Petite lutherie : Micros

On remarquera que pour la structure humbucker les aimants cylindriques verticaux sont remplacés par un aimant plat situé sous les bobinages et que ce sont des pièces en fer doux qui servent de pièces polaires à travers les bobinages, cylindres en fer doux pour une bobine et vis en matériau ferreux pour l’autre bobinage, ces vis sont destinées à régler la distance avec chacune des cordes pour égaliser les niveaux de sortie du micro (ce que très peu de personne ne réalise…).
Dans le cas de guitares équipées de 2 ou 3 micros, il est d’usage que, dans le cas de 2 micros, un soit avec les aimants pôles nord vers le haut et bobinage dans un sens, et l’autre micro avec les aimants pôle sud vers le haut et bobinage réalisé dans l’autre sens, ainsi, lorsque les 2 micros sont activés en même temps( position médiane du commutateur), l’ensemble fonctionne en humbucker.
Pour les guitares équipées de 3 micros (par exemple stratocaster), c’est uniquement le micro du milieu qui a ses aimants inversés par rapport aux 2 autres et aussi un bobinage réalisé dans le sens opposé, ce micro central pouvant se coupler au micro « manche » ou au micro « chevalet », dans ces positions de couplage, l’ensemble fonctionne ainsi en humbucker.

Matériaux

Il existe une multitude de matériaux divers et variés pour les aimants, le Ticonal (alliage de fer, Titane, Cobalt, Nickel, Aluminium), l’Alnico (alliage de fer, Aluminium, Nickel, Cobalt), les Ferrites (obtenus par frittage de particules de fer, de Baryum et de Strontium), les Samarium Cobalt, les Néodymes Fer Bore. Ces 2 derniers étant des aimants très puissants, à ma connaissance non utilisés pour les micros, les plus utilisés sont les Ferrites (micros pas chers, généralement montés sur des guitares d’entrée de gamme de prix) et les Alnico, qui ont le privilège d’être le type d’aimant le plus stable en température et dans le temps, c’est généralement le type d’aimant utilisé pour les micros de qualité supérieure, le Ticonal n’est pas utilisé du fait de son prix de revient élevé.
Il existe plusieurs qualité d’Alnico, en fonction du pourcentage des métaux mis en oeuvre lors de la fabrication de l’alliage, les plus anciens micros de guitare sont en Alnico 2, et maintenant, on utilise assez souvent de l’Alnico 5.
L’Alnico 2 permet d’obtenir des sons chauds avec une réponse dans le grave douce et des aiguës agréables, il convient particulièrement pour les micros « manche »; l’Alnico 5, quant à lui, délivre des sons plus clairs, avec des graves un peu plus secs, et des aiguës brillants sans être agressifs, il convient mieux pour les micros « chevalet ».

Il peut être interessant de pouvoir mesurer l’induction magnétique des aimants, qui s’exprime en Gauss (ou encore Maxwell/cm²), au moyen du gaussmètre simplifié réalisé avec un capteur à effet hall , il se compose d’une pile 9V ordinaire, d’un régulateur de tension 78L05 et du capteur à effet hall de marque Allegro microsystem inc., référence A1302KUA-T qu’on peut trouver chez Radiospares (référence catalogue: 680-7504) pour pas bien cher (moins de 2€ pièce); voir schéma ci-dessous.
On mettra un voltmètre continu en sortie du montage, en prenant soin de raccorder le – de la pile au 0 de l’appareil; en absence d’aimant, le voltmètre indique la 1/2 tension délivrée par le 78L05, soit normallement environ 2,5v, qu’on appellera Vi; lorsque vous présentez un aimant devant le capteur, la tension affichée sur le voltmètre varie ; notez la valeur affichée Vm, la valeur de l’induction est donnée par: B=10³ (Vi – Vm)/1,3 , si le résultat est positif , c’est que vous avez présenté le pôle Nord, si il est négatif, c’est que c’était le pôle sud. La sensibilité du capteur est de 1,3mV/Gauss. Certes, la précision n’est pas celle d’un appareil de laboratoire, mais ça permet d’apprécier suffisamment les grandeurs.

Les bobinages sont réalisés en fil de cuivre isolés, soit en fil de cuivre plein rond, isolé au verni, soit en fil de Litz (fil à ame divisée, chaque brin étant isolé, pratiquement abandonné de nos jours); les vernis isolants sont de plusieurs type, les plus courants étant les vernis polyuréthane, polyester, polyimide, polyesterimide. Les diamètres de fil sont très fins, les fils utilisés le plus couramment sont les AWG 42(0,0635mm) et AWG 43(0,0559mm), soit en standard métrique 6,3/100^ième et 5,5/100^ième. Ces fils sont extrèment fragiles, aussi il convient de choisir des fils dont l’isolant soit thermosublimable (au fer à souder), il parait peu imaginable de devoir gratter l’isolant sur de tels diamètres sans les fragiliser ou les casser.
les gauges utilisables sont les suivantes (avec leur correspondance en mm): awg40=0,0787; awg41=0,0711; awg42=0,0635; awg43=0,0559; awg44=0,0508; awg45=0,0457; awg46=0,0406; awg47=0,0350; awg48=0.0305; awg49=0,0279; awg50=0,0254. Les gauges de awg45 à awg50 sont très délicates à travailler.
Le AWG42 est notamment utilisé pour les micros des Fender Stratocaster et les micros chevalet des Telecaster, ainsi que dans les micros humbucker de toutes marques; le AWG43 est utilisé dans les micros manche de Telecaster et chez Rickenbacker, ce fil étant plus fin nécessite moins de spires pour obtenir la même résistance, mais est bien pratique pour caser un maximum de spires dans un espace restreint comme un micro manche Telecaster.
A titre documentaire, et de façon à pouvoir utiliser des fils en cotes métriques, plus faciles à trouver en europe, la formule de conversion des fils AWG en cotes métriques est:

Les carcasses sont en n’importe quel matériau isolant, carton, plastique, etc… Chez Fender, il y a simplement 2 joues en carton, et le bobinage s’effectue directement sur le corps des aimants, entre les 2 joues. L’amateur peut par exemple réaliser 2 joues en verre époxy 8/10^ième cuivré pour circuit imprimé et laisser juste 2 petites plages de cuivre pour souder les débuts et fin d’enroulement.
Les aimants sont maintenus en place avec une pointe de colle cyanoacrylate.
On trouve tous ces matériaux sur le net, en particulier chez:
http://www.stewmac.com/shop/Electronics,_pickups.html
http://www.catalogue-fredguitar.com/146-PIECES-DETACHEES-MICROS/Voir-tous-les-produits
http://wires.co.uk/acatalog/SX_0032_0090.html
http://www.conrad.fr/ce/fr/product/503673/Aimant-Diam-6Mmx24Mm/0214810&ref=list
http://www.conrad.fr/ce/fr/product/503690/?insert=62&insertNoDeeplink&productname=Aimant-Diam-5Mmx15Mm
Vous pouvez aussi interroger les bobiniers de votre région pour savoir si ils peuvent vous céder du fil émaillé, quand on leur précise qu’il s’agit de bobiner des micros de guitare, généralement, ils vous aident

Procédure

J’ai réalisé mes tous premiers micros, il y a environ une vingtaine d’années, à l’époque, je ne doutais de rien, et j’ai commencé à bobiner entièrement à la main, sans machine; je ne vous recommande pas ce sport, c’est très éprouvant pour les nerfs! Mon premier micro comportait pas mal de casse de fil, que je ressoudais et je vernissais les raccords avec du verni à ongle, mais ça marchait (miracle…).
J’ai vite décidé de me monter une bobineuse succinte, ma première bobineuse consistait en une chignole à main montée horizontalement sur une structure en bois, pas de compteur de tour, ça allait déjà beaucoup mieux et j’arrivais à bobiner des micros entiers sans casse. Quelques amis guitaristes jouent encore avec les micros de cette époque; jusqu’au jour, où, au détour d’une brocante de village, j’ai trouvé une perceuse électrique munie d’un variateur de vitesse, d’une gachette verrouillable et d’un inverseur de sens de marche (fonction visseuse/dévisseuse), pour une somme ridicule ; je l’ai montée sur une structure en bois très simple (voir photo); sur la même brocante, j’ai trouvé un compte tour électro-mécanique , il a été vite commandé par un interrupteur à lame souple sous ampoule de verre, avec un aimant collé sur le mandrin à l’aide d’un ruban adhésif, il incrémente ainsi à chaque tour. La vitesse réglée au minimum sur le variateur intégré à la gachette étant un peu trop rapide à mon gout, j’ai disposé entre le secteur et la perceuse un variateur à triac qui permet toute latitude de réglage fin, sans démarrage brutal (voir 2^ième photo). Le variateur est construit autour de ce composant: http://www.conrad.fr/ce/fr/product/183199/Rgulateur-de-vitesse-et-de-puissance-Triac, avec usage d’un radiateur. (Ne faites pas attention au bordel ambiant régnant sur ma table, c’est un atelier…). Le seul problème avec Conrad, c’est que les doc ne sont pas fournies en français et qu’une fois sur deux, le produit n’est pas tenu en stock, alors, faut pas être pressé…

Le mandrin permet de fixer tout systême pouvant tenir une carcasse de micro, pour les micros du type simple bobinage genre Fender, une simple plaque en ferraille brasée sur un axe lisse convient, la carcasse tenant collée par les aimants; le fil est entièrement guidé à la main, comme ce fil est très fin et parfois à peine perceptible à l’oeil nu (bienvenu au club des presbytes), je dispose une feuille de papier blanc sous le parcours du fil de façon à mieux le voir. Pour éviter les casses, il ne faut surtout pas dévider le fil en tirant dessus, la bobine débitrice étant montée sur un axe, cette méthode n’est pas adaptée aux fils fins, en effet la bobine débitrice fait bien souvent un poids respectable que le fil en tension à du mal a subir, la bonne méthode est celle qui consiste à poser la bobine débitrice au sol et de laisser venir le fil, ainsi, celui ci ne subit pas de tension excessive, si ce n’est celle que vous contrôlez avec les doigts (voir dessin ci-dessous).

Lorsque vous aurez fini vos bobinages, il est de bon aloi de les imprégner de façon à bloquer les spires, ça évite pas mal d’accrochage (prénommé Larsen par les habitués), j’utilise à cet effet un mélange de 70% de paraffine, normallement destinée à clore les pots de confiture, et de 30% de cire d’abeille, fournie par mon apiculteur préféré, ce mélange fond assez facilement au bain-marie mais méfiance, dès que c’est fondu, baisser la chauffe, ça risque de prendre feu, faites ça dehors, il y aura moins de risques, on y met les micros à tremper 10 bonnes minutes et on les fait égoutter au-dessus du bac à cire.Une fois le tout refroidi, on gratte l’excédent de cire sur le dessus et sur le dessous du micro avant de lui mettre son capot.
Si l’idée de bobiner le fil émaillé directement sur les aimants, à la façon Fender, vous dérange, vous pouvez faire 2 spires de téflon de plombier sur les aimants pour isoler ceux-ci du bobinage. De même, si vous ne désirez pas imprégner le bobinage, finissez avec 2 ou 3 tours de téflon, ça coute une misère, et c’est un excellent isolant.
Il ne vous reste plus qu’a mesurer la résistance de vos bobinages à l’aide d’un ohmmètre, lorsque les bobines aurons refroidi de leur bain de cire, et de réaliser la mesure leur inductance à l’aide d’un inductance-mètre; il existe, chez Selectronic, un appareil qui fait les 2 mesures(ref:13.9101); ceci vous permettra de calculer le coefficient Q de votre micro par la formule Q=2xπxLx10 ³/R. Vous verrez, dans la suite, toute l’importance de cette mesure.

Quel choix faire?

Un micro utilisant des aimants peu puissants donnera des sons avec beaucoup de dynamique (écoutez un Stimer sur une Maccaferri). Un micro muni d’aimants puissants, nécessitera moins de spires et sera plus brillant.
Le facteur de forme des bobines influe sur la réponse tonale de l’ensemble, une bobine étroite et haute donnera un micro brillant, clair, à l’image des simples bobinages de chez Fender; a contrario, une bobine large et basse donnera un micro au son plus gras, à l’instar du P90 Gibson, par exemple.
L’usage de capot métallique en matériau ferro-magnétique, concentre le flux des aimants et donne une tendance à favoriser les fréquences basses, le dessous des micros chevalet de Fender Ielecaster consiste en une plaque de fer cuivré, et favorise cet effet.
Le bobinage réalisé avec guidage à la main donne , à mon avis, un son différent des bobinages du commerce réalisés avec une machine parfaite, le guidage main n’étant pas parfait, le son est un peu plus « sale » et donne un certain caractère qui est assez appréciable.
Par ailleurs, plus le nombre de spires est important, plus le micro générera de la tension, amenant l’ampli à compresser plus vite, mais augmente aussi l’inductance, limitant d’autant les aiguës et donnant un son moins précis.
Un micro humbucker étant relativement bas et possédant plus de self qu’un simple bobinage, sonnera plus gras, moins précis , assez peu dynamique, et même utilisé en simple bobinage ne sonnera jamais comme un micro simple bobinage genre Fender.
Il y a une chose très importante à savoir c’est que quelque soit le soin apporté à la fabrication d’un micro, aussi bon soit il, si la lutherie est médiocre, ce n’est pas le micro qui « cachera la merde au chat », la lutherie de mauvaise qualité ne sera pas « sauvée » par un micro excellent.

Un bobinage, quelqu’il soit, ne se comporte pas seulement comme une inductance pure, il existe également une composante résistive, dûe à la résistance du fil, qui est d’autant plus importante que le fil est fin et long, et une composante capacitive, dûe à la capacité entre les spires qui sont juxtaposées.
Avec les micros humbuckers, on a deux enroulements identiques, connectés en série, l’ensemble présente une inductance et une résistance double de celle d’un seul bobinage, et une capacité moitié.
Les grandeurs les plus importantes sont la résistance (en Ω) et l’inductance (en H) de chaque enroulement.
Lorsqu’on fait vibrer les cordes de l’instrument, le micro agit comme un générateur de tension comportant une résistance et une inductance série ainsi qu’un condensateur en parallèle (composantes internes au micro). Il y a également des composantes externes qui sont la capacité du câble de sortie du micro et la résistance du potentiomètre de réglage du volume, qui se retrouvent tous deux en parallèle sur le générateur.
L’ensemble de ces composantes internes et externes forment un filtre passe bas du second ordre; comme tout filtre, il présente une fréquence de coupure à -3dB, et au dessus de cette fréquence, il présente une atténuation de 12dB/octave. Un peu en dessous de cette fréquence de coupure, l’inductance et la capacité présentées par la bobine, créent une résonance, à cette fréquence de résonance, la tension de sortie présente un pic et est à son maximum et qui correspond au Q du micro.
Cette particularité caractérise l’essentiel de votre micro, aussi est-il important de connaitre le Q ainsi que la fréquence de résonance pour avoir une appréciation du son de votre micro.
La fréquence de résonance de la grande majorité des micros se situe dans la gamme de 2000 à 5000Hz, partie du spectre audible ou l’oreille humaine est la plus sensible. Subjectivement, un son à 2000Hz semble chaud et doux, vers 3000Hz brillant, à 4000Hz perçant et à 5000Hz fin et dur. Le son dépend aussi de la hauteur du pic, un pic élevé donne un son puissant un pic peu élevé donne un son plus faible. La grande majorité des micros présente un pic (Q) entre 1 et 4 dépendant du matériau magnétique, de la charge résistive externe, et du cache micro métallique ou non ( avec un cache plastique, le pic est plus important).
On peut modifier le son global d’un micro de plusieurs façons:
– Avec les humbuckers, habituellement cablés avec les deux bobines en série, en les recablant en parallèle, on divise l’inductance par 4, ainsi, le pic de la fréquence de résonance aura un niveau deux fois plus important; en utilisant un seul enroulement, on divise l’inductance par 2 et le pic de résonance augmente de 1,4 fois. Dans les 2 cas, le son obtenu présentera plus d’aiguës qu’avant; de nombreux humbuckers sont munis d’un câble à 4 conducteurs, permettant tous les couplages imaginables sans avoir à avoir intervenir dans le micro; certains simples bobinages possèdent une prise intermédiaire sur leur bobine, permettant une flexibilité d’utilisation similaire.
– En modifiant la charge externe du micro, cette solution est économique et peut rendre de grands services. Avec quelques composants passifs, le son peut être modifié . En mettant un condensateur en parallèle avec le micro, généralement on ajoute une résistance série variable pour rendre variable l’influence du condensateur. On peut remplacer la résistance variable par un commutateur pour commuter différents condensateurs (dans les valeurs allant de 470pF à 10nF), ce qui permet des variations du son plus importantes qu’avec la résistance variable.
– La solution ultime consiste à bobiner un micro avec un fil moins fin, possédant moins de spires, et dans lequel on intègre une électronique embarquée dans le capot du micro, réalisée avec des composants CMS, ce faisant (pan!), on limite l’inductance, on limite également la capacité interne, et on masque la capacité du câble de liaison ainsi que la résistance du potentiomètre, on s’arrange pour sortir en basse impédance pour limiter la ronflette. On obtient ainsi le son fort et clair des micros actifs, genre EMG; faut aimer… Moi j’ai horreur de ça, j’ai une préférence marquée et indéfectible pour la chaleur d’un P90, mais chacun voit midi à sa porte. Par contre, avec le gain de l’électronique incluse au micro, on peut faire distordre d’avantage le tube d’entrée de votre ampli.

Caractéristiques des micros du commerce

Principaux micros du commerce

Repères de câblage des humbuckers les plus courants

Couplages possibles des Humbuckers: – en série, hors phase (couplage standard): relier les 2 fins d’enroulement et laisser ce point isolé, sortir sur un des 2 débuts, relier l’autre à la masse – en série et en phase : relier la fin d’un enroulement avec le début de l’autre, laisser ce point isolé, sortir sur le début d’enroulement resté libre , relier la fin d’enroulement restée libre à la masse: ce fonctionnement n’est plus « humbucker », le niveau de sortie est faible et ça sonne « coin-coin » – en parallèle, hors phase :relier la fin d’un enroulement avec le début de l’autre, sortir sur ce point, relier les 2 autres fils à la masse, c’est un fonctionnement humbucker parallèle, , le son est proche d’un simple bobinage sans ronflette – en parallèle et en phase :relier les 2 fins d’enroulement et sortir sur ce point, relier les autres fils à la masse, même remarque que pour le couplage série en phase – en simple: sortir sur un début d’enroulement et relier tous les autres fils à la masse, on fonctionne alors en simple bobinage (à réaliser lorsqu’un des 2 enroulements est coupé) Pour les micros simples : on sort toujours sur le début de l’enroulement, la fin étant reliée à la masse, les spires finales de l’enroulement ,la dernière couche de fil, joue le rôle d’un blindage relié à la masse, et limite ainsi la ronflette.

Cablages et astuces

ci-dessous, le cablage standard d’une stratocaster à gauche, et cablage particulier, à droite, je m’explique: ce cablage spécial permet de n’avoir qu’un seul réglage de tonalité, ce qui suffit largement (honnètement, vous y touchez souvent?), par contre, l’ancien réglage de tonalité du micro manche devient réglage de volume du micro du milieu, le volume initial joue sur les 2 micros manche et chevalet, ça permet , entr’autres d’avoir les micros manche et chevalet ensemble, ce qui n’est pas possible dans le montage original et de doser la présence du micro du milieu à volonté, de plus, le réglage de tonalité joue sur les 3 micros. Essayez, vous risquez de l’adopter! Tout ça, sans rien rajouter, juste changer le cablage, pas de changement d’aspect de la strat. A noter que la valeur du condensateur peut aller de 22nF à 100nF.