Basspickups und Induktivität

[Sila]

Hallo Leute

Im Thread von Sila wird ja gerade über die Herstellung von Basspickups diskutiert. Ich habe mich in den vergangenen Monaten etwas mit Basspickups beschäftigt. Bisher hatte ich nur Gitarren-Pickups gewickelt.

Ich habe drei Prototypen hergestellt. Alle drei sind ähnlich aufgebaut wie beim grossen 7ender, also:

- Alnico 5 Stabmagnete
- Spulenkörper aus Vulkanfiber plus genannte Stabmagnete
- der übliche AWG42 Kupferlackdraht (poly coated)
- Höhe der Spule/Wicklung ca. 15 mm
- jeweils verpackt in ein Holzgehäuse

Der erste PU ist ähnlich wie ein 7ender Preci, also mit je zwei Magneten pro Saite. Ca. 10’000 Umwicklungen pro Spule.

Der zweite ähnelt einem Mustang-PU. Nur ein Magnet pro Saite. Ca. 10’500 Umwicklungen pro Spule.

Der dritte ist ein Humbucker mit der Möglichkeit, drei Sounds per Minischalter abzurufen. (seriell, parallel, Singlecoil). Leicht asymmentrisch gewickelt. Eine Spule mit 9’000 Umwicklungen, eine mit 8’500.

Erstaunlicherweise macht der Mustang-style PU etwas mehr Output wie der Preci-Style. Das hätte ich so überhaupt nicht erwartet. Halb so viel Metall in der Spule und trotzdem mehr Output!?

Vielleicht kann einer der Elektronik-Spezis etwas dazu sagen? Übersehe ich etwas in Sachen Induktivität?

Grüsse

Lumpi

[cabriolet]

Halb so viel Metall in der Spule und trotzdem mehr Output!?

Nicht "trotzdem", sondern "deswegen" (der Extremfall wären Keramik-Magnete, also kein Metall).
Durch den geringeren Eisen-Anteil verringerst du die Induktivität und verschiebst damit die Resonanzfrequenz nach oben, gleichzeitig fällt auch die Resonanzspitze höher aus.
Gemessen liegt der maximale Pegel also wirklich höher. Gehört kann das je nach Lage der Resonanz auch der Fall sein.

Zusätzlich kommt in deinem Fall hinzu, dass du 5% mehr Draht ´draufgepackt hast, also auch grob gesagt über den gesamten Übertragungsbereich 5% höhere Ausgangsspannung (gleiche Spulengeometrie vorausgesetzt).

Voraussetzung für diesen Vergleich ist aber auch noch, dass du den Abstand zu den Saiten in beiden Fällen absolut gleich hast.

Gruß
Markus

[Lumpi]

Hallo Markus

Danke für deine Rückmeldung.

Weniger Eisen = weniger Induktivität => verstehe ich

Weniger Induktivität = höherer Pegel => verstehe ich nicht. Müsste das nicht umgekehrt sein?

Dass die zusätzlichen 500 Umwicklungen einen so deutlichen Unterschied machen hätte ich nicht erwartet. Ich bin davon ausgegangen, dass doppelte Magnete zu einem drastischen Anstieg des Ausgangspegels führen.

Grüsse

Lumpi

[Bermann]

Der gute Leo (Fender) hat zwei Magnete für die Bass-Saiten genommen da diese deutlich stärker schwingen und und so leicht das Magnetfeld verlassen können = der Klang wird hierdurch zum Negativen (nicht natürlichem Saitenklang) verändert.
Die Bass-PU mit nur einem Pol pro Saite sind Anfänger / Studenten Instrumente bei denen auf jeden Cent geachtet wurde. Siehe Strat-PU bei lowcost Bässen (Musicmaster)

Gruß Hermann

[Bermann]

Weniger Induktivität = höherer Pegel => verstehe ich nicht. Müsste das nicht umgekehrt sein?

Die Induktivität ändert nicht den Pegel an sich, der bleibt gleich. Aber je höher die Resonanzfrequenz liegt, desto schmaler und stärker ausgeprägt ist die Resonanzspitze. Das heisst, bei geringerer Induktivität ist der Pegel bei der Resonanzfrequenz ein wenig höher. Je nachdem wo die Frequenz vorher lag und jetzt liegt, wird das als insgesamt lauter empfunden. Das macht einfach unser Gehirn daraus.

Und was Hermann beschreibt, kann auch zu einer Erhöhung des Pegels führen: Die Spannung in der Spule wird durch die Änderung des Magnetfelds erzeugt. Schwingt die Saite nun aus dem Feld heraus, ist diese Änderung größer, damit auch die induzierte Spannung.
Klar hast du Recht damit, dass ein stärkeres Magnetfeld auch einen höheren Pegel bringen müsste, da durch die schwingende Saite ja dann auch eine stärkere Änderund des Feldes stattfindet. Würde so auch stimmen, wenn du die Geometrie der Magnete beibehälst, also stärkere Magnete gleicher Form verwendest. Dein Fall mit den zwei Magneten nebeneinander pro Saite ist aber sozusagen ein Sonderfall: Das Feld in dem sich die Saite befindet ist eher geringer, die Saite befindet sich ja mehr über dem Raum zwischen den zwei Magneten als direkt über einem.

Alles in allem ist das Fender-Prinzip, "einen Haufen Draht um ein paar Magnete herum zu wickeln" zwar simpel, aber die Zusammenhänge sind dann doch recht komplex. Und genau deshalb finde ich deine Herangehensweise genau richtig: Einfach ausprobieren, welche Änderungen wie wirken. Und daraus dann Schlüsse für das nächste Projekt ziehen.

Gruß
Markus

[Lumpi]

Der gute Leo (Fender) hat zwei Magnete für die Bass-Saiten genommen da diese deutlich stärker schwingen und und so leicht das Magnetfeld verlassen können = der Klang wird hierdurch zum Negativen (nicht natürlichem Saitenklang) verändert.

Das hätte ich erwartet, konnte ich aber bei meinen Experimenten eben genau nicht nachvollziehen.

[Lumpi]

Einfach ausprobieren, welche Änderungen wie wirken. Und daraus dann Schlüsse für das nächste Projekt ziehen.

Genau. Ich werde daher wohl eher bei einem Magneten pro Saite bleiben. Scheint für mich besser zu passen.

(wobei eine Anordnung von zwei Magneten im 45° Winkel wie bei Nordstrand vielleicht auch mal einen Versuch Wert wäre...)

Grüsse,

Lumpi

[Sila]

Sehr interessant, was es hier noch an Erkenntnissen gibt!

Ich bin zwar noch alles andere als kurz davor, bei mir die ersten eigenen Spulen zu wickeln, die "Zutaten" versprechen aber zumindest im Lauf der Woche zu kommen und ein paar grobe Anhaltspunkte hatte ich ja schon. Und dank dem Thread hier hab ich dann für meine Versuche nochmal ein Bisschen Evidenz, was die Wicklungszahlen angeht

(wobei eine Anordnung von zwei Magneten im 45° Winkel wie bei Nordstrand vielleicht auch mal einen Versuch Wert wäre...)

Das ist bei mir der aktuelle Plan, da gebe ich dann also die Erfahrungsberichte

[Sila]

Das ist bei mir der aktuelle Plan, da gebe ich dann also die Erfahrungsberichte

Da bin ich gespannt auf deine Resultate. Gutes Gelingen!

[Lumpi]

Gerade gesehen. Beim Rockinger gibt's auch Stabmagnete mit 6 mm Durchmesser.

https://www.rockinger.com/werkstatt/pic ... 18mm?c=126

Das wäre auch eine Option für meine Bass-PUs gewesen.

[Sila]

Das ist dann Teil der Empirik zu „bis wann klingt ein Stabmagnet in Saitenmitte ohne nennenswerte sonstige Änderungen transparent und ab wann wären zwei außermittig besser“ - sehr interessant!

Eine Idee, die mir auch noch durch den Kopf gegangen ist, war, auch mal Quadermagneten als „Mini Blades“ pro Saite auszuprobieren…

[capricky]

Der gute Leo (Fender) hat zwei Magnete für die Bass-Saiten genommen da diese deutlich stärker schwingen und und so leicht das Magnetfeld verlassen können = der Klang wird hierdurch zum Negativen (nicht natürlichem Saitenklang) verändert.

Es kann gut sein, dass Leo so gedacht hat... und Hermann jetzt mit, aber sie irr(t)en sich wohl beide.
So ein System aus Magnet/Saite und Spule ist im Grunde ein Generator, der Bewegungsenergie (der Saite) in elektrische Energie (Strom und Spannung) wandelt. Je höher die Bewegungsenergie, desto höher die E-Energie/Spannung in der Spule.
Die Saite, als Vermittler des Magnetismus ("bewegter Hilfsmagnet") induziert in der Tonabnehmerspule die höchste Spannug bei ihrer höchsten Geschwindingkeit und die ist genau bei dem Nulldurchgang ihrer Amplitude, also ihrer normalen Ruhelage.
Deshalb ist das schon korrekt, wenn dort ein Magnetpol ist. Zu den "Wendepunkten" der Saitenschwingung hin wird die Saitenschwingung immer langsamer, in zwei Momenten sogar Null... und wenn jetzt da ein Magnetpol platziert ist wie bei Leos Preci- und J-Bass Pickups, kann das keine optimale Position sein.
Das es trotzdem mit den aussenliegenden Magnet funktioniert liegt daran, dass der Vorgang der Tonabnahme insgesamt komplexer ist. Magnetfeldlinien sind ja nicht fest und starr, Saiten schwingen nicht in einer festen Ebene, sondern führen eine Art Rotation aus und so weiter.

Ich halte es also für logisch, dass Pickups mit direkt unter den Saiten montiert Stabmagneten "lauter" sind, alls solche mit zwei an den "Wendepunkten". Das kann aber durchaus auch Vorteile in Punkto "Stratitis" bieten, weniger nichtlineare Verzerrung. Das bißchen Schwäche in der Ausgangsspannung können wir ja leicht mit einem kleinen Dreh am Gain- oder Volumesteller des (Pre-)Amps kompensieren.

capricky

[12stringbassman]

Ähm, laut Prof. Zollners Untersuchungen ("PHysik der Elektrogitarre", Kapitel 5) sind die Richtungsanteile der Saitenbewegung senkrecht zum Griffbrett/Gitarrenkorpus wesentlich für die Induktion des Wechselstromes in der Tonabnehmerspule, nicht die Richtungsanteile parallel zum Griffbrett.
Die Magnetfelder zweier gleicher (und gleich gepolter), eng nebeneinander liegender schmaler Magnetstäbe überlagern sich zu einem mehr oder weniger gleichmäßigen Magnetfeld.

Grüße
vom Hiasl

[Sila]

Ähm, laut Prof. Zollners Untersuchungen ("PHysik der Elektrogitarre", Kapitel 5) sind die Richtungsanteile der Saitenbewegung senkrecht zum Griffbrett/Gitarrenkorpus wesentlich für die Induktion des Wechselstromes in der Tonabnehmerspule, nicht die Richtungsanteile parallel zum Griffbrett.
Die Magnetfelder zweier gleicher (und gleich gepolter), eng nebeneinander liegender schmaler Magnetstäbe überlagern sich zu einem mehr oder weniger gleichmäßigen Magnetfeld.

Grüße
vom Hiasl

Also jetzt zwei Magneten nebeneinander gut oder schlecht? Ich verstehe die Anwendung davon jetzt so, dass, solange die Außenkanten der Magneten näherungsweise aneinander liegen, wenn man "die Saite entlang" sieht, die negativen, soll heißen Klangeigenschaften verfälschenden Eigenschaften zweier Magneten, durch die dann ja wirklich relativ ununterbrochenen senkrechten Feldlinien vermindert werden

Bei der fendertypischen Bauweise würde ich jetzt, dadurch dass der Platz zwischen den Polen ja schon gerne breiter ist als die Saitenstärke davon ausgehen, dass das noch nicht unter die Definition "eng nebeneinander liegend" fällt...

[Lumpi]

Was mir in Sachen Leo F noch auffällt: Bei den J-Bass Pickups sind die Magnete wieder etwas näher zueinander gesetzt. Beim P-Bass PU sind sie am weitesten auseinander. Der J-Bass war ja eine spätere Entwicklung als der Preci. Vielleicht ist dem guten Leo damals etwas aufgefallen, das er korrigieren wollte.

Anyways, ich bin jedenfalls gespannt auf Sila’s PUs mit den Stabmagneten im 45° Winkel.

Cheers,
Lumpi

[Sila]

@Sila : Schau dir mal OpenFEMM an. Damit kannst du dir die Magnetfelder (zumindest in 2D) simulieren lassen, auch zeitaufgelöst (quasi-stationär), siehe hier:
https://gitarrebassbau.de/viewtopic.php?f=35&t=10711
Kann ich dir auch mal am Rechner zeigen

...sind die Richtungsanteile der Saitenbewegung senkrecht zum Griffbrett/Gitarrenkorpus wesentlich für die Induktion des Wechselstromes in der Tonabnehmerspule, nicht die Richtungsanteile parallel zum Griffbrett.

Ganz richtig! Wenn man es ganz genau haben will, gilt das aber nur für den Fall, wenn die Amplitude in korpusparalleler Richtung kleiner ist, als in etwa der Durchmesser der Magneten. Entscheidend ist immer dPhi/dt, also die zeitliche Änderung des magnetischen Flusses. Wenn die Feldlinien alle parallel nach oben zeigen und die Seite sich senkrecht dazu bewegt (also in einer Ebene parallel zum Korpus) passiert nix, genau, wie du sagst. Das stimmt aber nur im mittleren Bereich des Feldes. An den Rändern passiert dann schon was. Wenn also der Magnet klein ist oder die Amplitude groß.
Außerdem ist die Induktion, also die Kopplung mit der Spule, nur in die Richtung effizient, in die beim umgekehrten Prozess (Elektromagnet) auch die Feldlinien ausgerichtet sind. Und das ist nunmal senkrecht durch die Spule. Die andere Richtung führt mindestens zu teilweiser Auslöschung in den beiden Spulenhälften. Schwer zu erklären ohne Skizze, bin aber gerade nur am Handy.
Also ja, senkrechte Bewegung führt zu deutlich mehr Signal als horizontale Bewegung.
Das nur als Erläuterung, warum das so ist und als Ergänzung zu @caprickys Erläuterung zur Abhängigkeit des Pegels von der Geschwindigkeit der Saite. Die Rotation der Saite hingegen dürfte nach obiger Überlegung egal sein, der Pickup sieht praktisch nur die eine Projektion.