Датчики
В тонком эмалированном медном проводе, который навит вокруг этих магнитов или вокруг материала, намагниченного стержневыми магнитами, возникает электрический ток, пропорциональный колебаниям струн. Через кабель этот переменный ток поступает в усилитель и становится слышимым в динамических головках.
Сингл (singl-coil) – одна катушка, один магнит (рисунок справа) - датчик, который обычно производит яркий, чистый звук. Правда есть датчики с намного более мутным звуком, напримерP-90 (показанный на странице 44). Одна катушка имеет четыре или шесть постоянных магнитов и 7 000 - 10 000 витков медного провода толщиной 0.06mm. Такие датчики очень популярны из-за их звука, но они к сожалению также имеют один недостаток: в мире, где мы постоянно окружены большим количеством электромагнитных полей, в сигнал в датчике вмешивается фон, например когда мы включаем в сеть лампочку или флуоресцентный свет.
Хамбакер
Хамбакер (hambucker) – датчик, устройство которого исключает появление шумов в сигнале. Он имеет две одинаковых катушки, соединенные последовательно и электрически противофазно, уложенные каждая вокруг своего магнита. Наводки которые ловит каждая катушка, при таком соединении, взаимно уничтожаются а сигналы обеих катушек складываются. Чтобы предотвратить взаимное уничтожение полезного сигнала, магниты катушек обращены полюсами в противоположные стороны. Именно по этому сигналы катушек складываются, а не взаимно уничтожаются. По этому датчик с двумя катушками в 2 раза мощнее чем датчик из одной такой катушки. Хамбакер звучит более "мутно", басовитее, в его звуке больше середины чем в сингле. Это связано с тем, что из-за расстояния между магнитными полюсами катушек хамбакера, появляется два отличающихся сигнала, что ведет к срезу (взаимовычитанию) высоких частот.
Переменный ток (АС).
Переменным током называют тип потока частиц в электрическом проводнике, который течет поочередно то назад то вперед все время. Самый известный пример переменного тока - ток, который мы получаем дома из электрической розетки. В зависимости от страны, частота тока может быть в пределах 50 - 60 (Гц). Датчик производит именно переменный ток, который изменяется в зависимости от частоты колебаний струн. Когда этот ток усиливается, и направляется на динамическую головку (кабинет), мембрана головки колеблется в том же самом ритме, излучая звуковые волны, которые мы и слышим.
Хамбакер
- две катушки
- катушки соединены последовательно и электрически противофазно
- магниты катушек расположены полюсами противоположно друг к другу.
Сингл
Тип синглов
Катушка намотана вокруг стержневых магнитов - сердечников
Сердечники из мягкого железа, намагниченные плоским магнитом вертикальной, поперечной полярности
Сердечники из мягкого железа, намагничены двумя плоскими магнитами, горизонтальной поперечной полярности, полюсами друг к другу
Катушки намотаны вокруг стержневых магнитов - сердечников
Катушки намотаны вокруг сердечников из мягкого железа с винтами, намагниченными плоским магнитом горизонтальной поперечной полярности
Железные металлические пластины, намагниченные плоским магнитом, горизонтальной поперечной полярности
Как работают датчики
Когда через проводник течет ток, вокруг него образуется магнитное поле. По этому принципу работают электрические двигатели. И наоборот, в проводнике, перемещенном в магнитное поле возникает электрический ток. По этому принципу работают генераторы электрического тока. Датчики также используют этот принцип, с одни отличием - не проводники перемещаются в магнитном поле, а меняется магнитное поле, проходящее через витки катушки. Изменение магнитного поля датчика колебаниями струн рождает переменный ток в витках катушки, который пропорционален колебаниям струн. Независимо от того, двигается ли проводник в магнитном поле или магнитное поле двигается вокруг проводника, результат всегда один: в проводнике возникает электрический ток.
Разделенный сингл с эффектом хамбакера
- две катушки, навитые вокруг приблизительно половины магнитов каждая
- катушки соединены противофазно
- магниты в двух катушках противоположной полярности
Есть много различных типов и изготовителей датчиков. На большинстве моделей различие в уровне громкости разных струн можно скомпенсировать изменяя расстояние между сердечниками и струнами посредством винтов либо датчики имеют сердечники разной, фиксированной длины по диаметру струны. На других моделях вместо сердечников применяются металлические пластины (так называемые рельсовые датчики) которые дают некоторую свободу в расстоянии между струнами. Но здесь надо иметь в виду, что расстояние между крайними струнами должно быть меньше длины пластин. Басовые датчики могут иметь по два сердечника на струну из за большой амплитуды басовых струн.
Хамбакеры в формате синглов (1) имеют катушки, помещенные так близко друг к другу, что они обе помещаются в сингловый корпус
Вертикальные хамбакеры имеют две катушки, расположенные одна над другой. Нижняя катушка без магнита и служит только для того, чтобы гасить фон. Как и в стандартном хамбакере, катушки соединены последовательно или параллельно. Обе катушки должны быть одинаковыми и выдавать одинаковый уровень фона (Чтобы он взаимно уничтожился).
Разделенные датчики могут быть помещены в независимые корпуса и установлены рядом друг с другом. В этом случае их располагают с перекрытием (2). В разделенных датчиках каждая катушка снимает звук с одной половины струн, и они соединены противофазно. Такие датчики выдают сингловый звук, являясь по сути хамбакерами.
Lipstick датчик (3) – Самый простой из синглов. Его катушка навита непосредственно вокруг плоского магнита (4), и все это помещено в хромированный металлический корпус. Сопротивление катушки 4.7к. Звук таких датчиков очень нравится блюзовым музыкантам.
Активные датчики имеют небольшой предусилитель (преамп), интегрированный в корпус датчика и питающийся от батареи постоянного тока. С такими датчиками высококачественный звук гарантируется, звук не зависит от гитарного кабеля, высокое выходное напряжение гарантирует превосходное соотношение сигнала/шум.
Сопротивление датчика (d.c. - сопротивление постоянному току) может быть измерено омметром. На большинстве фендеровских синглов сопротивление катушки между 6к и 7.5к, а на хамбакерах сопротивление обеих катушек, соединенных последовательно между 8к и 14к. В принципе чем больше витков тем мощнее выходной сигнал, но с другой стороны чем больше витков тем тоньше используемый провод и тем выше его сопротивление и соответственно меньше яркость звука. Сопротивление датчика легко измерить, но по нему можно составить только далекое представление относительно его звука. Катушки с сопротивлением от 3к до 6к дают более яркий звук чем катушки с более большим сопротивлением типа 10к или больше. Датчики с сопротивлением 16к или выше выдают чрезвычайно глухой и безжизненный звук.
Импеданс (a.c. сопротивление) - сопротивление, которое катушка датчика оказывает переменному току. Характеризуется частотой и не может быть измерено так же легко как d.c. сопротивление. Импеданс катушки изменяется согласно частоте выходного сигнала датчика, потому что катушка датчика представляет собой электрическую цепь, состоящую из емкости, индуктивности и сопротивления катушки. На некоторой частоте импеданс этой цепи достигает максимума (1). Позиция и форма этого пика импеданса в частотном спектре датчика это то, что определяет его звук. Положение этого пика также зависит от емкости нагрузки (емкость всего того, к чему подключен датчик). Зачастую пик резонанса находится в пределах 2-3 кГц. Резонансная частота хамбакера, катушки которого соединены параллельно – составляет двойную частоту хамбакера катушки которого соединены последовательно.
Высокий уровень выходного сигнала датчика желателен, поскольку при этом увеличивается отношение выхода сигнала к нежелательному шуму (например фону). Увеличение сигнала гитары не только увеличивает непосредственно сигнал но также и шум, и чем меньше шума поступает на вход усилителя, тем лучше. Выходная мощность датчика определяется двумя факторами: силой магнитов и количеством витков - чем сильнее магнит и больше провода навито вокруг него, тем сильнее выходной сигнал датчика. Однако, сильные постоянные магниты не должны использоваться из-за нежелательного магнитного эффекта, который они оказывают на колебания струн: колебания струн быстро затухают в сильном магнитном поле, оно тормозит их. Также, использование чрезмерно большого числа витков плохо сказывается на звуке датчика, потому что возрастает сопротивление датчика.
Колебание струны является критическим для того, чтобы определить звук датчика. Струна вибрирует не только вверх и вниз по всей ее длине, но также и внутри себя. Это обертон, или гармоника, и она определяет звук струны. Кроме основного тона всегда есть дополнительные сдвинутые выше тоны, которых чем они выше, тем их меньше. Наиболее высокие из них фактически неслышны. Вибрации струны напоминают кривую и зависят от места, где струна зажата. Струна, зажатая на грифе ближе к бриджу, звучит по другому, чем в начале грифа, поскольку бридж вносит в звучание больше гармоник.
