De introductie van de elektrische gitaar heeft de geschiedenis van muziek een volledig andere richting in gestuurd. Het was specifiek de uitvinding van het gitaarelement (ook wel pickup genoemd) die een elektrische gitaar mogelijk maakte. Dit is het essentiële onderdeel die de trillingen van de snaren opvangt en omzet in elektrische signalen, die verwerkt kunnen worden door versterkers of audiosystemen. Maar hoe gaat dat precies? In deze blog leggen we je uit hoe deze elementen precies in elkaar zitten.

Een basisoverzicht van de werking van pickups

Gitaar pickups bestaan uit een magneet en een spoel. Voor de magneet worden doorgaans twee soorten materiaal gebruikt: Keramiek of Alnico. Hieromheen zit een koperdraad omheen gewikkeld, wel 6000 tot 8500 keer. Samen werken ze als een elektromagneet, waardoor een permanent magnetisch veld boven de pickup ontstaat. Wanneer een elektrische gitaarsnaar daar doorheen trilt, verstoort dit het magnetische veld. Het principe hierachter werkt hetzelfde als de manier waarop een snaar geluidsgolven creëert in lucht.

Magnetische trillingen behoren tot dezelfde natuurkundige kracht als elektriciteit: Electromagnetisme. Dus wanneer het magnetische veld boven het element trilt, neemt de elektrische geladen deeltjes binnen de spoel deze trilling over. Zo ontstaat binnen het element een elektrisch signaal. Dit signaal heeft dan dezelfde eigenschappen als de geluidsgolven die de snaar in de lucht heeft gecreëerd. Het is dit signaal dat verwerkt kan worden door effectpedalen, versterkers en audiosystemen.

Elektrische gitaar elementen

De constructie en het ontwerp van de spoel en de magneten bepalen wat voor soort element het is. Wat hierboven is omschreven, met een enkele spoel is een single-coil. Deze zijn populair dankzij hun heldere toon en uitstekende articulatie. Gitaren met single-coils geven dat twangy geluid dat veel gebruikt wordt in blues, rock en country. Maar zoals gezegd hebben elementen elektromagnetisch geladen deeltjes in de spoel. Deze trillen vanuit hunzelf al zachtjes op 60Hz. Daardoor kunnen single-coil elementen een vervelende zoem hebben, zeker op hogere volumes en met distortion effecten.

Hiervoor is echter een oplossing gevonden: de humbucker. Deze gebruiken twee spoelen, waarbij de magneten in de eerste spoel noord georiënteerd zijn en de magneten in de tweede spoel zuid georiënteerd. Hierdoor strepen de zoemgeluiden van beide individuele spoelen elkaar weg. Als neveneffect creëren gitaren met humbuckers een dikker en warmer geluid. Hierdoor zijn ze een favoriet onder jazzgitaristen. Maar zeker omdat ze geen ruis geven zijn ze ideaal voor hardere genres als rock en metal. Humbuckers en single-coils zijn samen de meest voorkomende elementen op elektrische gitaren.

Een alternatief element ontwerp is de P90. Beide single-coils en humbuckers gebruiken magneten in de vorm van een staaf, waarbij elke snaar zijn eigen magneet heeft. Een P90 element gebruikt een magneet in de vorm van een lat die onder alle snaren tegelijk loopt. Het resultaat zit ergens tussen een single-coil en humbucker in. Gitaren met P-90 elementen hebben een luidere en vollere toon vergeleken met een single-coil, maar toch net wat stiller en helderder dan humbucker.

Basgitaar elementen

Basgitaren gebruiken voornamelijk single-coil elementen, maar de gebruikelijke jazz bass en precision bass ontwerpen weten toch op verschillende manieren de bijbehorende ruis te verminderen. Jazz-bass ontwerpen gebruiken doorgaans twee elementen, die tegengesteld zijn aan elkaar in magnetische polariteit. Wanneer je ze samen gebruikt word de brom net zo opgeheven als bij humbuckers. Precision bass modellen gebruiken doorgaans het "split-coil" ontwerp. Deze gebruiken twee verschillende spoelen, een voor de lage twee snaren en een voor de hoge twee snaren. Deze zijn samen verbonden Deze twee spoelen zijn wederom tegengesteld aan elkaar in magnetische polariteit, waardoor het humbucking effect weer optreed.

Wat is het verschil tussen passieve en actieve elementen

Een andere manier waarop elementen onderscheiden kunnen worden is of ze actief of passief zijn. De magneten en spoelen van elementen hebben elektrisch potentieel zonder de noodzaak voor een externe stroomtoevoer. Elementen die enkel gebruik maken van deze natuurlijke eigenschappen van de magneten worden passief genoemd. Dit passieve elektrisch potentieel geeft echter een relatief lage output en de harmonische eigenschappen zijn erg afhankelijk van de manier waarop het element is gemaakt. Het aantal keer dat het draad om de spoel gewikkeld, zowel de dikte van de draad, hebben invloed op de output en de tonale kenmerken van de pickup.

Voor een sterkere output en meer directe controle over het signaal zijn actieve elementen ontwikkeld. Deze gebruiken een elektrische circuit om het signaal te versterken en bepaalde frequenties te filteren of boosten. Hiervoor is echter wel een batterij nodig, wat geen groot probleem hoeft te zijn. Maar het is wel ongemakkelijk als je wilt optreden en hij opeens leeg blijkt te zijn. Daarnaast is het ook belangrijk om rekening te houden met de input van versterkers. Deze zijn misschien niet ontworpen voor de hogere output van actieve elementen.

Piezo-elektronische elementen

Als laatste soort element bespreken we nog piezo-elementen. In deze elementen zitten speciale kristallen met een bijzondere eigenschap. Als ze onder druk komen te staan, reageren ze daarop door een elektrische spanning te produceren. De druk waaronder deze kristallen blootgesteld worden, kan gegenereerd worden via geluidsgolven.

Als voorbeeld hoe piezo-elementen werken kan je het beste denken aan een semi-akoestische gitaar. Een piezo-element zit daar vaak onder het zadel, op het bovenblad gemonteerd. Wanneer je een noot speelt op een gitaar gaat het bovenblad trillen. Het piezo-element tril daarbij mee. Wanneer het element op de bolle kant van de geluidsgolf zit, moet het zich uitstrekken, waardoor het onder druk komt te staan. Wanneer het element in de holle kant van de geluidsgolf zit, moet het zich inkrimpen, waardoor de tegenovergestelde druk ontstaat. Deze druk wordt dankzij de natuurlijke eigenschappen van de kristallen omgezet in een elektrisch signaal. Deze hebben dan dezelfde eigenschappen heeft als de geluidsgolven waardoor de druk is ontstaan.

Vrijwel elk akoestisch instrument met een klankkast via een piezo-element versterkt worden. Hier lees je over een pickup in je akoestische gitaar laten bouwen. Ook gebruiken elektrische violen piezo-elementen om geluid te genereren. Al kan de natuurgetrouwheid van het elektrische signaal met de akoestische klank verschillen per instrument. Daarom is het gebruikelijk om een piezo-element te combineren met een voorversterker. Deze kan de natuurlijke eigenschappen van de klank versterken in het signaal.