O que há de novo em matéria de amplificadores para carro? Se você não acredita que ainda possam aparecer bons projetos de amplificadores para carro é porque você ainda não viu este artigo. Com poucos componentes, simples de montar, este amplificador apresenta o desempenho que você sempre desejou para o som de seu carro. São 50 W de potência pura para você ouvir tudo que é de bom em som.
Obs. Este artigo é de 1981. Hoje temos soluções mais avançadas para equipamentos de som apesar de que o TDA2002 ainda é muito usado em amplificadores analógicos. Na época também era vendido o kit completo para este amplificador, com grande sucesso.
O que deve ter um bom sistema amplificador de som para o carro?
Este é o tipo de pergunta feita por todos que pretendem incrementar o seu som mas cuja resposta nem sempre é dada de maneira completa.
Um amplificador para carro deve apresentar características específicas, diferentes dos amplificadores comuns, e que nem sempre são levadas em conta quando se procura adquirir ou montar este tipo de equipamento.
Isso vem de algumas experiências desagradáveis que já tivemos ao constatar que muitos “amplificadores" de carro nada mais são do que simples etapas de saída, com desempenho muito abaixo do esperado e do anunciado.
Um amplificador deve então ter as seguintes características todas importantes:
- Fidelidade de reprodução dada por uma taxa de distorção baixa com pelo menos 3/4 de seu volume. Taxas de menos 1% são consideradas satisfatórias para este item, já que este é o limite em que o ouvido humano começa a perceber qualquer distorção.
- Potência compatível com as dimensões do ambiente acústico representado pelo carro. Esta é uma característica importante porque, muito há de especificações enganosas em amplificadores vendidos por aí. Já tivemos a oportunidade de verificar amplificadores especificados com 80 W que na realidade não chegam sequer a 20 W realmente...
Mas, o que realmente importa neste caso, é que levando em conta as dimensões de seu carro, potências de até 20 W por canal já são suficientes para uma boa qualidade de som desde que não haja distorção e se trate de uma potência real. O nosso amplificador lhe dará, realmente, 50 W de potência em carga de 2 ohms.
- Tensão de alimentação de acordo com a bateria do carro, ou seja, na faixa dos 12 V ou pouco mais por motivos óbvios.
- Impedância de saída de acordo com os sistemas comuns de alto-falantes usados em carro, normalmente entre 2 e 8 ohms.
- Sensibilidade de entrada para permitir sua ligação direta em rádios FM e toca-fitas, para que o sinal de excitação seja retirado diretamente destes aparelhos.
- Montagem e instalação simples, com poucos controles no painel e indicação de funcionamento.
Pois bem, o amplificador que propomos ao leitor reúne tudo isto e algo mais.
Além das características elétricas dadas abaixo, o amplificador possui ainda um indicador rítmico de funcionamento, ou seja, um conjunto de LEDs rítmicos que são acionados pela saída do circuito, piscando ao ritmo da música.
Com isso um efeito especial de luz pode ser conseguido para o seu carro (figura 1).
As características elétricas deste amplificador são então:
Tensão de alimentação ............. 8 à 18 V (13,6 V)
Potência total (carga de 2 ohms) ............... 25 W
Potência por canal (carga de 2 ohms) ............ 50 W
Distorção com 75% da potência máxima ......... 0,5%
Ganho de tensão .......................... 90 dB
Sensibilidade de entrada .................. 500 mV
Corrente de repouso ................ 200 à 500 mA
Corrente à plena potência ............... 6 A (2 ohms)
Circuitos integrados usados ............. 4 (TDA 2002)
Controles ...................................... 1
O importante, entretanto, para os que vão montar este amplificador é a sua simplicidade. O uso de modernos amplificadores integrados na base do projeto, simplifica bastante a montagem, pois poucos componentes adicionais são necessários.
Estudando o seu princípio de funcionamento dado a seguir, os leitores poderão entender melhor porque achamos que este amplificador realmente constitui-se em algo ideal para os montadores que desejam fazer seu próprio som no carro, aproveitando o que há de mais moderno aliado a simplicidade e não se contentam com pouca potência!
FUNCIONAMENTO
O "coração" deste amplificador é o circuito integrado TDA 2002, um amplificador integrado cujas características são dadas na tabela 1.
Como cada integrado só pode fornecer uma potência limitada pela tensão de operação, e que no caso não é suficiente para a finalidade que desejamos, o que fazemos é usar o recurso mais comum para quando se dispõe de fontes de baixa tensão como a bateria do carro: a ligação em ponte.
Na ligação em ponte (figura 2) são usados dois amplificadores (no caso, dois TDA 2002), que fornecem ao circuito de carga, ou seja, os alto-falantes no mesmo instante, o mesmo sinal amplificado porém com fases opostas.
Explicando melhor: o sinal de áudio que deve ser amplificado, no caso da figura 3, representado por uma forma de onda senoidal é levado ao mesmo tempo aos dois amplificadores.
No primeiro ele é aplicado na entrada não inversora (+), de modo que ele aparece amplificado na saída com a mesma fase. No segundo, entretanto, é o sinal levado à entrada inversora de modo que após a amplificação ele aparece com a fase invertida na saída.
O resultado líquido disso no circuito de carga é muito importante: se o sinal na saída do primeiro integrado provocar uma variação para mais de 6 V na tensão de saída, no segundo a variação será de 6 V para menos.
Ora, como a potência de um amplificador no caso de uma impedância de carga fixa (Z) é proporcional ao quadrado da tensão, uma variação duas vezes maior da tensão, implica numa variação 4 vezes maior da potência.
P = V2/Z
Isso significa que, com o uso de dois integrados, em lugar de multiplicar por dois a potência, na realidade conseguimos muito mais: a multiplicação por 4.
Como usamos 4 integrados, o que temos no final é que conseguimos com o nosso circuito uma potência 8 vezes maior do que a que seria conseguida em condições normais com circuitos comuns! Não é preciso dizer mais nada... (figura 4)
No nosso caso, os integrados já possuem duas entradas: uma inversora e outra não inversora, o que significa que nenhum circuito adicional para alterar a fase do sinal é necessário o que não ocorre no caso dos amplificadores transistorizados comuns, que com isso têm seu circuito consideravelmente complicado e com isso encarecido.
Os elementos externos ao circuito são então os capacitores e os resistores de polarização das entradas, redes de realimentação e de manutenção da impedância.
O resistor de 15R e o capacitor de 100 nF na saída do primeiro integrado (figura 5) tem por função manter constante a impedância de saída do amplificador já que, com a variação de frequência na faixa de reprodução os alto-falantes não se comportam do mesmo modo na sua extensão.
Temos ainda o sistema indicador rítmico visual que consiste em 3 LEDs para cada canal que são ligados de tal modo que, seu brilho sequencial depende da potência de saída ou do nível de sinal nos alto-falantes operando, portanto, como um VU de escala comprimida.
Como apenas 3 LEDs são usados estes podem ser ligados em paralelo com o alto-falante sem que com isso haja uma absorção de potência que possa comprometer o desempenho do sistema de som.
A alimentação é feita pela bateria do carro, com a possibilidade de se colocar nesta um filtro nos casos em que possa ocorrer indução de ruídos e ainda um LED indicador de funcionamento.
OS COMPONENTES
Devemos dividir o projeto em duas partes ao se analisar a obtenção de seus componentes: a parte mecânica e a parte eletrônica.
Para a parte mecânica, damos algumas sugestões interessantes em relação à caixa que permite economizar material e conseguir ainda uma montagem bastante compacta.
Assim, na figura 6 mostramos as dimensões da caixa que em sua parte traseira tem o dissipador único para os quatro circuitos integrados
Não é preciso colocar isolador entre os circuitos integrados e o dissipador, pois este corresponde ao polo negativo da alimentação.
Neste dissipador de metal grosso com as dimensões indicadas devem então ser feitos os furos para a fixação dos circuitos integrados e para a passagem dos fios de ligação.
Na parte frontal existem os LEDs que formam o indicador rítmico de funcionamento e o interruptor geral. Junto ao interruptor geral existe um furo para a colocação de mais um LED indicador.
A tampa da caixa é presa no chassi, e o dissipador é preso na parte inferior do chassi e na parte superior da tampa fechando assim o conjunto.
O dissipador serve portanto como parte traseira para a caixa.
Na parte inferior existem ainda os furos para fixação da placa de circuito impresso com a ajuda de 4 espaçadores, conforme mostra a figura 7.
O tamanho dos espaçadores deve ser calculado para que, com os circuitos integrados soldados, estes possam ficar alinhados com o furo do dissipador onde um parafuso é colocado.
Na parte superior da caixa deve ainda ser colocado o sistema de fixação do conjunto ao carro, segundo a vontade do leitor.
Uma segunda placa de circuito impresso é usada para a chave comutadora em vista do seu elevado número de polos, mas a própria chave segura esta placa, sem a necessidade de elementos adicionais.
A placa dos LEDs será colocada no painel do aparelho, juntamente com os resistores redutores de corrente.
Para o fusível é usado o tipo comum de rádio de carro, de colocação externa, no polo positivo do cabo de alimentação.
Para a parte eletrônica, uma vez conseguidos os circuitos integrados o leitor não terá dificuldade com os elementos adicionais.
O circuito integrado, à primeira vista pode parecer um transistor. No entanto, o leitor que o examinar melhor pode perceber logo de início a diferença: são 5 terminais mais o dissipador que entram em jogo nas ligações (figura 8).
Para que o máximo de calor possa ser transferido com eficiência do circuito integrado para o dissipador o leitor pode usar um pouco de pasta de silicone entre os dois.
A posição de montagem deste componente na placa deve ser observada com o máximo de atenção.
A chave que liga e desliga o sistema também,serve para a comutação dos alto-falantes daí ser de tipo com elevado número de contatos. Trata-se de uma chave de pressão de 8 polos x 2 posições, conforme mostra o desenho principal.
Este tipo de chave pode ser conseguido com relativa facilidade no nosso mercado, pois é de fabricação nacional.(Na época em que o artigo foi escrito.)
Os capacitores eletrolíticos podem ser todos com tensão de trabalho de 16 V ou mais. Os tipos de terminais paralelos são os preferidos em vista da maneira como são colocados na placa, ou seja, em posição vertical.
Os tipos de terminais axiais podem eventualmente ser usados mas sua montagem exige que seus terminais sejam dobrados, conforme mostra a figura 9.
Um único capacitor não é eletrolítico. Trata-se do capacitor de cerâmica ou poliéster de 100 nF. Sua tensão de trabalho pode ser qualquer uma acima de 25 V.
Os resistores são todos de ¼ W com os valores indicados no texto e na lista de materiais.
Para os LEDs, o leitor tem muitas opções. No original recomendamos o uso do tipo vermelho de baixo custo, mas os que quiserem sofisticar o projeto podem usar LEDs verdes e amarelos, pagando é claro um pouco mais.
Material eletrônico adicional que o leitor necessita é a placa de circuito impresso principal e as acessórias; os fios, solda, parafusos e porcas e um knob para a chave comutadora.
O acabamento do painel é um ponto que fica a critério do bom gosto de cada montador.
MONTAGEM
Para a soldagem de todos os componentes recomendamos a utilização de um soldador de pequena potência e ponta fina. Ferramentas adicionais são o alicate de corte lateral e o alicate de ponta fina além de chaves de fenda e cortador de fio.
O circuito completo de um canal do amplificador é então mostrado na figura 10.
Para a versão em placa de circuito impresso que é a única recomendada no caso, veja a figura 11.
Os cuidados que devem ser tomados na montagem assim como a sua sequência são os seguintes:
a) Trabalhe inicialmente na placa de circuito impresso soldando os circuitos integrados. Dobre com cuidado os seus terminais para que se encaixem em posição de soldagem Veja o alinhamento do CI com a borda da placa como mostra a figura 12.
b) Solde os resistores em posição horizontal dobrando inicialmente os seus terminais e colocando-os nos locais correspondentes. Cuidado com o valor destes componentes que é dado pelos anéis coloridos. Faça a soldagem rapidamente para que o calor não os afete.
c) Solde os capacitores, observando que estes componentes são polarizados, isto é, têm posição certa. Veja também seus valores marcados no próprio invólucro. Para o capacitor cerâmico ou de poliéster de 100 nF recomenda-se que a soldagem seja feita rapidamente pois o calor pode afetá-lo facilmente.
d) Nos locais em que devem sair os fios de conexão desta placa solde terminais de ligação.
e) Prepare a placa para a fixação da chave. Encaixe os pinos da chave nesta placa e faça sua soldagem rapidamente, pois sendo seu corpo de plástico, com o calor excessivo pode ocorrer dano à mesma com o desprendimento de partes.
f) Solde os fios de conexão da chave conforme mostra a figura 13.
Estes fios vão aos alto-falantes, à fonte de alimentação, ao LED indicador e também à placa do amplificador.
g) Solde os LEDs na placa correspondente assim como os resistores. Observe que os LEDs são componentes polarizados, isto é, existe um ressalto que indica sua posição. Na figura 14 damos a placa dos LEDs com a posição destes componentes.
h) Faça a interligação da placa dos LEDs à placa amplificadora
i) Fixe a placa amplificadora em posição de funcionamento assim como a chave.
Confira todas as ligações. Veja que temos um fio da placa amplificadora correspondente ao terra que vai ao chassi do aparelho.
Estando tudo em ordem você pode fazer a prova de funcionamento.
PROVA E USO
Terminada a montagem você pode fazer a prova de funcionamento com a própria bateria do carro ou então em uma fonte de 12 V com pelo menos 5 A de capacidade de corrente.
Na figura 15 damos então a ligação do sistema ao carro para prova de funcionamento, usando como fonte de sinal o seu rádio ou o toca-fitas.
Uma vez ligado o amplificador, o ajuste de volume e de potência portanto são feitos na própria fonte de sinal, ou seja, em seu rádio ou toca-fitas.
O mesmo ocorre em relação à tonalidade do som reproduzido que deve ser ajustada na própria fonte de sinal.
Observamos que, se a qualidade do toca-fitas ou rádio de seu carro não for boa, sendo ele o fornecedor de som, pode haver uma reprodução ruim. O amplificador não pode melhorar a qualidade do som se esta já vier baixa.
Como o amplificador fornece sua maior potência com carga de 2 ohms, damos na figura 16 algumas ligações de alto-falantes para se obter esta impedância em seu carro, juntamente com o tweeter.
O mesmo amplificador entretanto, também funciona com igual qualidade de som com cargas de 4 ou 8 ohms caso, entretanto, em que sua potência cai ligeiramente.
Lista de Material
CI1, CI2 - TDA 2002 - circuito integrado (amplificador de áudio)
LED1, LED2, LED3, LED4 - LEDs comuns vermelhos
R1 - 1M5 x ¼ W - resistor (marrom, verde, verde)
R2 – 100 k x ¼ W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R3 – 270 R x 1/4 W- resistor (vermelho, violeta, marrom)
R4 – 270 R x 1/4 W - resistor ( vermelho, violeta, marrom
R5 – 15 R x ¼ W - resistor (marrom, verde, preto)
R6 - 2R7 x 1/4 W - resistor (vermelho, violeta, dourado)
R7 - 2R7 x ¼ W - resistor (vermelho, violeta, dourado)
R8 – 270 R x ¼ W – resistor (vermelho, violeta, marrom)
R9 – 820 R x ¼ W – resistor (cinza, vermelho, marrom)
R10 – 220 R x 1/4 W - resistor ( vermelho, vermelho, marrom)
R11 – 560 R x 1/4 W - resistor (verde, azul, marrom)
R12 – 1 k x 1/4 W- resistor (marrom, preto, vermelho)
R13 – 560 R x 1/4 W - resistor (verde, azul, marrom)
R14 – 180 k x ¼ W - resistor (marrom, cinza, amarelo)
C1 - 10 uF x 16V - capacitor eletrolítico
C2 - 4k7 - capacitor de poliéster
C3 - 47 ,uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C4 - 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C5 - 220 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C6 - 10 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C7 - 220 ¡uF x 16 V - capacitor eletrolítico
S1 - chave de 8 polos x 2 posições
Diversos: placas de circuito impresso, caixa para montagem, fios, solda, fusível de 10 A, etc.
