Kategoria: Radioamator i Krótkofalowiec
Odsłon: 6537


inż. Konrad Widelski

Wszystko o gitarze elektrycznej - część I
Radioamator i Krótkofalowiec Polski, Rok 17, Wrzesień 1966r., Nr 9
(część 2), (część 3)

Ze względu na niesłabnące zainteresowanie elektrycznymi instrumentami muzycznymi, a zwłaszcza tak bardzo popularną gitarą elektryczną - publikujemy pierwszą część napisanego na ten temat artykułu. Całość opracowania obejmująca trzy części powinna dać zainteresowanym odpowiedź na nurtujące ich wątpliwości.

   Gitara elektryczna różni się od zwykłej (mechanicznej) tym, że dla jej użytkowania konieczna jest odpowiednia aparatura wzmacniająca. Zanim jednak bliżej zajmiemy się tą aparaturą, poświęcimy nieco miejsca samej gitarze. Jej zasada działania bynajmniej nie jest skomplikowana. Na rysunku 1 przedstawiony jest schemat ideowy tzw. przetwornika magnetoelektrycznego, który jest zasadniczym elementem instrumentu.


Rys. 1. Budowa przetwornika magnetoelektrycznego

Przetwornik taki składa się z magnesu trwałego i osadzonych w pobliżu jego biegunów dwóch szpul z uzwojeniem wykonanym z cienkiego drutu izolowanego. Całość jest umieszczona bezpośrednio pod stalowymi strunami instrumentu. Podczas gry wprawiona w ruch struna zmienia swoją odległość od czoła magnesu. Powoduje to z kolei zmiany strumienia magnetycznego w układzie oraz indukowanie się sił elektromotorycznych w uzwojeniu. Wytwarzane przez przetwornik napięcia elektryczne jak najbardziej odpowiadają drganiom struny, a więc i dźwiękom, które ona wytwarza. Napięcia te powinny być następnie odpowiednio wzmocnione i odtwarzane przez głośnik.
   Wytworzone przez głośnik drgania mechaniczne powietrza odbierają słuchacze jako wrażenia dźwiękowe. Schemat blokowy tego rodzaju elektroakustycznego zestawu jest uwidoczniony na rysunku 2.


Rys. 2. Schemat blokowy zestawu elektroakustycznego

   Jako gitarę elektryczną można używać również posiadaną zwykłą gitarę mechaniczną. W tym celu należy domontować do niej przetwornik magnetoelektryczny. Przetworniki takie są produkowane fabrycznie i sprzedawane w sklepach muzycznych w cenie po około 100 zł.
   Przystawkę można bardzo łatwo domontować do posiadanej gitary, kierując się wskazówkami podanymi w fabrycznej instrukcji przystawki.
   Samodzielne wykonanie przetwornika, aczkolwiek również możliwe, nie powinno raczej wchodzić w rachubę, jest to bowiem zadanie (zwłaszcza w odniesieniu do części mechanicznej) zbyt trudne do wykonania domowym sposobem.

WSPÓŁPRACA GITARY ELEKTRYCZNEJ Z ODBIORNIKIEM RADIOWYM

   Koniecznym uzupełnieniem instrumentu elektrycznego jest wzmacniacz elektroniczny z głośnikiem. Obszerne to i złożone zagadnienie, bowiem aparatura wzmacniająca jest skomplikowana i dość kosztowna. Warto jednak pamiętać, że o efekcie końcowym, tj. o brzmieniu instrumentu, decyduje właśnie aparatura wzmacniająca, a nie gitara jako taka. Gitara - a ściślej jej przetwornik - dostarcza w każdym przypadku sygnałów o mniej więcej podobnej jakości. Takie elementy, jak kształt, kolor, czy cena gitary nie mają na tę jakość większego wpływu. Dopiero wzmacniacz elektroniczny (i głośnik) przetwarza te sygnały na efekty akustyczne, których jakość - w zależności od możliwości tej aparatury - może być w istotny sposób zróżnicowana. W dziedzinie tej istnieje - jak łatwo się domyślić - dość ścisła zależność pomiędzy jakością i kosztem aparatury.
   Tani zestaw elektroakustyczny, złożony z niewielkiego wzmacniacza i głośnika, daje zupełnie przeciętne efekty akustyczne. Natomiast podczas występów estradowych słyszymy efekty bardzo złożonej aparatury, której koszty sięgają przynajmniej dziesiątków tysięcy złotych, a w przypadku zespołu instrumentów są jeszcze większe.
   Dla amatora istnieją dwie zasadnicze możliwości. Najprostszą i najtańszą jest wykorzystanie posiadanego radioodbiornika. Druga możliwość - to samodzielna budowa aparatury wzmacniającej. Nie jest to trudne zadanie dla radioamatora z pewną w tym kierunku praktyką, natomiast mało zaawansowani powinni skorzystać z odpowiedniego szczegółowego opisu konstrukcyjnego. Czytelnikom bez żadnego przygotowania radioamatorskiego radzimy raczej wykorzystać do współpracy z gitarą odbiornik radiowy.
   Wejście "adapterowe" przeciętnego radioodbiornika, które wykorzystujemy do współpracy z gitarą elektryczną, posiada niezbyt dużą czułość. Jest ona wystarczająca dla współpracy z gramofonem, natomiast w przypadku współpracy z gitarą dźwięki będą odtwarzane prawdopodobnie zbyt słabo. Należy wówczas zastosować prosty dodatkowy wzmacniacz tranzystorowy, dość łatwy do samodzielnego wykonania.
   Na rysunku 3 przedstawiony jest schemat ideowy takiego właśnie wzmacniacza wstępnego.


Rys. 3. Schemat ideowy wzmacniacza wstępnego

   A oto zestawienie elementów potrzebnych do jego budowy (niektóre z nich mają wartości podane w granicach "od...do", to znaczy, że można zastosować element o dowolnej wartości mieszczącej się w tych granicach, np. w zestawieniu podano kondensator elektrolityczny 2÷10μF/3÷12V, natomiast na schematach przedstawione są kondensatory o wartościach 4μF):

   Amatorom z niewielką praktyką radzimy początkowo zmontować układ prowizorycznie "na próbę", w sposób pokazany na rys. 4. Pozwoli to zarówno na sprawdzenie własnych umiejętności, jak i jakości zastosowanych części i elementów.


Rys. 4. Schemat montażowy wzmacniacza wstępnego

Prawidłowo zmontowany wzmacniacz powinien działać od razu poprawnie. Może jedynie zajść konieczność dobrania (jeśli wzmacniacz wprowadza zauważalne zniekształcenia) wartości opornika polaryzującego bazę tranzystora - w granicach podanych w zestawieniu części. Po uzyskaniu poprawnych wyników należy wzmacniacz rozebrać i zmontować ponownie, tym razem już na stałe. Rozmieszczenie elementów wzmacniacza może być zupełnie dowolne, sam zaś wzmacniacz najwygodniej umieścić wraz z baterią zasilającą wewnątrz pudła gitary.
   Prąd pobierany z baterii jest tak mały, że nawet bez wyłączenia wystarcza na kilka miesięcy. Po tym okresie, niezależnie od tego czy wzmacniacz był używany, czy nie - należy baterię wymienić na nową.

ASPEKTY EKONOMICZNE

   Obecnie rozpatrzymy zagadnienie gitary elektrycznej z punktu widzenia aspektów ekonomicznych, podając jedynie wnioski końcowe.

  1. Kto posiada zwykłą (mechaniczną) gitarę powinien się ograniczyć do jej unowocześnienia przez domontowanie fabrycznego przetwornika. Z gitarą taką powinien współpracować posiadany radioodbiornik. Samodzielna budowa wzmacniacza, nawet zupełnie prostego nie jest ani łatwa, ani opłacalna. Kupno drogiego wzmacniacza produkcji fabrycznej byłoby tym bardziej nieuzasadnione.
  2. Ci, którzy mają pewne przygotowanie praktyczne w zakresie radiotechniki i posiadają w swych zapasach elementy nadające się do wykorzystania, np. transformatory, głośniki, potencjometry lub inne podzespoły, mogą zbudować wzmacniacz nawet do współpracy ze zwykłą, "przerobioną" gitarą.
  3. Przy współpracy z odbiornikiem radiowym gitara nie daje nadzwyczajnych efektów - tyle tylko, że w ogóle działa. Posiadacz dobrej fabrycznej gitary elektrycznej powinien wymagać od niej więcej, a to można uzyskać tylko za pomocą odpowiedniego wzmacniacza. Dla gitary takiej na pewno opłaca się zbudować wzmacniacz, którego koszt części składowych wynosi około kilkuset złotych. Jeżeli gitara nie jest tylko przejściowym "hobby", można myśleć także o kupnie wzmacniacza fabrycznego, aczkolwiek jest on dość kosztowny (np. wzmacniacz typu LUNA - cena około 3500zł).
  4. Kto dopiero myśli o posiadaniu gitary elektrycznej nie powinien kupować zwykłej gitary w celu jej przebudowy na elektryczną, aczkolwiek jest to najtańsze rozwiązanie. Przeróbka gitary zwykłej na elektryczną powinna interesować wyłącznie tych, którzy taką gitarę już posiadają. W sumie (gitara oraz przetwornik) jest to dość znaczny wydatek, a w rezultacie uzyskuje się jedynie "namiastkę" gitary elektrycznej. Po pierwszych emocjach na pewno przestanie nas ona zadowalać. Kto myśli o gitarze poważnie, ten powinien kupić "prawdziwą" gitarę elektryczną mimo, że jest to dość znaczny wydatek (ponad 3000zł).

PROSTY WZMACNIACZ DO GITARY

   Samodzielne zbudowanie wzmacniacza - nawet najprostszego - nie jest łatwe, jednak wobec ogromnego zainteresowania podajemy opis konstrukcyjny takiego układu, jego schemat ideowy (rys. 5) i zestawienie części składowych. Jest on oparty o elementy łatwo osiągalne w sprzedaży, toteż ze skompletowaniem części nie powinno być kłopotu.


Rys. 5. Schemat ideowy prostego wzmacniacza m.cz.

ZESTAWIENIE CZĘŚCI SKŁADOWYCH

Oporniki

Kondensatory

Lampy

Transformatory

Inne

Ponadto potrzebne są elementy montażowe, jak podstawki lampowe, gniazda, bezpiecznik, przewód sieciowy, blacha na podstawę (chassis) itp.
   Jako transformator sieciowy można zastosować transformator od dowolnego odbiornika produkcji krajowej z lampą głośnikową typu EL84 ('Tatry', "Bolero", "Karioka", "Rumba", "Sonata" itp.). Kto dysponuje odpowiednimi materiałami może transformator ten wykonać samodzielnie kierując się następującymi danymi:

   Jako transformator głośnikowy można zastosować fabryczny transformator od każdego odbiornika produkcji krajowej z lampą głośnikową typu EL84. Kto chciałby wykonać ten transformator samodzielnie powinien się kierować następującymi danymi:

   Jako dławik można zastosować dowolny dławik wykonany z drutu nie cieńszego niż 0,15mm. Może to być dławik z odbiornika lub telewizora dowolnego typu, jak również jakikolwiek transformator sieciowy czy głośnikowy.
   Orientacyjne dane dla samodzielnego wykonania dławika:

Montaż wzmacniacza

   Poniższy opis montażu wzmacniacza przeznaczony jest dla mniej zaawansowanych radioamatorów. Opis ten stosunkowo dokładnie omawia zasadnicze czynności, jakie należy kolejno wykonywać. Zwracamy uwagę właśnie na kolejność wykonywanych prac; jest to jedna z najlepszych dróg do uzyskania właściwych rezultatów. Wykonując zgodnie z opisem poszczególne czynności i natychmiast sprawdzając zmontowany fragment aparatury unikniemy wielu przykrych niespodzianek. Na inny sposób zmontowania całości mogą sobie pozwolić jedynie naprawdę zaawansowani radioamatorzy, dla których samodzielne znalezienie błędu, czy wadliwego elementu nie jest problemem.
   Budowę wzmacniacza należy rozpocząć od wykonania podstawy z blachy aluminiowej lub żelaznej ocynkowanej o grubości około 0,5mm. Przykładowe rozmieszczenie głównych części pokazano na rysunku 6. Montaż układu rozpoczynamy "od końca", tj. od zasilacza i wykonujemy go stopniowo, natychmiast sprawdzając działanie wykonanego fragmentu układu.


Rys. 6. Przykładowe rozmieszczenie zasadniczych elementów wzmacniacza (widok od spodu chassis)

   W przypadku nie uzyskania właściwych wyników tego sprawdzania bezwzględnie nie należy posuwać się z montażem dalej. Nie posiadający odpowiedniego doświadczenia radioamator staje bowiem zupełnie bezradny przed zmontowaniem w całości wzmacniaczem, który "nie chce grać" - i po prostu nie wie co robić. Najczęściej kończy się na rozebraniu aparatury.
   A więc montujemy wzmacniacz według następującego planu.


Rys. 7. Montaż kondensatora elektrolitycznego:
1 - nakrętka kondensatora, 2 - podkładka izolacyjna, 3 - podkładka kontaktowa, 4 - chassis, 5 - do szyny uziemiającej, 6 - do "+" prostownika

Uruchomienie wzmacniacza

   Wzmacniacz zmontowany ściśle według powyższych wskazówek powinien działać poprawnie natychmiast po zakończeniu montażu. Pierwsze próby najlepiej przeprowadzić pozostawiając gniazda wejściowe wolne, jedynie z głośnikiem dołączonym do gniazd wyjściowych. Po włączeniu układu do sieci i nagrzaniu się lamp powinien być słyszalny lekki szum, zanikający po skręceniu "do zera" regulatora głośności.
   Następnie sprawdzamy, czy wzmacniacz nie przejawia skłonności do oscylacji. W tym celu obracamy "na wszystkie strony" trzy pokrętła wzmacniacza jednocześnie: pokrętło regulacji siły głosu i dwa regulacji barwy dźwięku. Poza wspomnianym już nieznacznym szumem nie powinny być słyszalne żadne odgłosy (gwizd, warczenie, pukanie itp.). Jeżeli tego rodzaju objawy wystąpią (co jest możliwe np. przy wadliwym, niestarannym montażu), można je usunąć bądź przez zwiększenie wartości opornika R10 do około 50÷60kΩ, bądź też zwiększenie pojemności kondensatora elektrolitycznego C2 - nawet do 100μF. O ile okaże się to bezskuteczne, można spróbować zastosować opornik w obwodzie katody pierwszego stopnia wzmocnienia (na schemacie ideowym lewa trioda lampy ECC83). Katoda ta dotychczas była połączona wprost z szyną uziemiającą. Opornik może mieć wartość w granicach 500÷2000Ω. Jednocześnie można zmniejszyć wartość opornika siatkowego tej lampy z 5MΩ do 1÷2MΩ.
   Pierwsze próby ze wzmacniaczem przeprowadzamy przy użyciu gramofonu elektrycznego przyłączonego do gniazd wejściowych. Sprawdzamy wówczas działanie wszystkich regulatorów. Fakt, że obecnie uzyskiwana głośność audycji nie jest wiele większa od poprzedniej, tłumaczy się tym, iż wzmocnienie wnoszone przez pierwszy stopień zostaje nieomal w całości stracone w układzie regulatorów barwy dźwięku, które wprowadzają znaczne tłumienie sygnałów.
   Ze wzmacniaczem może współpracować głośnik o oporności cewki w granicach 4÷8Ω. Wszystkim, którym naprawdę zależy na dobrych wynikach, polecamy stosowanie do wzmacniacza zestawu czterech głośników typu GD18-13/2, połączonych szeregowo-równolegle. Sposób zamontowania i połączenia głośników przedstawiony jest na rysunku 8.


Rys. 8. Zestaw 4 głośników typu GD18-13/2:
a - schemat ideowy, b - połączenie zapewniające pracę głośników we właściwej fazie

Taki zespół głośników posiada oporność wypadkową około 5Ω i łączną moc około 8W. Z opisanym wzmacniaczem, którego moc wyjściowa wynosi około 3÷4W, zestaw ten będzie dobrze współpracował, zapewniając dobre nagłośnienie nawet dość dużej sali. Czułość wzmacniacza jest odpowiednia dla współpracy z przeciętnym gramofonem elektrycznym. Dla współpracy z gitarą elektryczną, czułość może być zbyt mała, należy więc zastosować wstępny wzmacniacz tranzystorowy, o którym już wspomnieliśmy.
   Po zestawieniu układu gitara-wzmacniacz-głośniki dokonujemy - nie bez pewnej emocji - pierwszych prób. Czułość wzmacniacza można wstępnie nieco wyregulować przez dobór wartości opornika R13. Przy mniejszym oporniku czułość układu maleje, przy większym - wzrasta. Maksymalna czułość układu występuje przy całkowicie odłączonym oporniku R13 (maksymalna oporność). Właściwa czułość wzmacniacza jest taka, przy której pełne jego wysterowanie gitarą (gramofonem) następuje przy prawie krańcowym maksymalnym ustawieniu potencjometru regulującego głośność audycji. Jeżeli czułość wzmacniacza okaże się zbyt duża, nawet przy wartości opornika R13 około 10kΩ (mniejszych wartości nie należy stosować) to można ją dodatkowo zmniejszyć przez włączenie pomiędzy katodę pierwszej triody i masę opornika o wartości w granicach 500÷2000Ω (na schemacie katoda ta jest połączona z masą bezpośrednio).
   W warunkach amatorskich wspomniane wyżej "pełne wysterowanie" jest trudne do ustalenia, nie dysponujemy bowiem odpowiedniki przyrządami pomiarowymi. Dlatego też za pełne wysterowanie można orientacyjnie przyjąć takie wysterowanie wzmacniacza, przy którym pracuje on swą mocą maksymalną, lecz jeszcze bez zauważalnych uchem zniekształceń. Zwracamy tutaj uwagę, że jest to słuszne jedynie w przypadku obciążenia wzmacniacza zestawem głośników o łącznej mocy przewyższającej moc wzmacniacza. W przypadkach, gdy wzmacniacz jest obciążony głośnikiem (zestawem głośnikowym) o zbyt małej mocy, zniekształcenia występują wcześniej, przed osiągnięciem pełnego wysterowania wzmacniacza.

(dalszy ciąg w następnym numerze)

Materiał udostępnił Grzegorz Makarewicz, 'gsmok'