Gitaarelektronica I

Inhoud

Elementen

Potmeters

Schakelaars

Overzicht van veel gebruikte onderdelen en hun symbolen
Enkele veel voorkomende schakelingen

Brom en het aarden van de massa

Elementen
Dynamische elementen Terug naar de inhoud

De meeste elektrische gitaren zijn uitgerust met ‘dynamische’ elementen, ook wel ‘pickups’ en soms ‘pups’ genoemd. In principe bestaat zo’n element uit een spoel (een klos lang, dun en geïsoleerd draad) en een magneet. De magneet is soms maar één enkele staafmagneet, soms zijn het zes afzonderlijke magneetjes die als ‘pole pieces’ onder de snaren zitten en soms zijn die ‘pole pieces’ ijzeren staafjes of schroefjes met aan de onderkant van het element een staafmagneet. Verschillende uitvoeringen waaraan steeds hetzelfde principe ten grondslag ligt.

Door de aanwezigheid van een magneet liggen de snaren in een magnetisch veld. De snaren zelf zijn ook van een magnetiseerbaar (ferromagnetisch) materiaal; als ze trillen, brengen ze het magneetveld in beweging. Zodoende ligt de spoel van het element in een veranderlijk magnetisch veld als de snaren trillen en wordt er in de spoel een spanningsverschil opgewekt (dat verschijnsel heet ‘inductie’) dat correspondeert met de trillingen van de snaren. Dat spanningsverschil wordt door de gitaarversterker vergroot naar een signaal dat sterk genoeg is om een luidspreker aan te sturen.

Single coils en humbuckers Terug naar de inhoud

Een ‘single coil’ of enkelspoels-element heeft, zoals de naam zegt, maar één spoel. Humbuckers hebben twee spoelen waarvan zowel het magneetveld als de aansluitrichting tegengesteld zijn; door deze constructie wordt in een humbucker storende brom – vooral 50 of 60 Hz (Hertz) – van het lichtnet opgeheven terwijl de trilling van de gitaarsnaren wel gewoon wordt doorgegeven. Om deze reden zijn dubbelspoels-elementen ontwikkeld en worden ze ‘humbuckers’ (brom-onderdrukkers) genoemd. Al snel bleek in de praktijk ook dat humbuckers in het algemeen een wat ‘dikker’ geluid met meer middentonen hebben dan single coils.

Piëzo elementen Terug naar de inhoud

De meest voorkomende andere vorm van elementen treft men aan in akoestische gitaren, en soms ook in elektrische gitaren: het piëzo element. Een dergelijk element bestaat uit een kristal dat onder invloed van wisselende druk een spanningsverschil opwekt.

Potmeters Terug naar de inhoud

Op de meeste elektrische gitaren vindt men enkele draaiknoppen, potmeters, om het volume en de toon te regelen. Een potmeter is niet meer dan een weerstand waarlangs een voeler schuift; de twee uiteinden van de weerstand zijn verbonden met de buitenste twee contacten van de potmeter, de voeler met het middelste.

Meestal worden in elektrische gitaren potmeters van 250 of 500 kΩ (kilo-Ohm) gebruikt. Die kunnen dan nog lineair of logaritmisch zijn; bij een lineaire potmeter verloopt de weerstand evenredig met de stand van de voeler terwijl bij een logaritmische de weerstand vanaf nul eerst langzaam en dan steeds sneller toeneemt. Voor volumeregelingen worden doorgaans logaritmische potmeters gebruikt omdat het menselijk gehoor ook logaritmisch reageert op verschillen in volume; zodoende ontstaat een gelijkmatig verloop van het volume bij het draaien aan de knop. Voor de toonregeling worden vaak lineaire exemplaren gebruikt, hoewel in mijn persoonlijke ervaring ook hier logaritmische potmeters meestal een voor het gehoor regelmatiger verloop geven.

Potmeter voor volume Terug naar de inhoud

De gebruikelijkste manier om een potmeter als volumeregeling aan te sluiten is als volgt:

Een element (of een combinatie van elementen) wordt aangesloten aan de uiteinden van de weerstand van de potmeter (de buitenste contacten); één kant van dit circuit is verbonden met ‘de aarde’, aan die kant bedraagt de spanning altijd 0V (nul volt). De andere kant is de ‘hete’ kant of de signaalkant van het circuit; daar gaat het spanningsverschil heen en weer met het trillen van de snaren. Door nu de voeler (het middelste contact van de potmeter) heen en weer te bewegen tussen de twee uiteinden van de weerstand (draaien aan de knop) ontstaat de volumeregeling. De voeler is verbonden met de ingang van de gitaarversterker; als de voeler zich aan de kant van de aarde bevindt, is de spanning op de voeler gelijk aan nul en de versterker kan geen signaal ‘zien’. Als de voeler zich aan de hete kant van de weerstand bevindt, ‘ziet’ de versterker het spanningsverschil dat door het element wordt opgewekt. Ergens er tussenin kan, simpel gezegd, een deel van het gitaarsignaal ontsnappen naar de aarde voordat het de versterker bereikt en een deel vindt wel zijn weg naar de versterker.

Volumeregeling

Potmeter voor toon Terug naar de inhoud

Bij een toonregeling wordt gebruik gemaakt van een potmeter en een condensator. Een condensator werkt als een weerstand voor wisselspanningen en heeft de eigenschap dat de weerstand minder wordt naarmate frequenties hoger worden (hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon). Stel je voor dat je een element aan beide kanten verbindt met een condensator, voordat de hete draad en de aardedraad naar de versterker gaan; de hoge frequenties uit het gitaarsignaal kunnen dan via de condensator ontsnappen naar de aarde voor ze de versterker bereiken. De lage frequenties waarvoor de weerstand van de condensator te hoog is, komen wel bij de versterker aan en het gevolg is een ‘dof’ geluid, een geluid met weinig hoge en veel lage frequenties.

Om te zorgen dat de toon geregeld kan worden, wordt één kant van de condensator verbonden met een uiteinde van de weerstand van een potmeter terwijl de voeler wordt verbonden met de hete kant van het circuit; zo ontstaat een regelbare weerstand tussen de hete kant van het circuit en de condensator. Als de weerstand maximaal is, is de condensator praktisch gesproken verwijderd uit het circuit; naarmate de weerstand minder wordt, wordt het effect van de condensator groter.

(voor deze aansluiting bestaan enkele alternatieven, het kan op enkele manieren ‘andersom’; zolang er maar een condensator en een regelbare weerstand tussen de twee kanten van het circuit zitten, het maakt niet uit aan welke kant van elkaar ze zitten)

Voor de meeste toonregelingen in elektrische gitaren worden condensatoren van 22 of 47 nF (nanoFarad) gebruikt, vaak ook aangeduid als 0,022 resp 0,047 uF (microFarad); dat is precies hetzelfde maar in de gitaarwereld is om de een of andere reden de microFarad meer in zwang.

Toonregeling

Schakelaars Terug naar de inhoud

De meeste gitaristen vinden het prettig om te kunnen schakelen tussen de diverse geluiden die de elementen op hun gitaar produceren en de combinaties daarvan. Bij één element is er meestal geen schakelaar (hoewel er leuke uitzonderingen zijn), bij twee elementen wordt doorgaans een schakelaar met drie standen gebruikt (brug, brug-hals, hals) en op gitaren met drie elementen zit meestal een schakelaar met vijf standen (brug, brug-midden, midden, midden-hals, hals)

Driestandenschakelaars Terug naar de inhoud

Schakelaars met drie standen die als ‘toggle switch’ op gitaren worden gebruikt (bijvoorbeeld op de Gibson Les Paul en SG), hebben over het algemeen drie contacten: één centraal contact en twee buitencontacten. Afhankelijk van de stand van de schakelaar maakt het centrale contact (ook wel ‘common’ of ‘c’ genoemd) verbinding met het ene buitencontact, met beide of met het andere buitencontact. Het ene buitencontact is verbonden met de signaalkant van het ene element, het andere met de signaalkant van het andere element.

Schakelaars met drie standen zoals op de Fender Telecaster hebben twee rijen van vier contacten; elke rij heeft een eigen ‘common’. Afhankelijk van de stand van de schakelaar maken de ‘commons’ per rij contact met één van de andere contacten.

Volume en/of toonregeling kunnen zowel tussen de schakelaar en de elementen zitten (als elk element beschikt over eigen volume- en toonregeling) als tussen de schakelaar en de uitgang (dan is er sprake van zogenaamde ‘master’ volume- en toonregeling); elke denkbare combinatie hiervan is mogelijk.

Vijfstandenschakelaars Terug naar de inhoud

Schakelaars met vijf standen, zoals bijvoorbeeld standaard op de Fender Stratocaster, hebben, net als die in een Telecaster ook twee rijen van vier contact waarvan elke rij een eigen ‘common’ heeft. Hier echter maken de ‘commons’ afhankelijk van de stand van de schakelaar verbinding met één enkel contact of met datzelfde contact en het contact dat er direct naast ligt.

Tuimelschakelaars Terug naar de inhoud

Tuimelschakelaars bestaan in veel vormen. Op elektrische gitaren worden ze vaak gebruikt om één van de spoelen van een humbucker aan en uit te schakelen zodat de humbucker kan veranderen in een single coil. Ook worden ze gebruikt om naast een vijf standen schakelaar (zoals in een Stratocaster) te dienen om een derde element in te schakelen, of als een zogenaamde ‘kill switch’. Er zijn nog heel wat toepassing voor te noemen maar die vallen naar mijn idee buiten het hoofdstuk ‘basis gitaar elektronica’.Het meest treft men het type ‘2PDT on-on’ aan; dat staat voor ‘Double Pole Double Throw’. Zo’n schakelaartje heeft twee standen en zes contacten, twee rijen van drie; elke rij van drie heeft een eigen ‘common’ die afhankelijk van de stand van de schakelaar verbinding maakt met het ene of het andere buitenste contact. In veel gevallen zou een ‘SPDT’ (Single Pole Double Throw) ook volstaan.

Hieronder een schematisch overzicht van de meest voorkomende schakelaars in gitaren

(het zijn schematische weergaven; vooral de schakelaars op Telecasters en Stratocasters kennen veel varianten. Soms liggen de ‘commons’ diagonaal tegenover elkaar, soms liggen alle acht de contacten op één rij en de verdeling van de contacten over die rij kent ook weer bijna elke denkbare variant):

Werking-van-schakelaars

Push/pull potmeters Terug naar de inhoud

Push/pull potmeters zijn twee in één: een normale potmeter waarvan de knop niet alleen gedraaid maar ook kan worden uitgetrokken en ingedrukt. Door de knop in te drukken en uit te trekken, wordt een volledig onafhankelijke ‘2PDT on-on’ bediend.

Overzicht van veel gebruikte onderdelen en hun symbolen Terug naar de inhoud

Veel-voorkomende-onderdelen

Enkele veel voorkomende schakelingen

Telecaster Terug naar de inhoud

Telecaster-wiring2

Stratocaster Terug naar de inhoud

Stratocaster-wiring

Les Paul/SG Terug naar de inhoud

Les-Paul-wiring2

Fat Strat met auto-split Terug naar de inhoud

Strat-AutoSplit-wiring

Brom en het aarden van de massa Terug naar de inhoud

Elke geleider werkt als een antenne en vangt elektromagnetische straling op. In een elektrische gitaar zijn vooral de elementen goede ontvangers (in een enkelspoelselement zit als snel 750 m draad gewikkeld) maar alle stukjes draad en alle metalen onderdelen doen het het ook. Met name de frequentie van het lichtnet (50 Hertz) is soms hinderlijk hoorbaar omdat die wordt uitgezonden door transformatoren (die zitten in bijna elk elektrisch apparaat), beeldbuizen, TL-balken, dimmers etc.; elektromagnetische straling is overal om ons heen.

Om dit verschijnsel zoveel mogelijk tegen te gaan, worden alle metalen onderdelen die geen deel uitmaken van het circuit verbonden met de aarde: de behuizingen van potmeters, chassis van schakelaars, meestal zelfs, via de brug of het staartstuk, de snaren van de gitaar (hoewel dit in sommige landen verboden is omdat er een zeker risico op elektrocutie bestaat, mn. als er op een podium fouten worden gemaakt met de aarding van bijvoorbeeld gitaarversterkers en de versterkers waarop microfoons zijn aangesloten).

Soms wordt ook binnen in de gitaar een laag folie van aluminium of koper (of geleidende verf) aangebracht zodat de hele elektronica ingepakt zit in een ‘kooi van Faraday’; die schermt de elektronica voor een belangrijk deel af van externe elektromagnetische straling. Natuurlijk moet ook een dergelijke afscherming met de aarde zijn verbonden om effectief te zijn; in feite is het hetzelfde principe als een bliksemafleider.

Overigens is een mens ook een geleider; wij zijn ook antennes die oa. brom opvangen. Dat is de reden dat een ingeplugde gitaarkabel bromt als je het puntje van de plug aanraakt.

Gitaarelektronica II