Lace Alumitones: Aufbau und Funktion

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Lace Alumitones: Aufbau und Funktion

Einleitung:

Der amerikanische Hersteller Lace Music Products war schon immer für seine ungewöhnlichen Konstruktionen bekannt. Die neueste Entwicklung basiert auf dem sogenannten "Transensor". Der "California Special" ist hier wohl der bekannteste Vertreter, dem man seinen besonderen Inhalt allerdings nicht ansieht.

Das Prinzip

Was sich unter der Abdeckkappe verbirgt, dürfen die "Alumitones" jedoch alleine schon im Hinblick auf den optischen Eindruck nun stolz der Öffentlichkeit präsentieren:

Alumitone01.jpg


Als erstes fallen zwei versetzt angeordnete Balkenmagnete auf, die in ihrer Anordnung an die Konstruktion der geteilten Tonabnehmer erinnern. Sie sitzen in einem Rahmen aus Aluminium, dem man zunächst keine besondere Aufgabe zusprechen mag. Schaut man jedoch unter die Magnete, so ist festzustellt, daß die typischen Spulen fehlen! Stattdessen findet man ein durch einen Schrumpfschlauch verkleidetes Bauelement aus dem drei Kabel führen. Wie funktioniert also dieser Sensor?

Wie bei allen anderen Tonabnehmern sorgen die Magnete dafür, daß die Saiten magnetisiert werden. Durch die Bewegung der Saite entsteht wiederum ein veränderliches Magnetfeld, welches in der Hauptsache ebenfalls durch den Magneten verläuft.

An dieser Stelle kommt jetzt der Rahmen ins Spiel. Er bildet nämlich um jeden Magneten eine einfache Leiterschleife (Spule), in der durch Induktion eine Spannung entsteht. Im Gegensatz zu den klassischen Konzepten ist diese Schleife allerdings nicht mit einer hochohmigen Last verbunden, sondern quasi kurzgeschlossen. Es fließt also immer der maximal mögliche Induktionsstrom, dessen Höhe nur vom Leitwert des Materials und von der Stärke der Magnetfeldänderung bestimmt wird.

Das nächste Bild zeigt das grundsätzliche Prinzip des Alumitone:

Alumitone02.gif


Hier wird von einem Magneten ausgegangen dessen Nordpol nach oben, also zu den Saiten hin zeigt. Zu einem bestimmten Zeitpunkt t fließt durch die Leiterschleife ein Strom i(t) entgegen der Uhr (hier in blau dargestellt).

Jetzt stellt sich nur die Frage, wie dieser Strom einem Verstärker zugeführt werden kann?

Um diese Frage zu beantworten, schneiden wir die Leiterschleife oben auf und schauen von links nach rechts in den Leiter hinein. Jetzt können wir beobachten, wie die Elektronen quasi auf uns "zufliegen". Aus dem Physikunterricht wird der eine oder andere noch wissen, daß ein stromdurchflossener Leiter immer von einem kreisförmigen Magentfeld H begleitet wird. Diese Tatsache macht sich Lace zu Nutze und fügt unter der Leiterschleife eine Spule ein, die von dem Magnetfeld durchflossen wird. Diese Sekundärspule ist somit induktiv mit der primären Leiterschleife gekoppelt. Die gesamte Konstruktion ist also nichts anderes als ein Transformator. Das nächste Bild verdeutlicht das:

Alumitone03.gif


Die magnetische Kopplung der beiden "Spulen" läßt sich noch verbessern, indem in der Sekundärspule ein magnetisierbarer Kern aus Weicheisen oder einem vergleichbaren Material eingefügt wird.

Wie Lace den Trafo im Detail realisiert hat, läßt sich mangels Anschaungsmaterial nicht genau sagen. Da die Physik aber gewisse Vorgaben macht, ist es sehr wahrscheinlich, daß die Alumitones genau so funktionieren.

Nachdem das Prinzip klar ist, kommen wir nun zur Bewertung dieser Konstruktion:

Gut oder schlecht? Das ist hier die Frage

Bekanntermaßen stellt ein elektromagnetischer Tonabnehmer im Hinblick auf seine Übertragungseigenschaften ein Tiefpaßsystem 2. Ordnung dar. Die charakteristischen Größen des unbelasteten Tonabnehmers sind die Resonanzfrequenz f0 sowie die Güte Q. Beide werden allgemein durch die elektrischen Kenngrößen Induktivität L, Wicklungskapazität C und Gleichstromwiderstand R festgelegt. Berücksichtigt man dann noch die Gesetze des Transformators, so gelangt man zu folgenden Erkenntnissen:
  1. Die Ausgangsspannung des Tonabnehmers stellt die Induktionsspannung der Leiterschleife multipliziert mit der Sekundärwindungszahl dar. Dieses Verhalten ist zwingend erforderlich, da die Induktionsspannung selber nur sehr gering ist und zur Aussteuerung eines Verstärkers nicht ausreicht.
  2. Der Ausgangsstrom wird verringert. Da Tonabnehmer in der Regel aber in Spannungsanpassung betrieben werden, stellt diese Eigenschaft keinen wirklichen Nachteil dar.
  3. Die Resonanzfrequenz und die Güte wird durch den Trafo nicht verändern!
  4. Da die Wicklungskapazität der Leiterschleife äußerst gering ist, kann man davon ausgehen, daß die resultierende Resonanzfrequenz wesentlich größer als bei konventionellen Tonabnehmern ist.
  5. Gleiches gilt für den Gleichstromwiderstand. Durch die Verwendung von Aluminium werden äußerst geringe Widerstände erreicht. Das führt zu einer stark vergrößerten Güte.
  6. Die Induktivität ist nur noch von den mechanischen Abmessungen (Länge l und Fläche A) sowie der relativen Permeabilität µr des Kernmaterials abhängig. Da die Fläche in etwa vergleichbar mit einem konventionellen Tonabnehmer erscheint, aber die Länge und die Windungszahl wesentlich kleiner sind, sollte auch die Induktivität kleinere Werte annehmen. Das wird zwar die Resonanzfrequenz und die Güte wieder verringern; insgesamt wird aber noch eine bemerkenswerte Vergrößerung dieser Eigenschaften übrigbleiben.
Erstes Fazit:

Die Alumitone haben eine deutlich größere Resonanzfrequenz und Güte, eine Eigenschaft, die generell für alle passiven niederohmigen elektromagnetischen Tonabnehmer gilt.

Fragen über Fragen

Wenn man jedoch auf der Webseite des Herstellers nachschaut, so findet man für den Alumitone folgende Angaben:
  • Resistance: 2,5kOhm
  • Peak frequency: 2,343kHz
  • Inductance: 16,74H
Diese Angaben scheinen in einem krassen Gegensatz zu den bisher gefundenen Eigenschaften zu stehen. Wie paßt das zusammen?

Bisher wurde der Trafo als ideal betrachtet, der einfach nur die Größen der Leiterschleife an den Ausgang des Tonabnehmers transformiert. In der Praxis hat jedoch auch die Sekundärspule eine Induktivität, eine Wicklungskapazität und einen Gleichstromwiderstand. R und L liegen beide in Reihe zur idealen Sekundärwicklung.

Da die Wicklungskapazität der Leiterschleife schon sehr gering ist, wird sie zu noch kleineren Werten transformiert und kann somit vernachlässigt werden. Ähnliches gilt für den Widerstand. Auch dieser Wert dürfte aufgrund der guten Leitfähigkeit von Aluminium zu vernachlässigen sein.

Daraus folgt der Schluß, daß die Übertragungseigenschaften eines Alumitone in der Hauptsache von den elektrischen Eigenschaften der Sekundärspule beeinflußt werden! Geht man einmal davon aus, daß in allen Alumitones die gleiche Spule verwendet wird, so erklärt das auch die Angabe der Daten bei den anderen Sensoren dieser Art!

Bei den Werksangaben fällt besonders die relativ große Induktivität auf. Die Angabe der Resonanzfrequenz legt den Schluß nahe, daß diese Werte unter Belastung ermittelt wurden. Geht man von einer kapazitiven Last von 450pF aus, so dürfte sich die Kapazität im Bereich von 30pF bewegen. Vergleicht man diese Daten einmal mit denen eines Stratocastertonabnehmers (2,2H, 110pF, 5700Ohm), so erscheint diese Annahme zumindest nicht unrealistisch.

Wie diese immense Induktivität zustande kommt, ist jedoch noch unklar. Vermutlich wurde für den Kern der Sekundärspule ein geeignetes Material verwendet, um die gewünschte Resonanzfrequenz zu erreichen.

Insgesamt betrachtet verhalten sich die Alumitones aus klanglicher Sicht wie alle anderen konventionellen Tonabnehmer. Aufgrund der elektrischen Daten darf man zu Recht vermuten, daß sie den Klang eines Stratocastertonabnehmers nicht liefern können! Dafür ist die angegebene Resonanzfrequenz viel zu gering. Wo liegen also die Vorteile dieser Konstruktion?

Vorteil: Alumitone!

Nun, hier sind mehrere Vorteile zu nennen:
  1. Aufgrund der absolut niederohmigen Leiterschleife ist der Sensor selber sehr unanfällig für das Eindringen von elektrischen Störungen. Da kein direkter Bezug zur Erde besteht, können elektrische Störungen quasi nicht auftreten. Lediglich gegen elektromagnetische Einflüsse ist das Prinzip nicht immun.
  2. Ein Alumitone ist wesentlich leichter, als ein konventionelles Design.
  3. Der Innenwiderstand beträgt nur rund ein Drittel eines konventionellen Tonabnehmers, was sich ebenfalls positiv auf die Störempfindlichkeit auswirkt.
  4. Durch den geringen Innenwiderstand ist ein Alumitone in der Lage eine größere Ausgangsspannung zu liefern.
Vergleicht man die Alumitones mit konventionellen niederohmigen Tonabnehmern, so sind nur die gute Störunempfindlichkeit und die erhöhte Ausgangsspannung als Vorteil zu nennen.

Würde man den Transformator des Alumitone durch einen geeigneten Verstärker ersetzen, so müßte dieser eine Verstärkung von rund 70dB aufweisen, was zu nicht unerheblichen schaltungstechnischen Problemen führt. Ein solcher Verstärker läßt sich stabil nur mehrstufig und mit hochwertigen Bauteilen realisieren. Daß jeder Verstärker immer auch ein gewisses Maß an Rauschen produziert ist, in diesem Zusammenhang eher kontraproduktiv.

Der Hersteller und sein "Klang"

Die Herstellerangaben zum Klang der Sensoren sind allerdings eher als Werbung zu verstehen:

More bass then traditional single coils, more volume, mids are slightly more then conventional pickups. Highs are clear yet smooth, nicely equalized.
Bei einer angegebenen Resonanzfrequenz von 2,3kHz dürfte sich die obere Grenzfrequenz im Rahmen von 3,6kHz bewegen. Ein Strat-Pickup liefert unter vergleichbaren Bedingungen 5,8kHz!

Daß kein passiver elektromagnetischer Tonabnehmer aus elektrischer Sicht in der Lage ist, die Übertragung der Bässe zu beeinflussen, scheint sich auch bei Lace noch nicht herumgesprochen zu haben. :eek:

Das komplette Set

Nachdem das grundsätzliche Prinzip der Alumitones nun klar ist, betrachten wir jetzt den gesamten Tonabnehmer, denn dieser besteht quasi aus zwei Leiterschleifen. Das nächste Bild zeigt den gedachten Übergang:

Alumitone04.gif



Im linken Teilbild sehen wir zwei Leiterschleifen, die jeweils einen Magneten enthalten, der für je drei Saiten zuständig ist. Sie sind, wie im Humbucker, gegensätzlich gepolt. Betrachten wir wieder einen bestimmten Zeitpunkt t, so fließt in jeder Leiterschleife in bekannter Weise ein Strom. Sie sind aufgrund der unterschiedlich gepolten Magnete jedoch gegeneinander gerichtet. Kombiniert man jetzt beide Leiterschleifen, wie im rechten Teilbild, so fließt in der Mitte die Stromsumme. Da die Ströme hier die gleiche Richtung haben, ist der gesamte Strom also größer als ein Teilstrom.

Würden beide Magnet wie beim Humbucker unter allen Saiten liegen, so hätten wir absolut vergleichbare Verhältnisse vorliegen. In diesem Fall repräsentiert jeder Teilstrom jedoch die Schwingungen von nur drei Saiten. Der Alumitone aus in dieser Sicht daher eher mit den Split-Single-Coils zu vergleichen.

Interessant wird es jetzt, wenn man sich das Eindringen einer magnetischen Störung ansieht. Da das Störfeld in beiden Leiterschleifen die gleiche Richtung hat, fließen auch die Teilströme in die gleiche Richtung und kompensieren sich in der Mitte zu Null. Hier liegt also ein echter Humbucker-Effekt vor. Damit ist auch klar, an welcher Stelle die Sekundärspule montiert werden muß: Unter dem Mittelleiter!

Damit können wir einen weiteren Vorteil für den Alumitone verbuchen:

Er ist ein echter Humbucker!

Problematisch ist allerdings die Sekundärspule, denn auch sie dürfte anfällig für magnetische Störungen sein. In nächsten Bild ist zwischen der Leiterschleife und der Sekundärspule ein kleines Blech zu erkennen, welches eventuell als magnetische Abschirmung dienen könnte.

Alumitone05.jpg



Gemeinsam klingt es besser?

Aufgrund des geringeren Imbedanzniveaus existiert für die Kombination aus Alumitones und passiven hochohmigen Tonabnehmern die gleiche Problematik wie bei aktiven Pickups. Sie lassen sich nicht ohne weiteres rückwirkungsfrei miteinander kombinieren. Lace empfiehlt generell von einer solchen Kombination abzusehen.

Im Gegensatz zu den aktiven Tonabnehmern macht Lace jedoch keine Angaben über die Notwendigkeit anderer Potentiometer.

Fazit

Aus klanglicher Sicht bieten die Alumitones nicht wirklich etwas neues, wenn man von einer etwas größeren Güte einmal absieht. Den Vorteil der wesentlich größeren Bandbreite, die niederohmige Tonabnehmer bieten können, hat Lace nicht genutzt.

Mit den vorliegenden Daten ist der "Klang" dieser Sensoren in etwa im Bereich der "hellen" PAF's anzusiedeln. Wer sich eher in Richtung "metallische" Strat orientieren möchte, wird mit diesen Tonabnehmern also nicht glücklich.

Bemerkenswert ist die gute Störunterdrückung des gesamten Systems. Hier hat wirklich jemand nachgedacht. Es ist wirklich erfrischend, daß es im Bereich der elektromagnetischen Tonabnehmer noch Innovation gibt.

Ulf
 
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...und ich finde diesen HF-Tonabnehmer nicht mehr, eine Schande.
V.H.
 
DerOnkel
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Ellerau
V.H.":3vxvoxlq schrieb:
...und ich finde diesen HF-Tonabnehmer nicht mehr, eine Schande.
V.H.
Du bist mir echt symphatisch! Ich finde manchmal auch diverse Sachen nicht mehr... ;-)
 
Blues-Verne
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Peetown @ SP
Hey,
ich habe von Don Lace 2007 auf der Musikmesse zwei Alumitones zum Checken bekommen - ein PU in "normaler" Humbuckerform und ein P90-Typ.
Soviel vorweg: beide klingen absolut spektakulär toll!!!





Der HB als Neck-PU in einer Ibanez SZ520QMBBL sticht jede Gibson Vintage-Paula aus, die tonale Bandbreite resultierend aus unterschiedlichsten Poti-Einstellungen an der Gitarre UND diversen Amps ist schlöchtweg umwerfend.









Der P90-Typ schliesslich macht genau das, was sein Gattungsname assoziiert: klassischen "mighty beefbuck" sound.
Mit nem runden Dutzend P90-bestückten Gitarren unterschiedlichster Abstammung als Vergleich denke ich schon, mir dieses Urteil erlauben zu dürfen.
Aber - für mich die grösste Überraschung: auch mit jazzigen Harmonien und Läufen perlt es sahnemässig..

Und , hey, das alles absolut brummfrei!!!!!!!!!!!!!!!!

Fazit: vergiss das ganze Theoriegeplänkel und bau dir so ein Teil mal ein. It's a never-go-back experience....

kleine Randnotiz: der 'Pfälzer' hatte vor kurzem Gelegenheit, die Surfgreen zu spielen (Jazzgefrickel ...) und war recht angetan .
 
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Tach zusammen!

Tom Little Feat hatte die vor einiger Zeit schon mal vorgeschlagen, da war ich aber noch nicht so weit. Jetzt habe ich genau das passende Instrument dafür bekommen und mal die Schere aus meinem Kopf gezogen.

Zwei Fragen zu diesem PU:
Kann man ihn mit Onboard Eletronik wie aktiver Klangregelung, Midboost o.ä. kombinieren?

Gibt es Erkenntnisse über Verfügbarkeit außerhalb der USA? (ich warte schon seit fünf Wochen auf eine Sendung, die irgendwo beim Zoll herumliegt...) Auf der Lace-Seite habe ich darüber nichts gefunden, und auch Google gibt nichts her.

Die Tante: Bei Allparts UK gibbet die...
 
gitarrenruebe
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mad cruiser":3drvpr0r schrieb:
Zwei Fragen zu diesem PU:
Kann man ihn mit Onboard Eletronik wie aktiver Klangregelung, Midboost o.ä. kombinieren?.
Infos bekomme ich hierzu ...

mad cruiser":3drvpr0r schrieb:
Gibt es Erkenntnisse über Verfügbarkeit außerhalb der USA? (ich warte schon seit fünf Wochen auf eine Sendung, die irgendwo beim Zoll herumliegt...) Auf der Lace-Seite habe ich darüber nichts gefunden, und auch Google gibt nichts her.
:roll: Ähhm, denk mal ganz scharf nach ...
Der Vertrieb hier ist Taranaki, und es gibt da diesen einen kleinen Laden, der ganz viel von denen ... :roll: :stfu:
 
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gitarrenruebe":16dmhrnm schrieb:
Der Vertrieb hier ist Taranaki, und es gibt da diesen einen kleinen Laden, der ganz viel von denen ... :roll: :stfu:

:oops: Habe ich glatt übersehen... Ich dooof! :oops:
 
B
Banger
Guest
Am Wochenende war ich bei W°°, er hat derzeit eine der Gitarren in seiner Galerie mit Alumitones (SSH) ausgerüstet.
Sie sind weitestgehend brummfrei, nur, wie vom Onkel schon vermutet, fängt man sich über die Sekundärspule ein wenig Nebengeräusche ein, für mein Empfinden allerdings im Bereich des Vernachlässigbaren.
Der erste Höreindruck ist eher unspektakulär, vom klanglichen Verhalten im Allround-Bereich. Dann fällt einem aber auf, dass sie insbesondere in den Bässen sehr dynamisch sind, soll heißen: Die Bässe "sacken" nicht ein bzw. komprimieren, sie sind immer klar da, das ist schon ziemlich geil.

Richtig vom Hocker gehauen hat es mich allerdings, als ich den Steghumbucker im Crunch-/Drivebetrieb herunterregelte: Man bekommt einen richtig feinen Cleansound mit Singlecoil-Qualitäten, nicht so topfig wie ein Humbucker. Es klingt so, als würde man stufenlos vom Humbucker zum Singlecoil regeln - sehr, sehr geil!
 
auge
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Hi Andreas,

danke für den Bericht. Ich denk schon lange drüber nach diese Dinger zu testen.

Sind sie in der klangcharakteristik eher modern oder "Vintage" einzusortieren? Blöde Frage weiss sich aber ich kann mit dem PAF Zeugs nix anfangen.
Wie klingen die Zwischenpositionen? Vor allem StegHB/SC?

Lg
Auge
 
gitarrenruebe
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Banger":2nozto8y schrieb:
Richtig vom Hocker gehauen hat es mich allerdings, als ich den Steghumbucker im Crunch-/Drivebetrieb herunterregelte: Man bekommt einen richtig feinen Cleansound mit Singlecoil-Qualitäten, nicht so topfig wie ein Humbucker. Es klingt so, als würde man stufenlos vom Humbucker zum Singlecoil regeln - sehr, sehr geil!

Da bin ich sehr gespannt - ich werde die kommenden Tage eine Tele mit SSH Alumitones ausrüsten, weiter eine Dobro am Hals mit einem SC dieser Baureihe, und eine Les Paul DC Jr mit einem P90 Alumitone ...
Ich bin, wie schon gesagt, sehr gespannt, da ich die Bässe, die ich bislang mit diesen PUs hörte, sehr überzeugend fand !
Fetter Breitband-DeLüXe-Sound OHNE Nebengeräusche !
 
auge
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gitarrenruebe":2ps7rqeo schrieb:
Banger":2ps7rqeo schrieb:
Richtig vom Hocker gehauen hat es mich allerdings, als ich den Steghumbucker im Crunch-/Drivebetrieb herunterregelte: Man bekommt einen richtig feinen Cleansound mit Singlecoil-Qualitäten, nicht so topfig wie ein Humbucker. Es klingt so, als würde man stufenlos vom Humbucker zum Singlecoil regeln - sehr, sehr geil!

Da bin ich sehr gespannt - ich werde die kommenden Tage eine Tele mit SSH Alumitones ausrüsten, weiter eine Dobro am Hals mit einem SC dieser Baureihe, und eine Les Paul DC Jr mit einem P90 Alumitone ...
Ich bin, wie schon gesagt, sehr gespannt, da ich die Bässe, die ich bislang mit diesen PUs hörte, sehr überzeugend fand !
Fetter Breitband-DeLüXe-Sound OHNE Nebengeräusche !

Jaja!
Duuuu kannst ja aus dem Vollen schöpfen. Da frisst mich doch gleich der Neid.

Auf die P90s bin ich sehr gspannt.
Eine LPJr sollte doch etwa mit einer Hamer blitz vergleichbar sein....

Lg
Auge
 
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gitarrenruebe":2dlp54ob schrieb:
Da bin ich sehr gespannt - ich werde die kommenden Tage eine Tele mit SSH Alumitones ausrüsten, weiter eine Dobro am Hals mit einem SC dieser Baureihe, und eine Les Paul DC Jr mit einem P90 Alumitone ...
Ich bin, wie schon gesagt, sehr gespannt, da ich die Bässe, die ich bislang mit diesen PUs hörte, sehr überzeugend fand !
Fetter Breitband-DeLüXe-Sound OHNE Nebengeräusche !

Ich habe die beim Walter ja auch schon antesten dürfen ... wie der Banger schon sagte Allrounder mit Qualitäten im unteren Bereich. Bisher noch nicht meins.
Aber ein "P90", da wäre ich auch mal gespannt drauf!!!
 
B
Banger
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auge":6nma0jdj schrieb:
Sind sie in der klangcharakteristik eher modern oder "Vintage" einzusortieren? Blöde Frage weiss sich aber ich kann mit dem PAF Zeugs nix anfangen.
Wie klingen die Zwischenpositionen? Vor allem StegHB/SC?
Hi Christian,
ich würde sie in der Gesamtcharakteristik als "modern" bezeichnen, aber mit etwas mehr "Biss und Fleisch". Stell Dir EMGs mit einer Schüppe Rotz und Dynamik vor - so in etwa. :) Was dem EMG 85 im Crunchbereich ein wenig an Lebendigkeit fehlt, hat der Alumitone.
Die Zwischenpositionen sind schön, aber nicht so ausgeprägt hohl wie bei Herrn Knopfler.

Als Nachteilig empfand ich das Verhalten des Tonereglers. Dreht man den zu, verhält es sich ähnlich wie bei aktiven Pickups; anstatt den Ton durch die Verschiebung der Resonanzüberhöhung anzufetten, werden einfach nur die Höhen bedämpft. Klingt dann in etwa so langweilig wie an der Luke.
 

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