Sistema de Sonorización Ambiente (ART1093S)

En la sonorización de grandes ambientes como oficinas, escuelas, consultorios médicos, etc., existe un problema que no siempre es debidamente contornado y por eso la calidad del sonido es perjudicada: las pérdidas en los cables hacen que las cajas más lejanas queden con volumen reducido o incluso presente una calidad de sonido dañada. Con el sistema que describimos en este artículo este problema es contorneado ya que cada caja tendrá su propio amplificador.

Este artículo es una solución simple para la sonorización. Para una solución Professional sugerimos consultar a Keletron que además de vender los componentes, da una consultoría para el desarrollo de los sistemas. Ver en: http://www.yojikonda.com/ . Hoy tenemos soluciones más modernas.

    En la distribución de sonido por muchos altavoces a partir de un amplificador de potencia único el problema principal que ocurre es debido a las pérdidas en los largos cables.

   Así, como sugiere la figura 1, en un sistema con muchas cajas, las más alejadas siempre reciben una señal de intensidad menor presentando así menor rendimiento.

 

 

Figura 1 - Pérdidas de señal a lo largo de la línea
Figura 1 - Pérdidas de señal a lo largo de la línea | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   Este problema se debe básicamente a la baja impedancia de salida de los amplificadores y también de los altavoces. Cuanto menor sea la impedancia mayor será la pérdida en una misma longitud de hilo.

   Para sistemas que operan con una impedancia de 4 ó 8 ohms, los problemas de pérdida normalmente empiezan a ocurrir con cables de longitudes superiores a 10 metros.

   Muchos amplificadores para aplicaciones en sonorización ambiental tienen una salida de alta impedancia, normalmente 600 ohmios, que se destina a una distribución sin pérdidas. En este caso, tenemos que usar en cada caja remota un pequeño transformador para casar esta impedancia con la del altavoz, como muestra la figura 2.

 

Figura 2 - Utilizando transformadores de línea
Figura 2 - Utilizando transformadores de línea | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   En este caso, así como en cualquier otro en que se utilicen muchos altavoces debe considerarse la impedancia final de su asociación en paralelo.

   La idea explotada en este artículo evita estos problemas y consiste en una solución más inteligente pues las pérdidas son extremadamente reducidas y compensadas por un amplificador en cada caja.

  Tanto la fuente de alimentación de cada amplificador como su accionamiento se controlan de forma remota.

   El circuito admite un número interminable de cajas cada cual conteniendo ya un pequeño amplificador que en la versión básica es de 1 W pero que puede ser cambiado por uno de potencia mayor en las aplicaciones que exijan eso.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensión de alimentación de cada caja: 110/220 V c.a.

Potencia de la versión básica: 1 W

Número de cajas: ilimitado

Potencia del amplificador maestro: 50 mW o más

 

COMO FUNCIONA

  La idea consiste básicamente en utilizar una señal de potencia muy baja en cada caja de modo que eventualmente pérdidas de transmisión no influyan en el desempeño final del aparato.

   Para ello, utilizamos en cada caja un amplificador integrado de 1 W que es alimentado por la red local.

   Para evitar el problema de los términos de conectar caja por caja cuando el sistema se pone en funcionamiento se incluye junto con el circuito de distribución de señal un circuito de accionamiento de la fuente.

   Usamos entonces un hilo triple: un cable blindado para la transferencia de la señal y un hilo simple de mando del relé que acciona la fuente de alimentación.

   La fuente de alimentación y estabilizada en 6 V en una configuración bastante económica con un solo 7806.

   El circuito integrado utilizado en la versión básica es el TDA7052 que proporciona 1 W rms de salida en una carga de 8 ohmios. Esta potencia es más que suficiente para la mayoría de los sistemas de música ambiental o incluso de advertencia.

   La principal característica de este integrado es la simplicidad de su circuito que sólo necesita un componente externo: el trimpot de ajuste de volumen.

   Ni siquiera radiador de calor y necesario para este integrado lo que reduce a un mínimo el costo de un proyecto de sonorización ambiental.

   Para alimentación tenemos un pequeño transformador con secundario de 9 + 9 V y 500 mA lo que no significa un componente caro y para el control de la fuente usamos un relé MCH2RC2 (*) de 12 V. Una señal continua de 12 V será entonces empleado para el disparo del relé.

 

(*) Actualmente equivalentes de 12 V x 50 mA pueden ser usados, ya que el artículo es de 1992.

   Para compensar eventuales pérdidas en la línea podemos incluso usar una tensión un poco mayor de control, algo alrededor de 13 V lo que garantiza el accionamiento incluso de las cajas más remotas. Para la emisión de la señal podemos utilizar cualquier amplificador con potencia a partir de 50 mW.

   En la figura 3 damos una idea de cómo el sistema podría ser implementado en una oficina.

 

 

   Figura 3 - Implementación en una oficina
   Figura 3 - Implementación en una oficina | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En una central tendríamos el amplificador conteniendo en la entrada un mezclador donde se podrían utilizar las señales de un receptor o tocadiscos para música ambiental o un micrófono para avisos.

   En esta misma central habría todavía la pequeña fuente de 12 V que sirve de mando para cajas remotas.

   El sistema de distribución de señal sería por medio de hilos y en cada sala habría una toma de 3 pines para conexión rápida de una caja. Esta caja tendría su cable de alimentación para conectarse a una toma cercana a la red de energía local

 

MONTAJE

   En la figura 4 tenemos el diagrama completo de una caja con el amplificador de 1 W.

 

   Figura 4 - Diagrama de una caja con el amplificador
   Figura 4 - Diagrama de una caja con el amplificador | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso y mostrada en la figura 5.

 

  Figura 5 - Placa de circuito impreso para el montaje
  Figura 5 - Placa de circuito impreso para el montaje | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Para los circuitos integrados y relés sugerimos el uso de sockets DlL de 4 a 16 pines.

   Para el circuito regulador de tensión 7806 es conveniente utilizar un pequeño radiador de calor.

   El transformador tiene devanado primario de acuerdo con la red local y secundaria de 7,5 + 7,5 o 9 + 9 V con corriente de 500 mA o poco más.

   Los electrolíticos son para 12 V y los diodos admite equivalentes.

   Para el fusible se debe utilizar un soporte externo que facilite su cambio.

   El altavoz debe ser de al menos 10 cm, pesado para una mejor calidad de sonido.

   El conjunto se puede instalar en un pequeño cuadro acústico de colgar como se muestra en la figura 6.

 

Figura 6 - Sugerencia de caja para montaje con las conexiones externas.
Figura 6 - Sugerencia de caja para montaje con las conexiones externas.

 

   

En la parte posterior usamos una toma de 3 pines para conectar los cables de señal y control.

   El transformador debe estar bien fijado en la parte interna de la caja.

  

PRUEBA Y USO

   Cada caja puede ser probada independientemente, bastando para ello aplicar una tensión continua de 12 V para el disparo del relé entre los pines 1 y 2 y la señal de un amplificador de pequeña potencia u otra fuente entre los puntos 2 y 3.

   En la figura 7 tenemos una sugerencia de fuente de accionamiento para el sistema, así como su instalación tomando como ejemplo una caja sólo.

 

Figura 7 - Fuente de accionamiento del sistema
Figura 7 - Fuente de accionamiento del sistema | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   Una resistencia de carga de 22 a 220 ohmios x 5 W debe conectarse a la salida de algunos amplificadores para que sirven de carga.

   De otro modo puede producirse una fuerte distorsión.

   El volumen del amplificador de distribución y de cada caja debe ajustarse para obtener el mejor rendimiento sin distorsión.

   El amplificador debe quedar como máximo que resulte en sonido puro y la sensibilidad de la caja debe ajustarse al volumen deseado en la aplicación.

   Una versión de mayor potencia con el TDA2002 se muestra en la figura 8.

 

Figura 8 - Versión con el TDA2002
Figura 8 - Versión con el TDA2002 | Haga click en la imagen para ampliar |

 

   

Para esta versión el circuito integrado debe estar dotado de un buen radiador de calor y el transformador ya debe ser de mayor potencia.

   Vea que en este caso no será necesario utilizar una fuente estabilizada para el integrado de potencia de audio.

   Los ajustes son similares a la versión anterior.

 

Semiconductores:

CI-1 - 7806 - circuito integrado

CI-2 - TDA7052 - circuito integrado

D1, D2 - 1N4002 o equivalentes diodos

 

Capacitores:

C1 - 10 uF x 16 V - electrolítico

C2 - 1 500 uF x 16 V - electrolítico

C3 - 100 nF - cerámico o poliéster i

C4 - 220 uF x 16 V - electrolítico

 

Varios:

K1 - relé de 12 V

F1 - 1 A - fusible

T1 - transformador con primario de acuerdo con la red local y secundaria de 9 + 9 V x 500 mA

FTE - 8 ohms x 10 cm o más - altavoz pesado.

P1 - 10 k ohms - trimpot

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