Sistemas de sonido del vehículo
El autorr adio es un recepto r de radio pensado para el el automóvil. Jun to con este compon ente, que es la unidad princip al de un sistema de sonido, y unos altavoces se puede realizar la instalación de sonido d e un vehículo. Para Para consegui r una calidad de sonid o adecuada, además de la unidad principal y los altavoces, se pueden utilizar otros compon entes, como por ejemplo, ejemplo, amplificadores externos, filtros de cruce, ecualizado res, etc. etc. Todos estos element os se alimentan de las baterías del automóvil, con una tensión nominal de 12 V de corr iente cont inua.
Contenidos 9.1. 9.1. Elementos de un sistema de sonido en el automóvil 9.2. Autorradio 9.3. Etapa de potencia. Amplificadores 9.4. Filtros Filtros de cruce (crossover)
9.5. Cableado
Objetivos Relacionar los equipos que forman parte de una instalación de sonido en el automóvil con la función que realizan. Identificar las principales características de los disp ositivos de una instalación de sonido en el automóvil, a partir de la docu mentación técnica proporcionada por el fabricante. Configurar instalaciones de sonido en vehículos y seleccionar los componentes más adecuados en función de las especifi caciones del cliente. • Planificar y ejecutar la instalación de sonido del automóvil.
9.1. 9.1. Elementos de un un sist ema de sonido en el automóvil
de radio FM. Además, los equipos modernos disponen también de reproductor de CD y conexión USB para la reproducción de música MP3, entre otras opciones.
En la Figura 9.1 se muestra el esquema general de la instalación de sonido de un automóvil. Los principales elementos que intervienen intervienen son:
Como norma general, los autorradios tienen salidas para cuatro altavoces de media potencia: dos delante ros y dos traseros. Cuando se necesita más potencia, se utilizan etapas de potencia externas, que además, pueden a limentar a un subwoofer.
• Sistema de alimentación alimentación (batería). (batería). • Unidad principal o autorradio. • Am plificador plificador externo o etapa de potencia. potencia. • Altavoces. • Otros elementos: filtros de cruce, ecuallzadores, et cétera.
t
&
Figura Figura 9,3 9,3 Regulación Regula ción de la Intensidad luminosa lumin osa de los controles en función de las condiciones de iluminación. Figu Figura ra 9,1. 9,1. Esqu ema gen eral de la ins talación d e sonido en un vehículo.
9.2. .2. Au tor radio
9
El a u t o r r a d i o es la unidad principal del sistema de so nido de un automóvil (Figura 9.2). Un autorradio es un receptor de radio pensado para el automóvil, motivo por el cual funciona con una tensión de 12 V de CC, ya que se alimenta de la batería del automóvil.
Muchos autorradios y sistemas de sonido del autorra dio incorporan funcionalidades adicionales, como por ejemplo, la regulación del volumen según la velocidad, la adaptación de la intensidad luminosa de la unidad a las condiciones de luz ambiente (Figura 9.3), sistema de manos libres para telefonía móvil o sistema de na vegación GPS integrado. En Europa, los autorradios autorradios tienen tienen un tamaño de carca sa normalizado (Figura (Figura 9.4) que caben exactame nte en el hueco correspondiente de la consola central del del veh í culo. También están normalizados los conectores utili zados, según la norma ISO 10487. De esta manera, se minimizan los problemas a la hora de mon tar aparatos de diferentes fabricantes.
Figura 9.2. Unidad principal (autorradio) de un sistema de sonido de automóvil.
Habitualmente, el autorradio cuenta con un sintoniza dor de radio con antena exterior para recibir la señal
Carcasa normalizada de la unidad principal (autorradio).
Figura 9,4.
9.1. 9.1. Elementos de un un sist ema de sonido en el automóvil
de radio FM. Además, los equipos modernos disponen también de reproductor de CD y conexión USB para la reproducción de música MP3, entre otras opciones.
En la Figura 9.1 se muestra el esquema general de la instalación de sonido de un automóvil. Los principales elementos que intervienen intervienen son:
Como norma general, los autorradios tienen salidas para cuatro altavoces de media potencia: dos delante ros y dos traseros. Cuando se necesita más potencia, se utilizan etapas de potencia externas, que además, pueden a limentar a un subwoofer.
• Sistema de alimentación alimentación (batería). (batería). • Unidad principal o autorradio. • Am plificador plificador externo o etapa de potencia. potencia. • Altavoces. • Otros elementos: filtros de cruce, ecuallzadores, et cétera.
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Figura Figura 9,3 9,3 Regulación Regula ción de la Intensidad luminosa lumin osa de los controles en función de las condiciones de iluminación. Figu Figura ra 9,1. 9,1. Esqu ema gen eral de la ins talación d e sonido en un vehículo.
9.2. .2. Au tor radio
9
El a u t o r r a d i o es la unidad principal del sistema de so nido de un automóvil (Figura 9.2). Un autorradio es un receptor de radio pensado para el automóvil, motivo por el cual funciona con una tensión de 12 V de CC, ya que se alimenta de la batería del automóvil.
Muchos autorradios y sistemas de sonido del autorra dio incorporan funcionalidades adicionales, como por ejemplo, la regulación del volumen según la velocidad, la adaptación de la intensidad luminosa de la unidad a las condiciones de luz ambiente (Figura 9.3), sistema de manos libres para telefonía móvil o sistema de na vegación GPS integrado. En Europa, los autorradios autorradios tienen tienen un tamaño de carca sa normalizado (Figura (Figura 9.4) que caben exactame nte en el hueco correspondiente de la consola central del del veh í culo. También están normalizados los conectores utili zados, según la norma ISO 10487. De esta manera, se minimizan los problemas a la hora de mon tar aparatos de diferentes fabricantes.
Figura 9.2. Unidad principal (autorradio) de un sistema de sonido de automóvil.
Habitualmente, el autorradio cuenta con un sintoniza dor de radio con antena exterior para recibir la señal
Carcasa normalizada de la unidad principal (autorradio).
Figura 9,4.
C1
9.2.1. Conectores ISO 10487
C2
C3
Los autorradios utilizan conectores estandariza dos, como se muestra en la Figura 9.5, para evitar que cada fabricante de automóviles utilice conexio nes de audio y de alimentación diferentes que dificul dificul te la conexión de equipos de distintas marcas. Aun así, así, m uchos fabricantes utilizan utilizan conectores no estan darizados, como los de la Figura 9.6, por lo que será necesario utilizar los adaptadores adecuados si fue se necesario.
Figura Figura 9.7. 9.7. Co ne cto r ISO 10487.
Ejemplo 9.1.
Conexiones principales de una unidad prin
cipal
Figur Figuraa 9.5. 9.5. Con exion es traseras de u na unidad principal.
La Figura 9.8 muestra un ejemplo de la vista posterior de un autorradio. Ademá s de las conexiones ISO, ISO, que alimen tan la unidad (conector A) y proporcionan una señal de sa lida de alto nivel para los altavoces (conector B), que el propio autorradio amplifica, la unidad dispone de salidas RCA y entrada de antena. Las salidas RCA (pre-out) proporcionan una señal de bajo nivel que normalmente se aplica a una etapa de amplifica ción externa. Esta señal se extrae antes del amplificador interno del autorradio, autorradio, para p roporcionar una señal de bajo nivel sin distorsión para etapas de potencia externas. Por último, es necesario utilizar una conexión de antena, para la recepción de la señal de radio FM a través de una antena externa.
Figur Figuraa 9.6. 9.6. Con exion es de una u nidad principal sin conexiones ISO.
La norma ISO 10847 recoge la estructura mecánica, las dimensiones y la asignación de las conexiones de estos conectores. Esta norma contempla cuatro co nectores diferentes, según la Figura 9.7, de los cua les dos de ellos son necesarios para el funcionamien to básico del autorradio y que incorporan la mayoría de equipo s (con ector A y B). B). Estos con ectores son los siguientes: • Conector A:
conec tor de alimentación. alimentación.
• Conector B:
conector de altavoces. altavoces.
miscelandia. Conexión de diferentes dispositivos dispositivos externos a sociados al autorradio.
• Conec tor C:
• Conector D:
GPS.
navegación. Conexión de sistemas
Conector ISO
Figura Figura 9.8. 9.8. Vista de los con ector es en el panel tra sero del autorradio.
Recuerda Recuerda q u e... Hay fabricantes que no siguen completamente la norma ISO 10487 e incorporan conectores propios.
Los cone ctores A y B, que se muestran en la Figura 9.9, son prácticamente iguales y solo se diferencian por la pestaña lateral que se utiliza para encajar el conector macho con el hembra, con el fin de evitar errores de co nexionado.
la mem oria del autorradio (ajuste de emisoras, ajuste de las preferencias de sonido, hora, etc.) cuando se apaga el automóvil. Color amarillo. • P i n 5. S al i d a d e +1 2 V c o n m u t a d o s (remóte).
Pro porciona una tensión de 12 V que se utiliza general mente para alimentar una antena electrónica o sum i nistrar una señal de control remoto. Se activa cuando se enciende la unidad principal. Color azul/blanco (opcional). Se utiliza para iluminar la pantalla y los controles del autorradio. La señal se suministra cuando se encien den las luces del automóvil. Color naranja/blanco.
• Pin 6. Entrada de iluminación de 12 V
Alimenta el equipo solo cuando se actúa sobre la llave de con tacto, por lo que está conectado a la batería a través del contacto del automóvil. Color rojo.
• P i n 7. E n t r a d a d e + 1 2 V c o n m u t a d o s .
Figura 9,9.
Conector ISO A y B.
Para diferenciar las conexiones de cada terminal se utilizan colores diferentes, en principio normalizados, pero que es común que los fabricantes utilicen su pro pia identificación.
• Pin 8. Masa o chasis.
Los conectores C y D se diferencian por su tamaño y número de pines.
¿Sabías que.,.?
■ C o n ec t o r A
El c o n e c t o r A se utiliza para proporcionar la alimenta ción y alguna señal de control al autorradio. La función de cada uno de los terminales es la siguiente: • Pin 1. SVC ( Speed Controlled Volumé). Entrada de se ñal de velocidad, la cual se utiliza para controlar el vo lumen del autorradio en función de la velocidad del ve hículo, de manera que se compensa el mayor ruido del motor en función de la velocidad. Esta señal procede de un sensor de velocidad ubicado en el panel electró nico del coche. Alternativamente, se puede utilizar jun to con un sistema de navegación GPS. Normalmente, la conexión se identifica por el color rojo/amarillo. • Pin 2. Silenc iado ( m u t e ). Elimina el sonido suminis trado por el autorradio cuando el terminal se conec ta a masa. Típicamente este pin funciona de mane ra conjunta con sistema de manos libres del teléfono móvil, el cual silencia el sonido del autorradio cuan do se habla por teléfono. Color marrón. • Pin 3. NC (no conectado). Normalmente no se utili za, por eso los fabricantes lo utilizan para añadir al guna función extra. • Pin 4. Entrad a de +12 V p e r m a n e n t e s . Este term i nal está permane nteme nte con ectado a la batería del coche a través del fusible y mantiene los ajustes de
Terminal negativo de alimen tación, es decir, es la referencia a masa. De color ne gro o marrón según marcas.
Muchos fabricantes tienen intercambiadas las funciones del pin 4 y del pin 7. Por eso es necesario co nsultar el ma nual de instalación del fabricante del equipo.
■ C o n ec t o r B
El c o n e c t o r B se utiliza para la conexión de los altavo ces. Como se muestra en la Figura 9.12, cada altavoz se conecta con un par de hilos identificados por el mis mo color a través de dos terminales de conexión del co nector B: los dos hilos de conexión del mismo altavoz se identifican con un color homogéneo para la conexión positiva (+) y el mismo color marcado con franjas ne gras para la conexión negativa (-).
■ Conector C El c o n e c t o r C es un conector de 20 pines, que puede es tar formado por tres bloques separados y ensamblables. Este conector se utiliza para conectar al autorradio diferen tes dispositivos externos: ecualizadores, amplificadores, cargadores de CD, etc. En el caso de que esté presente, ya que su utilización es opcional, puede estar constituido por los tres bloques que lo forman (conector completo) o simplem ente por uno o dos de los tres bloques. La función de cada uno de estos bloques es la siguiente: salidas de línea hacia el amplificador o ecualizador externo:
• B l o q u e C 1:
- Pin 1. Salida de línea izquierda trasera.
Ejemplo 9.2 Alimentación de la unidad principal En la Figura 9.10 se muestra la conexión de la alimentación de la unidad principal de un vehículo: • El terminal 8, de masa, se conec ta al negativo de la batería a través del cable de color negro, o al chas is del vehículo, te niendo cuidado de hacer buen contacto eléctrico con el mismo (Figura 9.11). ■ El terminal 4 se conec ta directam ente al termina l positivo de +12 V de la batería, con un cable de color amarillo. • El terminal 7 se cone cta al terminal positivo de +12 V de la batería, a través de la llave de contacto, por medio del cable de color rojo. • El terminal 5, conectado con cable de color azul, suministra +12 V, normalmente para accionar una antena automática cuan do se encienda el autorradio. También se utiliza para activar y controlar el encendido de otros equipos, como filtros activos, etapas de potencia, etc. Algunos de los terminales del conec tor A habitualmente no se utilizan, o no están relacionados directamente con una instala ción de sonido básica.
ey •n ^
Remote
control Caja de fusibles del automóvil (fusible principal)
Caja de fusibles del automóvil Conector A ISO
Chasis
Figura 9.10. Conex ión de la alimentac ión del a utorradio a través del con ector A ISO 10487
L:
:
Conector anular \
Cable de masa
(Retirar la pintura debajo el conector)
Figura 9.11. C one xión de la bater ía al cha sis del autom óvil.
- Pin 2. Salida de línea derec ha trasera.
- Pin 10. Salida de +12 V conmutados.
- Pin 3. Masa común de las líneas de salida.
- Pin 11. Entrada de control remoto.
- Pin 4. Salida de línea izquierda delantera.
- Pin 12. Masa de entrada de control remoto.
- Pin 5. Salida de línea derecha delantera. - Pin 6. Salida de + 12 V conmutados. • B l o q u e C 2:
señales de control remoto:
- Pin 7. RxD. Recepción de datos. - Pin 8. TxD. Transmisión de datos. - Pin 9. Masa o chasis.
• B l o q u e C 3: conexión C D C h a r g e r o CDC):
del cargador de CD (en inglés,
- Pin 13. Entrada de datos del bus. - Pin 14. Salida de datos del bus. - Pin 15. Salida de +12 V perm anen tes (hacia el CDC).
Pin 16. Salida de +12 V conmutados (hacia el CDC). Pin 17. Masa de la señal de datos. Altavoz delantero S n izquierdo
- Pin 19. Entrada de línea audio izquierdo del CDC. - Pin 20. Entrada de línea audio derecho del CDC.
Altavoz delantero derecho/
Conector ISO B Pin
Altavoz delantero izquierdo *+
Altavoz trasero izquierdo
- Pin 18. Masa de la señal de audio del CDC.
Altavoz delantero derecho
+
Altavoz trasero derecho
Altavoz trasero izquierdo
Altavoz trasero derecho
Color
Función
1
Altavoz derecho trasero (+)
2
Altavoz derecho trasero (—)
3
Altavoz derecho delantero (+)
4
Altavoz derecho delantero (—)
5
Altavoz izquierdo trasero ( + )
6
Altavoz izquierdo trasero ( —)
7
Altavoz izquierdo delantero (+)
8
Altavoz izquierdo delantero ( —)
Figura 9.12. Cone xión de los altavoce s al cone ctor B ISO 10487.
Ejemplo 9.3 Conexión de un cargador de CD Después de la introducción del reproductor de CD en el automóvil y antes de la llegada de los reproductores MP3, se intro dujo en el mercado el cargador de CD (Figura 9.13). Este dispositivo es especialmente práctico porque soporta una capaci dad para diferentes CD, entre seis y doce, según modelos. Los distintos CD se pueden seleccionar y reproducir a través del menú del autorradio.
Figura 9.13. Cargador de CD. El funcionamiento del cargador es simple, ya que se conecta al autorradio a través de una salida especial (bloque C3 del conec tor ISO). El autorradio y el cargador se comunican entre sí a través de un bus de comunicaciones (pin 13,14 y 17), que permite el intercambio de órdenes entre los dos dispositivos (selección de CD, título, etc.). Por otro lado, el cargador de CD suministra la señal de sonido reproducida por el CD (pin 18, 19 y 20) para su escucha a través de los altavoces del sistema. La alimenta ción del CD se realiza a través de las salidas de 12 V (pin 15 y 16).
■ C o n ec t o r D
El c o n e c t o r D es un conec tor de 10 pines que se utiliza en autorradios con sistema de navegación por satélite.
9.2.2. Con exió n de anten a
La unidad principal incorpora un conec tor de entrada de antena, como se muestra en la Figura 9.16. En ocasio nes será necesario utilizar un cable adaptador para co nectar la antena a la unidad principal, dependiendo del cone ctor que este incorpore. Existen diferentes tipos de adaptadores y cables para realizar esta adaptación.
Para escuchar las emisiones de radio FM es necesario la utilización de una antena exterior, como la mostrada en la Figura 9.14.
Figura 9.14. Antena para la recepción de la señal de radio FM.
La antena va conectada al autorradio mediante un úni co cable de señal, de tipo coaxial (Figura 9.15), que su ministra la señal captada por la antena al receptor de radio que incorpora la unidad principal.
Figura 9.16. Conexión de antena.
9.2.3. Sistema de alimentaci ón El automóvil utiliza una batería como la de la Figura 9.17, que alimenta los diferentes sistemas que incorpo ra, además de la instalación de sonido.
Figura 9.17. Bate ría de au tomó vil. Figura 9.15. Antena y con ector de antena de coche.
Las denominadas a n t e n a s a c t i v a s necesitan alimenta ción: en este caso, además de los cables de señal in corporan el cableado de alimentación que se conecta al terminal remóte del conector ISO.
La alimentación de los diferentes equipos electrónicos que forman parte de la instalación de sonido del auto móvil también se realiza a través de la batería de este, a una tensión de 12 V CC (Figura 9.18.c). La batería debe estar protegida por un fusible del calibre adecuado, en
función de la corriente que esté previsto que circule por la línea de alimentación. El positivo de la unidad principal se conecta a un por tafusiles o distribuidor de corriente o, según el caso, a la batería directamente. La masa se conecta al cha sis del vehículo, o directamente al negativo de la ba tería, a través de un distribuidor de tierra, según sea el caso.
■ Fusibles
Los fusibles de automoción, como el mostrado en la Fi gura 9.19, son un tipo de fusible utilizado para p roteger el cableado y el equipamiento eléctrico de un vehículo, en instalaciones de baja tensión, por debajo de 24 V o 48 V.
7,5A/32V
Cualquier línea de alimentación que salga de la bate ría, por ejemplo hacia el autorradio o un amplificador externo, necesita un fusible propio (Figura 9.18.d) ins talado lo más cerca posible de la batería. De la batería también se extraen ios 12 V conmutados que necesita el autorradio (Figura 9.18.a). Todos los equipos electrónicos del sistema acaban co nectados a la batería del automóvil (Figura 9.18.b).
Recuerda que... El cable de alimentación debe ser de sección adecuada para el tamaño del sistema. En caso de duda, cuanto más grueso mejor.
Figura 9.19. Fusible.
Recuerda que... El calibre de un fusible es la intensidad nominal qu e sopor ta este. El calibre del fusible debe ser mayor que la intensi dad que consumen los equipos conectados a la línea y me nor que la intensidad máxima admisible por el conductor.
a) Conexión de 12 V conmutados.
b) Conexión de la batería a los diferentes componentes del sistema.
c) Conexión de la batería.
d) Alimentación de una etapa de potencia.
Figura 9.18. Cone xión de los dife rentes e quipos a la batería del automó vil.
Los f u s i b l e s se utilizan fundamentalmente para prote ger los componen tes de s obrecargas y cortocircuitos, y son de diferente calibre según la corriente que pueden soportar. Cuando hay una sobrecarga o un cortocircui to, el fusible interrumpe el paso de la corriente y evita que tanto el equipo como el cableado se dañen por un exceso de corriente. Debe existir al menos un fusible por equipo, conectado entre el positivo de la batería y el dispositivo, colocado lo más cerca de la batería posible. La caja de fusibles de un automóvil (Figura 9.20) es el elemento donde se instalan los fusibles y del cual se co nectan todos los compon entes de la instalación. Estas ca jas va rían depe nd iend o del mo delo y ma rca del vehículo .
en función del calibre asociado, los más utilizados en este tipo de instalaciones son los siguientes: Los fusibles del tipo ANL se utilizan normalmente para proteger el cable principal de alimentación de un sistema de audio. Están dispo nibles para calibres desd e 35 A a 750 A. Los mini se encuentran disponibles des de 2 A hasta 30 A.
• Fusibles ANL, mini ANL.
(mini). Disponibles de 2 A has
• F u s i b l e s A T P /A T P
ta 30 A. (normal). Se encuentran disponibles en calibres de 1 A a 40 A.
• Fusibles ATO/ATC/APR
(maxi). Disponibles en 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 60 A, 70 A, 80 A y 100 A.
• F u s i b l es A P X
¿Sabías que...? Los fusibles maxi (APX) utilizan un código de colores dife rente al resto.
Tal y como se muestra en la Figura 9.21 ,b, el color del fusible indica el calibre asociado. Identificación de un fusible
Ejemplo 9.4.
Figura 9.20. C aja de fus ibles d e un autom óvil.
El fusible mostrado en la Figura 9.19 es de tipo ATC. Su co lor identifica el calibre del mismo, y como se observa en su indicación es de 7,5 A y so porta una tensión de hasta 32 V.
Aunque existen diferentes tipos de fusible (Figura 9.21 .a), que se diferencian básicamente por su tamaño ANL
APX
Mini ANL
p l/ ~ j @ e a @ p c i
ATO/ATC/APR
Mini ATP/APM
H
15
Mini APS
-
Código de color
1 Neg ro
2
>
Gris
Violeta
4 Rosa
5
7,5
Nara nja Marr ón
O
o
o "t
\
a) Tipos de fusible. Calibre
O
—■
10
15
Rojo
Azul
b) Calib res de los fusibles.
20 Amarilk
IF
\
/ 25 «oa'e
30 Verde
/ 35
40
Verde Ambar azulado
9.2.4. Altavoces La elección de los altavoces es determinante para la obtención de una calidad de sonido adecuada: los fac tores principales que determinan su elección son el ran go de frecuencias que pueden reproducir, la potencia máxima de estos y su sensibilidad.
la membrana principal reproduce los graves, mientras que los altavoces acoplados re producen los medios y los agudos.
Tres vías:
incorpora adicionalmente al altavoz de tres vías otro tweeter para los sonidos más agudos. Cuatro v ías:
■ Tipos de altavoces
En las instalaciones de sonido del automóvil se utilizan de diferentes tipos: • Altavoces de amplio espectro. • Altavoces de vías separadas. • Subwoofer. Algunos altavoces pue den reproducir todo el margen de frecuencias audible, por lo cual se denominan de todo rango o de am plio es pectro. Según su forma constructiva, se pueden dife renciar los siguientes tipos:
A l t av o z d e am p l i o es p ec t r o .
El altavoz de doble cono, como el de la Figura 9.22, es como un altavoz con vencional de un único cono, pero con un diafragma de menor tamaño añadido en su parte central. Se considera uno de los sistemas más básicos, ya que consiguen una calidad de sonido adecuada a bajo coste, aunque no reproducen fielmente todo el mar gen de frecuencias audibles.
• Altavoces de doble cono.
Figura 9.23. Al tav oz coax ial (elíp tico)
Un altavoz elíptico, como el de la Figura 9.24, es el resultado de la combinación de dos alta voces de diámetros diferentes: uno de diámetro ma yor para los sonidos graves y otro de menor diáme tro para los sonidos agudos.
• Elíptico.
Figura 9.24. A ltav oz elíptic o.
Figura 9.22, Altavoz de d oble cono. Este tipo de altavoces Incor poran dos, tres o cuatro altavoces en una sola unidad (Figura 9.23), con sus correspondientes filtros, mon tados sobre un mismo eje. El más pequeño reprodu ce los tonos agudos y el grande reproduce los gra ves, de manera que se consigue la reproducción de un margen amplio de frecuencias en un espacio re ducido. En función del número de altavoces que in corporan se clasifican de la manera siguiente:
• A l t a v o c e s c o a x i al e s .
el altavoz principal reproduce las fre cuencias más bajas (graves y medios), mientras que el tweeter acoplado en su parte central repro duce los tonos agudos.
Ejemp lo 9.5. Altavoz elíptico Un altavoz elíptico como el representado en la Figura 9.25 equivale a dos altavoces: uno de diámetro D para reprodu cir los graves y otro de diáme tro d para los agudos. Altavoz de graves
D o s v ía s :
Figura 9.25. Alta voz e líptico .
Sistema formado por varios altavoces diferentes, cada uno de los cuales re produce un margen de frecuencias específico. Este conjunto de altavoces se puede encontrar normalmen te de dos, tres o incluso más vías. Normalmente, están compuestos por un woofer, para los sonidos bajos, de un altavoz de medios y de un tweeter para la reprodu c ción de los sonidos agudos, como el mostrado en la Fi gura 9.26. Es necesario añadir un filtro de cruce cuya función es la de seleccionar las diferentes frecuencias para cada tipo de altavoz. Con este sistema , se obtiene la mejor calidad de sonido, ya que se utilizan altavoces diferentes para cada margen de frecuencias.
A l t av o c es d e v ía s s ep ar ad as .
• S u b w o o f e r m o n t a d o a l a i r e (Figura 9.28.a). El altavoz se monta al aire y caso de que se insta le en la bandeja trasera del vehículo, dispone de un espacio trasero de gran tamaño formado por el maletero. Este sistema de montaje es aconse ja ble so lo pa ra aqu ellos altavoces co n pará m etr os que permitan ser u tilizados a volúme nes elevados, los cuales se denominan comúnmente free air. Es aconsejable que la superficie donde estén sujetos sea lo más rígida posible y que esta no permita la comunicación entre el maletero y la zona de pasa je ro s. • S u b w o o f e r e n c a j a a c ú s t i c a (Figura 9.28.b). Como norma general, se obtienen mejores resul tados si el altavoz está montado en una caja acús tica que al aire, ya que el volumen de la caja es mucho más rígido que el del maletero. Como des ventaja, la caja acústica reduce el espacio libre en el maletero.
Figura 9.26. Tweeter de automóvil. El subwoofer reproduce señales de baja frecuencia monofónicas. La utilización de un subwofer en un coche, como el mostrado en la Figura 9.27 es una buena opción que mejora el rendimiento de la ins talación de so nido, ya que en el interior del vehículo las frecuencias por debajo de 100 Hz quedan enmascara das por el ruido generado por el vehículo en movimien to, la absorción de los materiales y el ruido ambiente. Por tanto, el subwoofer refuerza las bajas frecuencias que el resto de altavoces no reproducen. El subwoofer puede ir montado en una caja, ya sea sellada o bass réflex o montado al aire ( bafle infinito): Subwoofer.
\
b) Re cin to cerra do.
iß
Figura 9.28. Instalación de un subwoofer.
¿Sabías que...? \
4
7
El ruido producido en el interior de un vehículo en movi miento es muy importante, sobre todo hasta los 100 MHz
aproximadamente, disminuyendo su efecto con la frecuen cia.
■ Colocación de los altavoces
El principal objetivo de la disposición de los altavoces es obtener un escenario estéreo donde la percepción de la procedencia del sonido por parte del usuario sea frontal. La configuración básica está formada por dos canales de sonido traseros y por dos delanteros. Utilizar altavoces de vías separadas permite posicionar los altavoces de manera independiente y con ma yor precisión, lo cual ofrece mayor control sobre la ima gen del sonido.
Figura 9.29.
»9.6. Instalación de subwoofer en la bandeja tra
sera En las grabaciones de audio, por lo general las frecuencias inferiores a 100 Hz son grabadas en mono. El subwoofer es ideal para reproducir estas señales de baja frecuencia. Si se colocan los altavoces de bajos lo más juntos posible (Figura 9.30.a), se consigue una mejor propagación del sonido, que si estos se separan (Figura 9.30.b). En cam bio, con las frecuencias medias y altas no ocurre lo mis mo.
Altavoz instalado en la puerta de un coche.
La disposición de los altavoces en ocasiones depende rá del vehículo, pero como norma general, los siguien tes criterios nos ayudarán a obtener una calidad de so nido correcta: • Con el objetivo de escuchar bien los agudos, los tweeter se colocan en la parte superior de las puer tas o encima del salpicadero. • Si el vehículo dispone de hue cos en los bajos de las puertas (Figura 9.29), se puede instalar en ellos alta voces de doble cono, los cuales reproducen las ba ja s y m ed ia s frecuencia s y un os tweeter suplemen tarios para las altas frecuencias en los extremos del salpicadero. • En la parte trasera del vehículo, el objetivo de los al tavoces es crear un escenario de ambientación, por lo que no interesa que la localización del sonido sea trasera, siendo común para las aplicaciones de refe rencia trasera utilizar altavoces de amplio espectro (coaxiales, elípticos o de doble cono). • Los s u b w o o f e r se pueden poner en cualquier lugar que tenga un gran volumen detrás, para la descom presión de la onda posterior; como por ejemplo, en la bandeja trasera. Si el subwofer ya viene incluido en el interior de una caja acústica, se puede acoplar bajo del asiento del conductor o en el maletero.
b) A lta vo ces de gra ves sepa rado s.
Figura 9.30. Insta lación de do s subwoofer en la bandeja trasera.
¿Sabías que...? Para identificar la polaridad de los terminales de los altavo ces, debemos saber que el terminal del conector + siempre es más grande que el terminal del conector -. En el caso de no poder acceder a los altavoces para identificar la po laridad por estar ya instalados en su ubicación definitiva, podemos recurrir a una pila.
■ Conexionado de los altavoces
Se debe utilizar altavoces que posean la impedancia de salida especificada por el amplificador o la etapa de salida de la unidad principal. Es posible asociar va rios altavoces en un mismo canal en paralelo, siem pre que la impedancia resultante no sea menor que la mínima admitida por el canal del amplificador del autorradio o de la etapa de potencia externa, ya que en caso contrario podría deteriorarse la etapa (Figu ra 9.31).
9.2.5. Ejemp los de ins talacio nes típicas sin amplific ación externa A continuación se m uestran dos ejemplos típicos de ins talaciones bá sicas de sonido en el automóvil, las cuales no utilizan am plificación externa. En este caso, los alta voces se conectan siempre a la salida correspondiente de la unidad principal. ■ Instalación de dos altavoces delanteros Figura 9,31.
Combinación de altavoces.
Recuerda qu e... En un sistema de sonido todos los altavoces se deben co nectar en fase. Un cambio de polaridad en alguno de los altavoces puede empobrecer la imagen estéreo. Cabe la consideración de que algunos filtros de cruce produzcan un desfase en la señal, que provoca la necesidad de cam biar la polaridad de los altavoces para mejora r el sonido.
La Figura 9.34.a. muestra la instalación de sonido más sencilla que podemos encontrarnos en un automóvil. El autorradio suministra la señal que reproducen los alta voces de amplio espectro delanteros (coax iales o de do ble cono), instalados en la parte frontal del automóvil. La figura 9.34.b muestra la misma instalación, pero los altavoces utilizados son de dos vías e incorporan un fil tro de cruce. Conector B ISO
Los altavoces se deben conectar todos en fase, respe tando la polaridad de las conexiones. La identificación de los terminales de cada altavoz normalmente viene especificada, aunque también podemos observar que el tamaño de cada terminal tiene dimensiones diferen tes, tal y como se obs erva en la Figura 9.32.
Altavoz delantero Altavoz delantero izquierdo derecho a) Altavoces delanteros de amplio espectro.
Conector B ISO
J 11 ]2 | Figura 9.32.
31 51 4 ^ |
71 81
Identificación de los terminales de un altavoz.
La conexión típica de los altavoces con su cable de ali mentación se realiza mediante unos conectores deno minados f a s t o m , los cuales de muestran en la Figu ra 9.33.
Altavoz delantero derecho
Altavoz delantero izquierdo
Nn T Filtros de cruce + 1 Tweteer /-§[§ izquierdo b) A ltavo ces del ant ero s de do s ví as. Figura 9.34.
Instalación de dos altavoces delanteros.
■ Instalación de altavoces traseros Figura 9.33.
altavoces.
Terminales fastom para la conexión de los
La instalación de audio estándar de la mayoría de los automóviles cuando se adquieren es la que se muestra
en la Figura 9.35. Normalmente, está formada por un sistema de dos vías separadas para la parte delantera y una pareja de a ltavoces coaxiales para la parte trase ra. Todos los elementos de la instalación admiten poca potencia de entrada y se alimentan directamente del amplificador interno de la unidad principal.
La mayoría de ocasiones este problema se soluciona simplemente variando la dirección de un determinado altavoz respecto a los otros, o incluso modificando la fase de la alimentación del altavoz. Ejemplo 9.7. Solución a la deslocalización del sonido
Las ondas sonoras se propa gan por el aire a una velocidad fija, de manera que si la distancia del altavoz al oído de los ocupantes es grande, se produce un retardo que, aunque en un automóvil las distancias son muy cortas, puede pro vocar el efecto de que el conductor escuche más el altavoz más próximo a él (Figura 9.36).
Figura 9.35. Instalación con venciona l sin a mplificación externa.
9.2.6. Interf erenc ias típicas en el interior d e un vehículo Por sus características especiales, en el interior de un vehículo se pueden producir una serie de fenómenos que afectan a la calidad del sonido: • Deslocalización del sonido. • Interferencias constructivas y destructivas. • Ondas estacionarias. • Cortocircuito acústico. ■ Deslocalización del sonido
El interior de un coche es una zona difícil de sonorizar, donde la colocación de los altavoces en ocasiones es determinan te para consegu ir un sonido ideal. En el automóvil la posición de escucha fuera del centro representa un problema grave, pues provoca un empo brecimiento de la sensación estéreo. ■ Interferencias cons tructivas y destructivas
En el interior del vehículo coinciden las señales de di ferentes altavoces. Cuando dos o más ondas se inter fieren, puede ocurrir que se sumen o se cancelen en función de su fase y frecuencia. Estas interferencias pueden ser constructivas o destructivas. La i n t e r f e r e n c i a d e s t r u c t i v a se produce cuando las ondas desfasa das, al sumarse se cancelan entre ellas. Este fenómeno se puede producir a diferentes frecuen cias y provocar, por tanto, una ma la respuesta en frecuencia.
Figura 9.36. Deslo caliza ción del so nido en un siste ma de audio en el automóvil. Para solucionar este problema, una solución es balancear los altavoces al lado opuesto.
■ Ondas estacionarias
La onda estacionaria se produce cuando la señal de so nido se refleja entre dos superficies paralelas, de ma nera que la frecuencia cuya longitud de onda coincida con la separación de las dos superficies o sea un múlti plo de ellas, verá reforzada la señal en algunos puntos y atenuada en otros (Figura 9.37).
■ Cortocircui to acústico
El c o r t o c i r c u i t o a c ú s t i c o se produce entre las molé culas de aire desplazadas por la parte anterior del cono del altavoz y las creadas en la parte posterior. Este fe nómeno es mayor a bajas frecuencias. Para eliminar el cortocircuito acústico, se coloc a el alta voz en el interior de una caja o recinto: en el caso de los altavoces instalados en el automóvil, por ejemplo, si los ponemos en la bandeja trasera, el maletero actúa como recinto que elimina el cortocircuito acústico.
Número de canales. Número de canales de salida y la posibilidad de que estos puedan puentearse para traba ja r de man er a co nj un ta : •
Solo am plifica la señal de un canal de so ni do (señal monofónica), normalmente para la alimen tación de un subwoofer. Se denominan comúnmen te monoblock y se reservan para el canal de graves de un subwoofer. Un canal.
Esta etapa es la más sencilla para los sistemas estéreo, con dos canales de salida.
• Dos canales.
Amplifica tres canales de salida. Nor malmente, este tipo de e tapa ofrece dos canales es téreo y uno adicional del dob le de potencia, con su fil tro ajustable para un subwoofer.
• Tres canales.
9.3. Etapa de potenc ia. Amplificadores Existen diferentes tipos de etapas de potencia, inde pendientes de la unidad principal, que amplifican la se ñal de salida de esta, cuando es necesario alimentar al tavoces de gran potencia.
9.3.1. Elección del amp lif icad or El criterio de elección de la etapa de potencia depende del número de altavoces que se desea instalar, la po tencia de estos, así como del tipo de salidas que dispo ne la unidad principal. Existen diferentes modelos de amplificadores previstos para el automóvil, como por ejemplo el que se muestra en la Figura 9.38. Entre las características que diferen cian unos de otros destacan las siguientes: • Número de canales. • Clase de amplificador. • Tipo de filtros integrados.
Existen etapas de potencia con un nú mero de canales mayor. Por ejemplo, son típicas las etapas de potencia de cuatro, cinco y hasta seis ca nales.
• Más canales .
Algunos de los canales de un amplificador se pueden puentear, para combinar la potencia de dos canales en un único canal de salida. Cuando se puentean dos can a les, se modifica la impedancia mínima a que puede traba ja r la e tapa, sien do no rm almen te el d ob le qu e en estéreo , ya que un amplificador en modo puente ve una impeda n cia que es la mitad de la Impedancia del altavoz.
Recuerda que... Consulta el manual del usuario del amplificador para sa ber qué terminales de salida del altavoz se utilizan cuan do se puentea la salida del amplificador. Esto varía según la marca y el modelo, pero normalmente ios amplificado res tienen impresa la información en las conexiones de s a lida, indicando no rmalmente bridgede n los terminales que pueden puentearse.
• Potencia. • Impedancia de salida.
Vii,M
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-
«m m cm couccrm
i Figura 9,38,
Amplificador de potencia de car audio.
Otra característica que soportan algunos amplificado res es el modo trimode, representado en la Figura 9.41. Este tipo de instalación permite alimentar unos altavo ces en estéreo, como se realiza de manera habitual, y a su vez un subwo ofer en puente. Esto es posible por que la etapa inco rpora un filtro trimode que evita las ba ja das de im ped anc ia. Algunos amplificadores incorporan filtros integrados, de tipo paso alto o paso bajo, que permiten procesar solamente las frecuencias realmente reproducidas por cada tipo de altavoz conectado. O tros amplificadores incorporan filtros como el bass-boost o el filtro subsónico, los cuales permiten mejorar la re puesta de las frecuencias graves. Filtros integrados.
Amplificador de cuatro canales
) 9.8.
Con un amplificador de cuatro canales, de 100 W por canal y de impedancia de salida de 2 D como el de la Figura 9.39, se pueden a limentar los altavoces de la parte delantera y de la parte trasera del automóvil, ya que cada parte necesita dos cana les de sonido: el izquierdo y el derecho. En la Figura 9.40, se utiliza la posibilidad de puentear las salidas (bridged) que este amplificador permite. De esta manera, además de alimen tar una de las partes del automóvil, normalm ente la trasera, con los dos canales libres en modo puente, uti lizando su potencia combinada, se puede alimentar un subwoofor. Este amplificador de 100 W por canal a 2 Q conectado a un único altavoz de 2 Q en modo puente intentará entregar teóricamente 400 W, aunque en la práctica será un poco menor, ya que se está excediendo la potencia máxima que el amplificador puede su ministrar. Por eso el fabricante especifica que en m odo puente la impe dancia mínim a de carga sea mayor, justamente el doble de la impedancia especificada. El amplificador entregará 200 W a un único altavoz de 4 Q. > 4 Í2
! Am plificador de potencia de cuatro canales.
Figura 9.39.
Figura 9.40.
Puenteado de un amplificador.
Con esta atapa, también se podrían alimentar dos subwoofer combinando en puente los diferentes canales, consiguiendo así dos canales de salida de aproximadamente 200 W de potencia.
Subwoofer central 4-8 0
¿Sabías que...?
w
Un filtro trímode incorpora un filtro pasa bajo para el subwo ofer y un filtro pasa alto para los altavoces convencionales.
A á A A A A A / AAAAAAA VvAAA \ N
+ BRIDGED + R- +L
-
©
Potencia eficaz que el amplificador entrega a los altavoces, normalmente expresado por canal. Por ejemplo, un amplificador de cuatro canales de una po tencia de 50 W por canal 4 x 50 W puede entregar 2 x 100 W en modo puente. Este es un criterio importante para la elección de un amplificador, junto con el margen de frecuencias amplificado, ya que influirá en los alta voces que podremos conectar. Potencia.
La impedancia de carga de sa lida del amplificador condiciona la impedancia del alta voz que se conectará al equipo. Es posible agrupar di ferentes altavoces para ser alimentados por la misma Impedanc ia de salida.
Figura 9.41.
Modo trímode.
salida del altavoz siempre y cuando la impedancia de la agrupación sea mayor o igual que la del amplificador. La clase del amplificador indi ca la tecnología electrónica utiliza en el diseño de las etapas finales de amplificación. Existen de diferentes ti pos, pero en las instalaciones de sonido en vehículos las más utilizadas son las de clase AB o clase D, aun que actualmente se utilizan también tecnologías como la clase H, sobre todo en etapas profesionales.
Clase de am plificador.
9.3.2. Instalació n del amp lifi cado r de potencia La instalación de una etapa de potencia se encuentra li mitada, principalmente, por el espacio de montaje y por el calor que desprende, por lo que necesita espacio y ventilación. El amplificador de potencia aunque dispone de controles para realizar ajustes, una vez instalado no es necesario que el usuario los modifique cuando está funcionando, por lo que este puede instalarse lejos del asiento del conductor, donde no moleste. Un lugar habitual y adecuado para colocar el amplifica dor de potencia suele ser el maletero, aunque también se puede instalar en otras ubicaciones, como por ejem plo debajo de los asientos.
9.3.3. Conex ió n de la etapa de poten cia La etapa de potencia tiene d os partes claramente dife renciadas: una es la de alimentación eléctrica y la otra es la de sonido. ■ Alimentación eléctrica de la etapa de potencia
Las etapas de potencia se alimentan de manera inde pendiente de la batería del automóvil, con corriente continua de 12 V, y protegidas por su propio fusible.
Las diferentes conexiones que se pueden encontrar en una etapa de potencia, tal y como se muestra en la Fi gura 9.42 son las de alimentación (+ y -) que provienen de la batería y la de remóte , para la conexión automáti ca de la etapa, desde de la unidad principal.
Recuerda que... La conexión de remóte tiene la función específica de ac tivar el amplificador solo cuando esté en funcionamien to el autorradio.
El cable de masa se puede conectar a una parte del chasis del automóvil que actúe como puesta a masa, por donde circulará la corriente hasta el borne negati vo de ia batería.
Recuerda que... Para la conexión del terminal negativo existen dos opcio nes: conectarlo directamente a la batería de la misma ma nera que el terminal positivo o conectarlo al chasis del ve hículo, ya que el negativo de la batería también lo está.
Es necesario añ adir un fusible de protección en el cable de la batería cerca de esta. Debe utilizarse un fusible de protección de calibre superior a la corriente máxima utilizada por el amplificador pero menor que la que pue de sopo rtar el cableado de alimentación. ■ Conexión d e la señal de audio
Además de la alimentación eléctrica, en la etapa de po tencia se necesitan conexiones para las entradas y sa lidas de audio: • C o n e x i ó n d e l as e n t r a d a s d e la s eñ a l d e s o n i d o .
La etapa de potencia dispone de las entradas de la señal de sonido que será amplificada. La conexión de estas entradas, procedentes del filtro activo o de
la unidad principal, se puede realizar de dos maneras diferentes, tal y como se muestra en la Figura 9.43:
E n t r ad a s d e b aj o n i v el : donde se conectan las salidas RCA, que provienen del preamplificador de la unidad principal (autorradio). Esta conexión ofrece una calidad superior.
dependerán de las características del amplificador (núme ro de etapas, margen de frecuencias, etc.), pero normal mente nos encontraremos con alguno de los siguientes: • Nivel de entrada (input level) o sensibilidad del amplificador. La función de este regulador es igualar las tensiones d e salida de la fuente de e ntrada (previo de la unidad principal) con las de entrada de la etapa. El nivel de salida de los autorradios depende del modelo y fa bricante, pudiendo variar desde pocos mV hasta algu nos voltios. Para solucionar este problema , los fabrican tes de las etapas de potencia incorporan a la entrada de audio un reg ulador de tensión para com patibilizar los ni veles de salida de cualquier fuente de sonido.
donde se conectan las sa lidas de los altavoce s de la unidad principal del au torradio, normalmente del bloque B del conector ISO 10487. E n t r a d a s d e a l t o n iv e l :
Entradas de alto nivel
r CH-l
2
3
4
¿Sabías que...? (O (R>
Para evitar la distorsión, es necesario que el nivel de la se ñal de entrada siempre esté dentro de los márgenes de uti lización de la etapa de potencia: si modificamos la ganan cia aumenta la señal de salida y por tanto el volumen, pero cuando se sobrepasa un determinado nivel la señal de sa lida se recorta, provocando distorsión.
(L) CR>
SPEAKER LEVEL INPUT
Entradas de b ajo nivel Figura 9.43.
Entradas típicas de la etapa de potencia.
En función del nú mero de canales del amplificador, este dispondrá de las salidas adecuadas para la conexión directa de los altavoces: dos terminales de salida por canal: positi vo y negativo.
• La conexión de los altavoces.
• C r o s s o v e r . Este selector p ermite fijar el tipo de filtro que actua rá en el amplificador: LPF (filtro paso b ajo), HPF (filtro paso alto) o FULL. En este último caso no actúa ningún filtro, de manera que se reproduce todo el margen de frecuencias.
¿Sabías que...?
En la Figura 9.44, se muestra la conexión típica de la uni dad principal con una etapa de potencia de dos canales.
En el caso de querer una respuesta plana del am plificador, normalmente existe una opción para que no actúen los fil tros que incorpora la etapa de potencia (FULL o FLAT).
9.3.4. Aj us te de la etapa de potencia La etapa de potencia tiene un conjunto de selectores que permiten modificar su funcionamiento. Estos ajustes
CH 1 2
3ÍH® 3
q h
SPEAKER LEVEL INPUT
r
s
L
Remote
•
R e s p u e s t a e n f r e c u e n c i a . Selecciona la respues ta en frecuenc ia del amp lificador, para su u tilización
con un s u b w o o f e r o altavoces todo rango. El se lector asociado al control permite la selección de la frecuencia de corte de estos filtros, limitando el margen de alta frecuencia que se aplica al alta voz:
Este filtro tiene la función de eliminar las altas frecuencias de salida que re producirán los altavoces, de manera que se ajus ta el margen de frecuencias según el tipo altavoz conectado.
Recuerda qu e... Para evitar el recorte de señal ( clipping) provocado por el amplificador cuando la señal de entrada es elevada, es ne cesario ajustar la ganancia (input leve!) correctamente.
F i l t ro p a s o b a j o (L P F ).
Similar al anterior, pero este limita las bajas frecuencias que se aplican al altavoz. F i l t r o p a s o a l t o (H P F ).
Este ajuste permite acentuar las fre cuencias graves, siendo valores típicos +6 dB o +12 dB.
• Bass Boost.
• F i l tr o i n f r a s ó n i c o ( ¡ n f r a s o n i c f i l t e r ) . Selector
limita las frecuencias muy bajas que pueden car cierta distorsión cuando son reproducidas altavoz. Este control permite la selección de cuencia a partir de ia cual actúa, por ejemplo o 25 Hz.
Ejemplo 9.9
que provo por el la fre 15 Hz
9.3.5. Ejemplo de ins talacion es con amplificación externa En el ejemplo de la Figura 9.48.a se utilizan altavoces de dos vías en la parte delantera y altavoces todo ran go en la parte trasera, todos ellos amplificados por una etapa de potencia de cuatro canales. Cuando se desea obtener un sistema de alta calidad, mayor potencia y más equilibrado, es posible utilizar sistemas de vías delanteras similares tanto en la parte delantera como en la trasera, amplificado todo ello por una etapa de cuatro canales (Figura 9.48.b). De esta manera los pasajeros de los asientos posteriores po drán disfrutar de la calidad obtenida en la misma me dida que los pasajeros que ocupan las plazas delante ras.
Ajuste amplificador de 6 canales
La etapa de potencia de la Figura 9.45 es un amplificador de seis canales. En este caso se utilizan cuatro canales para amplificar la señal de la parte delantera y trasera del automóvil. Uno de los tipos de instalación más común consiste en puentear una de las etapas: en este caso se aprovecha el doble de potencia, al puentear las dos salidas del subwo ofer. Los ajustes que dispone permiten adecuar el funcionamiento de cada uno de los canales a amplificar a las necesidades de los altavoces conectados.
BASS
250 mV
0
BOST
12 dB
0
i----- m MODE
Eje m plo 9.10. Ajuste de la etapa de potencia de un subwoofer El filtrado ajustable de un amplificador permite un ajuste fino de las frecuencias según las características de cada subwoofer, tal y como se muestra en la Figura 9.46.
Figura 9.46.
Controles de la etapa de amplificación de potencia.
En función de las características del subwoofer proporcionadas por el fabricante, se selecciona el filtrado de baja frecuencia (LPF) y se ajusta la frecuencia de corte, de manera que se atenúa el margen de frecuencias altas. El filtrado de las bajas fre cuencias se selecciona a partir del filtro subsónico. De esta manera, el amplificador solo amplificará y entregará al altavoz el margen de frecuencias adecuado. La respuesta en frecuencia global del amplificador, según la configuración propuesta, se muestra en la Figura 9.47. Filtro subsónico
# / <$/
15 Hz Figura 9.47.
/
Filtro paso bajo
+
/
25 Hz
50 Hz
200 Hz
25 Hz
50 Hz
200 Hz
Respuesta global de un am plificador de potencia para subwoofer.
a) Amplificación de 4 c anales de audio, altavoces c oaxiales traseros. Figura 9.48.
Respuesta global
b) Am pli fic ac ió n d e 4 ca na les de aud io, alta vo ces de dos vías .
Ejemplo de Instalación con amplificación externa.
La utilización de la amplificación externa se ve clara mente necesaria cuando se instala un subwoofer, tal y como se muestra en la Figura 9.49.a. Cuando se utili za una etapa de cinco canales, los altavoces delante ros y traseros del vehículo también se pueden amplifi car, además del subwoofer (Figura 9.49.b).
9.4 Filtros de cru ce (crossover) Es muy importante que cada altavoz no reciba aque llas frecuencias que no puede reproducir. Por tanto, se debe utilizar filtros en las sa lidas hacia estos a ltavoces. En ocasiones, el propio amplificador incorpora un filtro que limita las frecuen cias, pero en otras ocasione s será necesario utilizar filtros externos.
a) Am plificación del subwoofer. Figura 9,49.
b) Am plificación de todos los canales de audio.
Ejemplo de instalación con subwoofer.
Los f i l t r o s d e c r u c e ( c r o s s o v e i j permiten adecuar el margen de frecuencias que llega a ia entrada de cada altavoz, ya que cada uno de ellos normalmente solo re produce una gama de frecuencias determinada: bajas, medias o altas.
adecuada s a cada tipo de altavoz y atenuando el resto de frecuencias. No necesitan alimentación eléctrica.
9.4.1. Característ icas de los fil tro s de cruce
Los filtros activos están constitui dos por circuitos electrónicos, que además de fil trar el margen de frecuencias, amplifican la señal de entrada a unos niveles adecuados . El hecho de estar formado por componentes activos, provoca que sea necesaria su alimentación eléctrica. F i lt r o s ac t i v o s .
Los principales parámetros que identifican un filtro de cruce son: 1
f
\
H
Indica el número de secciones del filtro, es decir, el número de altavoces que se pue den conectar, cada uno de ellos con el margen de frecuencias adecuado. Por ejemplo, un filtro de cru ce de dos vías estará formado por un filtro paso bajo y un filtro paso alto, mientras que un filtro de tres vías tendrá salidas paso bajo, paso banda y paso alto.
a) Núm ero de vías.
Frecuencias límite que de terminan el margen de frecuencias que se entrega a cada altavoz.
b) Frecu encias de corte.
Grado de atenuación a que están su je ta s las frecuenci as de la ba nd a de aten ua ción , ge neralmente es pecificado en dB/octava.
Figura 9.50,
Compo nentes que forman un filtro pasivo de dos
vías.
c) Atenuación.
d) Tipo de filt ro. En función de los compo nentes inter nos que los forman, podemos clasificar los filtros en dos tipos diferentes:
Los filtros pasivos únicamente están constituidos por elementos pasivos, como las bobinas, los condensado res y las resistencias (Figura 9.50), dispuestos de tal manera que ac túan como filtros, dejando pasar las frecuencias F il t ro s p a s i v o s .
¿Sabías q ue.,.? Un filtro activo se utiliza antes de amplificar la señal, mien tras que un filtro pasivo se utiliza cuan do la señal ya está amplificada.
¿Sabías q u e...? A diferencia de los filtros pasivos, los filtros activos permi ten ajustar las frecuencias con controles variables.
Ejemplo 9.11. Respuesta en frecuenc ia típica de un filtro de cruce de tres vías En la Figura 9.51 se muestra la respuesta típica de un filtro de tres vías: el tweeter se alimenta del filtro pasa alto con una fre cuencia de corte de 5.000 Hz y una atenuación de 12 dB/octava, es decir, este filtro dejará pasar todas las frecuencias supe riores a 3.000 Hz y atenuará el resto a razón de 12 dB por octava. El subwoofer reproduce las bajas frecuencias, hasta 100 Hz. El altavoz de medios reproduce, normalmente desde 100 Hz has ta el límite determinado por el filtro del tweeter, es decir, 5.000 Hz. El diseño óptimo del filtro se realiza cuando el corte que divide las bajas frecuencias de las altas frecuencias es el mismo.
Figura 9.51. Resp uesta en frec uenc ia típica de diferentes filtros de cruce.
• El terminal de masa (GND) se conecta al chasis del ve hículo o directamente al terminal negativo de la batería.
9.4.2. Instalación d e un filtro activo En la Figura 9.52 se muestra la instalación típica de un filtro activo. Un filtro activo necesita estar alimentado a la corriente eléctrica para funcionar, por io que tendrá terminales accesibles para alimentarlo a través de la batería del automóvil:
• El t e r m i n a l r e m ó t e (R), se conecta al terminal de encendido remoto de la unidad principal, permitien do que el filtro solo funcione cuando lo haga la uni dad principal. La conexión de las señales de audio se realizan des de la unidad principal, ya sea a través de las salidas
• El t e r m i n a l p o s i t i v o (+) del filtro activo se conecta a la alimentación positiva de la batería.
Amplificador
Amplificador
O
Subwoofer Trasero Delantero
o
<
s
""-E Rear input
£
Amplificador
[ Front input Amplificador
Figura 9.52.
Instalación de un filtro activo.
tu
Ql
Ejemplo 9.12.
Ejemplo de instalación de un filtro activo de cuatro canales
En la Figura 9.53 se muestra el diagrama de bloques interno de un filtro activo, que se conecta a las etapas de potencia que alimentan a los altavoces de la instalación. Como se observa en el diagrama de bloques, podemos diferenciar tres comportamientos diferentes: • Para el subwoofer se eliminan las altas frecuencias. • Para los altavoces delanteros, gene ralmente de dos vías, se limitan las bajas frecuencias para la conexión de un tweeter y se filtran las altas frecuencias para la conexión de los altavoces de bajos-medios. • Para los altavoces traseros, norma lmente todo rango, sólo se eliminan las frecuencias más bajas.
Entradas
Salidas Respuesta global
Ganancia i
i /m
Figura 9.53.
Ejemplo de instalación de un filtro activo de cuatro canales.
de alto nivel que proporciona el conector ISO estan darizado o las salidas de bajo nivel que proporciona el conector RCA de este mismo equipo, si están dis ponibles. Las salidas de señal de audio del filtro activo, indepen dientemente del número de vías, se conectan a las en tradas de audio del amplificador.
9.5. Cableado El cableado es el encargado de transportar la señal de audio a los altavoces y el suministro de corriente de la batería a los amplificadores y el resto de equipos acti vos de la instalación.
9.4.3. Instalaci ón de un filt ro pasiv o
Para el correcto funcionamiento del sistema es ne cesario garantizar que tanto la sección del cablea do de alimentación como la de sonido sean las ade cuadas.
Un filtro pasivo se conecta a la salida del amplificador o del equipo reproductor y distribuye la señal ya filtra da directamente a los altavoces según su tipo de sa lidas.
Utilizar un cable de sección insuficiente, además de provocar una caída de tensión excesiva, puede provo car su destrucción por el sobrecalentamiento provoca do por la corriente que circula por él.
Normalmente, los filtros pasivos se incorporan en el propio sistema de a l t a v o c e s d e v í as s e p a r a d a s por lo que no es necesario adquirirlos por separado. Las ca racterísticas de estos filtros normalmente son fijas, es decir, no se puede modificar la frecuencia de corte de estos, y están preparados para un conjunto de altavo ces específicos. Su instalación es rápida y los resulta dos obtenidos aceptables.
9.5.1. Cableado de alim entac ión El cable de alimentación puede afectar bastante al ren dimiento de un sistema de audio, debido a que la resis tencia del propio cable, cuando circula una corriente por ella, p resenta una ca ída de tensión que limita la tensión que se aplica a los dispositivos que alimenta.
En el ejemplo de la Figura 9.54 se muestra la instalación de un filtro pasivo de dos vías, como el de la Figura 9.55. El filtro de dos vías filtra las bajas y las altas frecuencias, d istribuyendo las señales ya filtradas a los altavoces correspo ndientes. El filtro se coloca antes de los altavoces: a la salida de la unidad principal o en nuestro ejemplo a la salida de la etapa de po tencia.
Figura 9.54.
Ejemplo de instalación de un filtro pasivo.
Figura 9.55. Filtro pa sivo d e dos vías.
Todo amplificador necesita una tensión de alimentación determinada y estable, de manera que si el conductor conectado al mismo provoca una caída de tensión ex cesiva, el amplificador no tendrá una alimentación co rrecta, ya que los 12 V de la batería no se aplicarán totalmente al amplificador. En este caso, el funciona miento puede no ser el esperado: disminución de su potencia de salida, distorsión excesiva o simplemente no funciona.
Por otro lado, el cableado soporta una corriente máxi ma determinada, que aumenta a medida que lo hace la sección del mismo. Si la sección del cable es insufi ciente, este podría sobrecalentarse e incluso destruir se. Para minimizar el efecto de la resistencia del cable, se puede actuar sobre tres parámetros: • Utilizar cables de material de menor resistividad. • Reducir la longitud del cable.
Recuerda q u e... La resistencia de un cable depende de la resistividad del material, de la longitud y de la sección del conductor: /
• Aumentar la sección del cable. Normalmente, solo podemos adaptar la sección de ca ble, ya que la longitud vendrá determinada por la ubi cación de los dispositivos que hay que alimentar y los conductores utilizados normalmente son de cobre.
Recuerda qu e...
Recuerda qu e...
Para seleccionar la sección de cable de alimentación correc ta, existen tablas que relacionan la sección mínima en función del consum o de corriente eléctrica y la longitud del cable.
Normalmente, la potencia de pico de un amplificador es el doble de su potencia nominal. Esta potencia solo la pue de suministrar el amplificador durante pequeños períodos de tiempo.
La corriente eléctrica que circula por un conductor de alimentación dependerá de la potencia demandada por los equipos y por la tensión de la batería: /
I
c)
P i + P2 +
P
^batería
I _
primer lugar sumaremos las potencias eficaces de los eq uip os q ue a lim ent a el cabl ea do (PRMS):
b)
=
PrMSt +
^
t
o
t
a
l
=
2
'
P r
m
Aunque la tensión nominal de las baterías es de 12 V, cuando están completamente cargadas, estas suministran más tensión, por lo que para los cálculos podemos consi derar que la tensión de la batería es de aproximadamen te 13 V.
PrMS2 +
Para considerar la potencia total demandada a la ba tería, consideraremos el caso más desfavorable, en el momento que los equipos demanden potencias de pico instantáneas superiores a la eficaz. Consi deraremos que la potencia demandada (P TOTAL) es el doble que la potencia calculada anteriormente:
13 V
¿Sabías que...?
a) En
Y j ^ R M S
PTOTAL _ PTOTAL ^BATERÍA
^batería
El procedimiento de cálculo de la sección más adecua da para la línea de alime ntación es el siguiente:
P r M S t o ta l =
Obtenemos la corriente máxima que circulará por la línea de alimentación, en amperios:
d)
A partir de la corriente demandada (0 y la longitud (/) en metros del cable de alimentación, buscamos la sección m ínima, ya sea por cálculo o mediante ta blas, como la mostrada en la Tabla 9.1.
S t o t a l
Tabla 9.1. Diámetro de cable de alimentación en función de la corriente y su longitud. Longitud del cable (m )
Corriente máxima del cable (A)
01,2
1,22,1
2,13
3,03,9
3,94,8
4,85,7
6,76,8
6,88,4
0-20 A
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
20-35 A
8 mm2
8 mm2
8 mm2
8 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
35-50 A
8 mm2
8 mm2
8 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
50-65 A
8 mm2
8 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
65-85 A
20 mm2
20 mm2
20 mm2
20 mm2
35 mm2
35 mm2
35 mm2
50 mm2
85-105A
20 mm2
20 mm2
20 mm2
35 mm2
35 mm2
35 mm2
35 mm2
50 mm2
105-125 A
20 mm2
20 mm2
20 mm2
35 mm2
35 mm2
50 mm2
50 mm2
50 mm2
125-150 A
35 mm2
35 mm2
35 mm2
35 mm2
50 mm2
50 mm2
50 mm2
50 mm2
Ejemp lo 9.14. Cálculo de la sección del cableado de ali mentación En la Figura 9.56.a se muestra el esquema de instalación de dos amplificadores a la batería de un vehículo. Para cal cular la sección mínima de cableado de alimentación de nuestro sistema, es necesario conocer el consumo de los equipos instalados.
El circuito equivalente del circuito es el contemplado en la Figura 9.56.b: cuanto mayor sea la longitud de la línea ma yor será la resistencia del conductor y, por tanto, para com pensar la caída de tensión con la corriente será necesario aumentar la sección de los conductores. 2X50
w
Según laTabla 9.3, para un conductor de 3,5 m de longitud y una corriente de 30,77 Ase corresponde una sección del cableado de 8 mm2. Conectaremos un fusible de 35 A que es el valor normali zado superior a la corriente calculada.
9.5.2. Cableado de so nid o
De la misma manera que en el cableado de alimenta ción, la utilización de un cable de sección demasiado pequeña puede sobrecargar la señal de sonido aplica da a los altavoces. Su sección debe estar de acorde a la potencia de los altavoces utilizados. El acoplamiento entre los amplificadores y los altavo ces se realiza directamente, es decir, a baja impedancia, por lo que la sección de los conductores de señal dependerá fundamentalmente de la distancia entre el amplificador y el altavoz y de la impedancia de estos últimos. Ljemplo 9.15. Sección del cableado de los altavoces Normalmente, el cable preinstalado de altavoz tiene una sección de 2 x 0,75 mm2, suficiente para potencias efica ces de hasta 50 WRMS. „. . Para potencias superiores, los altavoces requieren una sección de 1,50 mm2 y 2,5 mm2, mientras que en el caso de la alimentación del subwoofer puede ser necesaria una sección de 2,5 mm2 hasta los 10 mm2 dependiendo de su potencia y configuración.
■*----------------
L
----------------►
b) Ci rc ui to equ iva len te.
Figura 9.56. Línea alimen tación de los amplificadores. En nuestro ejemplo, la potencia RMS de los amplificadores co nectados al conductor de alimentación es de 2 x 50 W. El resul tado lo multiplicaremos por 2 para tener en cuenta la eficiencia
de los amplificadores y lo dividiremos por 13 A para obtener la corriente eléctrica que demandan nuestros amplificadores. ^ r ms t o t al = ^ r ms i + ^ r ms 2 = 2 50 + 2 50 = 200 W
^TOTAL = 2 • P r mSt o t aL = ^
!
^
tota W = . Pto ta l = Ptotal TOTAL = 400 ----------= ^BATERÍA
13 A
30 77
A
13 A
Con este dato y con la longitud del cableado de alimenta ción desde la batería hasta los amplificadores, que es de 3,5 m, buscaremos en la Tabla 9.3 la sección mínima del cableado de alimentación, que deberemos respetar tanto para el cable positivo como para el negativo, que debere mos conectar a la batería del vehículo.
Páginas web de interés O 1 Fabricante de equipos para instala ciones de sonido en el automóvil.
Pioneer.
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K e n w o o d . Fabricante de equipos para instalaciones de sonido en el automóvil.
JBL.
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Fabricante de autorradios y dife rentes equipos para sistemas de sonido en el automóvil.
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VIETA.
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A lp in e.
Beyma.
Cuest]ones 9.1.
9.5.
12VCC.
b)
24VCC.
a) Altavoces de doble cono.
c)
230 VAC .
b) Altavoces coaxiales.
d)
Ninguna de las respuesta s anteriores es cierta.
Altavoces de vías separadas.
9.6.
d) Todas las respues tas anteriore s son ciertas. ¿Qué terminal se utiliza en la etapa de potencia para conectar el amplificador únicamente cuando entre en funcionamiento la unidad principal del sistema?
b) Entrada de iluminación de 12 V conmutados. c)
Bloque C1.
b) Bloque C2. c)
Bloque C3.
d) Bloque C4. 9.7.
Entrada de 12 V constantes.
¿Qué ajuste de un am plificado r enfatiza las bajas fre cuencias que amplifica?
d) SVC (Speed Controlled Volume).
a)
¿Qué tipo de amplificador se utiliza habitualmente en los sistemas de sonido en el automóvil?
b) Bass boost. c)
Input level.
a) Amplificador de clase A.
d)
Crossover
b) amp lificador de clase B. c)
9.4.
¿Qué bloque de conexiones del conector C ISO propor ciona las salidas de línea hacia el amplificador o ecualizador externo? a)
a) Remóte.
9.3.
¿A qué tensión se alimentan habitualm ente los equipos de sonido de la instalación de audio de un vehículo? a)
¿Qué tipo de altavoces se utilizan habitualm ente en el interior de un vehículo?
c)
9.2.
Altavoces y etapas de potencia para el automóvil.
9.8.
Am plificado r de clase C.
Filtro infrasónico.
¿Dónde debe colorarse un filtro activo? a)
A la salida de los altavoces.
d) Am plificado r de clase D.
b) A la salida de la batería.
¿Cuán tos canales serían necesarios en la etapa de po tencia para amplificar la señal que se aplica a los alta voces delanteros y traseros de un vehículo, además de un subwoofer ?
c) A la salida de la unidad principal.
a)
1 canal.
b)
3 canales.
c)
4 canales.
d) 5 canales.
d) A la salida del amplificador. 9.9.
¿Qué tipo de filtro de cruce se alimenta desde la bate ría de un automóvil? a)
Activo.
b)
Pasivo.
c)
Los dos tipos.
d) Ninguno de los dos.
principales disponen de este conectar? Justifica la res puesta.
9.10. ¿Qué salidas de la unidad principal proporcionan una
mejor calidad de señal cuando se alimenta una etapa de potencia?
9.14.
Indica las conexiones típicas que dispone la unidad principal del equipo de sonido de un vehículo.
9.15.
Clasifica cada uno de los term inales de los conec tores A y B según sean salidas o entradas. Resume la fun ción que realizan en el sistema.
a) Salida de bajo nivel de la conex ión RCA ( pre-out). b) Salida de alto nivel proced ente de cone ctar ISO. c)
Salida de altavoces procedente del conectar ISO.
d) Todas las respuestas anteriores son ciertas.
9.16. Especifica en la Figura 9.59 dónde se conectan cada uno de los terminales del conectar B definido en la nor ma ISO 10847.
Actividades de aplicación 9.11. Componentes d e l o s s i s t e m a s d e s o n i d o d e i a u t o m ó v i l . Tomando como base la instalación de la Figura 9.57, elabora el presupuesto de una instalación selec cionando en los catálogos de fabricantes los materiales necesarios, anotando las principales características de cada uno de ellos.
9.17.
El cone ctar C ISO permite cone ctar un carga dor CD a un autorradio. Dibuja un esquema de conexiones en tre estos dos sistema, explicando la función de cada una de ellas.
9.18.
¿Qué misión tiene el fusible de una instalación de so nido? ¿Qué tipo de fusibles se utilizan en los automó viles?
9.19. Tipos
de filtros de cruce que se utilizan en las instala ciones de sonido del automóvil. Resume las principales diferencias entre cada uno de ellos.
a) Unidad principal. b) Altavoces: de vías separadas, coaxiales, etcétera. 9.20.
c)
Amplificadores.
d)
Filtros pasivos y activos.
e)
Acc esorios (fusibles, cableado , conecta res, etc.).
9.21. ¿Qué
modificaciones en la alimentación del conector ISO es necesario realizar para que el autorradio del au tomóvil esté siempre encendido aunque la llave de con tacto de este esté abierta?
9.12. Instalación de un sistema de sonido para vehículo. Realiza la instalación completa de todos los elementos que componen la instalación de audio en un vehículo. La Figura 9.58 muestra una p ropuesta de instalación: a)
9.22.
Identifica los com pone ntes utilizado s en la instala ción.
b) Identifica el tipo de conex iones que se utilizan para
En la Figura 9.57 se muestra un ejemplo típico de ins talación de sonido, que proporciona una calidad de so nido excelente: a) Identifica los comp onentes que forman la instala
conectar cada uno de los componentes de la insta lación. c)
¿Qué función tiene la conexión remóte que acompaña a la alimentación de un amplificador de la etapa de po tencia de un automóvil? ¿De dónde proviene esta en trada?
ción. b) ¿Qué tipo de altavoce s se utilizan? ¿En qué parte
Realiza la instalación y verifica el correcto funciona miento de cada una de las etapas.
del automóvil deben instalarse? c)
¿Cuán tos canales debe tener cada una de las eta
pas de potencia utilizadas? d)
Actividades de refuerzo 9.23.
9.13. Indica la función de cada uno de los con ectare s defini dos según la norma ISO 10847. ¿Todas las unidades
^
3|
¡|
Indica para cada equipo las conexiones de alimen tación que disponen.
¿Qué sucede cuando un amplificador está puenteado? ¿Se pueden puentear todos los amplificadores?
7 ^
J 4T 1 SI_ ________________________________
Conector B
Figura 9,57,
Esquema de una instalación de sonido en el automóvil.
9.24.
Resume brevem ente la función de los ajustes típicos de una etapa de potencia.
9.25.
La Figura 9.60 muestra la conexión de los altavoce s de una etapa de potencia. Indica: a) Número de cana les de la etapa.
b) Justifica la elección del ajuste del filtro. c)
9.26.
Indica cómo conectarías dos subwoofers en modo puente en este amplificador y cómo modificarías los ajustes seleccionados en el caso anterior.
Indica en la Figura 9.61 una disposición típica de altavo ces utilizada en el interior de un vehículo. Especifica los ti pos de altavoz más adecuados en función de su ubicación y los elementos auxiliares necesarios para instalarlos. In dica también cuándo puede ser necesario en la instala ción propuesta la utilización de una etapa de potencia.
Figura 9.61.
Ubicación típica de los altavo ces en un vehículo.
9.27. Indica el núme ro de canales y el tipo de la conexión de los altavoces utilizada en cada caso de la Figura 9.62.
Altavoz coax ial/vías separadas Trasero estéreo
Delantero estéreo Altavoz coaxial/vías separadas
Figura 9.60. In stala ción de los altavo ces de un amplificad or. W W v AAAA AAAA
a) Amplificador 1
Subwoofer central
4-8
c) Amplificador 3
Figura 9.62. Instalación de a ltavoces en diferentes amplificadore s.
íl
Figura 9,58. Aná lisis y montaje de una instalación de sonido del automóvil.
