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ncarmona    450

Obrigado pelos posts. Estão excelentes.

 

Só há duas coisas que me deixaram confundido.

«As próprias soldaduras nos potenciómetros comportam-se como condensadores. No fundo, o contacto físico muito próximo entre dois materiais diferentes formam um condensador.»

Pelo que sei, o condensador é ditado pela próximidade de dois condutores separados por um material isolador. No caso de contacto físico não temos esse isolamento. Por isso é que se usam consensadores em alguns circuitos para os proteger de corrente contínua sem afectar o seu desempenho no "processamento" de corrente alterna - pelo facto de o consensador se comportar como um isolador "selectivo". No caso dos pickups o efeito de consensador é ditado, tal como já disseste, pelo facto de o fio da bobine estar revestido de um material isolador muito fino e, como tal, as bobines dos pickups são (também) um condensador - superfícies metálicas separadas por um elemento isolador.

 

«um pickguard que não tenha um revestimento metálico (papel de alumínio ou papel de cobre, normalmente) ligado à massa, comporta-se como um condensador em contacto com o corpo da guitarra.»

O revestimento metálico dos pickguards tem como objectivo evitar interferências elétricas externas que possam ser captadas pelos fios e demais elementos eletrónicos dentro da guitarra, "transportando-as" directamente para a terra. Não estou a ver como é que um pickguard de plástico (não revestido de qualquer elemento metálico) possa fazer de condensador uma vez que não existe a topologia condutor/isolador/condutor.

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F.Coelho    230

Obrigado pelo post @ncarmona .

Peço desculpa pelo meu excesso de preciosismo. E não terei sido muito rigoroso de facto. Já há muito tempo que abandonei os estudos e por vezes a coisa pode não sair tão bem. Por isso obrigado pela intervenção.

No que respeita às soldaduras a formação de condensadores virtuais pode dever-se: às impurezas de materiais da solda e na diferença de materiais da solda, do fio e do ponto de solda que apresentam diferentes valores de condutividade; diferenças de potencial entre a almofada da solda e a massa; entre proximidades de soldaduras. Mas os valores (que encontrei) andarão na volta da potência de 10 levantado a -15 Faraday o que é perfeitamente desprezível na região do áudio (representando uma resistência à massa da ordem dos 1.000.000.000 Mega Ohm, o que para o áudio é uma resistência infinita), só tendo importância nas micro-ondas e sistemas digitais (daí haver uma grande importância na micro-soldadura).

No que toca ao pickguard a situação volta-se a colocar entre as diferenças de materiais e o carregamento electrostático a potencial eléctrico de diferente valor. E se pensarmos na velha experiência da caneta a roçar num pano de lã para atrair um pequeno pedaço de papel, também podemos pensar que, enquanto tocamos, o verniz da guitarra roça na nossa roupa. O isolamento pretende que esta diferença de potencial seja descarregada para a massa. Encontrei na net pessoas referindo que já sentiram a experiência de obterem um som diferente com um pickguard diferente. Também não iria tão longe.

No fundo são tudo preciosidades, tal como o artigo o é. Mostra-nos como podem existir alterações no som, mas por vezes e no final pouco do que o autor fala importa. Ficamos mais ricos no conhecimento, mas na prática os pequenos ajustamentos que se possam fazer numa determinada configuração têm resultados praticamente imperceptíveis para o humano comum. E muitas vezes a procura dessa perfeição resulta em gastos de grande monta desnecessários. Para terminar, a temperatura e a humidade afecta a condutividade e as madeiras da guitarra, respectivamente, pelo que a perfeição que pretendamos alcançar pode ser eliminada tocando ao vivo num ambiente muito quente e húmido, por exemplo.

 

Continuando.

O fenómeno de ressonância é muito recorrente no nosso mundo e pode acontecer tanto a nível micro (molecular) como a nível macro (estruturas grandes).

Para dar um exemplo, vou falar daquilo que se chama a ressonância de um porto.

Muitas vezes fazemos visitas à beira-mar. E por vezes passamos por uma marina, ou por um porto de abrigo e vemos as embarcações amarradas aos cais num grande alvoroço, aos saltos. E olhamos lá para fora, para o mar, e vemos que até não está mau tempo, só uma pequena ondulação certinha.

Ora se é um porto de abrigo, porque é que as embarcações não estão seguras com um mar tão calmo? Porque é que estão sujeitas a forças tão fortes que podem originar a ruptura dos cabos que as seguram aos cais?

Isto tem a ver com o fenómeno de ressonância. Cada porto tem uma frequência de ressonância. Isto é, para cada porto existe um determinado tipo ondas (com uma determinada direção e velocidade) que induz uma amplificação da altura das ondas dentro dele (por fenómenos de reflexão e refracção das ondas).

Ao contrário do que acontece num pickup, em que a ressonância dá uma mais valia ao som produzido, este fenómeno num porto tem um efeito nefasto na segurança das embarcações.

Como se pode contrariar ou minimizar este fenómeno?

Estão em jogo forças muito grandes e como tal, como se diz: “Para grandes males, grandes remédios.” A construção de molhes suplementares poderá vir a atenuar este efeito. Ao mudar-se a configuração que a infraestrutura apresenta ao mar altera-se a frequência de ressonância e a intensidade do efeito dentro do porto. Deu para perceber?

 

Ora num pickup acontece algo semelhante.

O autor refere:

“The resonant frequency of most available pickups in combination with normal guitar cables lies between 2,000 and 5,000 Hz.”

E mais à frente:

“The resonant frequency depends on both the inductance L (with most available pickups, between 1 and 10 Henries) and the capacitance C. C is the sum of the winding capacitance of the coil (usually about 80 - 200 pF) and the cable capacitance (about 300 - 1,000 pF).* Since different guitar cables have different amounts of capacitance, it is clear that using different guitar cables with an unbuffered pickup will change the resonant frequency and hence the overall sound.”

*Por mim sublinhado e posto em bold

“Pickup, pots in the guitar, cable capacitance, and amp input impedance are an interactive system that must not be split up into its parts. If you analyze the properties of the parts separately you will never understand how the system works as a whole. The sound material a pickup receives from the strings is not flavoured by the pickup alone but by the complete system. This includes the guitar cable.
 

Num pickup quando adicionamos potenciómetros, condensadores e cabos com uma determinada capacitância é semelhante à construção de molhes junto a um porto.

No fundo estamos a alterar a frequência de ressonância do sistema da nossa guitarra e assim a extrair um som diferente consoante as características dessa adição. E atente-se à afirmação do autor:

“Another cable, another sound! This is a shame but it is true. You can easily check it up.”

E dou por terminada a análise do fenómeno de ressonância.

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F.Coelho    230

Continuando o artigo, o autor aborda a seguir o problema das correntes de Eddy.

Não tenho conhecimentos sobre este fenómeno. Ou por outra, são conhecimentos muito superficiais. Tive contacto com o tema no campo da circulação oceânica, mais especificamente no que se refere à famosa corrente do Golfo (do México).

Com certeza que muitos já viram filmes sobre o triângulo das Bermudas, na sua maioria desprovida de validação científica. Mas penso que retiveram aquela cena em que não havendo vento já há alguns dias as pessoas a bordo da embarcação acabam por ter uma sensação de pânico por estarem a ver a mesma carcaça de um animal marinho que tinham visto dias antes. Tal facto ditava que tinham voltado ao mesmo sítio (não é bem assim, mas para efeitos de filme funciona). Ou o mesmo será dizer que andaram a navegar num círculo.

Ora este circulo de corrente é chamado Eddy current. A corrente do Golfo durante o seu trajecto gera correntes (círculos de Eddy) como se pode observar na imagem 2 desta página:

http://tornado.sfsu.edu/geosciences/classes/m415_715/monteverdi/satellite/Oceanography/eddy.htm

 

Também são designadas correntes de Eddy as correntes formadas em superfícies metálicas por variação do campo magnético. Este assunto é muito mais subjectivo que aquele que ocorre na corrente oceânica do Golfo, pois não se vêm e são uma coisa muito aleatória.

Se quiserem ficar com os olhos em bico abram a página https://en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current e voltem a fechar. Mas adiante, o que importa reter (e neste campo tenho de acreditar) é que o autor refere:

Eddy currents have a threefold effect: First, they reduce resonance superelevation, sometimes to the point of eliminating it completely; secondly, they steepen the slope of frequency transmissions at a height far exceeding the resonant frequency, where 18 dB/octave slopes can be measured. This slope is inversely proportional to the threefold power of the frequency. Thirdly, they cause the frequency transmission curve to drop slightly below the resonant frequency, ..."

Resumindo, estas correntes num pickup diminuem a amplitude do fenómeno de ressonância, acentuam a atenuação das frequências acima da frequência de ressonância e introduzem uma pequena atenuação antes de se atingir a frequência de ressonância.

As setas na imagem seguinte assinalam as zonas dos efeitos mencionados, em comparação ao gráfico inicial sem esses efeitos:

5c543b330c765_CorrentesdeEddy.png.bdb7d2c4c324210867bb6e313e1f8c34.png

Procurando dar um exemplo prático, vasculhei na base de dados http://zerocapcable.com/?page_id=400 e encontrei estes dois pickups que têm uma curva aproximada ao que se referiu:

5c54976818ed0_Pickupsfender.png.297beb8928aa9f7265f3c6341bfd4fff.png

 

O que importa reter quanto a este efeito?

O autor refere, por exemplo, que as capas dos humbuckers são responsáveis pelo aparecimento deste efeito, pelo que muitos guitarristas retiram estas.

Outra coisa que importa referir é que quando se fala de sustain tem de se falar em aço. Isto é, os blocos de aço no circuito mecânico das cordas aumentam o sustain. Veja-se o caso dos blocos de aço que estão à venda para os tremolos que têm como finalidade aumentar o sustain.

5c543b53db9c4_Blocodeao.thumb.png.86540df95e4319229af45ff555782b8d.png

https://www.callahamguitars.com/strat_trem_block_catalog.htm

 

(Nota: Já vi na net uma pessoa que colocou uma barra de aço a atravessar o corpo da guitarra, no prolongamento do braço, para aumentar o sustain. Imaginem o peso e as correntes de Eddy.)

Portanto chega-se à conclusão que as correntes de Eddy e o sustain são inimigos. Se se quer sustain então teremos mais correntes de Eddy e maior atenuação do efeito de ressonância.

Como resolver o problema de maior sustain? Penso que deverá ser visto caso a caso, guitarra a guitarra. Implica gastar dinheiro e sentir os resultados obtidos.

Uma das formas de reduzir o efeito das correntes de Eddy é em vez de se ter um bloco de aço integral substituí-lo por um conjunto de lâminas metálicas que assumem a mesma geometria. Veja-se a imagem de um corpo de um transformador:

5c543b6a7228b_Corpodetransformador.png.5e01f2e006aec2a593c79a17b6be1c15.png

 

Os próprios magnetos dos pickups estão sujeitos a correntes de Eddy e é curioso observar o pickup da próxima figura:

5c543b7b4229f_pickuplaminado.png.3140ab95d5f0df13b6f11405fa21ffc3.png

Imagem obtida de https://www.thomann.de/pt/seymour_duncan_ssvr1n_wh.htm

Neste pickup houve uma preocupação de "laminar o magneto" (em vez do tradicional magneto na parte inferior, existem dois magnetos mais finos que foram "partidos" ao meio). Curioso não é?

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F.Coelho    230

No que respeita à alteração de som numa guitarra o autor refere que existem várias maneiras, tais como:

"Install new pickups. This method is most common, but also the most expensive."

Este método não oferece dúvidas e já foi testado por muitos de nós aqui no fórum.

A seguir refere:

"Change the coil configuration of the built in pickups. This is possible with nearly all humbucking pickups. Normally, both coils are switched in series. Switching them in parallel cuts the inductance to a quarter of the initial value, so the resonant frequency (all other factors including the guitar cable being equal) will be twice as high."


O problema não é assim tão simples e o que o autor procura aqui é fazer uma simplificação.

Quando se unem duas bobines de um humbucker em série o esquema eléctrico complica-se (de facto passa-se para um filtro de 4.ª ordem que é um “bicho” duro de roer). Vamos tentar simplificar sem entrar em fórmulas matemáticas.

Circuito em série

Todos nós sabemos o que é uma ligação em série. Por exemplo, quando queremos obter uma alimentação de 9 volts podemos ligar 6 pilhas de 1,5 volts em série. Neste caso o valores individuais de cada pilha somam-se e obtém-se os 9 volts (6 X 1,5 = 9).

Já no caso da ligação em paralelo, por mais pilhas de 1,5 volts que se acrescente a tensão de saída será sempre 1,5 volts.

Para o caso de um humbucker físico veja-se a forma de ligação em série das suas bobines:

5c617b0f7a9fd_Humbuckerligadoemsrie.png.2d4846c3f8d66a5f4d3f2717844709eb.png

Vejamos a imagem do circuito ideal de um humbucker.

5c617b1f129f8_Circuitoligaoemsrieideal.png.4c51c1e76db0198d00685cddd06c9bbf.png

Cada bobine produz o seu sinal que se somam mutuamente, pelo que, será razoável pensarmos que assim obtenhamos um valor duplo daquele que obteríamos utilizando uma só bobine (tal como as pilhas em série), como se mostra na figura abaixo (para o circuito ideal)

5c617b3eee702_Circuitoligaoemsrieidealsomadesinais.png.3885a1344afb6023d931ccb34824ab49.png

(Nota: Atenção que ao termos um som duplo não quererá dizer que tenhamos uma sensação que o som duplicou, pois o nosso ouvido não funciona assim, como já tive ocasião de referenciar num tópico que aqui criei.)

Mas tal como já vimos o circuito está longe de ser ideal, pois é constituído por condensadores virtuais e resistências. Vamos mostrar o circuito equivalente real de um humbucker.


5c617b48690c7_Circuitoequivalentedeligaoemsrie.png.5fbe98e8d0595d7c78c7cb31c78085cd.png

No próximo post veremos como actua cada bobine em relação à outra.

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F.Coelho    230

Consideração teórica

Antes de avançarmos mais, convém ter em mente o seguinte:

Vamos supor que temos um circuito oscilatório que produz uma frequência de 10.000 ciclos por segundo (10.000 Hz).

Existe alguma maneira de se obterem frequências maiores a partir deste circuito?

Utilizando circuitos passivos (compostos por componentes passivos, isto é, resistências, condensadores e bobines) a resposta é não.

(Nota: Faço uma ressalva para as micro-ondas que andam à volta dos 3.000.000.000 Hz! As micro-ondas e frequências superiores começam a ter um comportamento especial (podemos falar em cavidades de ressonância onde as ondas se "alteram"). No entanto, aqui a duplicação de frequência (no fundo trata-se de uma filtragem do harmónico de segundo grau)  tem como consequência uma perda de potência associada. Ver por exemplo o componente passivo apresentado neste link:

https://www.pasternack.com/images/ProductPDF/PE8600.pdf )

No caso das guitarras eléctricas também estão presentes os harmónicos de diversa ordem, mas quando estas frequências ultrapassam a resposta de um pickup começam a ser fortemente atenuadas e só com circuitos activos (amplificadores específicos) é que passam a ter algum valor no espectro do som que é reproduzido.

Podemos dizer que, na Física não se podem gerar frequências mais altas a partir de um dado sinal sem lhe acrescentar energia. Pelo contrário, quando se retira energia, por dissipação calorífica, a toda a coisa da Física esta degenera ou em potência ou e em frequência.

Assim, a resposta à nossa pergunta seria: Para se obter a frequência de 20.000 ciclos por segundo, o mais natural, seria utilizar um circuito alimentado por corrente eléctrica multiplicador da frequência por 2.

Onde pretendo chegar?

Seguindo este princípio no caso de um Humbucker, que é constituído por duas bobines (pickups), não existirão frequências superiores à frequência mais alta “produzida” por uma bobine (pickup) individualmente. Isto é, se uma bobine (pickup) tem uma frequência de ressonância de 10.000 Hz, por mais circuitos passivos que se coloquem entre ela e o amplificador, esta frequência não sobe, pelo contrário, desce.

Portanto, qualquer comparação de sinais que se faça independentemente do tipo de ligação das bobines (pickups) de um humbucker deve-se ter em mente que a referência é uma bobine (pickup) isolada. Uma bobine (pickup) solitária é a que proporciona a melhor resposta em frequência. É a referência pura.

Tudo o que se possa ligar a esta que tenha um carácter passivo, incluindo uma outra bobine (pickup) ou potenciómetros, condensadores (condensador do circuito do tone ou os condensadores virtuais dos cabos de ligação) e bobines tem como consequência directa degenerar o “sinal puro” daquela em perda de potência e ou perda das frequências mais altas.

Nota: Quando aqui refiro a bobine de um pickup coloco a seguir entre parêntesis a palavra pickup. Quando não o faço, refiro-me a bobines puras.


 

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F.Coelho    230

A abordagem que se vai seguir para analisar a ligação de duas bobines(pickups) em série num humbucker, passará por analisar dois fenómenos em separado e depois juntá-los.

Para se fazer uma analogia, vejamos o seguinte caso (é um pouco tosco, mas pretende-se que haja alguma compreensão):

Temos dois remadores num bote: o remador A e o remador B. Os dois remam com a mesma cadência e queremos saber a que velocidade o bote segue.

Em vez de analisarmos o problema no global, vamos analisar primeiro a situação em que o remador A rema e o remador B fica parado. E depois o inverso. E finalmente somam-se as duas análises individuais.

Não sendo rigorosa, esta abordagem em separado permite dar uma visão bem aproximada do que ocorre na realidade (para o caso dos nossos remadores, podemos chegar a um valor teórico de 4,8 Km/h, por exemplo, embora o bote vá na realidade a 5 Km/h – já é uma boa aproximação).


 

No caso das nossas bobines(pickups) já vimos que são geradoras de tensão graças ao magneto que possuem.

Então o que vamos fazer, tal como no caso dos remadores, é retirar o magneto a uma bobine e ver o efeito produzido e depois o inverso.

As imagens que se seguem traduzem tal situação.

5c76b69c1622f_Circuitoequivalentedeligaoemsrie-BobineBdesligada.png.d5c571b06b6ed6cf8c972b7f98ab1390.png

 

5c76b6a2c9e76_Circuitoequivalentedeligaoemsrie-BobineAdesligada.png.a6abe9079f7feebce98d523d86223212.png

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F.Coelho    230

Vamos ver o que se passa na 1.ª situação, em que temos a bobine (pickup) B sem magneto.

O circuito equivalente resultante será o apresentado do seguinte quadro:

5c7fb37875260_Quadro1.png.b5e34a3e463627fa12036fd0f32be17c.png

 

Do lado esquerdo temos a bobine A (pickup) a injectar sinal na bobine B (sem o magneto).

O equivalente da bobine B é um típico filtro de corte de frequência de ressonância.

Quem quiser ver o paralelo poderá ver aqui neste vídeo do Youtube:

https://www.youtube.com/watch?v=V-BNxWbEQbw

Este vídeo é algo complicado, mas o que há a reter no caso da nossa situação é o seguinte:

- A bobine B pouco efeito provoca no sinal da bobine A, à excepção de uma pequena atenuação derivada do carácter resistivo daquela;

- No entanto para uma banda de frequências (centrada na frequência de ressonância), a bobine B não deixa passar sinal para fora do humbucker.

Desta forma, apesar da bobine A, como pickup isolado, continuar a "produzir" frequências altas, a bobine B corta a frequência de de ressonância da bobine A. Como resultado, em comparação a uma bobine isolada, o som torna-se mais grave, pois existe perda nas frequências mais altas.

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F.Coelho    230

Agora vamos analisar a outra situação, com a ajuda da imagem seguinte:

5c88e7d154394_quadro2.png.860ad1453ca50f0bcae94d55d1d851ea.png

 

Do lado esquerdo temos a bobine A (pickup) sem o magneto. Do lado direito temos a bobine B a injectar o sinal directamente para fora do humbucker. magneto).

O equivalente da bobine A é um típico filtro de corte de frequência de ressonância (à semelhança do que vimos anteriormente para a bobine B).

O que se passa nesta situação?

- A bobine A pouco efeito provoca no sinal da bobine B, à excepção de uma pequena atenuação derivada do carácter resistivo daquela;

- No entanto para uma banda de frequências (centrada na frequência de ressonância), a bobine A apresenta-se com uma resistência (reactância) muito elevada e o sinal da bobine B acaba por sair do humbucker no seu estado puro. Ou seja, não existe atenuação das altas frequências.

Juntando agora as duas situações obtemos o seguinte resultado:

5c88ee4c490d9_Resumodaanlise.png.5835759bba538a4823317a41c162427e.png

Como interpretar este quadro?

Vamos recorrer à base de dados da http://zerocapcable.com/?page_id=400 e vejamos a seguinte imagem (atenção que esta figura é meramente ilustrativa para fins de compreensão)

 

5c88f03fcc89f_Comparaoderespostas.png.e795678b56c60833a012dcae4d26dfc8.png

 

Vamos comparar um pickup single coil da Fender com um Humbucker da Ibanez.

A single coil da Fender tem uma resposta idêntica para todas as frequências até chegar perto dos 6.000 Hz, momento em que começa a perder aquela.

No humbucker da Ibanez vemos que nos 6.000 Hz o nível de ganho é igual à single coil da Fender. No entanto o humbucker apresenta um ganho de praticamente 10 dB (o dobro) para as frequências até de 1.500 Hz. Ou seja, embora em ambos os dispositivos as frequências até 6.000 Hz estejam lá, o que se passa é que no caso do humbucker os graves e os médios têm maior ganho (pela soma das situações apresentadas na tabela) e assim o nosso ouvido tem a sensação que os agudos desapareceram.

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F.Coelho    230

No YT encontrei um vídeo interessante sobre a manufactura de uma guitarra que, sem dúvida, não deixa de ser uma obra de arte (é uma série de 4 vídeos):

https://www.youtube.com/watch?v=f3FUuLkU-mI&list=PLp6z5fUMeeAaGaF2jZ-mMPKdow_Ptp6Zh

O que me saltou mais à vista foi a solução encontrada com a utilização de papel de cobre e varetas de alumínio na sua construção.

Esta original solução, depois do que foi dito num dos post atrás, terá como desvantagem o favorecimento do aparecimento de correntes de eddy o que se traduz numa menor resposta dos pickup's, nas altas frequências.

O vídeo de teste da guitarra é este:

https://www.youtube.com/watch?v=8CqPfhddnvk

A guitarra apresenta um som agradável nalgumas situações. No entanto seria interessante ter um padrão de referência. Talvez uma guitarra com um normal corpo com a mesma electrónica.

Só com uma comparação poderemos constatar se valeu de facto todo um imenso trabalho (isto é, se houve um ganho em eficácia).

Mas atenção, não deixa de ser um trabalho original com bastante arte.

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F.Coelho    230

Encontrei este assunto por acaso: Dummy Pickup Coil.

O objectivo é o cancelamento do fenómeno "Hum" que tem a ver com a interferência electromagnética da corrente da rede de distribuição.

Esta bobine dummy pretende transformar uma single coil numa single coil noiseless.

Achei curioso este assunto, pois quando fiz a análise das duas situações de um humbucker em ambas uma das bobines actua como dummy.

Tal como referi anteriormente, todo o componente passivo que se coloque no sistema tem como resultado diminuir as altas frequências.

Esta bobine dummy pode ter um resultado agradável desde que não se aproxime demasiado em valor de resistência (ou diria reactância) da single coil.

Para quem quiser saber mais, deixo aqui este artigo.

http://www.frettech.com/frettech/dummy/index.html

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