1

Звукосниматель для гитары — из пьезоэлементов зажигалок

Судя по публикациям и форумам в Интернете, вопросы адаптеризации таких распространённых музыкальных инструментов, как гитары, интересуют многих радиолюбителей. И хотя совре­менная промышленность предлагает для этой цели очень широ­кий ассортимент разработанных профессионалами звукоснима­телей, радиолюбители продолжают экспериментировать и соз­давать свои оригинальные конструкции, нередко используя в новом качестве детали самых обыденных вещей.

Сегодня мы предлагаем вниманию читателей описание звуко­снимателя для гитары, изготовленного на основе пьезоэлемен­товот газовых зажигалок.

Изготовление предлагаемого пьезо­звукоснимателя состоит из трёх основных этапов:

  • первого и самого трудоёмкого — извлечения из зажигалок и доводки пье­зоэлементов для их использования в гитаре;
  • изготовления подставки, на кото­рой крепятся струны и пьезоэлементы;
  • правильной установки и крепле­ния подставки на верхней деке гитары.

Итак, начинаем первый этап. Извле­каем содержащий пьезоэлементы узел (назовём его для краткости модулем) из зажигалки и разбираем его. Весь удар­ный механизм вместе с гвоздиком 6 (рис. 1) удаляем, оставляем только корпус 2 с пьезоэлементами. Их в моду­ле два: верхний 3 и нижний 1. Между ними находится медная токовыводящая пластина 7. На верхней части элемента 3 закреплена малая наковаленка 5, а нижний конец элемента 1 утоплен в массивную нижнюю наковальню 8. При срабатывании ударного механизма (ударе по верхней наковаленке) пьезоэлементы деформируются и вырабаты­вают высокое напряжение. Пьезоэле­менты включены параллельно. В мо­мент удара верхняя наковаленка 5 через ударный механизм, пружину и гвоздик взаимодействует с нижней на­ковальней 8 и коромыслом, включаю­щим газ в зажигалке. Выводом высоко­го напряжения является медная пласти­на 7, в которую впрессован «высоко­вольтный» (условно назовём его так) алюминиевый провод. Место соедине­ния герметизировано клеем. Для рабо­ты в качестве звукоснимателя гитары необходимо соединить верхнюю и ниж­нюю наковальни одну с другой и с общим проводом, а объединённые «высоковольтные» выводы пьезоэле­ментов всех струн — с входом усилите­ля ЗЧ.

Рис. 1

Рис. 1

Но прежде необходимо удалить алю­миниевые «высоковольтные» провода и подпаять вместо них медные. Для этого лобзиком вначале делаем пропилы по штриховым линиям 1—4, как показано на рис. 2 (перпендикулярно стенке А до касания с ней), а затем — по линии 5 (до встречи с пропилом 1). Всё, что подре­зали, аккуратно удаляем. Медный вы­вод пластины 7 находится между пропи­лами 1 и 2. Остатки алюминиевого провода аккуратно удаляем из него игол­кой. Затем обрабатываем надфилем стенку А и облуживаем медный вывод, не перегревая его.

Рис. 2

Рис. 2

Далее лобзиком обрезаем пластмас­совый корпус модуля чуть выше наковаленки 5 и аккуратно опиливаем его над­филем до уровня верхнего торца этой детали (см. рис. 1, линия 6). После этого подгоняем верхнюю наковаленку под струну, делая в ней кончиком круглого надфиля полукруглую выемку радиусом 0,6 мм на глубину 0,6 мм (диаметр самой толстой нейлоновой струны — 1,13 мм, а металлической — 0,91 мм, следовательно, они будут лежать в та­кой выемке надёжно). Для первых трёх (нижних) струн выемку можно сделать меньше — радиусом 0,3 мм на глубину 0,3 мм. Одновременно пропиливаем и противоположные стенки пластмассо­вого корпуса модуля. Но их следует до­полнительно доработать тем же инстру­ментом: выемку в задней стенке А дополнительно углубить на 2 мм, не уширяя её (струна будет уходить к месту своего крепления через этот паз, и его боковые стенки будут дополнительно предохранять её от соскакивания с наковаленки), а в передней стенке Б расточить по всей полуокружности на 0,2…0,3 мм, чтобы при максимальных колебаниях струна не касалась стенки (иначе будут искажения звука).

Внутреннюю полость корпуса (где ранее располагались пружина и гвоз­дик 6) заливаем эпоксидным клеем 4 (см. рис. 1) до уровня линии 7. Отверс­тие снизу, где ранее находился гвоз­дик 6, снаружи временно залепим пла­стилином. Клей нужен для того, чтобы избежать поломки пьезоэлемента в процессе эксплуатации, так как на него будет действовать не только сила дав­ления струны, но и поперечная сила. При заливке надо обратить внимание на то, чтобы клей не попал на поверхность корпуса, прилегающую к наковаленке, так как иначе ухудшится передача коле­баний струны через неё на пьезоэле­мент.

Что касается нижней наковальни, то, с одной стороны, она должна быть мас­сивной, чтобы при колебаниях струны вырабатывалось большее напряжение, но с другой — чем массивнее каждый модуль и вся подставка в целом, тем хуже будут передаваться колебания струн верхней деки гитары, и она пере­станет звучать как акустическая. Значит, уменьшив массу нижней наковальни, надо жёстко закрепить её в подставке (например, капелькой суперклея).

Гитарных дел мастера рекомендуют высоту струн над декой в зоне подстав­ки в пределах 9… 15 мм. Высота дорабо­танного, как описано выше, модуля с пьезоэлементами — 14,5 мм, нижней наковальни (от основания до пластмас­сового корпуса) — 6,4 мм, а толщина подставки из органического стекла в авторском варианте — 5 мм. Значит, высоту наковальни можно уменьшить до 5 мм, одновременно снизив и её массу. Высота струн в этом случае составит примерно 13 мм, т. е. в пределах нормы. Стачивать наковальню надо на абразив­ном бруске или круге вручную, часто останавливаясь, чтобы не допустить даже едва заметного её нагрева (иначе нижний пьезоэлемент модуля может оторваться от наковальни). Это самая рутинная работа, к тому же, если в рас­поряжении будут только модули от использованных зажигалок (от длитель­ной эксплуатации в их пьезоэлементах могут появиться трещины, значительно снижающие выходное напряжение), надо подготовить не менее десятка модулей (потом из них надо будет ото­брать самые работоспособные, о чём будет сказано ниже).

Если будут применяться только ме­таллические струны, то для завершения работы с модулями к ним надо припаять по два вывода. Для выводов я использо­вал полоски размерами 0,7…0,8×10 мм из лужёной меди толщиной 0,1 мм. Одну такую полоску припаиваем маломощ­ным паяльником к залуженному ранее медному лепестку в средней части модуля, вторую — к верхней части ниж­ней наковальни, под первым выводом (рис. 3). Предварительно на месте пайки в наковальне делаем пропил глу­биной 1 мм, залуживаем это место и впаиваем вывод. Работу следует выпол­нять острым жалом мощного паяльника, причём быстро. Чтобы не допустить на­грева нижней наковальни, её и верхнюю наковаленку перед пайкой следует не­сильно сжать в ручных тисках.

Рис. 3

Рис. 3

Верхняя наковаленка будет соеди­няться с общим проводом через струну. Если предполагается использовать син­тетические струны, то нижние три не имеют металлической навивки, поэтому в модули необходимо добавить ещё одну деталь — контакт 9 (рис. 4), со­единяющий наковаленку 5 с общим проводом. Его вырезаем из той же лу­жёной фольги и сгибаем по штриховой линии. Перед заливкой эпоксидного клея контакт 9 изогнутой частью встав­ляем между верхней наковаленкой и задней стенкой корпуса модуля. Узкую часть контакта загибаем через пропил в задней стенке, а широкую — на наковаленку, выгнув в форме желобка (в последующем он будет прижат к нако­валенке струной). После этого залива­ем клей. Во избежание искажения звука желобок контакта не должен выступать за пределы наковаленки. Все острые кромки притупляем, чтобы они не реза­ли струны.

Рис. 4

Рис. 4

Доработанные модули, как уже гово­рилось, необходимо протестировать. Для этого рекомендую изготовить прос­тое приспособление на основе доски сечением примерно 60×15 и длиной около 700 мм (рис. 5). В её правом (по рисунку) краю сверлим три отверстия диаметром 7 мм, а перпендикулярно им — три отверстия диаметром 12 мм. С гитары временно снимаем колки и вставляем их в семимиллиметровые отверстия. Возле левого (рабочего) от­верстия диаметром 12 мм забиваем в доску П-образную скобу 3, согнутую из проволоки диаметром 3 мм, а слева, в 50 мм от конца доски 2, сверлим отверстие диаметром 5,6 мм, в которое будем вставлять модули для тестирования. В торец доски забиваем гвоздь 1. На нём будем закреплять один конец испыта­тельной струны, а второй через накова­ленку проверяемого модуля и скобу 3 пойдёт на колок. Испытательную сталь­ную струну диаметром 0,3 мм я извлёк из военно-полевого провода, разделав его отрезок длиной 700 мм (эта струна позже понадобится для изготовления прижимных пружин).

Рис. 5

Рис. 5

Тестирование модулей сводится к установке нижней наковальни в соот­ветствующее отверстие доски 2, на­тяжению струны и оценке уровня сигна­ла, формируемого пьезомодулем. Для сопоставимости результатов струну всякий раз необходимо натягивать при­близительно одинаково (довольно точ­но это можно установить по её звучанию на слух). Струну и вывод от нижней наковальни объединяем в один (общий) провод, а другой соединяем со средним («высоковольтным») выводом и входом усилителя для подключения пьезозвукоснимателя. Модули отбираем по оди­наковому уровню звучания. Можно ис­пользовать для тестирования и НЧ-ос­циллограф, отбор в этом случае ведут по уровню выходного напряжения (его размаху примерно 0,1 В).

Второй этап — изготовление под­ставки. Пытаться использовать «род­ную» деревянную я не пробовал, так как она в моей гитаре отсутствовала. На по­хожей я определил её примерные раз­меры (170×30 мм) и расстояние между струнами — 11 мм. Это для гитары с мензурой (о мензуре позже) 610 мм. У гитары с мензурой 620 мм расстояние между струнами на подставке равно 11,5 мм. Так что разметку отверстий для пьезомодулей производите исходя из размеров на вашей гитаре.

У меня под рукой оказалась прямо­угольная пластина с завёрнутыми края­ми из листового органического стекла толщиной 5 мм. Поскольку натянутые струны стремятся опрокинуть подставку и создают суммарное усилие в 70 кг (такое значение приводится на многих сайтах в Итернете для металлических струн, первоисточник неизвестен), ши­рину её принял равной 35 мм. Исходя из этих условий, выполнил чертёж под­ставки в натуральную величину (рис. 6, деталь 10). Из-за сомнений в надёжнос­ти клеевого соединения и, главное, со­хранения возможности лёгкой замены пьезомодулей решил крепить подставку четырьмя винтами (в точках 1—4) с широкими гайками с внутренней сторо­ны верхней деки корпуса гитары. Од­нако первоначально на месте отверстий под эти винты просверлил отверстия сверлом диаметром 1 мм, а доводку до нужного размера оставил до установки подставки на место.

Рис. 6

Рис. 6

Разметку подставки 10 делал острой чертилкой, разместив заготовку прямо на чертеже. Выпилил подставку лобзи­ком. Шесть сквозных отверстий под струны просверлил диаметром 2 мм, а затем с наружной стороны рассверлил до диаметра 4 мм на глубину 2 мм. Перед сверлением отверстий под моду­ли с пьезоэлементами необходимо уточнить, какое сверло для этого потре­буется: его диаметр надо подобрать таким (пробным сверлением в том же материале), чтобы наковальни модулей входили в отверстия с небольшим уси­лием или свободно, но без люфта (у меня оказались модули с наковальнями диаметрами 5,4 и 5,7 мм). С нижней стороны подставки 10 их закрепляем капельками клея.

Затем из органического стекла той же толщины, что и подставка 10, изго­товляем упор 13 и стойку 12, приклеива­ем их к подставке, после чего капелькой клея приклеиваем к упору модули. Далее из лужёной медной фольги выре­заем шину 21 и экран 17, сгибаем последний по штриховой линии под пря­мым углом, приклеиваем к подставке 10 рядом с модулями 12 (раскрывом к ним) и припаиваем к нему все нижние выводы (от наковален) пьезомодулей, обрезая чрезмерно длинные. Затем из пропара- финенной бумаги по размерам экрана вырезаем прокладку 19, изгибаем её по той же линии и вкладываем в разворот экрана 17, накрыв таким образом места паек выводов модулей. В разворот про­кладки вкладываем шину 21 и припаиваем к ней средние выводы всех модулей, после чего накрываем её верхней сторо­ной прокладки 19 и прижимаем верхней стороной экрана 17. Получился этакий «слоёный пирог», «начинка» и оболочка которого объединяют пезоэлементы модулей в единое целое. Сверху к экра­ну 17 (напротив каждого модуля) припаиваем по пружине 15, изготовленной из той же стальной жилки военно-поле­вого кабеля (навивал ровно три витка на сверло диаметром 1,4 мм, после высво­бождения конца оставалось примерно 2,75 витка — ровно столько, сколько нужно). На одном конце пружины фор­мировал небольшой (диаметром при­мерно 2 мм) крючок для захвата струны снизу, на другом — треугольничек, что­бы крепче держала пайка. Назначение пружин — соединять с общим проводом все струны, а через них — верхние наковаленки всех модулей. Вид на подставку с установленными на место пьезомоду­лями 14, упором 13, стойкой 12, экра­ном 17 и пружинами 15 показан на рис. 7.

Рис. 7

Рис. 7

Декоративную П-образную крышку 11 изготовил из нержавеющей стали тол­щиной 0,5 мм. Для крепления её к под­ставке 10 использовал три винта М 1,5×4, в одной из боковых стенок закрепил выходное гнездо звукоснима­теля под разъём мини-джек 3,5 мм моно (рис. 8). После полировки на крышку химическим способом или с помощью бормашины можно нанести желаемый декоративный рисунок. Разъём обёрнут полоской фольги, которая припаяна к его выводу, соединённому с гайкой крепления. К этой же точке припаяна и оплётка короткого (длиной 25 мм) от­резка экранированного провода, иду­щего от экрана 17 и шины 21. Головки винтов крепления крышки следует сде­лать максимально тонкими.

Рис. 8

Рис. 8

Чтобы правильно закрепить подстав­ку с пьезозвукоснимателем на верхней деке, необходимо определиться с мен­зурой вашего инструмента. Мензура акустической гитары — это расстояние между двумя крайними точками опоры, на которых свободно колеблется струна (рис. 9): с одной стороны краем верхне­го порожка 2 (или нулевого лада), с дру­гой — вершинкой нижнего порожка (кос­точки) 7. Мензура должна быть выдер­жана очень точно, так как именно по ней рассчитано положение ладов на грифе 1 (при отклонении мензуры в ту или иную сторону гитара не будет «строить»). Таким образом, прежде чем заменять имеющуюся деревянную подставку 8 с косточкой 7, вновь изготовленной по рис. 6, необходимо точной (стальной) линейкой измерить мензуру вашей гита­ры. Есть общее правило: вершинка 12-го лада (3) делит мензуру ровно пополам.

Рис. 9

Рис. 9

Поэтому, если подставка вашей гитары по какой-либо причине отсутствует, не­обходимо точно измерить на накладке 4 расстояние от нулевого лада до середи­ны 12-го и его значение умножить на два. Вершинкой нижнего порожка для каждой струны в новой подставке будет левый (по рис. 9) край верхней наковаленки пьезомодулей 6. Более подробно об устройстве гитары, её частей и важ­нейших размерах можно прочитать в Интернете (например, на сайте [1]).

Зная мензуру, приступаем к крепле­нию подставки со звукоснимателем. Для её временного крепления изготовим четыре шпильки из отрезков стальной проволоки диаметром 1 мм, остро зато­чив их для надёжной фиксации на деке. Сначала ориентируем подставку так, чтобы верхняя и нижняя струны находи­лись на одинаковом расстоянии от конца грифа (вернее, от краёв верхнего по­рожка 2). Затем выставляем мензуру гитары по первой (нижней) струне с до­пуском в сторону увеличения на 0,5 мм. Мензуру верхней струны можно выста­вить с допуском (в ту же сторону) 1,5…2 мм. В высококачественных гита­рах с металлическими струнами допуск может достигать +3,5 мм. Это делается для компенсации строя гитары. Зажатая на ладу струна не только уменьшается в длине, что увеличивает частоту колеба­ний, но ещё и натягивается, дополни­тельно увеличивая их частоту. О компен­сации строя гитары можно подробно прочитать в Интернете (например, в [2]). Учитывая компенсацию строя на каждой струне, можно расположить соответст­вующим образом и пьезомодули под каж­дой струной, что только улучшит строй.

Ещё раз уточнив положение закреп­лённой четырьмя шпильками подстав­ки, переходим к её окончательному креплению: вынимая шпильки по од­ной, сверлим одновременно в подставке и верхней деке отверстие диаметром 3 мм и закрепляем подставку винтом М3х20 с гайкой. Для переноса гаек на внутреннюю сторону верхней деки использовал указательный палец, к подушечке которого прикреплял их двухсторонним скотчем.

Для предварительного усиления сигнала звукоснимателя использовал однокаскадный усилитель на полевом транзисторе, схема которого показана на рис. 10 [3]. Переделанная гитара звучит хорошо как в акустическом, так и в электроакустическом варианте.

Рис. 10

Рис. 10

ЛИТЕРАТУРА

  1. Части гитары. — URL: http://mastergitar.com/chasti-gitary (06.01.2016).
  2. Настройка гитары. — URL: http://mastergitar.com/tuning (06.01.2016).
  3. Предварительный гитарный усили­тель. — URL: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=84545 (06.01.2016).

Автор: Н. ПОПОВ, д. Левино Вологодской обл.
Источник: Радио №4/2016

1 комментарий

  1. Почему у Вас в статье указано питание 8…12 В, а в списке литературы «Предварительный гитарный усили­тель.» питание указано от USB (5 В). При этом у Вас в цепи питания резистор стоит меньшего номинала (330 Ом), а в первоисточнике большего — 360 Ом?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.