Pickup-ABC: Alles rund um Tonabnehmer!
Von AlNiCo bis Widerstand – in unserem großen Pickup ABC erfährst du alles Rund ums Pickup!
AlNiCo
Klassisches Pickup-Magnetmaterial als Legierung von Aluminium, Nickel und Cobalt. AlNiCo wurde erst in den 1930er-Jahren als Werkstoff mehr oder weniger zufällig entdeckt und zog flächendeckend ab den 40er-Jahren in die Industrie ein. AlNiCo ist ein extrem hartes Magnetmaterial und bezüglich der mechanischen Eigenschaften mit Keramik zu vergleichen.
Dummy-Coil & aktive Störkompensation
Eine Möglichkeit zur Unterdrückung von Störeinstrahlungen bei Singlecoils (wie das 50Hz Netzbrummen) sind sogenannte Dummy-Coils. Diese Spulen bilden kein Nutzsignal, können aber durchaus auch das Störsignal empfangen. Dummy-Coils sollten nach Möglichkeit in Einbaulage und Einbauort sowie der Induktivitätsgröße den zu entstörenden Pickups nachempfunden sein. Die Verschaltung mit einer Dummy-Coil erfolgt im Regelfall seriell – es gibt aber durchaus verschiedene Ansätze. Die Entstörung über eine Dummy-Coil ist meist nur ein guter Kompromiss.
Ideal entstören können dagegen aktive Störkompensationen, die über eine Probe (kleine Empfangsspule) und einen rauscharmen Vorverstärker das Störsignal invertiert zum Gesamtsignal aufaddieren. Anwendung findet das z. B. in dem patentierten System von MusicMan, das früher in den Silhouette-Gitarren verbaut war.
Induktivität
Die Induktivität gibt das Maß an, in dem eine Spule aufgrund von Magnetfeldänderungen Strom erzeugen kann. Je höher die Induktivität, desto höher der Strom, der induziert wird. Wenn ein Pickup also mehr Induktivität hat – bei gleichem Magnetfeld wohlgemerkt – so wird auch der Output höher sein, der Frequenzgang jedoch wird nach unten verschoben. D. h., der Pickup hat weniger Höhenanteile.
Induktion
Der Vorgang der Stromerzeugung in einer Spule durch Wechselmagnetfelder, in denen sich die Spule befindet.
Wie du Tonabnehmer richtig einstellst, zeigen wir dir in dieser Step-by-Step-Anleitung. Jetzt lesen!
Magnet-Entladung
Magnete entladen sich bei passendem Breite/Länge-Verhältnis (mindestens 1 : 3 für Durchmesser : Länge, die lange Seite in magnetische Vorzugsrichtung ausgelegt) des Magnetstabes nur extrem langsam und nicht messbar. Bei den üblichen Ausprägungen der AlNiCo-Magnete in unseren Pickups ist eine Selbstentladung selbst nach 60 Jahren so gut wie nicht nachweisbar. Anders verhält es sich, wenn die Magnete durch andere Permanentmagnete gestört werden oder die Pickups extrem starken Magnetfeldern ausgesetzt sind. Dann kann es sein, dass Einzelmagnete in der Polarität gekippt werden oder aber im abklingenden Wechselfeld entladen werden.
Ob die AlNiCo-Mischungen bei Gibson und Fender in den 50erJahren immer konsistent geliefert wurden, sei einmal dahingestellt. Cobalt war z. B. phasenweise in der 40er-Jahren knapp. Eventuell wurden da manche Legierungen nicht ganz erwartungsgemäß geliefert und deshalb rätseln wir heute über unterschiedliche Klänge und gemessene Werte alter Pickups. Aber das sind alles Spekulationen. Die Fender Strat-Pickups aus den 1950ern, die ich mit dem Gaussmeter vermessen konnte, zeigten jedenfalls Werte, die von heutigen AlNiCo-V-Pickups in gleicher Bauform auch erwartet werden dürfen.
Magnetpolarität & Wickelrichtung
Die Polarität der Magnete kann Süd oder Nord sein, die Wickelrichtung der Pickups kann im Uhrzeigersinn (CW, = clock wise) oder gegensinnig (CCW, = counter clock wise) erfolgen, den Wickelkörper von oben betrachtet.
Messgeräte für Pickups
Zur Messung des DCR (DC-Widerstand/Gleichstromwiderstand) langt ein handelsübliches Multimeter voll aus – der Widerstand kann direkt in Ohm gemessen werden.
Die Induktivität kann mit einer sogenannten Messbrücke ausgemessen werden – diese Geräte sind relativ teuer (€ 500 bis € 30.000). Außerdem sollte dem Interessierten klar sein, wie sein Ersatzschaltbild in etwa aussieht und bei welcher Frequenz er die Messung machen möchte.
Des Weiteren können die Magnete vermessen werden. Hierzu bedarf es eines Gaussmeters mit entsprechender Transversal-Hallprobe, wirkliche Spezial-Messgeräte, die teuer und selten sind. Die Drahtstärke kann mit einer Feinst-Mikrometer-Schraube oder einem entsprechenden Mikroskop und Glasmaßstab gemessen werden. Hierzu müsste man aber den Pickup zerstören, um an den Draht zu kommen.
Mit einem Kompass kann die Polarität eines Magnetpols bestimmt werden. Dort, wo der Kompass für einen Pol nach Nord zeigt, ist der anziehende Pol ein Südpol – und umgekehrt (unser geographischer Erde-Nordpol ist ein magnetischer Südpol). Zur Einstellung der Pickup-Höhe langt indes dann wieder eine einfache Schieblehre oder ein Metalllineal.
Out-of-Phase
Als Out-of-Phase werden zwei Pickups oder Spulen bezeichnet, die bezüglich ihres Nutzsignals gegenphasig miteinander verschaltet sind. Der daraus resultierende Klang ist sehr dünn und hohl.
Parallel- und Serienschaltung
Pickups und/oder einzelne Spulen lassen sich entweder in Serie oder als Parallelschaltung miteinander kombinieren. Bei der Parallelschaltung werden die Induktivitäten halbiert und der Gesamt-Pickup klingt hohler und dünner als die Einzel-Pickups. Der typische „Knopfler“-Strat-Sound ist hier ein gutes Beispiel. Bei der Serienschaltung addieren sich die Induktivitäten – das Gesamtsignal ist deutlich stärker, aber auch mitten- und tiefenbetonter als der Einzel-Pickup.
Permeabilität
Magnetische Leitfähigkeit eines Materials. Kunststoff, Holz oder ähnliche Materialien haben Permeabilitäten im Bereich zwischen Null und Eins – sie werden auch diamagnetisch genannt. Reineisen hat eine hohe Permeabilität und kann den magnetischen Fluss leiten, was durch Polschrauben oder Polzylinder aus diesem Material genutzt wird.
Permanent-Magnete
Es gibt Elektro- und Permanentmagnete. Permanent-Magnete entfalten ihre Kraft- und Feldwirkung konstant und zeitlich unbegrenzt. Elektromagnete entfalten ihre Kraft nur, wenn durch die Spule ein Gleichstrom von außen geschickt wird – z. B. bei der Materialselektion in der Autoverschrottung.
Es gibt verschiedene Funktions-Grundmuster von Tonabnehmern. Der für uns wichtigste ist der elektro-magnetische Pickup, der zweite der Piezo-elektrische Tonabnehmer, bei dem durch mechanische Einwirkung auf ein Kristall eine Spannung erzeugt wird. Im ersten Fall wird über Induktion eine Spannung erzeugt. Das zur Induktion benötigte Feld wird durch einen oder mehrere Permanent-Magnete, die sich im Pickup befinden, geliefert. Noch eines: Magnete klingen nicht, sie stellen ausschließlich ein statisches Magnetfeld in unterschiedlicher Ausprägung und Stärke zur Verfügung und beeinflussen durch ihr Kernmaterial die Induktivität, den Frequenzgang und Güte des Pickups.
Pickup-Fehler
Pickups können kaputte Wicklungen haben – d. h. die Wicklung ist entweder zerstört (kein Widerstand messbar) oder es gibt einen Kurzschluss zwischen den Wicklungsebenen oder evtl. auch in den untersten Lagen zum Magnet (Widerstand viel geringer als nominal angegeben) – der Pickup ist also entsprechend leise oder es kommt gar nichts heraus.
Ein anderer Fehler kann die (Teil-) Entladung oder Umpolung der Magnete sein – auch hier ist das Signal sehr gering oder gar nicht vorhanden – evtl. sind sogar nur einzelne Saiten betroffen. Dieser Fehler kann auftreten, wenn die Magnete durch andere Magnete oder enorme äußere Felder gestört wurden – oder aber die Magnete ab Werk nicht richtig aufgeladen wurden. Denn die Magnete werden von den Herstellern meist nicht aufgeladen eingekauft, sondern erst nach dem letzten Fertigungsschritt aufmagnetisiert. Dabei können Fehler auftreten.
Resonanzfrequenz
Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises eines Pickups ergibt sich aus der Induktivität und der Summe der parasitären Kapazitäten. (Kapazitäten, die sich durch den Aufbau des Pickups selbst ergeben. Der wichtigste „Dreckeffekt“ ist die Koppelkapazität, die sich einfach zwischen den Wickellagen des Drahtes ergibt – siehe Erklärung Scatter Winding.) Gemessen werden kann diese Größe nur in einer möglichst neutralen Ankopplung der Anregung, z. B. ein Sinus-Generator mit fest einstellbarer oder funktionsgesteuerter Frequenz und des Messgeräts – d. h. all diese Geräte dürfen die Messung nicht verfälschen bzw. müssen nachträglich rausgerechnet werden.
Den bei vielen Herstellern zu findenden Angaben dieser Größe würde ich nur Glauben schenken, wenn gleichzeitig der Messaufbau mit angegeben wird. Je höher die Resonanzfrequenz bei gleichbleibender Induktivität ist, desto geringer sind die ausgebildeten Pickup-Kapazitäten. Was das dann aber im Gesamtergebnis mit Potis, Tone-Caps, Gitarrenkabel und Eingangsimpedanz der Amps bedeutet, ist eine ganz andere Geschichte.
Saiten
Um aus einer Saitenschwingung über Magnet-Tonabnehmern ein Signal zu produzieren, muss die Saite im Kern aus Stahl sein und sich im Bereich des Pickup-Magnetfelds bewegen. Das Schwingen der Saite bewirkt eine „Verbiegung“ der Magnetfeldlinien, da die Stahlsaiten magnetisch leitend sind und den Magnetfluss damit beeinflussen.
Ein veränderlicher Magnetfluss jedoch erzeugt im Wirkungsbereich einer Spule einen Stromfluss durch Induktion. Wir haben es hier praktisch mit einem winzig kleinen Generator zu tun, der eine ebenso kleine Spannung abliefert. Je dicker die Saiten sind, desto stärker wird auch das Magnetfeld verändert – und je stärker die Feld-Veränderungen sind, desto stärker wird auch das induzierte Signal. Die Verwendung von fetten oder dünnen Saiten hat also eine stark klangprägende Wirkung.
Scatter Winding
Die Handwickelarbeit heißt im Fachjargon „scatter winding“ – also ein wirres Wickelbild. Der Draht wird faktisch „chaotisch“ aufgelegt, die Lagen sind kreuz und quer ausgebildet. Das bedeutet aber, dass sich weniger Koppelkapazitäten (Kapazitäten, die sich aufgrund der übereinander liegenden Windungen zwischen den Lagen ergeben) ausbilden, und dieser „Dreckeffekt“ bei handgewickelten Pickups geringer ausfällt. Somit sind dann die Höhenanteile bei Handwickelarbeit besser ausgeprägt.
Staggering
Für eine ausgewogenere Lautstärke-Übertragung wurden die Pickups von Fender bis in die Mitte der 70er-Jahre ab Werk mit einem sogenannten Staggering ausgestattet. D. h. die einzelnen Magnete hatten unterschiedliche Längen, je nach Dicke des Stahlkerns und Abstand der entsprechenden Saite. Dieses Staggering wurde auf einen Griffbrettradius von 7,25″ und eine umwickelte G-Saite abgestimmt, denn das war schließlich Ende der 1950erJahre ganz normal.
Heutige Griffbretter haben meist einen Radius von 9,5″ oder mehr – außerdem ist die G-Saite heute meistens blank und im Kern dicker und daher lauter. Ein Satz Vintagestaggered-Pickups mag sich auch heute noch auf einer Gitarre mit 7,25″ Griffbrett-Radius wohlfühlen, allerdings wird die heute angesagte, nicht umwickelte G-Saite lauter als gewollt übertragen. Bei 9,5″- und höheren Radien empfehlen sich „flat“ Magnete (hier sind alle Magnete gleich lang ), oder ein spezielles 9,5″ so genanntes curved staggering.
Wachsen & Pfeifen
Nicht entsprechend präparierte Tonabnehmer neigen zu Mikrofonieeffekten. Hierbei wird die Spule und die gesamte Mechanik durch Schallwellen angeregt und führt durch geringfügige Bewegungen und eventuelle Resonanzen zu Feedback-Effekten. Die Anregung des Magnetfeldes durch die Saite gerät dabei in den Hintergrund. Dieser Effekt, der sich noch verstärkt, wenn der Pickup eine Metallkappe besitzt, ist eher unerwünscht und meist nicht beherrschbar.
Zur Immunisierung wird meist eine Wachsmischung verwendet – dies kann im Vakuum in großer Stückzahl geschehen, aber auch in einem kleinen Wachsbad in der Werkstatt. Teilweise wurden und werden Pickups auch mit Lack oder Epoxid-Harzen versiegelt. Bei älteren Pickups kann das Wachs durch Alterungsprozesse seine schützende Wirkung partiell verloren haben und es tritt eine Neigung zu Feedback auf. Ungewachste Pickups hören sich meist etwas offener & perkussiver an – der Unterschied zur gewachsten Variante ist aber objektiv nicht sehr groß.
Widerstand
Der Widerstandswert eines Pickups kann dann etwas sagen, wenn man den Drahtdurchmesser kennt. Wenn also ein typischer Strat Pickup mit 42 AWG gewickelt wurde und nachher 5,6 kOhm misst, weiß ich: Das ist ein eher höhenbetonter Kollege mit klassischem„bell tone“. Wenn solch ein Pickup bei gleichem Draht aber 6,9 kOhm Widerstand aufweist, ist klar: Dieser Pickup wirft mehr Ausgangsspannung raus und ist vergleichsweise eher mittiger. Der Widerstandswert alleine betrachtet ohne Kenntnis des Pickup-Aufbaus hat einen nur geringen Aussagewert.
Mehr Basics rund um deine Gitarre findest du in unserem Gitarren ABC!
mich würde interessieren ,da ich selbst pickup s wickle was es mit der grundplatte beispielsweise beim tele steg pickup auf sich hat. bei fender wird behauptet eine kupferbeschichtete grundplatte erzeugt mehr sustain. ????
mich beschäftigt überhaupt das material der platte…. stahl, weicheisen, nichtmagnetisches material, zb. nirosta oder aluminium. ev kupferplatte ????
lg.reinhart
mich würde interessieren ,da ich selbst pickup s wickle was es mit der grundplatte beispielsweise beim tele steg pickup auf sich hat. bei fender wird behauptet eine kupferbeschichtete grundplatte erzeugt mehr sustain. ????
mich beschäftigt überhaupt das material der platte…. stahl, weicheisen, nichtmagnetisches material, zb. nirosta oder aluminium. ev kupferplatte ????
lg.reinhart
Hmm… haut mich jetzt nicht vom Hocker… Grundwissen für Einsteiger. Die verschiedenen Einbauvarianten und Pickupgrößen werden komplett ignoriert. Dabei ist das ja das erste, was man bei einem Pickup-Einbau checken sollte.