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Sistema de Sonorização Ambiente (ART2066)

Na sonorização de grandes ambientes como escritórios, escolas, consultórios médicos, etc., existe um problema que nem sempre é devidamente contornado e por isso a qualidade do som é prejudicada: as perdas nos cabos fazem com que as caixas mais distantes fiquem com volume reduzido ou mesmo presente uma qualidade de som prejudicada. Com o sistema que descrevemos neste artigo este problema é contornado já que cada caixa terá seu próprio amplificador.

Este artigo é uma solução simples para sonorização. Para uma solução Professional sugerimos consultar a Keletron que além de vender os componentes, dá uma consultoria para o desenvolvimento dos sistemas. Veja em: http://www.yojikonda.com/

Na distribuição de som por muitas caixas acústicas a partir de um amplificador de potência único o problema principal que ocorre é devido às perdas nos longos cabos.

Assim, conforme sugere a figura 1, num sistema com muitas caixas, as mais distantes sempre recebem um sinal de intensidade menor apresentando assim menor rendimento.

 

Figura 1 – Perdas de sinal ao longo da linha
Figura 1 – Perdas de sinal ao longo da linha

 

 

Este problema é devido basicamente a baixa impedância de saída dos amplificadores e também dos alto-falantes. Quanto menor a impedância maior será a perda num mesmo comprimento de fio.

Para sistemas que operam com uma impedância de 4 ou 8 Ω os problemas de perdas normalmente começam a ocorrer com cabos de comprimentos superiores a 10 metros.

Muitos amplificadores para aplicações em sonorização ambiente possuem uma saída de alta impedância, normalmente 600 Ω, que se destina a uma distribuição sem perdas. Neste caso, temos de usar em cada caixa remota um pequeno transformador para casar esta impedância com a do alto-falante, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Usando transformadores de linha
Figura 2 – Usando transformadores de linha

 

Veja que neste caso, assim como em qualquer outro em que sejam usados muitos alto-falantes deve ser considerada a impedância final de sua associação em paralelo.

A idéia explorada neste artigo evita estes problemas e consiste numa solução mais inteligente pois as perdas são extremamente reduzidas e compensadas por um amplificador em cada caixa.

Tanto a fonte de alimentação de cada amplificador como seu acionamento são controlados remotamente.

O circuito admite um número infindável de caixas cada qual contendo já um pequeno amplificador que na versão básica é de 1 W mas que pode ser trocado por um de potência maior nas aplicações que exijam isso.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação de cada caixa: 110/220 V c.a.

Potência da versão básica: 1 W

Número de caixas: ilimitado

Potência do amplificador mestre: 50 mW ou mais

 

COMO FUNCIONA

A ideia consiste basicamente em se utilizar um sinal de potência muito baixo em cada caixa de modo que eventualmente perdas de transmissão não influam no desempenho final do aparelho.

Para isso, usamos em cada caixa um amplificador integrado de 1 W que é alimentado pela rede local.

Para se evitar o problema de termos de ligar caixa por caixa quando o sistema for colocado em funcionamento é incluído juntamente com o circuito de distribuição de sinal um circuito de acionamento da fonte.

Usamos então um fio triplo: um cabo blindado para a transferência do sinal e um fio simples de comando do relé que aciona a fonte de alimentação.

A fonte de alimentação e estabilizada em 6 V numa configuração bastante econômica com um único 7806.

O circuito integrado usado na versão básica é o TDA7052 que fornece 1 W rms de saída numa carga de 8 Ω. Esta potência é mais do que suficiente para a maioria dos sistemas de música ambiente ou mesmo de aviso.

A principal característica deste integrado é a simplicidade do seu circuito que necessita apenas de um componente externo: o trimpot de ajuste de volume.

Nem mesmo radiador de calor e necessário para este integrado o que reduz a um mínimo o custo de um projeto de sonorização ambiente.

Para alimentação temos um pequeno transformador com secundário de 9 + 9 V e 500 mA o que não significa um componente caro e para o controle da fonte usamos um relé MCH2RC2 (*) de 12 V. Um sinal contínuo de 12 V será então empregado para o disparo do relé.

(*) Atualmente equivalentes de 12 V x 50 mA podem ser usados, já que o artigo é de 1992.

De modo a compensar eventuais perdas na linha podemos até usar uma tensão um pouco maior de controle, algo em torno de 13 V o que garante o acionamento mesmo das caixas mais remotas. Para a emissão do sinal podemos usar qualquer amplificador com potência a partir de 50 mW.

Na figura 3 damos uma idéia de como o sistema poderia ser implementado num escritório.

 

Figura 3 – Implementação num escritório
Figura 3 – Implementação num escritório

 

Numa central teríamos o amplificador contendo na entrada um mixer onde poderiam ser usados os sinais de um receiver ou toca-fitas para música ambiente ou um microfone para avisos.

Nesta mesma central haveria ainda a pequena fonte de 12 V que serve de comando para caixas remotas.

O sistema de distribuição de sinal seria por meio de fios e em cada sala haveria uma tomada de 3 pinos para conexão rápida de uma caixa. Esta caixa teria seu cabo de alimentação para conexão numa tomada próxima da rede local de energia .

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo de uma caixa com o amplificador de 1 W.

 

Figura 4 – Diagrama de uma caixa com o amplificador
Figura 4 – Diagrama de uma caixa com o amplificador

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso e mostrada na figura 5.

 

Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 5 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

Para os circuitos integrados e relés sugerimos a utilização de soquetes DlL de 4 a 16 pinos.

Para o circuito regulador de tensão 7806 é conveniente usar um pequeno radiador de calor.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 7,5 + 7,5 ou 9 + 9 V com corrente de 500 mA ou pouco mais.

Os eletrolíticos são para 12 V e os diodos admitem equivalentes.

Para o fusível deve ser usado um suporte externo que facilite sua troca.

O alto-falante deve ser de pelo menos 10 cm, pesado para melhor qualidade de som.

O conjunto pode ser instalado numa pequena caixa acústica de "pendurar" conforme mostra a figura 6.

 

Figura 6 - Sugestão de caixa para montagem com as ligações externas.
Figura 6 - Sugestão de caixa para montagem com as ligações externas.

 

Na parte posterior usamos uma tomada de 3 pinos para conexão dos cabos de sinal e controle.

O transformador deve ser bem fixado na parte interna da caixa.

 

PROVA E USO

Cada caixa pode ser testada independentemente, bastando para isso aplicar-se uma tensão contínua de 12 V para o disparo do relé entre os pinos 1 e 2 e o sinal de um amplificador de pequena potência ou outra fonte entre os pontos 2 e 3.

Na figura 7 temos uma sugestão de fonte de acionamento para o sistema, assim como sua instalação tomando como exemplo uma caixa apenas.

 

Figura 7 – Fonte para acionamento do sistema
Figura 7 – Fonte para acionamento do sistema

 

Um resistor de carga de 22 a 220 Ω x 5 W deve ser ligado na saída de alguns amplificadores para servirem de carga.

De outra forma pode ocorrer forte distorção.

O volume tanto do amplificador de distribuição como de cada caixa devem ser ajustados de modo a se obter o melhor rendimento sem distorção.

O amplificador deve ficar no máximo que resulte em som puro e a sensibilidade da caixa deve ser ajustada para o volume desejado na aplicação.

Uma versão de maior potência com o TDA2002 é mostrada na figura 8.

 

Figura 8 – Versão com o TDA2002
Figura 8 – Versão com o TDA2002

 

Para esta versão o circuito integrado deve ser dotado de um bom radiador de calor e o transformador já deve ser de maior potência.

Veja que neste caso não será necessário usa uma fonte estabilizada para o integrado de potência de áudio.

Os ajustes são semelhantes à versão anterior.

 

Semicondutores:

CI-1 - 7806 - circuito integrado

CI-2 - TDA7052 - circuito integrado

D1, D2 - 1N4002 ou equivalente diodos

 

Capacitores:

C1 - 10 µF x 16 V - eletrolítico

C2 – 1 500 µF x 16 V - eletrolítico

C3 - 100 nF - cerâmico ou poliéster i

C4 - 220 µF x 16 V - eletrolítico

 

Diversos:

K1 - relé de 12 V

F1 - 1 A - fusível

T1 - transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9+9 V x 500 mA

FTE - 8 Ω x 10 cm ou mais - alto-falante pesado.

P1 - 10 kΩ - trimpot

Placa de circuito impresso, soquetes para o integrado e relé, radiador de calor para CI-1, caixa para montagem, cabo de alimentação, suporte para fusível, fios blindados e conectores, fios, solda, etc.

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