Cos è un pick-up? Il pick-up è un trasduttore, ovvero un dispositivo elettronico o elettromagnetico capace di convertire una grandezza fisica. I trasduttori sono utilizzati in diversi campi, ad esempio nei più comuni rilevatori di temperatura, pressione, umidità, ecc.. Nel nostro caso la vibrazione della corda di uno strumento cordofono, in impulsi elettrici di corrente alternata (AC), i quali vengono diretti all amplificatore, che ne manipola il segnale il quale verrà poi inviato ad un altoparlante, per giungere poi alle nostre orecchie sotto forma di suono. (Pick-up single coil) Il suono di uno strumento musicale è piuttosto complesso, in quanto composto da un insieme di onde sinusoidali sfasate tra loro e dette armoniche. Le ampiezze delle armoniche sono variabili ma la loro frequenza è sempre un multiplo intero di una frequenza fondamentale chiamata armonica di ordine uno (o fondamentale ) e che è quella con frequenza più bassa. Pagina 1
Molte volte quando si parla di suono si fanno riferimenti a 3 grandezze: intensità, altezza e timbro. Intensità= è la caratteristica con cui si distinguono suoni forti e deboli: dipende dall ampiezza delle armoniche e cresce all aumentare delle vibrazioni. Altezza = è la caratteristica con cui si distinguono suoni acuti e suoni bassi : dipende dalla frequenza delle componenti sinusoidali. Timbro = è la caratteristiche che distingue due suoni aventi stessa Intensità e stessa altezza. Si pensi a due violini su cui vengono suonate note alla stessa frequenza e con uguale ampiezza.il suono che percepiamo sarà diverso dai due violini: si dice che avranno un timbro diverso. Cenni storici La storia e l evoluzione di questo dispositivo vengono collocate principalmente in America grazie ai celebri nomi di Loyd Loar, Adolph Rickenbacker, Leo Fender e Les Paul. Come molte innovazioni nella storia della chitarra, anche questa nesce in risposta ad esigenze di maggior volume in quanto questo strumento musicale ha dovuto da sempre confrontarsi con le tonalità degli altri strumenti, molto spesso così alte da coprirne quasi totalmente il suono. Inizialmente furono applicati i primi pick-up all interno delle casse di risonanza delle chitarre acustiche ma questo non portò a dei grandi risultati in quanto i pick-up risentivano pesantemente delle vibrazioni a cui erano sottoposte le casse armoniche degli strumenti e questo induceva il più delle volte a numerosi feedback, diversi ronzii e ad altri disturbi di vario genere che il più delle volte andavano a danneggiare l esecuzione del chitarrista. L introduzione di questi dispositivi di amplificazione permise molte più varianti di design sui modelli delle chitarre elettriche rispetto ai modelli acustici, in quanto non era più necessario attenersi a certi parametri progettuali per poter conferire allo strumento un volume sufficiente e una buona timbrica; inoltre il corpo della chitarra elettrica, essendo solido e massiccio, permetteva un fissaggio più stabile dei pick-up evitando così che questi fossero sottoposti a fastidiose vibrazioni durante l utilizzo dello strumento. (Primo utilizzo dei Pick-up) Pagina 2
Principio di funzionamento Questo dispositivo elettromagnetico si basa sull enunciato della legge di Faraday la quale afferma che: La forza elettromotrice indotta in un circuito chiuso da un campo magnetico è pari all'opposto della variazione del flusso magnetico del campo attraverso l'area abbracciata dal circuito nell'unità di tempo (Linee di campo prodotte da un pick-up) Il pick-up, montato sul corpo della chitarra al di sotto delle corde è una bobina di filo avvolto su un nucleo ferromagnetico (solitamente di nickel o cobalto), ovvero una calamita. La corda una volta pizzicata inizia a vibrare, muovendosi in questo modo all interno del campo magnetico prodotto dalla calamita sotto di essa causando una variazione di flusso all interno del campo magnetico con la seguente produzione nella bobina una tensione per induzione (legge di Faraday) che è il segnale elettrico del suono che andremo ad amplificare. I pick-up possono essere costituiti da una o più bobine; nel primo caso parleremo di pick-up single coil (pick-up a bobina singola) nel secondo caso invece parleremo di pick-up humbucker (compensazione di ronzio). Pagina 3
Pick-up single coil (Pick-up single coil) La forma più elementare di pick-up magnetico consiste in un magnete a barra fissa con un filo di rame (sottile come un capello) continuo avvolto intorno ad esso parecchie migliaia di volte. Tale avvolgimento costituisce una bobina elettrica. Il magnete genera attorno a sé un campo magnetico, e il pick-up montato sulla cassa della chitarra fa in modo che le corde d'acciaio passino attraverso il campo magnetico e interagiscano con esso. Con le corde a riposo, il campo mantiene una forma costante e non accade nulla nella bobina. Ma non appena la corda è percossa, il suo movimento altera la forma del campo. Alcune delle linee di forza che formano il campo magnetico intersecano la bobina e, quando una corda vibra facendo muovere le linee di forza, si generano nella bobina stessa, piccoli impulsi di energia elettrica. Se la bobina è collegata a un amplificatore, tali impulsi lo raggiungono in forma di AC. Per quanto riguarda la forma, il pick up classico sembra una semplice barretta, ma ne esistono di diversi tipi: 1) A barra singola o "Charlie Christian". 2) A più magneti e un solo avvolgimento (tipo Fender Stratocaster). 3) Magneti e bobine separati e collegati in serie. 4) Magneti e bobine separate collegati in parallelo. (Diversificazione pick-up single coil in base agli avvolgimenti) Pagina 4
Pick-up humbucker (pick-up humbucker Guibson ) Tutte le bobine di pick-up sono sensibili a interferenze derivanti da radiazione elettromagnetica. Ciò significa che tendono a raccogliere rumori o ronzii da altri amplificatori o da apparecchi elettrici posti nelle vicinanze. La neutralizzazione del ronzio è detta humbucking. Il pick-up humbucking è stato ideato da un tecnico della Gibson, Seth Lover, nel 1955. Questi pick-up hanno due bobine anziché una, tali bobine sono collegate in serie (la corrente passa prima attraverso l'uno e poi attraverso l'altro), ma fuori fase l'una con l'altra. Perciò qualsiasi interferenza vagante inviata da una bobina come segnale positivo l altra lo sentirà come un segnale negativo. Quindi le due correnti che scorrono in direzioni opposte, si cancellano l'una con l'altra e il ronzio non si trasmette all'amplificatore. Per garantire che le due bobine non cancellino anche le correnti generate dalle corde in vibrazione, le serie di poli di ogni bobina hanno polarità magnetiche opposte. Perciò quando la bobina secondaria inverte il segnale del campo magnetico disturbato, duplica, anziché cancellare, l'impulso elettrico. Se i due segnali vibrano allo stesso modo si dicono in fase, se sono segnali opposti tra loro si dicono fuori fase. Verso la metà degli anni 50, la Gibson iniziò a montare pick-up humbucking a bobina doppia sulle chitarre elettriche. L humbucker non solo riduce le interferenze vacanti indesiderate, ma ha un suono nettamente diverso da quello dei pick-up a bobina semplice; infatti la struttura a bobina doppia dell' humbucker causa una definizione complessiva del suono inferiore e una minore risposta sulle frequenze alte, le quali vengono tagliate. E quindi da ricercarsi nel fatto che la Gibson monta pick-up humbucking mentre la Fender usa quelli a bobina semplice la ragione principale dei due timbri così diversi delle loro chitarre. Il timbro degli strumenti Fender è brillante e acuto, più pieno quello degli strumenti Gibson. Pagina 5
Regolazione volume e tono Nei circuito elettrico delle chitarre, tra il pick-up e la presa jack, sono presenti dei potenziometri che rendono possibile la regolazione del volume e del tono del segnale sonoro prodotto dallo strumento. Possono essere disposti in vari modi sul corpo dello strumento ma generalmente viene rispettato il seguente schema elettrico: Nel caso di un regolazione di volume, abbiamo un potenziometro collegato alla manopola di controllo posta sul corpo dello strumento attraverso un albero ruotante. Un contatto è connesso all'estremità dell'albero opposta alla manopola, in modo che, quando la manopola stessa viene girata, il contatto si sposta attorno alla resistenza. Alle estremità di quest'ultima sono collegati i due cavi che provengono dal pick-up: una delle estremità ha tensione zero, l'altra, al contrario, ha tensione massima. Durante il suo movimento, il contatto trasmette in base alla posizione in cui si trova, il valore della tensione all'uscita del potenziometro. (potenziometro) Pagina 6
Il potenziometro utilizzato per il controllo del volume è un potenziometro logaritmico. Tale dispositivo, al contrario da quelli lineari varia la sua resistenza secondo una curva logaritmica; questo per compensare il fatto che la sensibilità dell orecchio umano segue questo tipo di curva, in altre parole il suono recepito è funzione esponenziale della frequenza. (livello sonoro in funzione della frequenza) Nel caso del potenziometro del tono, anch'esso collegato tramite un albero ad una manopola di controllo sul corpo dello strumento, il procedimento è una combinazione tra potenziometro e condensatore. Questi eliminano le frequenze basse lavorando quindi solamente con quelle alte, queste infatti passano dal condensatore, che funge da filtro, ma dal quale non passano le frequenze basse. Nel ruotare la manopola, il potenziometro con il suo contatto a scorrimento determina quante frequenze alte devono essere scaricate. Con il controllo di tono aperto al massimo, tutto il segnale generato dal pick-up viene inviato all'uscita del potenziometro, mentre chiudendo il potenziometro vengono filtrate le frequenze alte. Un errore comune è quello di pensare che il potenziometro del tono aperto aumenti le frequenze alte, mentre quando è chiuso siano le frequenze basse ad essere enfatizzate. Tali frequenze infatti non vengono assolutamente toccate, mentre le frequenze alte vengono tagliate in misura maggiore o minore a seconda dell apertura o della chiusura del potenziometro. Pick-up attivi e passivi Questi trasduttori magnetici si suddividono in due categorie, a seconda se il nucleo ferromagnetico attorno al quale è posto l avvolgimento della bobina abbia bisogno o meno di un alimentazione esterna per generare il campo magnetico. A seconda di questa caratteristica i pick-up vengono suddivisi in pick-up attivi e pick-up passivi. Pick-up passivi: chiamati così in quanto non ha bisogno di alimentazione esterna per generare il campo magnetico necessario. Il nucleo infatti è composto da un magnete permanente, il quale per sua nature genere un campo magnetico costante senza l ausilio di interventi esterni. Il materiale utilizzato per la produzione di questi nuclei ferromagnetico è l'alnico, una lega di alluminio, nickel, ferro e cobalto, ai quali si aggiungono alcuni metalli minoritari, come rame e titanio. Pick-up attivi: Il pick-up attivo è un trasduttore a bassa impedenza a cui viene affiancato un circuito elettronico detto di preamplificazione. Questo circuito viene alimentato da una pila (in genere la classica da 9v) e si attiva nel momento stesso in cui viene inserito il jack nella chitarra. ), la differenza di potenziale in uscita è tipicamente nell'ordine dei 100-550 mv, fino ad arrivare ad Pagina 7
1V per i più potenti. Essendo alimentati da fonti esterne il campo magnetico generato sarà maggiore rispetto al campo magnetico generato naturalmente da un magnete permanente. Questa andrà ad influire sull amplificazione finale; la quale sarà più elevata in presenza di pick-up attivi, in quanto il segnale che il trasduttore riesce ad inviare all amplificatore è molto più forte. Altre categorie di pick-up Sebbene i pick-up magnetici siano i più diffusi in ambito musicale, ne sono presenti altre tipologie, le quali si basano su metodi differenti per captare la vibrazione della corda, stiamo parlando dei pick-up ottici e dei pick-up piezomelettrici. Pick-up ottici: basati sul principio del mouse ottico, questo tipo di Pick-up non risente delle interferenze elettromagnetiche, sia di amplificatori che cavi di alimentazione in quanto non sfrutta un campo magnetico per captare la vibrazione della corda ma bensì un sensore ottico. Pick-up piezoelettrici: questi pick-up utilizzano le caratteristiche piezoelettriche di alcuni cristalli, ovvero la proprietà di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione meccanica. Questi pick-up vengono utilizzati solitamente per amplificare il suono di chitarre semiacustiche. Vengono posizionati in prossimità del ponte della chitarra e risentono delle vibrazioni della cassa di risonanza che viene a prodursi quando lo strumento viene suonato. (pick-up piezoelettrico) Pagina 8
Feedback L'effetto Larsen detto anche feedback acustico, è il tipico fischio stridente che si sviluppa quando i suoni emessi da un altoparlante ritornano ad essere captati con sufficiente "potenza di innesco" da un microfono (o dal pick-up di un qualsiasi strumento musicale elettrico, come una chitarra o un basso) e da questo rimandato al medesimo altoparlante, in un circuito chiuso. L'effetto si innesca solitamente quando il microfono è troppo vicino all'altoparlante e capta una frequenza emessa da quest'ultimo, in un dato momento più forte delle altre, che quindi viene amplificata e riprodotta a sua volta con ampiezza via via crescente, virtualmente illimitata, se non fosse che l'amplificatore va in over drive. Il problema si presenta soprattutto in situazioni live, dove è più difficile curare l'acustica ambientale. Quando avviene questo il suo sistema fisico si definisce instabile in quanto avendo una retroazione positiva tende per sua natura a divergere, ovvero il suo segnale in uscita tende all infinito. (Schema a blocchi di un sistema instabile. Retroazione positiva) Si parla invece di retroazione negativa quando il segnale in uscita del sistema va a smorzare il funzionamento del sistema stesso stabilizzandolo. I sistemi con retroazione negativa sono in genere stabili e tipicamente portano il sistema a convergere. Il più delle volte trascorre del tempo tra il momento in cui si ha l'effetto e il momento in cui tale effetto viene preso in considerazione per modificare il sistema. Quando questo ritardo è elevato si possono avere problemi di stabilità anche nei sistemi con retroazione negativa e spesso danno vita a fenomeni oscillatori. (Schema a blocchi di un sistema stabile. Retroazione negativa) Pagina 9
Caratteristiche fisiche che influenzano il suono Sono diverse le caratteristiche fisiche e di posizionamento che bisogna tener conto per ottenere da un pick-up il suono desiderato. Alcuni dei fattori sono: la lunghezza ed il diametro del filo utilizzato nella bobina, potenza e tipo di magnete, prossimità della bobina al magnete, altezza e larghezza dell avvolgimento, tensione dell'avvolgimento (in caso di pick-up attivo) La lunghezza ed il diametro del filo della bobina vanno a variare la resistenza elettrica la quale andrà poi ad influire sul segnale elettrico passante. Lunghezza e diametro modificheranno anche il numero di spire presenti negli avvolgimenti della bobina, i quali modificheranno la sua induttanza. Più aumenta il numero di spire più aumenta l induttanza della bobina, più l induttanza è alta più le frequenze alte vengono tagliate; questo spiega la differenza tra single coil e humbucker. I pick-up humbucker avendo due bobine in serie hanno un induttanza maggiore quindi il suono prodotto dalla chitarra sarà meno brillante ed acuto rispetto a quello di un single coil il quale avendo un induttanza minore tralascerà le frequenze alte. I parametri sopraelencati influiscono modificando il segnale in uscita il quale poi verrà amplificato ed infine convertito in suono. Pagina 10