IT201800004611A1 - Pick-up magnetico per strumenti musicali a corde - Google Patents

Description

1 Ing. Pietro Bettello DESCRIZIONE

dell’invenzione avente per TITOLO “Pick-up magnetico per strumenti musicali a corde” a nome di Bersan Stefano Agostino.

Il presente trovato riguarda un pick-up magnetico per strumenti musicali a corde, 5 secondo la parte generale della rivendicazione 1.

È noto che uno strumento musicale elettrificato sono presenti dei trasduttori denominati pick-up, che hanno il compito di convertire le vibrazioni delle corde in un segnale elettrico.

Nella maggior parte dei casi questi pick-up sono di tipo elettromagnetico, anche se, in 10 modo però minore, sono pure utilizzati dei pick-up di tipo piezoelettrico.

Il presente trovato verte sui pick-up di tipo elettromagnetico (in seguito definito più semplicemente di tipo magnetico). Questi sono formati da uno o più magneti e da uno o più avvolgimenti di materiale conduttore; in estrema sintesi le vibrazioni delle corde dello strumento, in particolare, anche se non esclusivamente, costituito da una 15 chitarra, un violino, un violoncello o da un contrabbasso, che devono essere necessariamente metalliche, alterano il campo magnetico del pick-up, inducendo in questo modo una forza elettromotrice grazie alla nota legge di Lentz, che determina la creazione di una forza elettromagnetica indotta in un circuito in seguito a variazioni del flusso magnetico concatenato con detto circuito e quindi, di conseguenza, una 20 corrente elettrica variabile nel tempo, che ha sostanzialmente la medesima frequenza dell’oscillazione della corda. La corrente, tramite appositi cavi, viene poi fatta pervenire ad un amplificatore elettronico, il quale provvede ad amplificare la corrente elettrica ed a trasformarla in onde sonore, emettendo un suono che presenta una frequenza sostanzialmente simile a quella della frequenza meccanica di vibrazione 25 della corda. Anzi, il costruttore fa di tutto affinché la riproduzione del suono sia 2 Ing. Pietro Bettello fedele e cioè che l’onda sonora emessa dall’amplificatore sia identica alla frequenza meccanica di vibrazione della corda.

L’elettrificazione degli strumenti a corda, principalmente costituiti da chitarre e violini, è cominciata nella prima metà del secolo scorso, inizialmente per produrre 5 strumenti “elettrificati”, tuttora esistenti ed utilizzati, i quali emettono suoni grazie alla presenza della cassa acustica, in aggiunta ai suoni emessi da appositi diffusori acustici dopo il trattamento dell’amplificatore elettrico; successivamente sono stati ideati degli strumenti più propriamente “elettrici”, che viceversa emettono suoni solo tramite questi ultimi diffusori.

10 Il primo pick-up elettromagnetico per chitarre era costituito da una lunga ed unica bobina rettangolare formata da una pluralità di spire di filo molto sottile avvolto attorno ad una barretta magnetica. Successivamente è stata utilizzata una pluralità di magneti separati, di fatto uno sotto ciascuna corda, ognuno dei quali avvolto da una singola bobina. Queste bobine possono essere connesse in serie o in parallelo.

15 Purtroppo uno dei problemi che i costruttori di strumenti elettrificati o elettrici hanno subito riscontrato è la presenza di un fastidioso ronzio provocato dalla frequenza di rete (in pratica 50 o 60 Hertz), che determina problemi di autoinduzione e la creazione di segnali a basso livello indotti nel pick-up dalla corda in fase di vibrazione. È ovvio che questo ronzio costituisce un disturbo, che talvolta può 20 risultare inaccettabile soprattutto per brani musicali suonati a basso livello sonoro.

Inoltre, oltre a questo ronzio autoindotto, è evidente che nelle bobine dei pick-up possono concatenarsi campi magnetici esterni, dovuti alla presenza di cavi, fili elettrici e condutture elettriche di vario tipo percorse da corrente elettrica, con la conseguente creazione di disturbi elettrici che danno come conseguenza la presenza 25 di ronzii e addirittura, a volte, di suoni indesiderati scaturiti da parte dei diffusori 3 Ing. Pietro Bettello acustici. Pertanto, verso la metà del secolo scorso, i pick-up descritti in precedenza, definiti “single coil”, sono stati affiancati dai pick-up di tipo cosiddetto “humbucker”, in cui si sfrutta il principio di utilizzare non più una singola bobina, ma due bobine avvolte in direzione opposta su due nuclei il più possibile simili. Queste due bobine 5 possono essere piazzate una di fianco all’altra o l’una sopra l’altra (in questo caso si parla di “stack humbucker”). In pratica in questi pick-up di tipo “humbucker” le due bobine sono disposte con i poli magnetici con polarità reciprocamente opposta ed il senso dell’avvolgimento delle due bobine è pure reciprocamente opposto. In questo modo, dal momento che dette bobine sono avvolte in senso opposto (si parla di 10 opposizione di fase) il potenziale ronzio generato da una bobina sarà bilanciato o quasi annullato dall’altra, in modo che il ronzio finale sarà nullo o comunque molto basso. Viceversa il segnale della corda in vibrazione è applicato ad una sola di queste bobine, l’altra essendo situata abbastanza lontana dalla corda, essendo anche protetta da uno schermo, in modo da non captare alcun segnale della corda, in quanto esso 15 cancellerebbe il segnale principale captato dalla prima bobina.

Di fatto sono state inventate moltissime tipologie di pick-up atti a migliorare la loro resa. In particolare, come esempio di pick-up “single coil”, possiamo citare il documento US 4133243; come esempio di dispositivi di tipo “stack humbucker” possiamo citare quelli descritti nei documenti US 2002/020281, US 6846981 e US 20 2005/0162247.

In particolare i pick-up “single coil” presentano una risposta timbrica-armonica abbastanza fedele al suono originale, ma presentano un problema legato ai disturbi elettromagnetici esterni, con la creazione di prodotti di fondo e ronzio, come sopra citato, a cui nel corso degli anni si è cercato di ovviare, purtroppo senza una soluzione 25 definitiva.

4 Ing. Pietro Bettello Viceversa i pick-up “humbucker”, come già detto in precedenza, risolvono in gran parte questo problema di disturbi esterni, ma hanno una risposta timbrico-armonica che spesso presenta dei problemi di fedeltà rispetto al suono originale.

Per quanto riguarda infine i pick-up “stack humbucker”, essi vengono spesso 5 utilizzati sulle chitarre acustiche, dal momento che presentano una ottima resistenza ai disturbi esterni; tuttavia il loro timbro talvolta non è fedele al timbro acustico proprio dello strumento.

Inoltre vi è da considerare che nei pick-up di tipo “humbucker”, proprio perché le due bobine devono essere reciprocamente distanti, è necessario usare dei magneti 10 permanenti di grosse dimensioni, il che comporta delle grosse dimensione ed un grosso peso del pick-up, con difficoltà di sistemazione del suddetto e di aumento di peso complessivo dello strumento.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un pick-up magnetico per strumenti musicali a corda, che sia esente dagli inconvenienti sopracitati, in particolare a quelli 15 dovuti alla presenza dei ronzii e dei rumori di fondo, ma che presenti anche un’elevata qualità di timbro armonico ed un’elevata fedeltà dello spettro acustico originale dello strumento.

Ciò si ottiene, secondo il trovato, mediante la presenza di due bobine elettriche, essendo previsto che tali due bobine siano avvolte in senso reciprocamente contrario, 20 nonché disposte reciprocamente in serie dal punto di vista elettrico. La caratteristica di novità del presente trovato è costituita dal fatto che le due bobine sono concatenate con il medesimo flusso.

Nelle rivendicazioni dipendenti sono descritte delle forme di realizzazione del trovato che permettono di attuare in modo particolarmente semplice ed efficiente queste 25 caratteristiche.

5 Ing. Pietro Bettello Il trovato verrà meglio definito mediante la descrizione di una sua possibile forma di realizzazione, resa a solo titolo di esempio non limitativo, con l’aiuto delle tavole di disegno allegate, dove:

- nella fig. 1 (tav. I) è illustrata una vista complessiva in esploso di una prima 5 forma di realizzazione del pick-up di cui al trovato;

- nella fig. 2 (tav. II) è illustrata una vista complessiva in esploso di una seconda forma di realizzazione del dispositivo di cui al trovato;

- nella fig.3 (tav. III) è illustrata una vista assonometrica della coppia di bobine sovrapposte presenti nel dispositivo di cui al trovato;

10 - nella fig.4 è illustrato lo schema elettrico delle suddette bobine;

- nella fig. 5 (tav. IV) è illustrata una vista assonometrica complessiva del dispositivo di cui al trovato, completamente montato e pronto per l’utilizzazione.

Come visibile nella fig. 1, il pick-up di cui al trovato, in una sua prima forma 15 preferenziale di realizzazione, prevede la presenza di un rocchetto, indicato con il riferimento 1, attorno al quale sono avvolte due bobine elettriche, rispettivamente 2 e 3, il cui verso di avvolgimento e le cui reciproche connessioni saranno meglio specificate in seguito.

Il rocchetto 1 e le bobine 2, 3 sono disposte all’interno di un guscio 4, il cui fondo, 20 che andrà a porsi in corrispondenza della superficie dello strumento da amplificare, è chiuso mediante un fondello 5. All’interno delle bobine sono inseriti dei magneti permanenti 6, di forma sostanzialmente cilindrica, che presentano polarità opposte in corrispondenza delle loro estremità opposte in senso longitudinale. In questo caso i magneti permanenti 6 presentano una polarità Sud (S) verso il basso, vale a dire nella 25 zona che andrà a porsi in corrispondenza del fondello 5, ed una polarità Nord (N) 6 Ing. Pietro Bettello

verso l’alto. Le estremità di detti magneti permanenti 6 andranno poste in corrispondenza di fori 7 praticati su un elemento di supporto 8, che fungerà anche da mezzo di chiusura per il guscio 4. Detto elemento di supporto 8 sarà fissato alla struttura dello strumento musicale mediante delle viti 9 o altri mezzi di fissaggio 5 reversibile inseriti in appositi fori 10, cosicché esso può andare a porsi in contatto con la struttura dello strumento musicale e a bloccarsi con la suddetta, chiudendo in pratica il guscio 4.

Tale pick-up sarà disposto al di sotto delle corde 11 dello strumento musicale da amplificare. Si vede chiaramente che i magneti sono previsti di numero esattamente 10 pari a quello delle corde dello strumento da amplificare; come visibile nella fig. 1, le corde sono in numero di sei, così come i magneti permanenti 6. È questo il caso tipico delle chitarre elettriche che, come ben noto, presentano generalmente proprio un numero di sei corde; nel caso delle chitarre basso, dove generalmente è previsto un numero di quattro corde, sarà previsto un numero di magneti pari a quattro. Lo stesso 15 vale per strumenti quali violino, violoncello, viola, contrabbasso. Fanno naturalmente eccezione le cosiddette chitarre a dodici corde, usate soprattutto come strumenti di accompagnamento, in cui sono presenti sei coppie di corde strettamente affiancate in cui le prime cinque coppie di corde presentano una corda di una tonalità, affiancata ad un’altra accordata all’ottava superiore, fatta eccezione per le prime due coppie 20 partendo dal basso, accordate all’unisono. In questo caso particolare, sebbene siano presenti dodici corde, i magneti presenti saranno sempre in numero di sei.

Come visibile nella fig. 3, attorno al rocchetto 1 sono avvolte due bobine 2, 3. Queste bobine sono realizzate per quanto possibile con fili identici per conformazione e disposizione, presenti in ugual numero.

7 Ing. Pietro Bettello Come visibile nella raffigurazione schematica di fig. 4, le due bobine 2, 3 sono disposte reciprocamente in serie. Esse sono però avvolte in modo reciprocamente opposto.

Nella seconda forma di realizzazione del dispositivo di cui al trovato, come visibile 5 nella fig. 2, è presente gran parte degli elementi appartenenti alla prima forma di realizzazione appena descritta. In particolare anche in questo caso è presente il rocchetto 1, attorno al quale sono avvolte le bobine 2, 3, con le stesse modalità di avvolgimento e di connessione descritte in precedenza.

Completano la struttura il guscio esterno 4 con il fondello 5, in cui è inserito il 10 rocchetto 1 con le bobine 2, 3 mediante elementi che saranno descritti in seguito; il tutto è chiuso superiormente da un elemento di supporto 8, che presenta anch’esso una pluralità di fori 7, al di sopra dei quali sono poste le corde 11 dello strumento. Detto elemento di supporto 8 è fissato alla struttura dello strumento musicale mediante mezzi di fissaggio reversibili, in particolare costituiti da viti 9, inserite in 15 appositi fori 10. In questa seconda forma particolare di realizzazione è però presente una pluralità di espansioni polari 12 inserite all’interno del rocchetto 1 e quindi delle bobine 2, 3, disposte in modo sostanzialmente perpendicolare al fondello 5 del guscio 4. Le estremità superiori di dette espansioni polari 12, che sono in numero pari a quelle delle corde 11 dello strumento da amplificare, fuoriescono leggermente dai fori 20 7 presenti nell’elemento di supporto 8.

All’interno del guscio 4 è presente una coppia di magneti permanenti, rispettivamente 13 e 14, che presentano le polarità indicate nelle figure. In pratica i due magneti permanenti 13, 14 hanno analoghe polarità nelle facce reciprocamente opposte, così come hanno analoghe polarità nelle facce distali. In questo caso le polarità delle facce 25 opposte sono indicate come Nord (N), così come le facce distali presentano polarità 8 Ing. Pietro Bettello

Sud (S), ma è ovvio che entrambe le polarità potranno essere invertite senza nessun significativo mutamento del funzionamento del dispositivo.

Dal punto di vista pratico, i magneti permanenti 13, 14 verranno ad essere disposti sul fondello 5 e magnetizzeranno le espansioni polari 2. Dal punto di vista operativo, si 5 formerà un campo magnetico che presenta un andamento simile a quello che si determina nella prima forma di realizzazione del presente trovato, illustrata in fig. 1, grazie alla presenza dei magneti permanenti 6. In ogni caso, sia nella prima, che nella seconda forma di realizzazione del dispositivo si riconosce che entrambi gli avvolgimenti delle due bobine 2, 3 (che si ricorda essere avvolti in senso opposto), 10 sono concatenati con il medesimo flusso.

Nella fig. 5 si illustra il dispositivo di cui al trovato pronto per essere utilizzato.

Prove effettuate hanno permesso di appurare che, grazie al fatto che tali identici avvolgimenti sono concatenati con il medesimo flusso, si determina una soppressione pressoché totale dei disturbi derivanti dall’esterno, nonché da quelli impliciti 15 derivanti dalla frequenza di rete, che, come già messo in evidenza precedentemente, danno luogo a ronzii e disturbi di tipo vario.

Al fine di schermare ulteriormente le bobine dall’influsso di campi elettromagnetici esterni, sia il guscio 4, che il fondello 5, saranno realizzati vantaggiosamente in un materiale metallico.

20 Dal punto di vista costruttivo, l’elemento di supporto 8 potrà essere realizzato in legno.

I magneti permanenti saranno vantaggiosamente realizzati in Alnico o in Neodimio, che si sono dimostrati i materiali più efficaci per il funzionamento magnetico del dispositivo di cui al trovato.

9 Ing. Pietro Bettello

Prove effettuate hanno permesso di appurare che il dispositivo di cui al trovato, nelle sue varie versioni e forme di realizzazione costruttive, presenta le seguenti caratteristiche:

- esso risulta del tutto indifferente ai disturbi di qualsiasi fonte esterna, nonché a 5 quelli dovuti alla frequenza di rete (creazione di ronzio);

- è in grado di garantire un responso timbrico-armonico molto fedele al suono acustico originale;

- esso risulta poco ingombrante e molto più leggero rispetto ai dispositivi consimili di tipo noto;

10 - poiché le bobine sono avvolte in senso reciprocamente opposto e collegate in serie, nonché sistemate attorno ad un unico rocchetto, in prossimità del quale sono sistemati i magneti permanenti, risulta intrinsecamente facile, da un punto di vista costruttivo, sistemare le bobine alla giusta distanza dalle corde; - nel caso di utilizzazione dell’elemento di supporto in legno, è possibile 15 raccogliere tutto lo spettro armonico dello strumento, enfatizzando un suono nitido, caldo e naturale; in particolare utilizzando diversi tipi di legno per tale dispositivo di supporto e fissaggio è possibile adattarlo in modo ottimale alle caratteristiche dei vari strumenti sui quali il pick-up viene utilizzato.

Il presente trovato potrà assumere anche forme ed aspetti diversi da quelli 20 precedentemente illustrati e descritti, ferme restando le sue caratteristiche essenziali, senza per questo uscire dall’ambito del brevetto, definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (8)

1. Ιπβ. <(>Pietro <(>Bettefh RIVENDICAZIONI 1. PICK-UP MAGNETICO PER STRUMENTI MUSICALI A CORDE, del tipo che presenta due avvolgimenti elettrici sotto forma di bobine (2, 3) posti in prossimità di almeno un magnete permanente, detti due avvolgimenti essendo avvolti in senso reciprocamente contrario, nonché disposti reciprocamente in serie dal punto di vista elettrico, detto pick-up essendo caratterizzato dal fatto che i due avvolgimenti sono concatenati con il medesimo flusso magnetico.
2. 2. PICK-UP MAGNETICO, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto di prevedere che le due bobine (2, 3) siano avvolte attorno ad un unico rocchetto (1), disposte in contatto reciproco Luna al di sopra delEaltra.
3. 3. PICK-UP MAGNETICO, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il rocchetto (1) è inserito all’interno di un guscio (4) esterno, inserito nella struttura dello strumento musicale da amplificare, che è chiuso da un fondello (5) in corrispondenza della sua faccia che va a porsi all’interno dello strumento stesso.
4. 4. PICK-UP MAGNETICO, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di prevedere che, alTinterno del rocchetto (1) attorno al quale sono avvolte le bobine (2, 3), sia disposta una pluralità di magneti permanenti (6) di forma sostanzialmente cilindrica, posti perpendicolarmente rispetto alla cavità di detto rocchetto (1), detti magneti permanenti (6) presentando identiche polarità, le estremità superiori di detti magneti permanenti (6) terminando in fori (7) praticati su un elemento di supporto (8), fissato alla struttura dello strumento musicale mediante delle viti (9) o altri mezzi di fissaggio reversibili, detto 2 Ing. <(>Pietro <(>Bettedb elemento di supporto (8) determinando la chiusura della superficie esterna del guscio (4).
5. 5. PICK-UP MAGNETICO, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere che, all’interno del guscio (4) esterno, sia presente una coppia di magneti permanenti (13, 14), sostanzialmente a forma di sbarra, detti due magneti permanenti (13, 14) rivolgendosi reciprocamente le polarità di pari segno, detti due magneti permanenti (13, 14) essendo posti al di sotto del rocchetto (1) attorno al quale sono avvolte le bobine (2, 3), essendo inoltre prevista la presenza tra i due magneti permanenti (13, 14), nonché all’interno del rocchetto (1), di una pluralità di espansioni polari (12) in materiale ferromagnetico, che si estendono perpendicolarmente rispetto al fondello (5) del guscio (4), le estremità superiori di dette espansioni polari (12), previste in numero pari al numero delle corde (11 ) dello strumento musicale da amplificare, terminando in fori (7) dai quali fuoriescono leggermente, detti fori (7) essendo praticati su un elemento di supporto (8) che funge da mezzo di chiusura per il guscio (4) esterno.
6. 6. PICK-UP MAGNETICO, secondo le rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che l’elemento di supporto (8) è realizzato in legno.
7. 7. PICK-UP MAGNETICO, secondo le rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che i magneti permanenti (6, 13 e 14) sono realizzati in Neodimio o Alnico.
8. 8. PICK-UP MAGNETICO, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il guscio (4) esterno ed il fondello (5) sono realizzati in materiale metallico. Per incarico