроны и протоны имеют равные, но противоположные по знаку электрические заряды: у электронов отрицательные, а у протонов — положительные. Противоположные заряды всегда притягиваются друг к другу, на микроуровне это притяжение обеспечивает целостность объектов всей вселенной. Фишка электричества в различной подвижности частиц. Протоны более устойчивы и неподвижны, электроны, наоборот, очень подвижны. Электроны перемещаются по проводникам. Электричество представляет собой не что иное, как направленное движение электронов в проводнике. Проводниками могут быть многие материалы, разные по свойствам проводимости (подобно тому как камень, например, погружается в воду, но застревает в песке). Обычно в качестве проводников используют медь и алюминий (чаще — медь), да и вообще металлы, которые более "электропроводимы". С этим связано понятие электрического сопротивления - физической величины, характеризующей свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока. Возникает вопрос, за счёт чего перемещаются электроны. Сила, действующая между зарядами с разными знаками, называется электродвижущей силой, или напряжением. Отрицательные электроны двигаются к положительному заряду посредством проводника. Первые исследователи полагали, что электрический ток представляет собой движение положительных зарядов, поэтому они описали явление тока как поток положительно заряженных частиц к отрицательному потенциалу. Только значительно позднее эксперименты доказали само существование электронов и определили, что это они двигаются от отрицательного к положительному потенциалу. Однако традиция осталась в силе, и с тех пор движение электрического тока на всех схемах показывается стрелками в противоположном реальному потоку электронов направлении. Поэтому обычный ток представляет собой (условное) движение заряженных частиц от положительного к отрицательному потенциалу и этим противоположен току реальному.
Напряжение берётся из различный источников. Например, в батарейке используется процесс электрохимических реакций (взаимодействие металлов с различными веществами). Батареи имеют два вывода (выводами называются металлические площадки на концах батареи, к которым подключаются провода). На положительном сидят протоны, на отрицательном - электроны. При соединении их, допустим, в фонарике напряжение (ну, или по-гуманитарному, желание электронов встретится с протонами через проводник) толкает электроны через провод от отрицательного контакта к положительному и создаётся электрический ток.
Благодаря тому, что электроны двигаются только в одном направлении, от отрицательного вывода батареи к положительному, электрический ток, генерируемый батареей, называется постоянным током (на схемах часто обозначается DC — direct current). Когда вы включаете лампу в электрическую розетку на стене, вы используете то электричество, которое выработала электростанция. Последняя может быть расположена на дамбе на реке или получать энергию от другого источника — например, атомной электростанции. Чаще всего, однако, используют процесс сжигания угля или природного газа. Направление, в котором текут электроны, меняется 50 раз в секунду, 100 раз напряжение проходит через ноль. Такое изменение потока электронов называется переменным током (АС— alternative current).
Магнитный звукосниматель.Магнитный звукосниматель для гитары представляет собой магнит (или 4-6 магнитов, по количеству струн, либо одна магнитная пластина используется в рельсовых звукоснимателях, либо один магнит внизу звукоснимателя и магнитоотводы-штырьки от него), обёрнутый катушкой из медного провода. Магнитный звукосниматель реагирует на магнитные колебания, преобразовывая их в электрические сигналы. Этот процесс происходит благодаря явлению электромагнитной индукции - явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Металлическая струна начинает коллюбиться над катушкой, например, уходит ближе к ней, ток идёт в одном направлении, с изменением движения струны меняется и направление тока.
(рисунок -
http://clearscience.tumblr.com/post/3621022700/we-talked-about-guitar-pickups-and-how-they-work)
Например, извлекая ноту Ля, струна делает 440 колебаний в секунду (или 440 Герц), это же изменение направления течения тока 440 раз в секунду возникает в катушке звукоснимателя и передаётся по проводам в усилитель. Добавлю, что диапазон колебаний (отклонение струны от центра покоя) определяет громкость звука, а форма колебаний (какой "рисунок-след" оставляет после себя колеблющая струна) тембр звука, зависящий уже и от самой струны, и дерева, и фурнитуры, соединяющей струну с корпусом.
Подходящим материалом для магнита внутри звукоснимателя стал сплав аллюминия, никеля и кобальта - алнико. Также частым материалом для изготовления магнитов является металлокерамика.
Сингл - звукосниматель с одной катушкой, с ярким звуком, но подверженный фонам, которые попадают в магнитное поле звукоснимателя, т.е. сингл просто принимает все изменения магнитного поля, в том числе и от источников отличных от струн. Хамбакер - звукосниматель с двумя катушками с магнитоводами под одним магнитом, одной достается плюс, другой — минус. Обратная намотка звукоснимателей гасит фон. Но из-за того, что сигнал снимается в двух точках, все кратные этому растоянию высшие гармоники струны подавляются, т.е. пропадает часть высоких частот.
(рисунок -
http://www.planetz.com/?p=876)
Мощность выходного сигнала зависит от количества витков медного провода на звукоснимателе. Однако, как мы помним, чем больше длина пути тока, и меньше сечение провода, тем больше сопротивление.
От звукоснимателей выходят обычно 2 провода на каждую катушку. В современных датчиках с металлической основой добавляется один (голый многожильный) провод, соединённый с этой основой - земля. Провода уходят на "органы управления" гитары - потенциометры и переключатели, а затем на выход джека.
Земля.Электрические цепи используют положительное и отрицательное напряжение. В простейшем случае выход звукоснимателя имеет два провода - звуковой (сигнальный) и земляной, проходящие через цепь к выходному гнезду. Земляной провод - залог целостности цепи. В отличие от сигнала земляные выходы должны быть все соединены между собой. Я понимаю землю, как путь для отвода сигнала в небытие (бесконечность, космос, куда угодно, только не на выход гитары).
Земля (земляной провод, земляной выход) - важное понятие в гитарной электронике. Под землёй в цепи в данном случае понимается опорное напряжение, использующееся во всей цепи. Опорное напряжение - электрическое напряжение высокой стабильности, относительно которого отсчитывается другое напряжение, т.е. все напряжения в системе отсчитываются от потенциала земли. На практике чаще всего за землю принимают один из выводов источника питания. В гитарной электронике роль земли выполняет внешний (большой) участок штыря джека. При экранировании гитары (или каких-то её частей) цепь помещается в некое подобие коробки, которая обязательно должна быть соединена с землёй. Экранирование работает по принципу клетки Фарадея - при попадании замкнутой электропроводящей оболочки в электрическое поле свободные электроны оболочки начинают двигаться под воздействием этого поля. В результате противоположные стороны клетки приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле. Экранная "клетка" будет собирать на себя все посторонние шумы и наводки и переводить их в земельный контакт, а не в контакты основного сигнала.
Теоретически, все металлические части гитары (находящие в близи звукоснимателей) должны быть заземлены. Для этого земляной провод также припаивается к бриджу, от которого, благодаря токопроводимости соединяется и со струнами.
ВНИМАНИЕ. Существует опасть поражения электрическим током, если рядом с гитарой находятся другие электрические цепи с иным заземлением, и из-за разности напряжений играющий может получить удар током. Для избежания этого необходимо, чтобы все элементы цепи (например на сцене или в студии) были соединены землями между собой. Часто это невозможно, поэтому допустимо использовать так называемую "развязку", емкостную или трансформаторную (тут надо подробнее что-то написать
).
Потенциометры (далее в тексте возможны сокращения "пот").
(рисунок - википедия)
Функции устройств для изменения громкости и тембра на гитаре обычно выполняют потенциометры - регулируемые делители электрического напряжения, или, другими словами резисторы с подвижным отводным контактом (движком) и тремя контактами.
Для объяснения принципа действия потенциометра представим тонкий медный провод, длиной в одну милю. Допустим, конец провода соединён с + батарейки, минус которой соединён с лампочкой. Если соединить лампочку с проводом, например на расстоянии шага от края, то цепь замкнётся, ток протечёт этот шаг и лампочка загорится. Если сделать тоже самое через 50 шагов, то лампочка будет гореть менее ярко. С увеличение длины пути прохождения тока сопротивление провода увеличивается и лампочка горит менее ярко.
Сопротивление графита (carbon по-английски, возможно что тут и другой перевод имелся в виду) больше сопротивления меди, поэтому на меньшем участке графита можно получить гораздо большее изменения сопротивления. Гитарные потенциометры как раз и имеют в своей конструкции такой графитовый "путь" (вместо графита используются также металлокерамика и проводящий ток пластик).
Если потенциометр изменяет сопротивление равномерно (одна треть "пути" увеличивает сопротивление на 1/3), то он называется линейным. Таким образом, потенциометр регулирует напряжение, а следовательно и громкость, либо тембр сигнала. Поты могут иметь разные значения сопротивления. Двумя стандартами стали 250КОм для синглов и 500КОм для хамбакеров.
Поты сделаны таким образом, чтобы увеличение громкости шло при выкручивании ручки по часовой стрелке. Если смотреть на заднюю часть (корпус) потенциометра, то контакты "правостороннего" пота будут выполняют следующие функции (контакты расположены снизу). Центральный язычок соединён с крутящимся контактом, соприкасающимся с карбоновым "путём", два других язычка соединены с концами этого "пути". Крайний левый язычок для входа сигнала (от звукоснимателя, например), центральный - выход сигнала (например на джек), правый - земляной выход, соединяется с общей землёй для замыкания цепи при отсутсвии сигнала.
(рисунок -
http://fddrsn.net/pcomp/examples/potentiometers.html)
В выключенном положении сопротивление между выходом и входом максимально, а между выходом и землёй минимально. Гитара не звучит, так как сигнал замкнут на землю (а не потому что сопротивление максимально).
Пот тембра. Пот тембра не изменяет сопротивление цепи сигнала (поэтому его левый язычок свободен), а меняет сопротивление прохождения сигнала через конденсатор.
Конденсатор - устройство,где хранятся электроны, притягиваясь к положительному полюсу.
(рисунок -
http://www.chipdip.ru)
Если убрать приложенное к конденсатору напряжение, то электроны постепенно рассосутся. Типичный конденсатор имеет внутри две металлические пластины, между которыми обязательно есть зазор, заполненный диэлектрическим материалом — как еще принято называть изолятор.Среди диэлектриков, разделяющих пластины конденсаторов, можно упомянуть пластик, слюду и специальную бумагу. Чем больше емкость конденсатора, тем больше электронов он может накопить за один раз. Емкость конденсатора измеряется в фарадах. В электрической цепи внутри гитары конденсатор накапливает часть сигнала, отсекая сигнал выше или ниже некоего порога. Второй характеристикой конденсаторов является их напряжение. Вольтаж (напряжение) конденсатора не имеет значения (в книжках ещё пишут,что так как напряжение в цепи гитары довольно мало, то конденсаторы нужны с напряжением не более 100 вольт). Конденсатор хорошо пропускает высокие частоты в сигнале, по сравнению с другими. Если представить конденсатор с режимом вкл/выкл, то при вкл. положении высокие частоты отсекутся (замкнутся с землёй), при выключенном получится полный тон. Таким образом, соединение конденсатора с потенциометром тембра осуществляется следующим способом. Сигнал от пота громкости идёт на средний язычок (вращающийся контакт), а конденсатор одним концом запаивается на правый земельный контакт, а вторым соединяется с землёй (чаще всего, корпусом пота). В максимальном положении сопротивление цепи с конденсатором будет максимальным и будет полный тон, в минимальном - сигнал коммутируется с заземлённым конденсатором и верхние частоты отрезаются. Чем выше ёмкость конденсатора, тем меньше "верхов" будет в звуке. Для синглов обычно ставятся конденсаторы со значением 0,022 микрофарада, для хамбов и бас-гитар - 0,047 микрофарад.
Переключатели.Переключатели служат для изменения различных коммутаций датчиков, посредством вариативности замыкания цепи. Переключатели характеризуются количеством полюсов и позиций, по русски это групп и положений. Групп обычно бывает одна (single pole) или две (double pole). Количество положений - это количество вариантов переключения переключателя (в английском обозначаются throw). Переключатели характеризуются 4 буквами, например, SPDT - Singl pole double throw - два положения переключателя с одной группой (однако контактов для припаивания на нём будет 3). Например, SPDT может быть переключатель вкл/выкл, когда к двум контактам (крайний и средний) идут сигнальные провода, а к третьему блокирующий сигнал земляной. DPDT обычно используются для более сложных коммутаций хамбакеров, с отсечением одной катушки, последовательным или параллельным подключением и т.д.
Распространённым переключателем в гитарах типа Лес Пол является трёх позиционный тумблер (toggle), а для гитар типа Телекастер или Стратокастер - трёх позиционный или пятипозиционный рычажок (lever).
Хорошие схемы контактов переключалей есть тутhttp://www.guitarelectronics.com/category/wiring_resources_guitar_wiring_diagrams.wiring_faqs.pickup_and_mini_switch_terminal_diagrams/Выходное гнездо и джек.Конечной точкой выхода сигнала из гитары является гнездо джека, в которое вставляется сам джек. Гнездо имеет два и более контакта для соединения с проводами от гитарной электроники (в форме уже знакомых язычков) и два или более контакта для соединения с самим джеком (изогнутая тонкая металлическая пластина и круглая металлическая шайба). Сам джек имеет следующую конструкцию - сам оконечник джека отвечает за передачу сигнала, его часть после чёрной изоляционной полосы - за земляной контакт. Определить какой из язычков к какому контакту относится можно либо визуально, либо с помощью тестера (мультиметра). В стерео джеках контакты сигнала разделены черными изоляционными полосами, т.е. второй сигнальный "отдел" "отъедается" от земли.
(рисунок -
http://www.allansbillyhyde.com.au)
... и добавил:
Теперь вопросы.
1. Надо ли оно вообще?
2. Понятно ли написано?
3. Стоит ли добавить картинки?
Видео по апгрейду гитар. Плюсы за него ставим
wwwdimon на 11 странице
Размещение рекламы