Armado de Un Amplificador Para Automóvil » Electrónica Completa

7/24/2019 Armado de Un Amplificador Para Automvil Electrnica Completa

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Generador de tonos de audio

Descargue Audacity (http://audacity.sourceforge.net/) segn el Windows que tenga instalado y cuando

baje completa realice una instalacin siguiendo las indicaciones del programa de instalacin: es todo

muy simple y no tendr problemas de ningn tipo inclusive se puede seleccionar el idioma de la

pantalla. Pique sobre el icono y obtendr una pantalla como la indicada en la figura 1.

(http://electronicacompleta.com/lecciones

/armado-de-un-amplificador-para-automovil

/attachment/armado-amplificador-1/)

Fig.1 Pantalla del Audacity

Este programa tiene un uso general como grabador y conversor de sonido a archivos mp3, pero

nosotros vamos a emplear sus funciones como generador de tonos de audio. Ingrese en el men

desplegable Generar>Tono y luego seleccione Forma de onda, Frecuencia, Amplitud y Longitud.

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mado de un amplificador para automvil Electrnica completa http://electronicacompleta.com/lecciones/armado-de-un-amplificador-p...

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Aclaremos cada item en particular:

La forma de onda (realmente forma de seal) puede seleccionarse entre tres formas diferentes

y las tres tienen una gran importancia en nuestras pruebas del amplificador: senoidal, diente de

sierra cuadrada.

La frecuencia es una opcin obvia pero debemos aclarar que la frecuencia mxima que se

puede generar es de 20 KHz que resulta adecuado para la prueba de nuestro amplificador: si

Ud. coloca una frecuencia mayor automticamente queda colocada la frecuencia de 20

KHz. Nota: la frecuencia mxima depende de la velocidad de muestreo de la seal digital de

salida, que es un concepto que aun no dominamos. Variando la frecuencia de muestreo se

pueden lograr frecuencias mas altas.

La amplitud puede ser modificada entre 0 y 1 correspondiendo el valor 1 al 0 dBm o 0,775V

eficaces saliendo de la plaqueta de audio de la PC, simplemente coloque un valor de .5 si

desea obtener la mitad de la seal del generador. Durante la generacin del tono se puede

variar la amplitud ajustando el potencimetro deslizante simulado de la izquierda indicado con

el dibujo de un parlante. Como la PC tiene diferentes formas de ajustar el volumen de salida serecomienda siempre verificar el nivel con un medidor adecuado que puede ser la Sonda de RF

para audio(http://albertopicerno.com/descargas/SondaRF/) .

La longitud se refiere al tiempo que debe durar el tono generado y su valor puede variar desde

1 segundo hasta un valor superior a 1 Hora.

Ejemplo de generacin de seales de audioy su uso

El uso mas comn del generador de audio es la medicin de la potencia de salida de un amplificador.

Esta medicin est estandarizada, pero como es una de las mediciones ms reveladoras de un

amplificador existe una gran cantidad de errores cometidos al realizarla. Algunos son verdaderos

errores, otros son cometidos sabiendo que ese pequeo error va a generar una supuesta potencia de

salida mayor a la real. Nos referimos a la carga del amplificador y a su medicin con los dos canales

al mismo tiempo o uno por uno.

En este mismo curso le explicamos como construir una carga resistiva para probar amplificadores. En

la leccin 19 se explica como se puede construir una carga resistiva genrica de 8 Ohms que

soporta tranquilamente 100W. Si no la construy aun, constryala aunque quizs pueda ahorrarse los

disipadores de aluminio si solo quiere medir la potencia de nuestro amplificador de 12+12W. Adems

puede construir solo dos cargas resistivas de 8 Ohms si va a fabricar el amplificador de 8+8W encaso contrario deber construir 4 y poner dos en paralelo para lograr los 4 Ohms.

El primer paso para tecnificar su taller ya est dado. Ud. tiene cargas resistivas de prueba. El

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segundo paso es armar dos amplificadores. Como medida de control puede armar uno y probarlo pero

la medicin definitiva debe realizarse con los dos amplificadores funcionando y la propia fuente que

va utilizar realmente con el cable del largo y la seccin adecuados.

En nuestro caso en que estamos construyendo un amplificador para un automvil esto puede resultar

complicado e incomodo porque presupone quitar la batera del coche y llevarla al taller pero no hay

otra posibilidad, si realmente quiere medir la potencia real de su equipo, porque la potencia vara el

doble que la tensin de fuente. Si la fuente entrega 12V -10% la potencia ser un 20% menor.

Si el amplificador funcionar con una fuente comn Ud. debe utilizar esa fuente para realizar la

medicin de potencia porque las fuentes para amplificadores no son reguladas y la carga hace variar

la tensin de salida. Recuerde que la fuente utilizada debe ser de 12V a 3,5A (es decir 42VA) para

poder alimentar a ambos amplificadores considerados con un rendimiento del 60%.

Se puede utilizar una fuente de PC como fuente de un amplificador de audio? Eso depende de la

fuente porque en la PC el consumo sobre los 12V es casi fijo y en un amplificador de audio es muy

variable. Algunas fuentes lo soportan y otras no. En todo caso no puede dejar de agregar un

capacitor de 10.000 uF por 25V en paralelo con la fuente de 12V para compensar la variacin de

carga.

Ahora le llega el turno al truco de magia que hacen los que fabrican amplificadores y que consiste

en medir primero un amplificador y luego el otro. Al no medirlos la mismo tiempo la fuente tiene la

mitad de consumo y una fuente no regulada de mala calidad puede tener quizs una variacin del

20% de su tensin nominal al probarla a plena carga. Y este 20% implica un 40% de variacin de la

potencia.

Medicin de potencia de audio

Ahora que conocemos todas las trampas vamos a realizar una medicin de potencia de audio como

corresponde. Con las dos plaquetas amplificadoras cargadas resistivamente con 4 u 8 Ohms. Las dos

entradas excitadas en estereo (o en paralelo) con una seal de 1 KHz y un adecuado medidor de

potencia sobre las salidas. Lo mejor sera un osciloscopio pero a falta de osciloscopio basta con la

sonda de audio que el lector ya debe haber armado; y mejor aun seran dos sondas para no tener que

cambiarla de salida constantemente. El amplificador debe tener su propia fuente o la batera del autoy el largo y tipo de cable que ser utilizado luego definitivamente.

La medicin consiste en levantar las entradas de seal hasta que se recorte uno de los picos y

all realizar la medicin de la tensin de pico a pico.

1.

Si esta utilizando un osciloscopio no tendr inconvenientes en saber cuando se recortan los

picos. Si no tiene osciloscopio es un poco mas difcil pero no es imposible. Debe aumentar la

seal lentamente y observar que el tester incrementa la indicacin hasta que un incremento de

la seal de entrada ya no aumente la salida. La indicacin del tester ser la mxima salida

posible del amplificador. Sin osciloscopio existe un mtodo alternativo que consiste enmonitorear las salidas con un amplificador de PC y detener el aumento de la entrada en cuanto

se comience a escuchar una mnima distorsin.

2.

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Nosotros tenemos construidas 4 plaquetas amplificadoras de audio, a saber 2 por canal. Dos de ellas

armadas con inversor y las otras dos como simples amplificadores. Podramos armar todo el conjunto

y probarlo completo. Pero as sera difcil ubicar una falla. Es preferible probar las cuatro plaquetas

primero y luego de un estricto control probar el conjunto armado en doble puente, uno para el canal

izquierdo y el otro para el derecho.

Vamos a probar primero las plaquetas amplificadoras sin inversor y luego con inversor.

En la figura 2 se puede observar el circuito correspondiente sin el transistor inversor y sin capacitor

de salida. Y en la figura3 el armado de la plaqueta lista para probar. Por supuesto para armar un

amplificador en puente se debe armar dos.




Fig.2 Circuito de la plaqueta sin inversor; sin

capacitor de salida y sin regulador de tensin




Fig.3 Plano de armado de la plaqueta sin

inversor y sin capacitor de salida (porclaridad no se coloc el disipador)

Nota1: Q1 = TIP41C ; Q2 = TIP42C Q9 = TIP29C o TIP31C Q10 = TIP30 o TIP32 ; Q4 = BC548C

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y Q5 = BC548C

En la figura 4 se puede observar el circuito de la plaqueta completa con transistor inversor, control

de volumen regulador y sin capacitor de salida que completa el conjunto si se fabrican dos iguales. Y

en la figura 5 se observa el plano de armado correspondiente.




Fig.4 Circuito completo con inversor, control

de volumen regulador y sin capacitor de

salida




Fig.5 Plano de armado de la plaqueta con

inversor, control de volumen, regulador y sin

capacitor de salida (por claridad no se

coloc el disipador)

Comience conectando solamente la fuente de 12V y el tester digital en funcin ampermetro en

serie con el colector de Q1. Le conviene dejar el colector doblado hacia arriba para conectar el

1.

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tester y luego de hacer el ajuste pasar un alambre fino que adems sirve de fusible.

La medicin consiste en ajustar el preset R3 o RV3 de modo que el miliampermetro indique 10

mA aproximadamente. No se preocupe si observa que la corriente vara levemente eso se llama

deriva trmica y solo puede variar unos pocos miliamperes.

2.

Desconecte el ampermetro y haga el puente correspondiente.3.

Desconecte la fuente y conecte la resistencia de carga de 4 Ohms con un capacitor electroltico

de 2200 uF en serie sobre la salida de parlante. Si no coloca el capacitor en serie la resistenciade carga hace un cortocircuito sobre la tensin continua de salida y probablemente queme los

transistores de salida.

4.

Conecte el generador de audio o la salida de la plaqueta de audio de la PC, a la entrada del

amplificador pero utilizando un capacitor electroltico de 100 uF y un resistor de 1K conectado

a la fuente de +12V. Este detalle nos asegura que el capacitor de entrada C3 quede polarizado

adecuadamente. Nota: para otros usos en donde la entrada deba ir conectado a otro equipo, por

ejemplo un control de tono y volumen, se deber estudiar en cada caso particular la posicin

de C3.

5.

Conecte un osciloscopio o la sonda de RF de valor pap en su versin para audio sobre la saliday comience a levantar el nivel hasta lograr el recorte. Ya que le enviamos el archivo de WB yo

le aconsejo realizar las mediciones en el simulador primero y en la realidad despus para

comprobar la potencia de simulacin del WB.

6.

Recordemos como se calcula la potencia de salida

La sonda le da el valor pap.1.

Divida por dos y obtendr el valor de pico.2.

Luego multiplique por 0,707 y obtendr el valor eficaz. Multiplique el valor eficaz por si

mismo para obtener el cuadrado y divdalo por la resistencia de carga.

3.

En nuestro caso obtenemos una tensin pap de 10,5V, dividida por 2 es 5,25V. Multiplicada por 0,7

es 3,71 V eficaces que multiplicadas por si mismo da 13,77 y dividido por la resistencia de 4 Ohms

da un valor final de 3,44W.

Al hacer la medicin de potencia es conveniente medir la corriente consumida de la fuente.

Desconecte el positivo del tester y conecte el tester en serie predispuesto como ampermetro.

La indicacin ser de aproximadamente 700 mA.

1.

Luego lleve la frecuencia de entrada a 100 Hz y observe que no cambie la indicacin de la

sonda de audio de salida.

2.

Posteriormente cambie la frecuencia a 20 Khz y vuelva a controlar que no cambie la indicacin

de la salida.De este modo sabemos que el amplificador tiene la potencia correcta, la

amplificacin correcta y la respuesta a frecuencia es adecuada y por lo tanto podemos darla

por aprobada.

3.

Ahora tome una plaqueta armada con inversor y potencimetro de control de volumen. Ponga

el volumen al mximo y conctela a la carga resistiva con capacitor en serie. Luego conecte el

osciloscopio y/o la sonda detectora de valor pap. La salida del generador de audio o de laplaqueta de audio de la PC en este caso se conecta directamente a la pata de entrada de J1 (el

vivo del potencimetro de volumen).

4.

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Las pruebas a realizar son las mismas que las de la otra plaqueta pero en este caso hay que verificar

con el osciloscopio o la sonda que en la pata marcada INVERS exista la misma amplitud de seal

que en la entrada. Esto indica que el inversor funciona correctamente.

Conexin del amplificador en doble puente

Ya estamos llegando a la prueba final. Ahora vamos a conectar las cuatro plaquetas la carga resistiva

y el generador de seal o la PC para realizar una prueba de potencia y de respuesta en frecuencia de

todo el dispositivo completo.

En la figura mostramos un parlante como carga del sistema. Si nos animamos a usar el parlante es

porque las plaquetas ya fueron probadas por separado. Pero Ud. puede probar primero con la carga

resistiva y luego colocar el parlante.

Una de las mediciones que vamos a realizar es la de respuesta en baja frecuencia. En realidad es una

prueba aproximada porque la prueba definitiva depende del montaje de los parlantes y debe

realizarse a odo con msica o cargando el reproductor de MP3 con seales de prueba de diferentes

frecuencias generadas con el audacity. Lo primero es analizar en que frecuencia resuenan los

parlantes en su posicin definitiva. Esto se comprueba con la sonda y el tester conectada sobre los

parlantes y variando la frecuencia aplicada. A la frecuencia, donde la sonda marca un mximo, est

la frecuencia de resonancia del sistema.

Si esa frecuencia est por ejemplo de 80 Hz debe reducir los valores de C3 y C7 para que el

amplificador corte (tenga una cada de la salida al 70% del mximo a 1 KHz). Esto evita lo que se

llama efecto tonel (o barril) que es un refuerzo muy grande los bajos a la frecuencia de resonancia

del parlante y el gabinete acstico.

Esto reduce los bajos pero los hace mucho mas limpios (sin distorsin) y clarifica la voz de

locutores y cantantes.

Si quiere mas bajos sin efecto tonel debe usar parlantes mas grandes que tiene una respuesta en

frecuencia de valor mas bajo (quizs 40 Hz) y permite dejar los capacitores originales.

La otra es construir otro amplificador y conectarle un Buffer para obtener esos bajos que se

escuchan con el estomago (hacen vibrar el diafragma del cuerpo humano que existe ente los

pulmones y el estomago).

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(http://electronicacompleta.com

/lecciones/armado-de-un-

amplificador-para-automovil

/attachment/armado-

amplificador-6/)

Fig.6 Conexin del amplificador

estereofnico completo

En figura 7 se puede observacin la conexin de un canal listo para la prueba. No dibujamos los dos

canales por problemas de espacio y porque no tiene mayor sentido debido a que nuestra fuente de

tensin no cambia con el consumo.

(http://electronicacompleta.com

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amplificador-para-automovil

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Fig.7 Circuito completo de un

canal con el instrumental

conectado

Vamos a suponer que no tenemos osciloscopio

Colocamos la sonda de audio sobre el parlante y ponemos 0 dBm de seal de entrada es decir

660 mV.

1.

Llevamos el control de volumen a mnimo, encendemos la llave y medimos tensin continua

con el tester sobre el parlante directamente (sin sonda) . El valor ledo debera ser de cero volt

pero nunca se puede conseguir que los dos amplificadores tengan la misma tensin continua de

salida igual a la mitad de fuente. Unos 100 a 200 mV de diferencia pueden ser aceptables. Si el

valor es superior se aconseja variar levemente el valor de R5 o de R12 para igualar la tensin

de salida.

2.

Ahora conectamos el tester a la sonda y comenzamos a aumentar el volumen mientrasobservamos el tester digital. La salida aumentar linealmente hasta que llega a un punto donde

no aumenta mas. Si est monitoreando la salida de audio o est haciendo la medicin con el

parlante directamente observaremos que se comienza a or una seal armnica de distorsin de

3 KHz y otras armnicas impares. Este producto de distorsin como sabemos se produce por el

recorte del amplificador. El valor que indique la sonda nos permitir calcular la potencia de

salida.

3.

En nuestro caso fue de exactamente 20V pap. Es decir 10V de pico o 7,07 V eficaces que

multiplicados por si mismo da un valor de prcticamente 50 V2. Dividiendo por la resistencia delparlante de 4 Ohms nos da el valor esperado de 50/4= 12,5W.

Pruebe el funcionamiento a 50Hz y a 10 KHz cambiando la frecuencia del audacity y observe que la

sonda no vare mayormente la indicacin de tensin pap.

Instalacin del amplificador y parlantes

No queda mucho mas por hacer que no sea la instalacin de nuestro amplificador y nuestros

parlantes en el automvil. Pero primero vamos a escuchar algo de msica con nuestro reproductor de

MP3.

Comencemos con algn tema grabado que tenga buenos bajos y buenos agudos. Luego le indicaremos

como crear sonidos de prueba en el audacity. El reproductor de MP3 posee una salida para un plug

estereofnico.

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Fig.8 El miniplug de un reproductor de MP3

Squele la carcaza de plstico al miniplug y observar las tres conexiones que prolongan la masa, el

anillo y la punta. Compre cable blindado estereofnico y cablee el plug con el largo justo de acuerdo

a donde va a colocar el amplificador y los parlantes. Mi consejo es que coloque los parlantes detrs

del asiento trasero sobre la repisa que separa la cabina del bal y los amplificadores al lado de los

parlantes. Esa repisa por lo general es de cartn Hardboard tapizado. Pegue del lado de abajo un

panel de aglomerado del mismo tamao de 10 mm de espesor y luego perfore los agujeros de los

parlantes uno a cada lado del panel. Compre unas buenas rejillas a medidas para tapar el cono y

luego debe colocar las plaquetas y cablearlas con cable de 1,5 mm2 de seccin.

Tome la conexin de fuente directamente desde la batera colocando el interruptor cerca de lugar del

conductor. El grabador de MP3 debe estar a mano del conductor y queda la pregunta de cmo

realizar la conexin a las plaquetas.

Si usa un MP3 no tiene sentido usar el potencimetro de volumen porque ya est incluido en el

MP3. Puentee en el circuito impreso el tope del potenciometro con el cursor y tire un cable

blindado estereofnico hasta el panel de instrumentos donde seguramente va a montar el MP3

y conecte el miniplug al cable blindado.

Si el MP3 tiene radio recuerde que la antena es la propia malla de blindaje del cableestereofnico de audio y quizs deba pasarla sintonizando una radio lejana y buscando el lugar

de mejor recepcin.

El autor peg el cable blindado al parabrisas a unos 3 cm por debajo del borde superior del mismo

atravesndolo de izquierda a derecha y luego lo llev a las plaquetas.

Con los parlantes horizontales sobre la repisa trasera hay dos problemas. No se escuchan los agudos

y los parlantes se llenan de tierra. Una solucin es agregar dos tweeters de bocina conectados sobre

los parlantes con capacitores en serie de 1 uF a 2,2 uF (pruebe con msica o utilizando el audacity

para establecer el corte en 5 KHz) no polarizados (en el comercio se conocen como de polyester

metalizado).

Otra que considero mas adecuada es construir dos gabinetes para los parlantes algo mayores que el

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dimetro del mismo, pero sin el piso y perforar la repisa del tamao de piso abierto del bafle. De ese

modo el volumen del gabinete acstico es todo el bal del coche y como los parlantes estn

verticales no se llenan de tierra y no requieren tweeter respetando de este modo el concepto del

diseo que indica que debe ser el sistema mas barato posible de realizar.

Conclusiones

Yo no soy un autor fcil. De esos que le dice hagan esto o aquello y no le dan ninguna explicacin

de los porque o los como. Un buen vaqueano explica como se encuentra el camino sin perderse en

el bosque. Y la electrnica actual es muy compleja y requiere mucho tiempo para aprenderla; y

mucha experiencia prctica. Hay que armar equipos probarlos, modificarlos, preguntar, y sobre todo

estudiar y pensar. Si no tiene tiempo dedquese a otra cosa porque no va aprender electrnica sin

mucha dedicacin.

Hoy terminamos el tema del audio analgico. Nos queda el tema de completar el receptor de radio

explicando como es una radio moderna del tipo superheterodino pero no dijimos una sola palabra de

los nuevos amplificadores de audio que son digitales. Mas aun no hablamos de los circuitos digitales;

solo tratamos la rama analgica salvo una pequea incursin por los microprocesadores programables.

Por ahora vaya poniendo el cartelito Se reparan amplificadores de audio porque seguramente de

ese tema ya sabe y est mejor equipado que muchos que se dedican al tema y viven de l y no

saben lo que es la potencia y como se mide.

Descargas

Audacity: Editor y grabador de audio libre (http://audacity.sourceforge.net/)

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