Anatomia di un pick-up piezoelettrico

Qualche giorno fa stavo suonando il mio amatissimo contrabbasso, e nel frattempo ragionavo sulla necessità di un piezoelettrico per amplificarmi (il bel giorno in cui riuscirò a far partire il mio progetto duo contrabbasso e voce). Per gli strumenti acustici l’amplificazione avviene di solito per mezzo di un pick up piezoelettrico, che altro non è che un materiale particolare che, quando sollecitato dalle vibrazioni meccaniche, emette un voltaggio – ovvero un segnale – che poi viene inviato all’amplificazione.

Davvero, il principio è molto semplice.

Eppure i sistemi di pick-up piezoelettrici di solito costano parecchio.

Ho iniziato quindi a farmi delle domande: forse i materiali che vengono utilizzati sono particolari? C’è qualche segreto che i produttori di pick-up piezo elettrici non vogliono farci conoscere?

Ho cercato quindi a farmi una cultura sull’argomento, fino a incappare in un interessantissimo articolo da parte del liutaio R.M. Mottola (vi consiglio di visitare il suo sito, fonte inesauribile di informazioni sulla liuteria) uscito sulla rivista America Lutherie n.68 – inverno 2001.

L’articolo (dal titolo Constructing an Under Saddle Transducer) è molto chiaro a riguardo, e conferma diverse altre fonti che ho recuperato: un sistema pick-up piezo elettrico può essere costruito con dei banalissimi buzzer a disco, gli stessi che trovate nei biglietti d’auguri.

Tuttavia non è tutto oro quel che luccica. Molte persone che hanno provato questa strada si sono trovati con dei pick-up che suonavano male, senza basse frequenze e con moltissimo rumore di fondo.

Il problema sta tutto nell’impedenza.

modello piezoPossiamo considerare un disco piezoelettrico come una sorgente di corrente in serie a un condensatore del valore approssimativo di 15nf (per i buzzer – altri materiali e altre dimensioni portano valori capacitivi diversi). Quando andiamo a collegare il nostro buzzer a un ingresso con tipica impedenza attorno ai 50k (per non parlare di sistemi non professionali, la cui impedenza è attorno ai 7k) andiamo a creare di fatto un filtro passa alto che taglia tutte le basse frequenze: da qui il suono da “lattina”.

Ma se noi inseriamo la resistenza R1 (in questo caso 3.9M) andiamo ad aumentare l’impedenza e quindi ad abbassare l’effetto filtro passa alto, secondo la vecchia formula del circuito CR, ovvero: 

Ipotizzando che vogliamo pescare tutte le frequenze superiori  a 20hz, dobbiamo usare la seguente formula:

e quindi: R= 1/(2*3,14*20hz*0,000000014Ohm)

che diventa:

R=1/0,0000017584

ovvero:

R=568698

In pratica, per ottenere un taglio difrequenza superiore ai 20hz dobbiamo utilizzare una resistenza da 570k.

Nel caso dello schema sopra riportato una resistenza da 3,9M consentirà al pickup di raccogliere frequenze a partire dai 3hz in su.

Bene, abbiamo risolto il problema del taglio di frequenze e quindi dell’impedenza. Così facendo però abbiamo abbassato di molto la potenza del segnale, che quindi andrà preamplificato.

Per fare questo esistono diversi schemi elettrici che prevedono l’utilizzo di transistor JFET o di op-Amp, che consentono di amplificare il segnale. Gli schemi non sono affatto complessi e possono essere costruiti agevolmente da chiunque abbia un minimo di competenze col saldatore.

mint_box_buffer_schematic.medium

Come potete notare, lo schema di questo buffer (tratto dal sito di Scott Helmke) è estremamente semplice, con un transistor 2N5457 per amplificare il segnale. Come potete notare l’impedenza d’ingresso è definita dalle due resistenze da 4,7M e uno switch, in modo da avere un ingresso Normal e uno High.

Versioni più complesse, con doppi stage di amplificazione, op-amp e chi più ne ha più ne metta, sono disponibili sulla rete: non ne discuterò ora, ma in futuro tornerò sicuramente sull’argomento, per approfondire la costruzione e la progettazione del proprio sistema piezo.

Il costo di tutto il sistema si aggira sulla decina di euro o poco più: certo ci vuole del tempo e della passione, ma sono sicuro che suonare con un piezo da voi costruito sia una grande soddisfazione.

detto questo, andate in pace mie care Facce da Mulo, e buone saldature!

Albe