Armado de un amplificador para automóvil » Electrónica completa.pdf

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20/2/2016 Armado de un amplificador para automóvil » Electrónica completa

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Electronica Completa - Ing

Alberto Picerno Leccion 23/

Armado de un amplificador para

automóvil

Generador de tonos de audio

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

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

simple y no tendrá problemas de ningún tipo inclusive se puede seleccionar el idioma de la pantalla. Pique

sobre el icono y obtendrá 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

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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 menú desplegable

Generar>Tono y luego seleccione Forma de onda, Frecuencia, Amplitud y Longitud. Aclaremos cada item

en particular:

La forma de onda (realmente forma de señal) puede seleccionarse entre tres formas diferentes y la

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

ó cuadrada.

La frecuencia es una opción obvia pero debemos aclarar que la frecuencia máxima que se puede

generar es de 20 KHz que resulta adecuado para la prueba de nuestro amplificador: si Ud. coloca

una frecuencia mayor automáticamente queda colocada la frecuencia de 20 KHz. Nota: la frecuenci

máxima depende de la velocidad de muestreo de la señal 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 señal del generador. Durante la generación del tono se puede variar la

amplitud ajustando el potenciómetro deslizante simulado de la izquierda indicado con el dibujo de u

parlante. Como la PC tiene diferentes formas de ajustar el volumen de salida se recomienda siempr

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 generación de señales de audio

y su uso

El uso mas común del generador de audio es la medición de la potencia de salida de un amplificador.

Esta medición está estandarizada, pero como es una de las mediciones más reveladoras de un amplificado

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

cometidos sabiendo que ese pequeño error va a generar una supuesta potencia de salida mayor a la real.

Nos referimos a la carga del amplificador y a su medición con los dos canales al mismo tiempo o uno po

uno.

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

lección 19 se explica como se puede construir una carga resistiva genérica de 8 Ohms que soporta

http://albertopicerno.com/descargas/SondaRF/


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tranquilamente 100W. Si no la construyó aun, constrúyala aunque quizás pueda ahorrarse los disipadores

de aluminio si solo quiere medir la potencia de nuestro amplificador de 12+12W. Además puede construi

solo dos cargas resistivas de 8 Ohms si va a fabricar el amplificador de 8+8W en caso contrario deberá

construir 4 y poner dos en paralelo para lograr los 4 Ohms.

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

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

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

realmente con el cable del largo y la sección adecuados.

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

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

posibilidad, si realmente quiere medir la potencia real de su equipo, porque la potencia varía el doble que

la tensión de fuente. Si la fuente entrega 12V -10% la potencia será un 20% menor.

Si el amplificador funcionará con una fuente común Ud. debe utilizar esa fuente para realizar la medición

de potencia porque las fuentes para amplificadores no son reguladas y la carga hace variar la tensión desalida. 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 variación de carga.

Ahora le llega el turno al truco de magia que hacen los que fabrican amplificadores y que consiste enmedir 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 quizás una variación del 20% de su tensió

nominal al probarla a plena carga. Y este 20% implica un 40% de variación de la potencia.

Medición de potencia de audio

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

corresponde. Con las dos plaquetas amplificadoras cargadas resistivamente con 4 u 8 Ohms. Las dosentradas excitadas en estereo (o en paralelo) con una señal de 1 KHz y un adecuado medidor de potenci

sobre las salidas. Lo mejor sería un osciloscopio pero a falta de osciloscopio basta con la sonda de audi

que el lector ya debe haber armado; y mejor aun serían dos sondas para no tener que cambiarla de salid

constantemente. El amplificador debe tener su propia fuente o la batería del auto y el largo y tipo de cab

que será utilizado luego definitivamente.

1. La medición consiste en levantar las entradas de señal hasta que se recorte uno de los picos y allí

realizar la medición de la tensión de pico a pico.


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2. Si esta utilizando un osciloscopio no tendrá inconvenientes en saber cuando se recortan los picos. S

no tiene osciloscopio es un poco mas difícil pero no es imposible. Debe aumentar la señal

lentamente y observar que el tester incrementa la indicación hasta que un incremento de la señal de

entrada ya no aumente la salida. La indicación del tester será la máxima salida posible del

amplificador. Sin osciloscopio existe un método alternativo que consiste en monitorear las salidas

con un amplificador de PC y detener el aumento de la entrada en cuanto se comience a escuchar

una mínima distorsión.

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. Podríamos armar todo el conjunto y

probarlo completo. Pero así sería difícil ubicar una falla. Es preferible probar las cuatro plaquetas primero

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

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

en puente se debe armar dos.




Fig.2 Circuito de la plaqueta sin inversor; sin

capacitor de salida y sin regulador de tensión

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Fig.3 Plano de armado de la plaqueta sin

inversor y sin capacitor de salida (por claridad

no se colocó el disipador)

Nota1: Q1 = TIP41C ; Q2 = TIP42C Q9 = TIP29C o TIP31C Q10 = TIP30 o TIP32 ; Q4 = BC548

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

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Fig.5 Plano de armado de la plaqueta con

inversor, control de volumen, regulador y sin

capacitor de salida (por claridad no se colocó

el disipador)

1. Comience conectando solamente la fuente de 12V y el tester digital en función amperímetro en seri

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

luego de hacer el ajuste pasar un alambre fino que además sirve de fusible.

2. La medición consiste en ajustar el preset R3 o RV3 de modo que el miliamperímetro indique 10 maproximadamente. No se preocupe si observa que la corriente varía levemente eso se llama deriva

térmica y solo puede variar unos pocos miliamperes.

3. Desconecte el amperímetro y haga el puente correspondiente.

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

2200 uF en serie sobre la salida de parlante. Si no coloca el capacitor en serie la resistencia de

carga hace un cortocircuito sobre la tensión continua de salida y probablemente queme los

transistores de salida.

5. 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 electrolítico 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 deberá estudiar en cada caso particular la posición de

C3.

6. Conecte un osciloscopio o la sonda de RF de valor pap en su versión para audio sobre la salida y

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 después para comprobar l



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potencia de simulación del WB.

Recordemos como se calcula la potencia de salida

1. La sonda le da el valor pap.

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

3. Luego multiplique por 0,707 y obtendrá el valor eficaz. Multiplique el valor eficaz por si mismo par

obtener el cuadrado y divídalo por la resistencia de carga.

En nuestro caso obtenemos una tensión 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 medición de potencia es conveniente medir la corriente consumida de la fuente.

1. Desconecte el positivo del tester y conecte el tester en serie predispuesto como amperímetro. La

indicación será de aproximadamente 700 mA.

2. Luego lleve la frecuencia de entrada a 100 Hz y observe que no cambie la indicación de la sonda

de audio de salida.

3. Posteriormente cambie la frecuencia a 20 Khz y vuelva a controlar que no cambie la indicación de

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

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

4. Ahora tome una plaqueta armada con inversor y potenciómetro de control de volumen. Ponga el

volumen al máximo y conéctela 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 la plaquet

de audio de la PC en este caso se conecta directamente a la pata de entrada de J1 (el vivo del potenciómetro de volumen).

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 señal que en la

entrada. Esto indica que el inversor funciona correctamente.

Conexión del amplificador en doble puente

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

generador de señal 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


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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

oído con música o cargando el reproductor de MP3 con señales de prueba de diferentes frecuencias

generadas con el audacity. Lo primero es analizar en que frecuencia resuenan los parlantes en su posición

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 máximo, está la frecuencia de resonancia

del sistema.

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

amplificador corte (tenga una caída de la salida al 70% del máximo 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

el gabinete acústico.

Esto reduce los bajos pero los hace mucho mas limpios (sin distorsión) 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 (quizás 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 co

el estomago (hacen vibrar el diafragma del cuerpo humano que existe ente los pulmones y el estomago).



automovil/attachment/armado-

amplificador-6/)



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Fig.6 Conexión del amplificador

estereofónico completo

En figura 7 se puede observación la conexión 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 tensió

no cambia con el consumo.




Fig.7 Circuito completo de un canal

con el instrumental conectado

Vamos a suponer que no tenemos osciloscopio

1. Colocamos la sonda de audio sobre el parlante y ponemos 0 dBm de señal de entrada es decir 66

mV.

2. Llevamos el control de volumen a mínimo, encendemos la llave y medimos tensión continua con eltester sobre el parlante directamente (sin sonda) . El valor leído debería ser de cero volt pero nunc

se puede conseguir que los dos amplificadores tengan la misma tensión continua de salida igual a la

mitad de fuente. Unos 100 a 200 mV de diferencia pueden ser aceptables. Si el valor es superior s

aconseja variar levemente el valor de R5 o de R12 para igualar la tensión de salida.

3. Ahora conectamos el tester a la sonda y comenzamos a aumentar el volumen mientras observamos

el tester digital. La salida aumentará linealmente hasta que llega a un punto donde no aumenta mas.

Si está monitoreando la salida de audio o está haciendo la medición con el parlante directamente

observaremos que se comienza a oír una señal armónica de distorsión de 3 KHz y otras armónicas



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impares. Este producto de distorsión como sabemos se produce por el recorte del amplificador. El

valor que indique la sonda nos permitirá calcular la potencia de salida.

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 prácticamente 50 V2. Dividiendo por la resistencia del parlante 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 lasonda no varíe mayormente la indicación de tensión pap.

Instalación del amplificador y parlantes

No queda mucho mas por hacer que no sea la instalación de nuestro amplificador y nuestros parlantes en

el automóvil. Pero primero vamos a escuchar algo de música con nuestro reproductor de MP3.

Comencemos con algún tema grabado que tenga buenos bajos y buenos agudos. Luego le indicaremoscomo crear sonidos de prueba en el audacity. El reproductor de MP3 posee una salida para un plug

estereofónico.




Fig.8 El miniplug de un reproductor de MP3

Sáquele la carcaza de plástico al miniplug y observará las tres conexiones que prolongan la masa, el anillo

la punta. Compre cable blindado estereofónico 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 detrás del asiento

trasero sobre la repisa que separa la cabina del baúl y los amplificadores al lado de los parlantes. Esa

repisa por lo general es de cartón Hardboard tapizado. Pegue del lado de abajo un panel de aglomerado

del mismo tamaño de 10 mm de espesor y luego perfore los agujeros de los parlantes uno a cada lado d

panel. Compre unas buenas rejillas a medidas para tapar el cono y luego debe colocar las plaquetas y



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cablearlas con cable de 1,5 mm2 de sección.

Tome la conexión de fuente directamente desde la batería colocando el interruptor cerca de lugar del

conductor. El grabador de MP3 debe estar a mano del conductor y queda la pregunta de cómo realizar l

conexión a las plaquetas.

Si usa un MP3 no tiene sentido usar el potenciómetro de volumen porque ya está incluido en el

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

de audio y quizás deba pasarla sintonizando una radio lejana y buscando el lugar de mejor

recepción.

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

atravesándolo de izquierda a derecha y luego lo llevó a las plaquetas.

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

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

parlantes con capacitores en serie de 1 uF a 2,2 uF (pruebe con música 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

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

modo el volumen del gabinete acústico es todo el baúl del coche y como los parlantes están verticales no

se llenan de tierra y no requieren tweeter respetando de este modo el concepto del diseño que indica quedebe ser el sistema mas barato posible de realizar.

Conclusiones

Yo no soy un autor fácil. De esos que le dice hagan “esto o aquello” y no le dan ninguna explicación de

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

bosque. Y la electrónica actual es muy compleja y requiere mucho tiempo para aprenderla; y mucha

experiencia práctica. Hay que armar equipos probarlos, modificarlos, preguntar, y sobre todo estudiar y

pensar. Si no tiene tiempo dedíquese a otra cosa porque no va aprender electrónica sin mucha dedicación

Hoy terminamos el tema del audio analógico. 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 analógica salvo una pequeña incursión por los microprocesadores programables.

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

tema ya sabe y está mejor equipado que muchos que se dedican al tema y viven de él 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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