Schaltplansymbole für Tonabnehmer

1 Einleitung

Wer ein Schaltbild einer Elektrogitarre erzeugen möchte, steht ganz schnell vor einem Problem: Wie soll man den Tonabnehmer darstellen? Wenn man sich in der Literatur und im Internet umsieht, findet man ganz unterschiedliche Lösungsansätze, die jeder für sich Vor- und Nachteile haben. Wirklich standardisierte Symbole existiert jedoch nicht.

Bevor man sich jedoch daran macht, quasi "auf die Schnelle", irgendein Symbol zu entwerfen, sollte man sich zunächst über die unterschiedlichen Bauformen von magnetischen Tonabnehmern informieren. Guitar-Letter I bietet dazu eine Fülle von Informationen.

Zusätzlich muß man auch noch die Frage beantworten, für welchen Einsatzbereich die Symbole dienen sollen. Hier muß man grundsätzlich zwei Bereiche unterscheiden:

1. Das Schaltbild (engl. Schematic) und
    
2. den Verdrahtungsplan (engl. Wiring Diagram).

Wenn man einen Verdrahtungsplan zeichnen möchte, sind die elektrischen Wirkungen der einzelnen Bauelemente relativ uninteressant. Hier liegt der Fokus mehr auf der eindeutigen Identifizierbarkeit der Bauelemente und wie sie miteinander verbunden werden. Von daher werden hier grundsätzlich andere Symbole benötigt. Hier ein paar Beispiele für verschiedene Humbucker:

Bild 1: Humbucker-Symbole für einen Verdrahtungsplan

Was sich aus elektrischer Sicht hinter einem solchen Symbol verbirgt, ist leider nicht erkennbar. Folglich sind diese Symbole zur Erstellung eines Schaltbildes nicht besonders gut geeignet, denn hier geht es ja darum, die elektrische Funktion der Schaltung möglichst einfach darzustellen.

Im weiteren Verlauf dieses Artikels geht es also darum, für jede Bauform eines Tonabnehmers ein geeignetes Symbol zu entwickeln.

2 Kurze Übersicht über die verschiedenen magnetischen Tonabnehmer

Bei den magnetischen Tonabnehmer unterscheidet man grundsätzlich zwei Typen:

1. Den einspuligen Tonabnehmer (engl. Singl-Coil) und
    
2. den doppelspuligen Tonabnehmer (engl. Humbucker).

Natürlich gibt es auch noch Bauformen mit mehreren Spule, aber das sind Exoten, auf die in diesem Artikel keine Rücksicht genommen werden soll.

Allen Tonabnehmer ist gemein, daß sie über eine oder mehrere Spulen verfügen. Das zur Magnetisierung der Saiten notwendige Feld wird durch einen oder mehrere Magnete in der Spule erzeugt. Diese Aussage gilt für die meisten Tonabnehmer, die auf der Konstruktion des Stratocastertonabnehmers beruhen. Bei den meisten Humbuckern befindet sich Magnetquelle jedoch unter den Spulen und das Feld selber wird mit Hilfe von Eisenkernen durch die Spulen geführt.

Neben dieser unterschiedlichen Konstruktion der magnetischen Kreise unterscheiden sich die Tonabnehmer auch noch durch eventuelle Abschirmmaßnahmen. Die ersten Humbucker besaßen zu diesem Zweck eine metallische Kappe. Bei vielen modernen Bauformen wird sie häufig weggelassen.

Schlußendlich bestehen auch noch Unterschiede in der Anzahl der Anschlüsse. Sie reichen von zwei Adern bis hin zu vier Adern und einer Abschirmung.

Wir haben also insgesamt vier Punkte auf die man achten sollte:

1. Anzahl der Spulen,
    
2. Konstruktion der magnetischen Kreise,
    
3. Abschirmmaßnahmen,
    
4. Anschlüsse

Die Konstruktion der magnetischen Kreise wirkt sich nicht unmittelbar auf die elektrische Eigenschaften eines Tonabnehmers aus. Man könnte auf diese Information folglich verzichten. Sie wird aber der vollständigkeit halber in vielen Fällen mit berücksichtigt, da sie bei Single-Coils auch die Darstellung von RW/RP-Tonabnehmern erlaubt.

3 Einspuliger Tonabnehmer

Die einfachste Variante eines Single-Coils findet man zum Beispiel bei Fender: Sechs Stabmagnete, um die eine Spule gewickelt wurde. Der elektrische Anschluß wird mit zwei einfachen Drähten vorgenommen. Daraus läßt sich ein einfaches Symbol entwickeln:

Bild 2: Symbole für einen einfachen Single-Coil

Man erkennt die magnetische Polarität des Tonabnehmers, sowie die Polarität der elektrischen Anschlüsse. Dieses Symbol nimmt keine Rücksicht darauf, ob es sich um Stabmagnete in der Spule oder um einen Magneten unter der Spule mit Eisenkernen im Spulenkörper handelt. Es kann also für beide Varianten eingesetzt werden.

Gleichwohl es bei Wechselspannung kein "Plus" oder "Minus" gibt, ist es wichtig, die Tonabnehmer phasenrichtig zusammenzuschalten. Zu diesem Zweck wird willkürlich einer der beiden Spulenanschlüsse als "heiß" definiert, der im Symbol mit dem Plus-Zeichen gekennzeichnet wurde.

Wenn man einen solchen Tonabnehmer gegenphasig mit einem weiteren Tonabnehmer verschalten will (Out of Phase), kann man bedenkenlos die beiden Kabel miteinander vertauschen. Bei anderen Tonabnehmern ist das grundsätzlich auch möglich, sollte aber aus bestimmten Gründen nicht gemacht werden.

In der Stratocaster wird heute in der mittleren Position häufig ein RWRP-Tonabnehmer (Reverse Wound Reverse Polarity) eingesetzt, damit sich (zumindest) in den Zwischenpositionen ein Humbuckereffekt ergibt. Mit Hilfe der Symbole läßt sich dann folgendes Schaltbild zeichen:

Bild 3: Variation der Stratocasterschaltung mit RWRP-Tonabnehmer

Einige Single-Coils, wie zum Beispiel der Steg-Tonabnehmer der Telecaster, haben eine sogenannte "Baseplate", die sich unterhalb der Spule befindet. Hier ein Beispiel eines Tonabnehmers aus einer "Squier":

Bild 4: Stegtonabnehmer einer Telecaster mit Baseplate

Diese Platte verändert nicht nur den magnetischen Kreis und die Induktivität, sondern sie wird zu Abschirmzwecken auch mit der Schaltungsmasse verbunden. Diese Art des Anschlusses wird auch als "unsymmetrisch" bezeichnet, weil das Signal schon in der Quelle einseitig auf Masse bezogen wird. Dem müssen wir natürlich in unserem Symbol Rechnung tragen.

Bild 5: Symbole für einen Single-Coil mit Baseplate

Mit Hilfe dieses Symbols lassen sich auch die Variationen des P-90 darstellen.

Was man mit einem solchen Tonabnehmer keinesfalls machen sollte, ist eine Vertauschung der beiden Anschlüsse! Hier wurde dem "kalten" Anschluß definitiv seine Position, nämlich die Verbindung zur Schaltungsmasse, zugewiesen, da dieser Spulenanschluß mit der Baseplate verbunden wurde. Tauscht man die Anschlüsse, so werde die durch die Platte empfangenen elektrischen Störungen direkt zum "heißen" Eingang des Verstärkers geleitet. Eleganter kann man den Störpegel seiner Gitarre nicht erhöhen!

Ein weiteres Problem kann entstehen, wenn man zwei dieser Tonabnehmer in Reihe schalten will. Bei der Telecaster ist die Baseplate des Stegtonabnehmers über die Befestigungsschrauben mit der Saitenmasse verbunden. Bei einer Reihenschaltung entsteht dann ein Kurzschluß und die Gitarre schweigt den erstaunten aber bastelfreudigen Musiker an. Das Problem läßt sich erst lösen, wenn man die Abschirmungen und die Signalleitungen elektrisch trennt und den notwendigen Massebezug später durchführt.

Aber auch für diese Probleme gibt es eine Lösung: Der symmetrische Anschluß!

Bild 6: Symbole für einen Single-Coil mit Baseplate und symmetrischem Anschluß

Hier wird der Anschluß für die Abschirmung jetzt von den beiden Signalleitungen getrennt geführt. Damit ist eine Phasenumkehr und auch eine Reihenschaltung problemlos möglich. Solche Tonabnehmer werden in der Regel mit einem koaxialen Anschlußkabel versehen, welches neben der Abschirmung noch zwei Adern aufweist. Würde man einen solchen Tonabnehmer, wie in der Mikrofontechnik, mit dem Eingang eines Differenzverstärkers verbinden, so könnte man eine wesentlich bessere Störunterdrückung erreichen. Leider ist die Gitarre grundsätzlich ein zweipoliges Instrument und entsprechend sind alle Effektgeräte und Verstärker konzipiert. Wer hier eine Umrüstung seines Instrumentes plant, der muß an vielen Stellen Anpassungen vornehmen oder gar Kompromisse eingehen. Es ist dann eben nicht mehr der Standard!

Einige wenige Single-Coils haben auch eine Abschirmkappe. Der Halstonabnehmer der Telecaster und die Tri-Sonics von "Burns" sind Beispiele für solche Konstruktionen. Hier gibt es natürlich auch die Möglichkeit einen unsymmetrischen oder einen symmetrischen Anschluß zu realisieren.

Bild 7: Symbole für einen Single-Coil mit Abschirmkappe (symmetrisch und unsymmetrischer Anschluß)

Mit diesen drei Symbolen und ihren Abwandlungen haben wir die meisten einspuligen Tonabnehmer dargestellt. Kommen wir nun zu den Doppelspulern.

4 Doppelspulige Tonabnehmer

Doppelspulige Tonabnehmer treten fast ausnahmslos als Humbucker auf. Hier werden die beiden Spulen gegenphasig zusammengeschaltet, um die Einflüsse äußerer Störsignale zu kompensieren. Man unterscheidet hier den klassischen parallelen Humbucker bei dem die Spulen nebeneinander angeordnet sind (side by side) und die koaxiale Variante, bei der die Spulen übereinander (stacked) liegen.

4.1 Paralleler Humbucker

Die bekannteste Form des parallelen oder lateralen Humbuckers wurde 1955 von Gibson auf dem Markt eingeführt. Sie wird heute von fast allen Herstellern verwendet.

Bild 8: Symbole für den einfachen Humbucker mit und ohne Abschirmkappe

Alle diese Tonabnehmer haben eine metallische Grundplatte, die auch im Symbol dargestellt ist. Sie wird natürlich auch mit der Schaltungsmasse verbunden.

Die Humbucker vom Gibson-Typ haben eine U-förmige Feldquelle, die aus Eisenkernen in den Spulen und einem verbindenden Dauermagneten unter den Spulen besteht. Auch das wurde im Symbol berücksichtigt.

Die Abschirmkappe ist fest mit der Grundplatte verlötet, sodas sie ebenfalls mit der Schaltungsmasse verbunden ist. Damit ist diese Art von Tonabnehmern ebenfalls unsymmetrisch und sollte nicht für Out-of-Phase verwendet werden! Aber auch hier ist ein symmetrischer Anschluß denkbar. Damit gelangt man zum Humbucker mit einem Zweiaderanschluß:

Bild 9: Symbole für den einfachen Humbucker mit symmetrischem Anschluß mit und ohne Abschirmkappe

Der sogenannte "Wide Range Humbucker" von Fender wurden ebenfalls von Seth Lover entworfen. Entsprechend gibt es keine so großen konstruktiven Unterschiede. Lediglich der magnetische Kreis ist anders. Hier verwendete Lover in jeder Spule 6 Stabmagnete und verzichtete damit auf den gemeinsamen Balkenmagneten unter den Spulen. Es gibt diese Tonabnehmer nach meinem Kenntnisstand nur mit einem unsymmetrischen Anschluß und Abschirmkappe:

Bild 10: Symbol für den "Wide Range Humbucker"

Diese Symbol gilt allerdings nur für die Version aus den 70er Jahren. Die jetzt verfügbaren neuen Wide-Ranges sind wie der Gibson-Typ aufgebaut.

Kommen wir nun zu weiteren Anschlußvarianten. Dabei beziehen wir uns immer auf den Humbucker vom Gibson-Typ. Fast jeder moderne Humbucker ist split-fähig. Das heißt, er läßt sich zum Single-Coil umschalten. Um das machen zu können, muß die Verbindung der beiden Spulen (engl. Serial Link) ebenfalls nach draußen geführt werden.

Bild 11: Split-fähige Humbucker mit unsymmetrischem Anschluß

Hier haben wir also eine weitere Variante des Zweiaderanschluß, die man keinesfalls mit der aus Bild 9 verwechseln darf! Welche Art des elektrischen Anschlusses vorliegt, kann man bei beiden Varianten leider nur durch eine Messung ermitteln.

Natürlich läßt sich der split-fähige Humbucker auch symmetrisch betreiben. Hier die entsprechenden Symbole:

Bild 12: Split-fähige Humbucker mit symmetrischem Anschluß

Jetzt haben wir also einen Humbucker mit Dreiaderanschluß vorliegen. Genau wie beim Zweiaderanschluß gibt es auch hier zwei Varianten, die man nicht verwechseln sollte, denn neben dem Split gibt es auch noch die Möglichkeit, die beiden Spulen von Reihen- auf Parallelschaltung umzuschalten. Damit wird der Tonabnehmer sozusagen "Dual-Sound-fähig" Zu diesem Zweck muß man allerdings alle Spulenanschlüsse getrennt zur Verfügung haben. Hier zunächst die unsymmetrische Variante:

Bild 13: Dual-Sound-fähige Humbucker mit unsymmetrischem Anschluß

Die Königsdisziplin stellt der Humbucker mit symmetrischem Vieraderanschluß dar. Hier hat man alle erdenklichen Möglichkeiten zur Verfügung: Out-of-Phase, Split, Dual- und Tri-Sound.

Bild 13: Dual-Sound-fähige Humbucker mit symmetrischem Anschluß

Damit hätten wir die Symbole für die gängigsten parallelen Humbucker beisammen. Kommen wir nun zu deren "gestapelten" Brüdern, den koaxialen oder vertikalen Humbuckern (engl. Stacked Humbucker).

4.2 Koaxialer Humbucker

Diese Spielart des Humbuckers hat erst in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Sie werden hauptsächlich als Ersatz für schmale Single-Coils verwendet und sollen eine vergleichbare Klangeinfärbung erzeugen. Auch hier gibt es wieder eine ganze Reihe unterschiedlicher Bauformen. Allerdings kann man alle Formen in zwei Arten unterteilen. Eine Form enthält nur in der aktiven Spule einen Magneten oder Eisenkern. Daneben gibt es noch weitere Bauformen, bei denen auch in der unteren Kompensationsspule ein Kern vorhanden ist. Das folgende Bild zeigt die Symbole für diese beiden Varianten:

Bild 14: Koaxialer Humbucker mit und ohne Kern in der Kompensationsspule

In der Regel werden koaxiale Humbucker nicht mit einem abgeschirmten Anschlußkabel ausgeliefert. Hier kann man also ohne Probleme die beiden Anschlüsse zwecks Phasenumkehr vertauschen.

Wie bei den parallelen Humbuckern gibt es auch unter den koaxialen Typen einige, die split-fähig sind. Hier muß man nur darauf achten, daß ein Single-Coil-Betrieb nur mit der aktive, oberen Spule Sinn macht, da die Kompensationsspule konstruktionsbedingt keinen Signalanteil liefern soll.

Bild 15: Split-fähige koaxiale Humbucker

Zum Schluß noch die Variante, die Dual-Sound-fähig ist. Hier wurden wieder alle 4 Anschlüsse der beiden Spulen herausgeführt.

Bild 16: Dual-Sound-fähige koaxiale Humbucker

Neben denn eben gezeigten Variationen gibt es noch Bauformen, die mit magnetischen Führungsblechen ausgerüstet sind, wie die Produkte von Kinman oder DiMarzio. Natürlich könnte man hier auch ein spezielles Symbol entwerfen, aber die Zeit...

4.3 Spezialformen des Humbuckers

Neben den eben gezeigten Bauformen gibt es auch noch den sogenannten liegenden Humbucker, der eigentlich auch zu den koaxialen Bauformen zählt. Ein Vertreter dieser Gattung sind die sogenannten "Q-Tuner" die von der niederländischen Firma Neophysix hergestellt werden.

Bild 17: Liegender koaxialer Humbucker (Q-Tuner)

Hier liegen die Achsen der beiden Spulen parallel zu den Saiten und das Feld wird mit Hilfe von Blechen oder verstellbaren Eisenkernen zu den Saiten geführt.

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Nachdem wir uns im Zusammenhang mit den Symbolen doch etwas näher mit den elektrischen Anschlüssen der Humbucker beschäftigt haben, kann man diese Ergebnisse auch gleich in einer kurzen Übersicht zusammenfassen.

Tabelle 1: Anschlußvarianten und Betriebsarten des Humbuckers

Diese Tabelle geht grundsätzlich davon aus, daß die Abschirmung mit einer zusätzlichen, in der Tabelle nicht benannten Leitung erfolgt. Ein Humbucker mit vier Adern hat also insgesamt fünf Anschlüsse.

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