"echte" aktive Tonabnehmer

[Ivan69]

Moin zusammen,

Ich hätte mich zuletzt mit der Problematik von Humbucker am Steg befasst. Die halsseitige Spule ist ja in der Regel etwa doppelt so weit vom Steg entfernt, wie die stegseitige, so daß zwischen den beiden Spulen (wenn man sie mal separat betrachtet), eine erhebliche Umsymetrie herrscht.
Probehalber habe mal einen Humbucker mit Stabmagneten ausgestattet.
Hierbei hat die Halsseitige Spule 16mm lange AlNiCo-Stäbe erhalten, die Stegseitige solche mit 30mm Länge und schätzungsweise 3-4-mal so hoher Magnetstärke. Aufgrund der Nähe zum Steg blieben Stratitisprobleme aus und das Ergebnis klang sehr erfreulich.
Leider hatte ich nicht mehr genug der jeweiligen Stabmagneten da, um auszuprobieren, welche Wirkung die unsymetrische Magnetbestückung tatsächlich hat.
Ich gehe (obwohl ich im Netz nichts gefunden habe) mal davon aus, daß ich nicht als Erster auf diese Idee gekommen bin...

Nun würde ich (eher aus "wissenschaftlicher" Neugier, als daß ich einen guten PU erwarten würde) gerne noch einen Schritt weiter gehen und einen Humbucker bauen, der das Magnetfeld nicht mit Permanentmagneten, sondern mit gleichstrombetriebenen Elektromagneten erzeugt - pro Spule (pro Spule und Saite???) über einen Spannungsteiler mit Trimpoti einstellbar.

Hat schon mal jemand so etwas versucht? Weiß womöglich sogar jemand, wo ich Berichte über solche Versuche finde?

[Ivan69]

Um mir hier gleich mal selbst zu antworten: Das ein solches System (auch wenn es mit Gleichstrom gespeist wird) als Trafo wirken würde, da die Rüchwirkung der Saiten in beide Spulen induziert, ist mir natürlich klar.
Zugleich scheinen mir die rein theoretischen Wechselwirkungen so komplex, daß fröhliches Probieren eher zielführend sein könnte.
Wer hat es schon mal ausprobiert?

[capricky]

Vor langer Zeit habe ich auch mal mit diesem Gedanken gespielt, aber auch bald wieder verworfen, weil es keinen Sinn macht. Warum kompliziert, wenn es auch einfach geht. Am Ende kommt auch "nur" ein Tonabnehmer heraus, der viel aufwändiger ist, als die mit Permanentmagneten, aber nichts besser kann.

"Symmetrische" Pickupspulen sind übrigens die beste Voraussetzung für Brummunterdrückung eines Humbuckers!

capricky

[Rallinger]

Das große "S"-Wort ist mir auch in den Sinn gekommen, als ich deine Fragestellung gelesen habe. Der Sinn erschließt sich mir nicht. Andererseits denk ich mir, dass du dir schon etwas dabei denkst, wenn du Pickups so konstruieren willst. Neue Ansätze finde ich immer spannend - deswegen hab ich diesen Thread abonniert. Lass doch mal hören was du mit diesem Ansatz erreichen willst.

[micha70]

Ja, die Sinnfrage. Im ersten Moment dachte ich auch „Hoppla, cool. Der wissenschaftlichen Neugier halber den Einfluss des Magnetfeldes bestimmen“. Nur ist mir dann der Saitenabstand in den Sinn gekommen. So könnte es vielleicht möglich werden PUs so ortsfremd einzubauen, dass sie besser unter der Decke zu verstecken sind als bisher ohne den üblichen Höhenverlust zu erleiden. Witzig wäre auch das Feld entsprechend in der Breite veränderbar zu machen. Ginge das? Kenn mich mit Elektromagneten nicht so aus. Mal mehr, mal weniger Obertöne an unterschiedlichen Punkten abgreifen. Wird bisher auch viel mit Blechen gearbeitet um das zu erreichen. Ich mutmaße jetzt aber nur und würde mich auch interessieren was Du damit bezweckst oder was Dein Ziel ist.

LG
Micha

[Ivan69]

Mein erster Gedanke war nur in Echtzeit, ohne Umbauten, das Magnetfeld in zwei (symetrischen) Spulen mit einem Poti variieren zu können, um mit den gewonnenen Erkenntnissen bessere Steg-PUs bauen zu können.
Wie gesagt, war das erste Ergebnis mit unterschiedlichen Magneten schon recht vielversprechend.
Je länger ich drüber nachdenke, desto komplizierter aber auch interessanter wird es.
Die Wechselstrominduktion findet ja in allen Spulen - auch der Erregerpule des Magneten statt. Es ergäbe sich also ein Trafoeffekt innerhalb des PUs, mit dem sich durch unterschiedliche Windungsverhältnisse herumspielen ließe.
Eventuell könnte man andererseits auf die eigentliche PU-Spule verzichten und das Signal über einen Kondensator aus der Erregerpule auskoppeln.
Was würde passieren, wenn man auf den Eisenkern verzichtet und eine Luftspule kräftig magnetisiert?
Die meisten dieser Gedanken werden sich wohl als unsinnig herausstellen. Aber das hält mich natürlich nicht ab.
Ich werde denn mal Material beschaffen, irgend einer alten Billiggitarre schlimme Dinge antun und in ein paar Wochen Bericht erstatten

[Rallinger]

Mein erster Gedanke war nur in Echtzeit, ohne Umbauten, das Magnetfeld in zwei (symetrischen) Spulen mit einem Poti variieren zu können, um mit den gewonnenen Erkenntnissen bessere Steg-PUs bauen zu können.

Also willst du eigentlich gar keinen Pickup bauen, sondern ein Messinstrument, mit dem du die ideale Magnetisierung ermitteln kannst? Das verspricht grundsätzlich ein interessantes Feldexperiment zu werden - im wahrsten Sinne des Wortes.

Andererseits, und ohne dich entmutigen zu wollen: wie stark die Saiten durch die Magneten magnetisiert werden, kannst du einfacher über den Abstand zu den Saiten variieren. Und dann ist das ja auch nur einer der vielen Faktoren, die den "Sound" aka die "Übertragungscharakteristik" eines Pickups bestimmen. Drahtstärke, Windungsanzahl, Geometrie der Spulen ... um nur ein paar zu nennen. Wenn du weißt wie stark dein idealer Magnet ist, beginnt sich das "weite Feld" erst so richtig zu öffnen. Und dann drängt sich mir natürlich eine Frage auf. Angenommen du findest heraus dass dein Idealmagnet 573mT +/-10% stark ist. Kaufst du dir dann 1000 Magneten und fängst an zu sortieren? Und würde sich der Versuchsaufbau mit einem Permanentmagnet gleich verhalten?

Wie gesagt will ich dich nicht entmutigen. Das Abo für diesen Thread ist gesetzt. Aber als jemand, der selbst schon Pickup-Experimente gestartet hat ... den Aufwand, den du dir mit diesem Experiment aufhalst, würde ich mal mit Faktor 10 im Vergleich zu meinen Aktionen sehen.

Die meisten dieser Gedanken werden sich wohl als unsinnig herausstellen. Aber das hält mich natürlich nicht ab.

Ich werde denn mal Material beschaffen, irgend einer alten Billiggitarre schlimme Dinge antun und in ein paar Wochen Bericht erstatten

Gerne auch in Echtzeit! Aus Fehlschlägen lernt man wenigstens so viel wie aus Erfolgsmeldungen. Ich fürchte du wirst noch viel fluchen. Aber das könnte interessant werden. Ich rücke mir schon mal den Fernsehsessel zurecht

[kehrdesign]

... um mit den gewonnenen Erkenntnissen bessere Steg-PUs bauen zu können. ...

Was verstehst Du hierbei unter 'besser'?
... leistungsstärker, obertonreicher/-ärmer, mehr oder weniger ausgeprägte Güte, nebengeräuschärmer oder, oder ... ?

[Ivan69]

Da habe ich mich in der Tat etwas unklar ausgedrückt.
Meine Ziele (abgesehen vom reinen Rumprobieren mit Elektromagneten) wären

1. Mit identischen Spulen an beiden PUs den Output des Steg-PU so weit zu steigern, daß keine nennenswerte Höhenabsenkung des Hals-PUs mehr erforderlich ist.
und
2. Innerhalb des Steghumbuckers trotz der drastisch unterschiedlichen Saitenamplitude zu etwa gleichen Pegelverhältnissen beider Einzelspulen zu kommen, ohne die Spulen unsymetrisch zu wickeln.
Daß letzteres dem Klang zu gute kommt, ist allerdings nur eine Hypothese.

Gruß
Mark

[kehrdesign]

Verstehe ich nicht.

Wenn ich einen höhenreichen Neck-PU haben will, gibt es etliche Lösung wie brummfreie SCs mit verschiedenem Output, bspw. die Lace Sensor-Serie.

Die Spulen eines HB symmetrisch zu wickeln versteht sich schon der Brummkompensation wegen. Output der stegnahe Spule höher als der der stegfernen Spule hat höchstens ein geringfügig höhenhaltigeres Gesamtsignal zur Folge. Auch dafür gibt's aber etablierte Lösungen, sofern man die HB-Position nicht näher zum Steg rücken will oder kann.

Lass Dich aber keinesfalls entmutigen. Auch wenn ich den Sinn der Übung nicht überblicke, wünsche ich Dir Erfolg.

[Ivan69]

Genau darum geht es mir ja.
Symetrisch gewickelte Spulen mit unsymetrischen Magnetverhältnissen, da die Saitenamplituden der beiden Humbuckerspulen am Steg per se unsymetrisch sind.

[capricky]

da die Saitenamplituden der beiden Humbuckerspulen am Steg per se unsymetrisch sind.

Genau liegt glaube ich ein Verständnisproblem. Die beiden Spulen nehmen nicht jeweils punktförmig eine Einzelschwingung auf, also zwei durch unterschiedliche Amplitude "asymmetrische" Wechselspannungen, sondern es ist nur eine mit einer gewissen Bandbreite , die durch den Abstand von Nord- zu Südpol - der Apertur gebildet wird. Auslöschen tun sich dabei Frequenzen, deren halbe Wellenlänge der Apertur entspricht. Am geringsten sind Auslöschungen bei der Grundschwingung einer Leersaite. Die Amplitudendifferenz ist dabei über den Polen minimal.

capricky

[Ivan69]

Ob die Amplitudendifferenz über den Polen minimal oder relevant ist, ist doch aber frequenzabhängig.
Für Frequenzen, deren Amplitudenmaximum (Lamda/4) länger ist, als der Abstand zum Steg, dürfte sich die Ampltude über den Spulenmitten stark unterscheiden. Wenn ich mit 40mm Abstand PU-Mitte zum Steg rechne, sollten (grob überschlagen) alle Frequenzen unter 2000Hz betroffen sein.
Man bedenke, daß bei üblicher Einbauposition die halsseitige Humbuckerspule etwa doppelt so weit vom Steg entfernt ist, wie die stegseitige.

Das Argument, daß die Magnetpole im Humbucker nicht isoliert betrachtet werden können, können, gibt mir allerdings zu denken.
Die magnetischen Verhältnisse bei unterschiedlicher Magnetstärke in beiden Spulen, drohen so gesehen reichlich kompliziert zu werden...

[capricky]

Ob die Amplitudendifferenz über den Polen minimal oder relevant ist, ist doch aber frequenzabhängig.

Ja, die Amplitudenunterschiede gehen von marginal (Grundschwingung) bis gegenseitiger Auslöschung bei x-tem Oberton mit Lamda/2 (momentan keine Lust die Frequenz nachzurechnen).

Am Ende deiner aufwändigen Experimente kommt nach meiner gegenwärtigen Vorstellung nur ein Volumensteller heraus, der aber nicht bis Null stellen kann.
Einfacher könntest Du solch einen "Magnetflusssteller" statt mit Elektromagneten auch mit Permanentmagneten realisieren und zwar nach dem Prinzip eines schaltbaren Magneten, wie er für größere Haltemagneten verwendet wird. Das geht sicher auch in Klein unter einem Pickup und zwar nicht schaltbar, sondern eben stellbar von 0 - 100% in Zwischenpositionen bei einem Stellwinkel von 90°

capricky

[Ivan69]

Die schaltbaren Magnete waren mir bislang unbekannt.
Auch sehr interessant!

[capricky]

Ich sollte vielleicht auch noch mal in diesem Zusammenhang erinnern, daß übliche Humbucker ja bereits seit dem PAF eine "Amplitudenkompensation" besitzen. Das sind die Polschrauben, deren Sinn vielleicht nur wenigen bekannt ist, weil sie auch kaum benutzt werden.

capricky

[Ivan69]

So, erste Messungen ergeben, daß Capricky richtig liegt.
Der Amplitudenabfall zwischen den Spulen eines Steghumbuckers ergeben eine Differenz von etwa 15 Prozent (sowohl pp, als auch RMS), also deutlich weniger, als von mir angenommen.
Diese Differenz ließ sich in der Tat durch herausschrauben der Polschrauben um ca. 1mm vollständig kompensieren.
Ich werde dennoch weiter basteln und berichten

[Ivan69]

So, hier nun mein „Forschungsbericht“.

Meinen ursprünglichen Gedanken, die Pickupspule zugleich als Erreger- und Sensorspule zu verwenden (das Wechselstromsignal also durch einen Kondensator auszukoppeln) konnte ich gleich wieder verwerfen: Bei einem Gleichstromwiderstand im Kiloohmbereich, wären für den erforderlichen Erregerstrom deutlich dreistellige Spannungen erforderlich. Nicht praktikabel.
Also flugs ein paar 9V-Elektromagnete im Internet bestellt.
Dummerweise finden sich kaum Angebote mit Tesla- oder Gaussangaben.
Angegeben wird zumeist eine nicht näher definierte „Haltekraft“.
50N schienen mir hier allemal ausreichend. Die Teile, die ich zwei Wochen später im Briefkasten hatte, waren jedoch kaum in der Lage einen Phasenprüfer anzuheben. Der Hallsensor zeigte gerade mal 30mT an der Oberfläche an.
Statt abermals Wochen lang auf Schrott zu warten, habe ich mich also von Gedanken eines kontinuierlich regelbaren Magnetfelds verabschiedet und aus reichlich vorhandenen Magneten Kombinationen in 13 Stufen von 16 bis 400 mT zusammengestellt.
Dazu eine aufgebohrte P90-Spule in Stegposition 2mm über den Saiten befestigt, so daß der Magnetenwechsel mit einem Handgriff bei schwingender Saite möglich ist und den direkten Vergleich erlaubt.
Samples mit jedem Magneten wurden aufgenommen und analysiert.
Es ging mir vor allem um folgende Fragestellungen:

1.: Steigt der Ausgangspegel mit steigender Flußdichte linear an?

2.: Wie verändert sich dabei der Klang?

3.: Welche maximale Magnetstärke ist in Stegposition möglich, bevor „Stratitis“ auftritt?

Ergebnisse:
Zunächst sei vorausgeschickt, daß meine Ergebnisse keinerlei ernsthaften Ansprüchen genügen.
Vielmehr dürften Meßfehler, Fehlanalysen und subjektive Einflüsse Grund zum Misstrauen geben.
Ich bitte daher, meine folgenden Behauptungen eher als eine Anregung zu eigenen Versuchen anzusehen.

Zu 1.: Schon der Restmagnetismus eines stählernen Polepieces (Eine Entmagnetisierungsdrossel war nicht zur Hand) erzeugte (mit ca. 1mT) schon ein unerwartet deutliches Signal.
Von 16 mT bis ca. 80 mT erschien mir der Pegelanstieg näherungsweise linear, fällt dann aber deutlich ab.
Ab etwa 100 mT erzeugt ein weiterer Anstieg der Flußdichte (alle Angaben sind an der PU-Oberfläche gemessen) nur noch marginale Erhöhungen des Ausgangspegels.

Zu 2.: Unerwarteterweise erzeugt ein sehr schwacher Magnet (16mT) keineswegs ein dumpfes, mittiges, sondern vielmehr ein recht höhenreiches Signal.
Über die nächsten Stufen (27, 37 mT) scheint sich der Pegel der Bässe und Mitten überproportional zu erhöhen. Erst bei weiterer Erhöhung der Flußdichte (55, 90, 130 mT) treten die Höhen stärker hervor.
Die Klangveränderung bei weiterer Erhöhung (170, 340, 400 mT) ist sehr subtil und schwer zu beschreiben. Die Höhen werden nicht etwa „metallischer“, sondern eher etwas „singend“.
Die Frequenzanalyse ergibt in diesem Bereich nichts weltbewegendes: Ein leichter Anstieg im Bereich 4 – 5 Khz. Interessanter ist die Frequenzdarstellung über die Zeit.
Der Effekt ist zwar nicht sehr deutlich, aber es scheint so, daß sich die Ausklingphase der hohen Frequenzen verlängert.
Hier könnte Kompression durch magnetische Sättigung die Ursache sein.

Zu 3.: Während ein Humbucker mit 440 mT zu deutlichen Beeinflussungen der tiefen E-Saite führte, blieben 400 mT am P90 unproblematisch (was auf die schmalere, somit stegnähere Apretur zurückzuführen sein dürfte). Auch ein 410 mT starker (wie üblich schräggestellter) Strat-steg-PU blieb unauffällig. Ein mit unterschiedlichen Magneten in beiden Spulen ausgestatteter Humbucker (siehe meine Fehleinschätzung bezüglich der Pegelunterschiede beider Spulen am Anfang dieses Threads) macht keine Schwierigkeiten. Rund 400 mT scheinen an der Stegposition ein kritischer Wert zu sein.

Fazit: Mein Anlass für das ganze Gebastel ist, daß mir die heute üblichen Halshumbucker mit ca. 7-8 Kohm Gleichstromwiderstand zumeist recht gut gefallen, während ich die (zumeist als Set gelieferten) Stegtonabnehmer mit 40 – 50 % mehr Windungen grauenvoll finde.
Mit zwei identisch gewickelten Spulen an beiden Positionen wird der Pegelunterschied jedoch zum Problem. Der Hals-PU muss sehr weit runter, was (es mag Einbildung sein) m.E. mit großen Soundeinbußen verbunden ist. Sehr starke Magnete im Steg-PU schaffen hier Abhilfe. Mit besonders schwachen Magneten am Hals-PU werde ich zukünftig noch rumprobieren.

Alles in allem sind die Klangeinflüsse der Magnetstärke (verglichen mit der Windungszahl der Spulen) zwar hörbar aber doch gering. Man kann einen gut klingenden PU in der Lautstärke pushen, ohne seinen Klang fundamental zu ändern. Alle kursierenden Legenden („Neodymmagnete machen den Sound harsch und metallisch“) sind maßlos übertrieben, wenngleich fenderartige SCs schon ein wenig in diese Richtung gehen.
Allerdings sind hochmagnetische Pus natürlich nur am Steg einsetzbar.
Der erwähnte Kompressionseffekt der hohen Frequenzen ist nicht sehr ausgeprägt aber interessant. Probiert es mal aus!

Ich werde demnächst eine LP mit P90 mit Neodymstabmagneten am Steg und sehr schwachen Magneten am Hals ausstatten. Ich werde berichten.

[Rallinger]

Das ist super interessant, vielen Dank. Hut ab vor deiner Hartnäckigkeit. Das klingt nach vielen, vielen Stunden im "stillen" Kämmerlein.

Dann zieh ich mal als PU-Wickel-Normalo (der nicht wüsste wo er baugleiche Magneten mit unterschiedlichen und fein abstufbaren Magnetisierungsstärken herkriegen sollte) für mich folgendes Fazit für eigene Tests:

• Wenn ich den Output eines Stegtonabnehmers an den seines Hals-Bruders anpassen will, kann ich das nicht nur über die Wicklung machen. Vielmehr klebe ich von unten kleine Neos an die Polepieces und hebe damit die Magnetisierungsstärke an. Das geht aber nur in gewissen Grenzen (wie von dir gemessen >400mT pro Magnet bei Humbuckern).

• Sollte mal eine Saite "irgendwie leiser" übertragen werden spiel ich eher nicht mit Polepiece-Höhen rum, sondern gebe dem PU ggf dort einen "magnetischen Kick". Das könnte für einen Splitcoil Humbucker bei einem Fünfsaiter-Bass interessant sein, bei dem die beiden Spulen unterschiedlich groß sind. Dadurch backt er zwar nicht besser Hamm aber man könnte den Pegelunterschied und die unterschiedlichen Resonanzfrequenzen der Spulenpaare ggf etwas angleichen.

Fein. Das ist zwar alles nicht wirklich eine Überraschung, aber auf jeden Fall eine schöne Erkenntnis. Neos unterschiedlicher Stärke "anzukleben" ist etwas, das man auch nach dem Wickeln noch tun kann - es ist jedenfalls leichter als Pi mal Auge "10% mehr" zu wickeln.

Darf ich fragen wie du die Magnetstärke gemessen hast?

[Ivan69]

Mit einem Hallsensor.

Gruß
Mark

[micha70]

Mit einem Hallsensor.

Gruß
Mark

Anhand der Ausgangsspannung und dann umrechnen? Der Sensor selber gibt doch wohl nicht etwa direkt die Feldstärke aus, oder? Wenn ja würde ich gerne den Typ kennen...bitte, bitte

LG
Micha

[Ivan69]

Nein, es handelt sich um ein Messgerät aus chinesischer Produktion, welches nach dem Prinzip des Hallsensors arbeitet und Messwerte direkt in Tesla anzeigt. Online ist so etwas für ca. 90 € zu haben.
Wie genau die absoluten Messwerte wirklich sind, weiß ich nicht. Für vergleichende Messungen ist es aber allemal ausreichend.

[capricky]

Hallsonde auf den Magneten aufgelegt zeigt Werte, die nur der sehr groben Orientierung dienen können. Hallsonde im Luftspalt, also zwischen Magnet und Saite ergibt dann korrekte Werte der Flussdichte.

capricky

[Ivan69]

Anhand der Ausgangsspannung und dann umrechnen? Der Sensor selber gibt doch wohl nicht etwa direkt die Feldstärke aus, oder? Wenn ja würde ich gerne den Typ kennen...bitte, bitte

LG
Micha

Das Gerät nennt sich "Weite WT110A Teslameter" und macht bislang einen brauchbaren Eindruck.

Gruß
Mark