CТÃРЫЙ ГРИФ

Приветствую Вас, Гость


Регистрация
| Вход

ГЛАВНАЯ

Гитарный гриф

Гриф «секретно»

В зоне
логических аномалий

Статьи разных авторов

Олег Кригер

uCoz

•ГИТАРНЫЙ ГРИФ••Мои статьи

Датчики

«А теперь поговорим о датчиках...» сказал мне Пацан Глухарь за секунду до того, как его лекцию бесцеремонно прервали. Какая жалость, Великое Знание не осенило меня, придётся писать главу по простому.

Для комплектации электрогитар и адаптеризации акустических применяются датчики индукционные, пьезоэлектрические и емкостные.

Поговорим об индукционных, как наиболее распространённых и наиболее интересных. Но сначала небольшое лирическое отступление.

Дело в том, что нередко датчики своими техническими параметрами искажают величину измеряемых параметров. Причём искажение бывает двух видов. Первое – датчик врёт, передаваемые им данные не соответствуют реальным параметрам на измеряемом объекте. Второе – датчик сам меняет измеряемые параметры объекта, и снимает уже изменённые. Пример? Некая экзотермическая химическая реакция длжна проходить при строгом контроле за температурой. Если масса термодатчика немала по сравнению с массой контролируемого вещества, он поглотит немало тепла, снизив температуру. Датчик напряжения при невысоком собственном сопротивлении (а по настоящему высокое в данном случае - бесконечность), шунтирует измеряемую цепь, снижаяя тем самым напряжение в ней, и передаёт уже пониженное напряжение... У конструкторов мерительной техники постоянная, в принципе окончательно нерешаемая задача – борьба с этими явлениями. Вот и разберём, какие искажения вносит индукционный датчик, и как с ними бороться.

Самый простой нюанс работы индукционного датчика обусловлен самой конструкцией системы датчик-струна. Дело в том, что траектория любой точки струны представляет не прямую линию, а плоскую спираль. Датчик же лучше всего воспринимает колебания перпендикулярные его полюсу, а параллельные почти не воспринимает. В результате в снятом сигнале присутствует явная амплитудная модуляция, придающая звучанию узнаваемый "электронный" характер.

Чтобы разобраться с другими вносимыми искажениями, представим себе стальную пластину, закреплённую с одного конца в некоем зажиме, расположенную параллельно плоскости столешни. Представим так же, что эта пластина оснащена неким идеальным датчиком, снимающим её колебания без искажений, никак не влияющим на колебательный процесс. Этот датчик подключен к компьютеру, на экране которого мы наблюдаем форму сигнала, временну́ю огибающую, видим значение основной частоты. Колеблется пластина благодаря тому, что мы имитируем на ней щипок струны. В таком виде колебания у нас строго синусоидальные. Помещаем под пластиной магнит. Форма колебаний заметно изменяется. Удаляясь от магнита пластина должна преодолевать притяжение, скорость удаления снижается, пластина движется как бы против течения. Зато в обратном направлении скорость возрастает. Форма колебания скорее похожа на пилу для продольной распиловки, нежели на синусоиду. Колебание обогатилось обертонами, причём строго гармоничными.

Это значит, что в сигнале, снимаемом со струны присутствуют две линии обертонов разного типа. Первый тип – обертоны, возникающие в струне и без магнитного поля. Они по определению имеют некоторую негармоничность, и в магнитном поле она возрастает. Второй – обертоны, сформированные искажением основной гармоники, они строго кратны ей. Между обертонами двух типов возникают биения, так же способствующие специфической окраске звука.

Надеваем на магнит обмотку – ничего не меняется. Вот если мы замкнём выводы накоротко, у нас резко изменятся временны́е характеристики. Пластина будет словно задемпфирована. Если включить между выводами потенциометр, можно быстро заметить, что сила демпфирования находится в обратной зависимости от его сопротивления. Так мы столкнулись с таким явлением, как сопротивление магнитного поля. Не путать с силой притяжения! Система датчик-струна является генератором электротока, струна выполняет работу по приведению в движение электронов в катушке, и встречает при этом определённое сопротивление. Возьмём самый обычный велотренажёр в спортзале – там увеличение нагрузки создаётся на том же принципе – в колесе смонтирован электрогенератор, переключателем меняем сопротивление, называемое сопротивлением нагрузки, и меняем нагрузку для себя. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем труднее крутить педали. Вот и струнам становится тяжелее совершать колебания, понижается частота, возрастает негармоничность обертонов первого типа, слабеет атака, сокращается сустейн.

Но по старому опыту возникает вопрос – если есть сопротивление, оно частотозависимо?

Рассмотрим повнимательнее катушку с точки зрения электротехники. Что она является индуктивностью, это понятно. Резистивное сопротивление – тоже. Но между витками возникает ещё и ёмкость. А индуктивность и ёмкость – знакомый нам из школьного курса физики колебательный контур. И он имеет собственную резонансную частоту. Вот и магнитное поле имеет провал по сопротивлению на этой частоте. Резонанс. И добротность этого резонанса находится в прямой зависимости от сопротивления. Тут мы можем объяснить и разницу в звучании гитары на ламповых и транзисторных усилителях – вход усилителя имеет сопротивление, и оно является сопротивлением нагрузки датчика. Сопротивление ламповых входов обычно намного выше, чем транзисторных. При малом входном добротность резонанса повышается до нежелательного уровня. Для электрогитары в усилителе главное не элементная база, а входное сопротивление. На транзисторах его тоже можно сделать очень высоким.

Вдобавок, колебательный контур – это ещё и частотный фильтр. Частоты ниже своей резонансной он преобразует в ЭДС вполне покладисто, а вот более высокие нещадно срезает. И если на деревянных частях есть более высокие резонансы, то их можно послушать только на неподключенной гитаре, что стало поводом для сетований немалого числа гитаристов, и мотивом для поиска способов повысить частоту не теряя в чувствительности, что фиговато получается. Поэтому глуховатое по сравнению с акустическими струнными звучание так же очень характерно для электрогитар.

А ещё оказалось, что индукционный датчик, не очень то хорошо снимая сигнал со струн, отлично улавливает множество разнообразных шумов. Борьба с этим явлением ведётся нешуточная, но весь фронт описывать не будем, ограничимся лишь участком, непосредственно относящимся к теме статьи. Тем более, что конструирование помехоустойчивых систем, в которых шумы подавляют себя сами, оказалось наиболее действенным способом.

Первой такой системой стал хамбакер. Способ шумоподавления в нём основан на том, что для фазы шумовой наводки фиолетова полярность магнитов, а для наводки струн – нет. Поэтому в катушках хамбакера магниты ставятся в противоположной полярности, а обмотки подключаются так, чтобы полезный сигнал был синфазен, а помехи противофазны. При оценке хамба иногда подключают катушки наоборот – чем лучше будут гаситься струны, тем лучше при правильном подключении будут гибнуть шумы.

Однако, как это часто бывает, решение одной проблемы породило другую. Резонансная частота хамбакера неслабо отличается от сингловой. А расчёты показывали, что всё должно быть чики-чики – резонансная частота контура обратно пропорциональна произведению ёмкости на индуктивность, при параллельном соединении равных емкостей мы получаем удвоение, при последовательном – уполовинивание, с индуктивностью – всё чётко наоборот… Гладко было на бумаге, да забыли про резистивное сопротивление катушки, которое вносит свои коррективы. Столь любимое многими музыкантами «сингловое» звучание на хамбакере не получается.

Тут наблюдается некоторый парадокс – любимейшая музыкантами гитара Лес Пол оборудована хамбами, но крутейшим звуком считается сингловый. Это далеко не единственная заморочка для производителей гитар, как серийников, так и штучников. Способность существовать в системе «стой там – иди сюда», в которой любое устройство сгорает на «раз..» (с) – важнейший навык гитарбилдера.


Следующая страница: Лампы – транзисторы
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: