Come funziona un pickup

di Emiliano Girolami - accordiano DOC #13 | 22 July 2011 @ 13:30 |
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Lo scopo dei pickup è quello di trasformare le vibrazioni delle corde e, possibilmente, del corpo della chitarra in segnale elettrico. La trasformazione rende possibile l’amplificazione e le elaborazioni successive. A parte casi molto rari, i pickup si dividono in dispositivi magnetici e piezoelettrici.

I primi si trovano sulle chitarre elettriche (quasi sempre) e sfruttano il legame imprescindibile che si instaura tra campi magnetici in movimento e correnti elettriche. Più precisamente, se un materiale conduttore è immerso in un campo magnetico che si muove (varia la sua intensità nel tempo) si genera una corrente elettrica. In modo duale, se un conduttore è attraversato da una corrente elettrica, genera un campo magnetico.
Un pickup, nella sua realizzazione più semplice, è composto da un magnete (che genera un campo magnetico fisso) e un avvolgimento di materiale conduttore. Se lo avviciniamo a una corda (che deve essere di metallo) non succede nulla fino a quando non facciamo muovere qualcosa. Il modo più semplice di farlo è suonare. Grazie alla pennata, la corda si mette in movimento e quindi vede variare (anche se di poco) l’intensità del campo magnetico generato dal pickup. Questa variazione genera una corrente nella corda (di intensità molto bassa) la quale, a sua volta, genera un campo magnetico variabile che è raccolto dall’avvolgimento del pickup. Maggiore è il numero di spire della bobina e maggiore è la tensione che si trova ai capi di questa. Questo è il principio, le realizzazioni pratiche sono dei vari tipi (single coil, humbuker, con varie configurazioni dei magneti e diverse tipologie di avvolgimento) che presenteremo nelle prossime puntate della rubrica.

I pickup piezoelettrici sfruttano un altro fenomeno. Ci sono alcuni materiali (cristalli di quarzo o ceramiche) che, quando sottoposti a sollecitazioni meccaniche (leggi vibrazioni) generano una tensione elettrica. Questa tensione è molto bassa e necessita di preamplificazione per poter essere elaborata con i dispositivi (ampli ed effetti) commerciali.
I pickup piezoelettrici vengono installati in zone della chitarra dove l’intensità delle vibrazioni è particolarmente elevata e/o ricca di armoniche. Un punto tipico è il ponte, tra la sella e la base. Alcuni modelli possono essere installati anche in altri punti della cassa.
Con questo tipo di pickup si possono amplificare anche chitarre con corde in nylon.
Questa tipologia si usa molto con le chitarre acustiche e classiche con preamplificazione a bordo o, in qualche caso, separata.

Nota della Redazione: questo articolo fa parte della rubrica Entry Level. Cerca gli altri articoli contrassegnati con questo tag inserendo "#entry level" nel motore di ricerca del sito.

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Tutti i commenti

  • Grazie! :-)
    di Alex94 - accordiano #29404 | 22 July 2011 @ 14:10
    Articolo chiaro molto chiaro, grazie, proprio in questi giorni mi stavo chiedendo come funzionasse DAVVERO un pick-up! :-D non avendo voglia di fare ricerche su ricerche mi avete risparmiato un bel po' di fatica! Grazie mille! :-D Buona musica!
    --
    C'è chi beve per dimenticare...
    Io suono per non
    rispondi
  • complimenti! un articolo veramente bellissimo ...
    di vince6 - accordiano DOC #26876 | 22 July 2011 @ 14:35
    complimenti! un articolo veramente bellissimo e ben fatto =)
    rispondi
  • Una volta letto come funziona viene subito da ...
    di sphinnix - accordiano #22260 | 22 July 2011 @ 15:09
    Una volta letto come funziona viene subito da chiedersi che influenza abbia il legno su tutto ciò. Ebbene, dato che c'è un' indubbia differenza al cambiare del legno, del ponte e del modo in cui il manico è attaccato al corpo, mi sono fatto l'idea che queste cose influiscono sul modo di vibrare della corda. E' per questo che cambia il suono. Qualcuno di voi ha una spiegazione differente e migliore per questa cosa?
    rispondi
    • Re: Una volta letto come funziona viene subito da ...
      di BillyU - accordiano #14094 | 23 July 2011 @ 08:19
      Direi che la tua spiegazione è giusta. Possiamo esporre lo stesso concetto anche in modo diverso: due chitarre che da spente suonano diversamente, anche se equipaggiate con lo stesso pick-up messo nella stessa posizione, suoneranno diversamente anche accese. Ciao.
      rispondi
  • Finalmente !
    di summerandsun - accordiano #22475 | 22 July 2011 @ 19:26
    Finalmente una serie di articoli che aiuti a capire come funzionano i pick up e le differenze tra le tipologie. Era da tempo che attendevo questo momento. Grazie 1000 !
    rispondi
  • In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
    di arcuz - accordiano #23046 | 22 July 2011 @ 22:30
    In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da precisare una piccola cosa, il discorso non mi torna con quanto ho studiato recentemente per una tesina, ma ditemi se sbaglio: per quanto ne so non è la corda che viene attraversata da correnti elettriche, poiché il campo magnetico del Pickup è fisso, e non può generare quindi alcuna corrente nelle corde, ma sono i piccoli poli magnetici del pickup che magnetizzano la porzione di corda sovrastante, che a quel punto genera un campo essa stessa, e quindi, pizzicando la corda, si varia il flusso di quest'ultimo (le cui linee di campo attraversano le spire della bobina del pickup), e si genera appunto una corrente nella bobina: è il nostro segnale elettrico che va poi all'amplificatore. Chiaramente più sono le spire (avvolgimenti del pickup), e maggiore sarà l'intensità del segnale in uscita. Altrimenti essendo il corpo umano un buon conduttore, la corrente (da come dice l'articolo già di piccola intensità) che attraversa la corda dovrebbe disperdersi al contatto del dito con la corda, e quindi non ci sarebbe alcun segnale, no?
    rispondi
    • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
      di Emiliano Girolami - accordiano DOC #13 | 23 July 2011 @ 01:27
      Ciao, quando si ha a che fare con i campi elettromagnetici conviene sempre andarci con i piedi di piombo. Le leggi a cui fare riferimento sono complesse e i fenomeni, spesso, sono il risultato della combinazione di molte concause. Quello che dici potrebbe essere corretto se le proprietà magnetiche dei materiali che compongono la corda (tipicamente acciaio e nichel) fossero tali da far diventare le corde dei magneti indotti. La mancanza di magnetismo residuo nelle corde rimosse dalla chitarra potrebbe confermare la preponderanza della mia tesi (correnti indotte). La tua osservazione mi sembra comunque da prendere in considerazione.
      rispondi
      • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
        di wolfram - accordiano #23725 | 23 July 2011 @ 03:13
        Finalmente il fatto che sto per laurearmi in fisica mi serve a qualcosa!! Ah Ah... Il fatto è che in effetti il campo generato dai magneti è fisso e non è davvero in grado di produrre nessuna corrente indotta in nessun conduttore! Nelle corde non passa nessuna corrente, e d'altra parte non è neanche del tutto vero che le corde sono magnetizzate... infatti non ci sono campi magnetici residui nelle corde, non sono dei magneti, sono semplicemente metalliche e quindi attirate dal campo prodotto dai magneti. E allora dove sta l'inghippo? Semplicemente qualunque conduttore in movimento immerso in un campo magnetico, va a modificare il campo stesso, senza che debba essere magnetizzato, e senza che in esso scorra alcuna corrente. La corda si muove in modo periodico, e quindi la variazione di campo sarà periodica e quindi in grado di generare un segnale elettrico a sua volta periodico e quindi facile da tradurre poi in onde sonore da un diffusore. E' in parte lo stesso principio di funzionamento del Theremin (sì, quello di Jimmy Page in Whole lotta Love): l'antenna produce un campo magnetico e tutto il corpo del musicista, essendo un conduttore, lo modifica. In questo caso ovviamente non in modo periodico, perchè il thereminista o come si chiama non è certo un corpo vibrante (a parte casi di parkinson estremo) e quindi tradurre la variazione di campo in un segnale oscillatorio non è così immediato e penso venga fatto dal circuito elettronico. Immagino che ci sia un oscillatore che produca il segnale base, e che questo poi venga modulato nella frequenza e nell'ampiezza dalla variazione dei campi magnetici prodotti dalle due antenne, ma so questo non sono molto sicuro).
        rispondi
        • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
          di FBASS - accordiano DOC #22255 | 23 July 2011 @ 08:03
          Permettimi una piccola correzione, io sono ingegnere elettrotecnico e feci l'esame di Fisica nel 1969 ( conseguii il mio primo 30 ) con uno dei "Ragazzi di via Panisperna" cioè il Fisico A.Carelli, collobaratore e socio negli anni precedenti la 2° guerra mondiale di Ettore Maiorana, in primis: la corda deve essere avvolta con materiale magnetico o deve essere di materiale magnetico ( corde delle chitare e dei bassi elettrici, prova a fare la stessa cosa con corde non di questo tipo), il funzionamento è lo stesso delle vecchie cuffie magnetiche degli albori della radio, usate però come microfono ( vedi la controversia Itala -USA sull'invenzione del pickup Humbuker da parte di un dipendente dei Telefoni di Stato nel 1939), cioè la vibrazione di un materiale magnetico in un campo generato da un magnete permanente, varia la geometria delle linee di flusso secondo un noto principio che da noi elettrotecnici viene elaborato con il circuito equivalente magnetico che viene risolto con la Serie di Fourier in seni e coseni, di cui l'elemento pari si annulla, in secundis poi il Theremin, conosciuto dal fisico russo che lo inventò negli anni 20's, funziona sull'oscillatore a capacità variabile, lo stesso principio del ponte di Desoty-Wien( quindi è più corretto parlare di campo elettrostatico e non magnetico, se vuoi ti mando la pubblicazione in merito), le mani funzionano da una delle armature del condensatore e l'antenna dell'altra, ciao da Franco.PS) per il piezo bisogna riferirsi alle proprietà dei cristalli di quarzo sfruttati anche, però più drasticamente, negli accendini moderni.
          --
          FBASS
          rispondi
          • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
            di Emiliano Girolami - accordiano DOC #13 | 23 July 2011 @ 09:49
            È sorprende come i temi affrontati nella rubrica entry level diventino poi discussioni approfondite ed appassionate. Non so se è stato già fatto ma potrebbe avere senso descrivere il sistema corda/pickup con le equazioni di Maxwell, definire le condizioni al contorno e risolvere il sistema magari con qualche algoritmo numerico. Arcuz ce n'è abbastanza per una nuova tesina, che ne dici? Trovata la soluzione bisognerà poi esprimerla in modo semplificato per rimanere nell'ambito di questa rubrica. Grazie comunque per i contributi, utili ed interessanti.
            rispondi
            • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
              di arcuz - accordiano #23046 | 23 July 2011 @ 15:44
              Beh, in ogni caso le equazioni di Maxwell non sono affatto estranee al discorso che stiamo facendo noi, semplicemente il mio approccio nello spiegare dov'era secondo me l'inghippo nell'articolo era il più possibile "da bar", così che tutti potessero capire a cosa mi riferivo, in ogni caso nella mia tesina chiaramente c'era una trattazione abbastanza più approfondita (anche a livello di matematica), con i dovuti riferimenti alle equazioni di cui parli, e chiaramente alla legge di Faraday-Neumann-Lenz. In ogni caso ho introdotto questa discussione coi dovuti dubbi, dato che so che qui c'è gente che ne sa molto ma molto più di me, e le risposte infatti non sono mancate! Il bello di questo spazio è anche questo, la curiosità e la voglia di sapere di tutti vengono alimentate dall'esperienza di ognuno nel proprio campo, ed è davvero una gran cosa a mio parere. :)
              rispondi
              • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                di Cukoo - accordiano #17731 | 23 July 2011 @ 16:19
                Semplificando (e correggendo il mio precedente intervento): se una corda a vuoto vibra non c'è nessuna corrente che la percorre semplicemente perchè non c'è nessun circuito chiuso. Se invece, con ponte conduttivo, uso un capotasto mobile si formano delle maglie (corda-ponte-tasto-corda). Suonando una o più corde varia la geometria della maglia in presenza di campo magnetico e quindi ci dovrebbe essere anche una corrente indotta che percorre le corde (oltre e indipendentemente dalla corrente nell'avvolgimento del PU, dovuta alla deformazione delle linee di campo provocate dal movimento della corda). Che ne dici?
                rispondi
                • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                  di valeriomas - accordiano #8328 | 02 August 2011 @ 23:41
                  Perche' dici che nella corda non puo' scorrere corrente? Secondo me invece la corda e' da vedere un po' come un'antenna il cui segnale viene captato dall'avvolgimento. Chi fa scorrere corrente nella corda? Il suo movimento all'interno del campo magnetico generato dal magnete. No?
                  rispondi
                  • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                    di Cukoo - accordiano #17731 | 03 August 2011 @ 09:52
                    Se c'è movimento della corda nel campo magnetico e un circuito chiuso c'è una piccola corrente, altrimenti la corrente è nulla. Per quanto riguarda le antenne una corda di chitarra potrebbe andare bene per rice-trasmettere a 100 MHz circa.
                    rispondi
                    • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                      di valeriomas - accordiano #8328 | 03 August 2011 @ 12:00
                      Anche se il circuito non e' chiuso la corrente circola comunque. Dovrebbe essere nulla nei nodi (ad es. ai due capi della corda) e massima nei ventri (da qui il mio paragone con le antenne). Altrimenti come fa a generare il campo magnetico variabile che poi viene captato dall'avvolgimento? Valerio.
                      rispondi
                      • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                        di Cukoo - accordiano #17731 | 03 August 2011 @ 12:35
                        La corda muovendosi provoca delle variazioni delle linee di campo del magnete. Queste variazioni provocano una corrente nell'avvolgimento del pickup. Questo è il fenomeno per cui una chitarra elettrica funziona. La corrente nella corda è un fenomeno secondario (che si può facilmente misurare), e che può avvenire solo se c'è un circuito chiuso (la corrente in un circuito aperto è sempre nulla). Inoltre, non puoi avere in un conduttore correnti nulle in un punto e correnti non nulle in un altro punto. Urge un ripasso di elettrotecnica!
                        rispondi
                        • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                          di valeriomas - accordiano #8328 | 03 August 2011 @ 14:42
                          Un ripasso di campi elettromagnetici (piu' che di elettrotecnica) in effetti ce l'avrei bisogno, ma la voglia e' quella che e' :) Di sicuro so che per far scorrere corrente in un conduttore non c'e' bisogno di un circuito chiuso: vedi l'esempio di un'antenna lineare (che altrimenti non potrebbe irradiare) o piu' semplicemente prendi un circuito fatto da un generatore in alternata ed un condensatore (la corrente e' nulla ai capi del condensatore e variabile altrove). Certo che corrente continua non ci puo' scorrere... In realta' credo che le due teorie emerse nell'articolo (quello della corrente nella corda e quella della modifica alle linee di campo del magnete) siano due modi alternativi di spiegare lo stesso fenomeno fisico.
                          rispondi
                • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                  di arcuz - accordiano #23046 | 23 July 2011 @ 20:05
                  Non capisco dove si inserisca questa situazione da te descritta nel nostro discorso, ma forse mi sembra un pelo una forzatura! Io parlavo di una situazione "standard", ma in ogni caso il mio capotasto ad esempio ha uno strato in gomma nella parte che tocca le corde, che è comunque un isolante e quindi credo che il tuo discorso non funzionerebbe! Ti ricordo poi che comunque capotasto o no la corda quando viene premuta tocca il tasto, che è sì metallico, ma incollato sul legno, per essere un circuito chiuso e con delle maglie in qualche modo la corrente dal tasto dovrebbe poter tornare indietro in qualche modo al ponte, altrimenti la corda in questa situazione è semplicemente un filo percorso da una corrente, capotasto o non capotasto, ponte conduttore o no! Spero di essermi fatto capire, in ogni caso correggetemi se sbaglio o se non ho capito il discorso :)
                  rispondi
                  • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                    di Cukoo - accordiano #17731 | 23 July 2011 @ 21:24
                    1- La maglia che si crea col capotasto mobile è: Tasto - Corda 1- Ponte- Corda 2- Tasto. Volendo, ma non voglio forzare la situazione, siamo qui per divertirci, questa piccola corrente si può pure rilevare con mezzi molto semplici.
                    rispondi
                    • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                      di arcuz - accordiano #23046 | 23 July 2011 @ 21:34
                      Beh sì, non l'avevo vista in questo senso, è possibile che questa sia comunque uno dei fattori che entrano in gioco, ma non credo che sia la causa principale del funzionamento del sistema, altrimenti i diddley bow che hanno una corda sola, e spesso nemmeno hanno i tasti, non dovrebbero funzionare! :)
                      rispondi
                      • Re: In realtà nella mia ignoranza credo ci sia da ...
                        di Cukoo - accordiano #17731 | 23 July 2011 @ 22:41
                        Infatti è un fenomeno sostanzialmente indipendente dalla rilevazione del segnale tramite PU. Il tarlo che vorrei mettere nell'orecchio del fisico è questo: se invece di rilevare il segnale dei PU (che ovviamente continuano a fare il loro mestiere di magneti) io andassi a misurare la corrente di cui stiamo parlando, avendo cura chiaramente di mettere un capotasto conduttore (oppure di collegare elettricamente le meccaniche) e usando sei amperometri ideali, uno per ogni corda, che tipo di segnale ne uscirebbe?
                        rispondi
  • E' vero, do atto che mi sono dimenticato di ...
    di wolfram - accordiano #23725 | 23 July 2011 @ 14:36
    E' vero, do atto che mi sono dimenticato di dire che la corda deve essere di materiale ferromagnetico per poter risentire del campo. Chiedo venia... riguardo al theremin.... erano mie farneticazioni deduttive, non sapevo bene come funzionasse, e sicuramente hai ragione tu. Ricordo che anni fa ho assistito alla costruzione di un theremin amatoriale fatto da un prof di elettronica nella mia università di fisica, ma non mi ricordavo molto il proncipio di funzionamento, anche perchè non ho partecipato alla costruzione, ho solo poi provato a suonarlo (very difficult). Era un esperimento molto interessante, e funzionava... anche se suonava ovviamente veramente male (come timbro dico... quello della moog è un'altra cosa :) Immagino che se costruire un pickup che suoni bene non sia proprio immediato, costruire un theremin sia alquanto più arduo..
    rispondi
  • alt è l'ora di mettere la parola fine a queste imprecisioni pazzesche.
    di cosymyx - accordiano #17699 | 28 July 2011 @ 20:01
    La legge dice che se un campo magnetico varia nel tempo le sue caratteristiche, genera una corrente indotta in un filo o avvolgimento presente nelle vicinanze di detto campo magnetico. Sono stati citati due metodi per far accadere questo : o si muove il magnete rispetto al filo, o si muove il filo rispetto al magnete. Ma esiste un TERZO sistema : far variare il TRAFERRO. Il traferro è lo spazio che intercorre tra i poli del magnete. Nel caso del pikup della chitarra quale è l' avvolgimento in cui si genera il segnale ? la bobina ! e sta ferma !!!!! il magnete sta fermo !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! la corda non è un magnete, non porta corrente, dovete solo considerarla come una variazione della forma fisica del magnete. Vibrando la corda (di metallo) non fa altro che far variare la strada che compie il flusso magnetico prima di ricongiungersi ai poli . Cambia la forma fisica del magnete, in sostanza. Ecco come si genera il segnale. Ciao da Cosimo.
    rispondi
  • haaa il theremin... vi invito ad andare a leggere su vikipedia...,
    di cosymyx - accordiano #17699 | 28 July 2011 @ 20:13
    in pratica (in due parole e mezzo) si tratta di generale un segnale, che viene diversamente ricevuto dalle due antenne al frapporsi della mano. Questa modulazione viene amplificata. arriciao da Cosimo. :)
    rispondi
  • Ottimo articolo. Non mi torna pero' una ...
    di valeriomas - accordiano #8328 | 02 August 2011 @ 23:48
    Ottimo articolo. Non mi torna pero' una piccola cosa. ***la corda si mette in movimento e quindi vede variare (anche se di poco) l’intensità del campo magnetico generato dal pickup. Questa variazione genera una corrente nella corda*** Anche se la corda si muove in un campo magnetico di intensita' costante si genera corrente. Ciao, Valerio.
    rispondi

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