Som do carro - O mundo no porta-malas (ART829)
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Som do carro - O mundo no porta-malas (ART829)

A cada dia os amplificadores dos sistemas de som dos automóveis se tornam mais potentes. Diversas técnicas têm sido usadas para vencer os problemas da limitação de corrente das baterias, permitindo assim que valores muito altos de potências sejam conseguidos e uma delas, que tem sido anunciada em revistas americanas é a que descrevemos neste artigo.

O grande obstáculo para um aumento ilimitado da potência do som do carro é a resistência interna da bateria e sua baixa tensão.

O que ocorre é que a bateria tem uma resistência interna que funciona como um divisor de tensão com o sistema de som, conforme mostra a figura 1.

 

A tensão da bateria fica dividida.
A tensão da bateria fica dividida.

 

Assim, no momento em que o sistema de som exige uma corrente maior, o que significa que sua resistência interna também diminui, essa resistência, em série com a resistência interna da bateria "divide" a tensão, causando assim uma forte queda.

O resultado disso, além da perda de potência, é uma forte distorção que afeta a qualidade do sistema.

Os instaladores de som "pesado" em automóveis resolvem o problema da queda de tensão interna, causada pela drenagem elevada de corrente com a utilização de baterias adicionais em paralelo.

O problema é agravado pelo fato de que, trabalhando com resistências muito baixas, os próprios alto-falantes e os fios de conexão do sistema de som começam a ter um efeito maior.

Um exemplo simples pode mostrar ao leitor as limitações que ocorrem neste caso.

Supondo que o sistema de som de seu carro tenha uma impedância de saída de 4 ?, e a alimentação seja de 12 V, vemos que a tensão máxima de sinal que teoricamente pode ser aplicada ao alto-falante é justamente de 12 V (de pico).

 

A potência máxima é limitada pela tensão da bateria.
A potência máxima é limitada pela tensão da bateria.

 

Isso significa que a potência máxima que pode ser calculada pela fórmula:

 

P = (V x V)/Z

P = (12 x 12)/4

P = 36 watts

 

Se reduzirmos a impedância do sistema para 2 ?, a nova potência máxima que pode ser obtida será de:

 

P = (V x V)/Z

P = (12 x 12)/2

P = 72 watts

 

No primeiro caso, à plena potência a corrente drenada será de 3 ampères e no segundo de 6 ampères.

Veja, entretanto, que com uma impedância muito baixa, a resistência do fio de ligação ao alto-falante pode representar um fator maior de perdas de potência.

Instaladores que desejam maior potência podem colocar baterias adicionais em série de modo a elevar a tensão do sistema, o que evita que impedâncias de saída menores que 2 ? sejam usadas.

 

A SOLUÇÃO CAPACITIVA

Quando se utiliza um amplificador de muita potência num carro, o problema maior ocorre quando nos picos de potência a corrente atinge seu máximo valor no alto-falante. Isso conforme vimos, pode significar uma forte queda de tensão de alimentação, pois o sistema de som passa a dividir com a resistência interna da bateria a sua tensão.

Uma maneira de se evitar que esta queda de tensão ocorra, sem o uso de mais baterias, como ocorre em muitos sistemas de som de carro, é o uso de um capacitor em paralelo com a alimentação, conforme mostra a figura 3.

 

O capacitor funciona como um reservatório.
O capacitor funciona como um reservatório.

 

O capacitor funciona como um "reservatório de energia" descarregando-se através do sistema de som, quando ele solicita mais corrente da bateria. Desta forma, a queda de tensão é minimizada, já que este fenômeno ocorre em por frações de segundo apenas nos picos de áudio.

No entanto, operando com baixas tensões e correntes elevadas um simples capacitor não serve. A capacitância necessária para se ter um bom efeito é algo mais do que um simples capacitor de filtro de fonte de alimentação pode fornecer.

 

UM CAPACITOR DO TAMANHO DO MUNDO

Aprendemos em física, nos cursos secundários, que uma esfera pode armazenar cargas elétricas, ou seja, é um "capacitor esférico".

Um problema que é sempre citado nestes cursos é o do tamanho que deveria ser a esfera para poder armazenar uma carga de 1 Coulomb sob tensão de 1 Volt, ou seja, para ter uma capacitância de 1 Farad.

A resposta deste problema assusta! O capacitor esférico deve ter aproximadamente o tamanho da terra!

No entanto, e felizmente, para as aplicações eletrônicas os capacitores não são todos esféricos.

Diversas técnicas, como as usadas nos capacitores eletrolíticos em que se obtém dielétricos de alta constante com espessuras muito pequenas, o que aumenta enormemente a capacitância do componente, nos levam a capacitores muito pequenos.

Assim, é comum encontrarmos em fontes capacitores de 10 000 µF e até maiores o que corresponde a apenas 1% da capacitância da terra, e isso dentro de uma fonte.

Mas, parece que a coisa foi além dos 10 000 µF e hoje é possível fabricar capacitores de 1 Farad, sem que isso ocupe "todo espaço do mundo". Mais que isso, esses capacitores são vendidos no mercado de componentes.

 

O MUNDO NO PORTA-MALAS

Um capacitor de 1 Farad não serviria para armazenar toda a energia que você consome em sua cada durante um ano, ou muito menos servir para "concentrar" um raio e depois alimentar os aparelhos elétricos de uso comum, sem a necessidade de pagar a conta de energia...

Mas, existe uma aplicação imediata para estes capacitores e que está sendo anunciada em revistas americanas pela Parts Express que é uma empresa que vende pelo correio.

De fato, esta empresa fabrica capacitores de 1 000 000 µF ou 1 Farad para 16 ou 20 Volts que são indicados para serem colocados em paralelo com as baterias dos carros de modo a melhorar o desempenho de sistemas de som potentes.

Na figura 4 temos o diagrama de ligação sugerido pela Parts Express.

 

Modo de usar o capacitor.
Modo de usar o capacitor.

 

Estes capacitores são carregados com a tensão da bateria do carro, descarregando-se pelo sistema de som quando eles solicitam mais corrente de modo a evitar a queda de tensão que causa perda de potência e distorções.

 

O tamanho e o preço?

Os dois capacitores pesam 3 libras (aproximadamente 1,5 kg) cada um e têm 7,5 cm de diâmetro por 21 cm de altura (aproximadamente) - o que não é do tamanho do mundo!

O de 1 F x 16 V custa 59,80 dólares e o de 1 F x 20 V custa 79,80 dólares. (preço de 1996)

As compras pelo correio estão liberadas para valores até 50 dólares, e acima deste limite existem impostos. O cartão de crédito internacional pode ser usado, mas as coisas ficam mais fáceis de algum amigo do leitor for aos Estados Unidos.

 

Para os interessados, o endereço da Parts Express é:

Parts Express

340 East First St.

Dayton, Ohio 45402-1257 (*)

 

OBS: Sugerimos consultar a Internet sobre alternativas para este componente.

 

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