miércoles, 2 de octubre de 2013

"Monitor" amplificado


MONITOR AMPLIFICADO "CASERO"
   


     Hoy me ha obsequido un amigo con unos bafles de una cadena HI-FI, y como tenía ganas de conseguir unos para amplificarlos y poder utilizarlos  para varios usos, pues he creido conveniente que éstos eran los propios.
Antes de nada, comentar que el título de la entrada es un poco pretensioso, se va a proceder a incorporar un circuito amplificador y una fuente de alimentación en el interior del bafle, es decir, no se pretende construir un monitor de estudio de gran calidad, ésto es un concepto totalmente distinto.
     Pero si pueden servir para conectarlos a mi pequeña mesa de mezclas y escuchar de forma cómoda mi música y mis sencillas creaciones.
Uno de los objetivos propuestos es conseguir un sonido digno al menor precio posible. Después de dar vueltas con los distintos circuitos integrados que poseo en el taller, he optado por elegir, de entre los posibles, el circuito TDA 1562Q, el cual es un amplificador capaz de entregar hasta 55W sobre 4 ohmios. Uno de los principales motivos por el cual he decidido utilizar este integrado es porque funciona a 12V y puesto que poseo varias unidades de fuentes conmutadas de PC, pues que mejor que utlizar una de ellas para alimentar el amplificador.



     La idea del proyecto que voy a emprender es la siguiente:
- monitor amplificado HI-FI.
- Integrado a utilizar TDA1562Q.
- Alimentación mediante fuente de PC.
- Utilizar, todo lo posible,  material electrónico reciclado.
- Realizarlo con una inversión mínima.


        Después de observar el interior del bafle, he decidido introducir la fuente de PC completa en el interior, evidentemente esto va a modificar notablemente las características del sonido que entrega ya que variamos el volumen interior y modificamos los parámetros acústicos fundamentales que determinan el sonido final del conjunto altavoces-bafle. Veremos al final cómo suena y la forma de modificar en la medida de lo posible la respuesta que entrega.
     El bafle, que es del tipo bass-reflex, cuenta en su interior con el hueco exacto para introducir la fuente en la parte superior de la caja de madera y ésta queda apoyada en los tubos de sintonía del sistema bass-reflex.



¡¡ATENCIÓN: No realice el proyecto si no tiene conocimientos sobrados de manipulación, comprensión y diseño de circuitos electrónicos, así como los riesgos para la salud y bienes que se derivan de los mismos.
Las fuentes de alimentación de PC funcionan bajo tensión altas que pueden ser letales, nunca las abra y manipule!!


El circuito TDA1562Q.

Se ha decidido utilizar este integrado gracias a las siguientes características:
- Alta potencia.
- Protecciones incorporadas.
- Alimentación simple de 8-18 Voltios.
- Pocos componentes adicionales.
- Salida de diagnóstico.
- Conmutación automática de clase H (alta potencia) a clase B (media potencia). 

El primer paso que debemos dar cuando se quiere realizar un amplificador con un circuito integrado es descargar el datasheet del mismo, es decir, la hoja de características del fabricante, de esta forma se entiende el funcionamiento del integrado y se conocen sus límites de operación.
La siguiente imagen se ha extraido del datasheet y se puede observar cuales son los parámetros eléctricos bajo las condiciones establecidas en la cabecera de la tabla. 
La alimentación óptima de este integrado es de 14.4 V. Con esta tensión se puede llegar a obtener 70W con un 10% de distorsión harmónica total (THD), es evidente que estas condiciones son extremas y totalmente desaconsejables para montar un amplificador decente.
Por lo cual, podremos obtener una potencia de 55W con un THD 0.5%. (14,4V y carga de 4Ohmios, f=1kHz).

 Al alimentar el circuito con los 12V de la fuente de PC y teniendo en cuenta que la impedancia del bafle es de 6 ohmios, la potencia capaz de entregar a la carga queda mermada considerablemente y teóricamente rondará los 20-30W, dependiendo de la dinámica de la señal de entrada y su nivel eléctrico.

Distribución de pines:



El TDA 1562Q es un circuito integrado amplificador BTL, como ya hemos dicho, capaz de entregar 70W sobre 4 ohmios a una tensión de 14,4V. Para conseguir esta potencia no requiere de fuentes conmutadas, o mejor dicho, convertidor DC-DC, utiliza un sistema de conmutación interno llamado puente H (clase H), que consigue elevar la tensión de alimentación mediante el aporte de la energía almacenada en los dos condensadores electróliticos de alta capacidad conectados en los pines 3-5 y 13-15. Este aporte de energía ocurre cuando se supera los 20W de potencia.
El TDA1562Q cuenta con protección interna de cortocircuito, sobrecarga y sobrecalentamiento. Se puede visualizar mediante la salida de diagnóstico (pin8) el estado de dichas protecciones.
A continuación se expone como varía la potencia y respuesta en frecuencia dependiendo de la ESR y capacidad de los condensadores que almacenan la energía necesaria para elevar la tensión de trabajo del amplificador.

Si se quiere mejorar la respuesta en frecuencias bajas y elevar la potencia es aconsejable utilizar condensadores de baja ESR y 10000 microfaradios. Aunque con capacidades de 4700 microfaradios es suficiente.

Fuente de alimentación:

Para alimentar el TDA1562Q hemos utilizado una fuente de PC, capaz de entregar una potencia de 350W. Estas fuentes cuentan con salidas de +3.3, +5, +12 y -12 V. En nuestro caso vamos a utilizar la salida de 12V que es capaz de entregar 10A, más que suficiente para alimentar nuestro amplificador, incluso podría alimentar dos etapas, en caso de realizar un montaje estéreo.

¡ATENCIÓN! No acceda al interior de la fuente de PC ni la manipule, las tensiones en su interior son muy altas y pueden ser mortales.






En el conector principal de la fuente tenemos todas las tensiones posibles, así como el conductor de arranque de dicha fuente, para hacerla funcionar hemos tenido que puentear el conductor verde con un conductor negro correspondiente a la masa.

Proceso de montaje:
1.- Se ha desmontado el frontal del bafle y se pude observar que está constituido por un conjunto de tres transductores, el altavoz de graves, el de medios y altavoz piezoeléctrico para las frecuencias altas.


Se pueden desmontar los altavoces de medios y graves, pero no el piezoeléctrico de agudos que viene pegado al conjunto.

Aquí se puede apreciar los altavoces de graves y medios-altos. Aunque el bafle lo hemos probado antes de desmontarlo con un amplificador HI-FI conectado a un Lector de CD y el sonido ha sido bastante bueno, vemos que la separación de frecuencias se hace de la forma más sencilla posible y la menos eficiente, es decir, con un simple capacitor electrolítico para las frecuencias medias y altas. No cuenta con un filtro que discrimene las diferentes frecuencias.


Después de desmontar los altavoces se ha procedido a cortar en la parte trasera del bafle la apertura necesaria para alojar la fuente de PC. Evidentemente estamos modificando muchos parámetros importantes que determinan el sonido final del bafle al modificar el volumen interior del mismo. Veremos al final como suena.
 



Vista de la parte trasera del bafle.- se aloja la fuente de PC.











Vista frontal del bafle con la fuente colocada. Solo se va a utilizar la salida de +12V, es decir, hemos utilizado los cables amarillos y negros, el resto se han desconectado de la fuente.




     Cuando hemos instalado la fuente de alimentación en el interior de la caja del bafle, se ha construido el circuito amplificador, para ello hemos encontrado en internet un circuito muy difundido de aplicación, es el que se publicó en la revista Elektor en febrero de 2000. Según se puede observar en el circuito y con los datos de la hoja de características la sensibilidad no es la más idónea para conectar directamente un reproductor de CD o mp3, pero como la idea es conectarlo a la mesa de mezclas, ésta si puede entregar el nivel de señal de entrada para que el amplificador desarrolle la potencia indicada.

Circuito y PCB perteneciente al amplificador publicado en la revista de electrónica Elektor (febrero de 2000).
(En el circuito de arriba, se puede prescindir del interruptor de standby y el led de diagnóstico D1)

Si se desea utilizar directamente con un reproductor de mp3 o dispositivo móvil, lo conveniente sería incorporar un circuito preamplificador basado en un amplificador operacional.    
      Existe en internet, varios circuitos de aplicación del TDA1562Q, uno de los que más nos gusta es el de la revista Microchip, que lleva incorporado un preamplificador para elevar el nivel de señal de entrada, pero tal circuito no se puede publicar debido a derechos de autor (se puede encontrar utilizando google fácilmente).











Se han tenido en cuenta varias consideraciones a la hora del montaje:


- Debido a la potencia con la que se trabaja, es necesario colocar un radiador adosado al TDA1562Q, como podemos observar en la imagen superior. Recordar que siempre que adosamos un radiador a un  circuito integrado debemos hacerlo de forma correcta, como aplicar pasta térmica para favorecer el paso del calor del encapsulado del integrado al radiador.
- La sección de los cables es la adecuada para trabajar con varios amperios de intensidad, superior siempre a 1mm2.
- Para los cables de entrada de señal se utilizan cables apantallados.
- Se ha colocado un potenciometro de volumen a la entrada del amplificador.
- No se pueden montar dos unidades idénticas para montaje estéreo sin tener que modificar la fuente de alimentación de uno de ellos, debido a problemas con la masa de la señal, el negativo de la alimentación y la toma de tierra para protección de contactos indirectos. Esto puede llegar a ser muy peligroso cuando no se sabe al 100% lo que se está haciendo.
- Se ha optado por utilizar una fuente de PC alojada en un bafle que alimenta a los dos monitores mediante un cable externo. En los dos monitores se han instalado los modulos amplificadores con su volumen y entradas de señal, pero la alimentación solo va en un monitor, el otro queda alimentado mediante conexión exterior apropiada.
- En el monitor en el cual se aloja la fuente de PC se han montado dos conectores hembra RCA que mediante resistencias de 10Kohmios suman las señales del canal derecho e izquierdo, de esta forma podemos llevarnos a cualquier lado un solo monitor y conectar cualquier dispositivo móvil, como un smartphone, tablet, o portátil.

- Una posible ampliación sería colocar un conector para una batería exterior, que mediante un conmutador podamos seleccionar la fuente de PC o la batería de 12V externa. De esta forma podríamos hacer un equipo portátil de mucha utilidad.

- El siguiente esquema representa de forma esquemática y resumida cómo se ha realizado la conexión de la fuente al amplificador.

- A continuación podemos ver de forma esquemática como han realizado las conexiones de entrada, para el potenciomentro de volumen se ha utilizado uno de 20K. Evidentemente todas estas conexiones se han realizado con conductor blindado o apantallado.

RESULTADO FINAL:



4 comentarios:

  1. hola , hize el circuito y me calienta el tda pero no entrega sonido, sera por un capacitor quemado o el mismo tda que se haya quemado?

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    1. Ese síntoma puede ser debido a varios factores, desde algún cruce en las pistas del PCB, hasta TDA falso.
      Es difícil indicarle con solo la información que ofrece. Pero comprueba alimentacion, PCB, condensadores y TDA. No olvide adosar un buen refrigerador al chip.

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