Bass-Tonabnehmer

Konzept

Idee

Da der Klang meines Squire P-Bass Special mir immer weniger gefallen wollte, kam der Wunsch nach neuen Tonabnehmern auf. Da es sich dabei ja nur um etwas Draht und ein paar Magnete handelt, konnte ich mich nicht dazu überwinden, Tonabnehmer zu kaufen.

Anforderungen

Ich wollte Humbucker, also Tonabnehmer mit zwei Spulen, die gegenläufig gewickelt sind und in denen die Magnete unterschiedlich polarisiert ausgerichtet sind. Die Tonabnehmer sollten einen schönen, vollen und knurrigen Ton haben.

Technische Umsetzung

Kupferlackdraht

Der Draht, mit dem man die Spulen wickelt, sollte möglichst dünn sein. Dann bekommt man genug Wicklungen auf den Spulenkörper, ohne dass die Tonabnehmer dann riesige Klötzer werden, die nicht mehr in die Gitarre passen. Der 0,1mm Draht, von dem ich noch eine Spule da hatte, war zu dick dafür, also musste ich noch 0,05mm Draht besorgen, bevor es losgehen konnte.

Je nach dem, ob der Tonabnehmer für Gitarre oder Bass sein soll, braucht man verschieden viel Draht, da die Induktivität auch die Resonanzfrequenz des Tonabnehmers bestimmt. Bei Gitarren möchte man einen Gleichstromwiderstand (in Ermangelung von anderen Messgeräten) von circa 5k Ohm erreichen, während die meisten käuflichen Basstonabnehmer zwischen 8k und 10k Ohm haben. Ich habe aber festgestellt, dass ich den besten Ton bei um die 20k Ohm, also pro Spule 10k Ohm Gleichstromwiderstand bekomme. Deshalb bezeichne ich meine Tonabnehmer nach dem Widerstand. In meinem Bass stecken ein 1956 (=19,56k Ohm) und ein 1964er (=19,64k Ohm). Das ist aber wirklich die Grenze, wenn man viele hohe Töne spielt, merkt man den Unterschied zwischen dem Tonabnehmer in der Humbuckerbeschaltung im Vergleich zur Singlecoilbeschaltung. Der Singlecoil klingt klarer, während der Humbucker beginnt, das Signal zu dämpfen.

Magnete

Beim Aussehen der Tonabnehmer orientierte ich mich an den Music Man Humbuckern. Deren Magnete haben einen Durchmesser von 9mm. Ich gab mich mit 8mm x 15mm AlNiCo Magneten zufrieden. AlNiCo Magnete deshalb, weil Neodym Magnete die Saitenschwingung wohl zu schnell dämpfen, da das Magnetfeld zu stark ist.

Den Spulenkörper habe ich aus Hartpapier und den Magneten zusammengebaut. Zuerst hatte ich nur in eine der beiden Platten Löcher für die Magnete gebohrt, da die ja am Ende noch zu sehen sein sollten, aber da die Höhe der Spule den Ton auch beeinflussen soll, baute ich ab dem zweiten Tonabnehmer nur noch Spulenkörper für 5mm hohe Spulen. Die Kanten des Hartpapieres werden noch angeschliffen, damit der Draht möglichst nicht an der Kante hängen bleibt, sondern dahin rutscht, wo er soll.

Wickelmaschine und das Wickeln

Auf keinen Fall würde ich die Spulen per Hand auch nur annähernd konsistent und sauber wickeln können. Also musste eine Wickelmaschine her. Ein paar Minuten später hatte ich aus LEGO und meinem Lötzinnabroller etwas taugliches zusammengezimmert.

Der Draht wird von der Maschine nicht nur aufgewickelt, sondern auch geführt, um eine gleichmäßige Spule zu bekommen. Dazu sind die Übersetzungen so angepasst, dass sich die Spule 84 mal dreht, während sich die Drahtführung nur einmal dreht. 84 mal 0,05mm ergibt 4,2mm. Also immer noch etwas zu wenig für meine Spulenhöhe von 5mm, aber so hat man ein bisschen Luft an beiden Seiten, falls der Spulenkörper sich nicht ganz zentriert dreht.

Hier ein Video von der Wickelmaschine in Aktion: Klick

Damit dauert das wickeln einer Spule je nach der Wickelgeschwindigkeit ungefähr eine Stunde. Man muss ein bisschen herumprobieren bis man eine Einstellung gefunden hat, in der der Draht sauber aufgewickelt wird, ohne an den Seiten herunterzurutschen. Ich hatte auch befürchtet, den dünnen Draht mit der Maschine zu zerreißen, aber das ist nie passiert. Die Geschwindigkeit habe ich über ein einstellbares Netzteil geregelt. Mit 3V hatte ich angefangen, aber wenn die Spule schwerer wird oder die Zahnräder nicht geölt sind, kann der Motor manchmal stehen bleiben. Probiert habe ich es bis 6V, aber da wird der Draht nicht mehr sauber aufgewickelt und man muss häufig nochmal ein Stück abwickeln, um alles in die richtigen Bahnen zu lenken. Als Kompromiss funktioniert 4,5V gut, trotz der hohen Wickelgeschwindigkeit sieht die fertige Spule vernünftig aus.

Zur Überprüfung des Fortschritts verwendete ich eine Feinwaage, mit der ich immer wieder das Gewicht der Drahtrolle ermittelte. Durch die Differenz zum Startgewicht wusste ich, wie viel Kupferlackdraht in etwa auf der Spule ist. Die Methode mit dem Entfernen der Isolierung des Drahtes und dem Messen des Gleichstromwiderstandes ist zwar genauer, aber sehr viel aufwändiger und auch für den Draht gefährlich, da dieser dabei gerne reißt. Die Wiegemethode ist für den Tonabnehmerbau gut genug, denn jegliche Störgeräusche werden vom Humbucker eliminiert.

Nach dem Wickeln habe ich immer zwei Lötösen zur Befestigung der Drahtenden in das Hartpapier geschlagen. So kann man munter an der Spule herumlöten, ohne dass etwas kaputt geht. Am Anfang hatte ich die Bohrungen für die Ösen erst nach dem Wickeln und nur an einem Ende des Spulenkörpers gemacht (siehe Bild oben), aber mittlerweile bohre ich gleich zwischen den jeweils äußersten Magneten an beiden Enden ein Loch, in das dann die Lötöse hinein kommt.

Gehäuse

Das Gehäuse des Tonabnehmers ist eine Hälfte eines Plastikgehäuses mit den Abmessungen 85mmx50mmx30mm von Segor. Mit der Ständerbohrmaschine werden die Löcher für die Magnete gebohrt und dann die beiden Spulen eingesteckt und miteinander verlötet. zwei Tropfen Heißkleber links und rechts halten die Spulen im Gehäuse. Eigentlich sollte man die Tonabnehmer auch noch vergießen, damit nur die Schwingungen der Saiten abgenommen werden. Im schlimmsten Fall hat man sonst ein Mikrofon. Leider habe ich mir den zweiten Tonabnehmer beim Eingießen mit Epoxydharz zerstört, weshalb ich danach vom Vergießen Abstand genommen habe. Ich hatte in die Zwischenräume innerhalb der Spulen mit einer Spritze Epoxydharz gedrückt, wobei mir in einer Spule ein Draht gerissen sein muss.

Hier der Tonabnehmer, den ich mir beim Eingießen kaputt gemacht habe.

Ergebnis

Die Tonabnehmer der letzten Generation, also die 1956er/-64er, die in meinem selbstgebauten Bass werkeln, bieten mir genau das, was ich erreichen wollte. Einen fetten Sound als Humbucker und einen sehr klaren und präzisen Sound als Singlecoils. Für ungefähr 50€ habe ich bisher vier Tonabnehmer gebaut und noch genug Draht für mindestens einen weiteren.

Hier noch Screenshots der Frequenzanalysen aus Audacity wenn man mit meinem Bass die leere E-Saite spielt:

Zuerst der Hals Tonabnehmer, links als Singlecoil rechts als Humbucker

Der zweite Tonabnehmer, links Singlecoil und rechts Humbucker