Áudio Equalizador (ART2695)

Se bem que este artigo seja de1979, os componentes usados ainda são comuns. A ideia é usar num sistema de som antigo que não possua os recursos indicados, já que os equipamentos modernos possuem ,na sua maioria, equalizadores de muito mais recursos. Além disso, a potência que ele pode manusear é pequena em relação aos equipamentos atuais.

Hoje em dia a maioria dos que gostam de "curtir" um som no carro, possui um amplificador que permite aumentar a pequena potência de 3 ou 4W por canal dos rádios, sintonizadores de FM e toca-fitas para 15, 30, 60 e até 100 W.

Se bem que estes amplificadores consistam num recurso válido para se obter um som “mais forte", estes apresentam algumas deficiências que nem sempre são percebidas, principalmente pelos ouvidos mal acostumados capazes simplesmente de entender o que seja volume, mas não o que seja qualidade.

O fato é que os amplificadores para carro são projetados de modo a concentrar sua maior potência na faixa dos médios que é onde se situa a maior sensibilidade do ouvido humano, dando com isso a falsa impressão ao ouvinte de ter maior "potência sonora” quando na verdade o que se tem é uma redução da faixa de frequências reproduzidas, conforme bem mostra a figura 1.

Figura 1

O resultado de tudo isso para os ouvidos mais exigentes é, no entanto, catastrófico: além de se perder uma boa parte dos graves e dos agudos, não se tem a possibilidade de se fazer um pequeno, (que seja) controle de tonalidade para compensar os efeitos negativos desta perda.

O que fazer então, se os amplificadores são incompletos e os rádios, toca-fitas e FMs normalmente não possuem um controle externo que permite controlar estes efeitos?

A solução vem justamente neste projeto que, intercalado entre seu rádio, toca-fitas ou FMs, lhe possibilitará não só compensar as deficiências dos amplificadores que concentram a maior potência nos médios fazendo uma melhor distribuição de som, como também lhe dará uma possibilidade ainda maior que é a de escolher esta distribuição de acordo com sua sensibilidade e com a acústica de seu carro (figura 2).

Figura 2

Conforme os leitores poderão constatar ao se propor montar este dispositivo, sua realização não exige habilidade especial, não é preciso fazer qualquer modificação no som original de seu carro (não é preciso mexer em alto-falantes, rádio, toca fitas, FM ou no amplificador) e o seu custo é bastante acessível levando-se em conta o custo atual dos amplificadores e dos demais equipamentos usados neste tipo de sonorização.

Pois bem, se você está satisfeito com o som do seu carro mesmo com a potência que seu amplificador lhe fornece, é sinal que você está simplesmente concentrando energia numa faixa de áudio.

É hora de mudar portanto, levando para o seu carro o som que você tem em sua casa ou muito melhor!

COMO FUNCIONA

Conforme dissemos na introdução, uma das características dos amplificadores para carro atualmente disponíveis no comércio é a redução da faixa de frequências reproduzidas a qual tem sua maior parte na região dos médios.

Como esta é a faixa de maior sensibilidade do ouvido humano, têm-se com isso uma falsa impressão de maior "volume" de som para uma mesma potência. Em suma, conforme mostra o gráfico da figura 3 os amplificadores para carro ”concentram" a maior potência sonora justamente na faixa em que o ouvido é mais sensível.

Figura 3

O resultado de tudo isso realmente é que o volume do som aumenta, mas o mesmo não pode ser dito de "alta-fidelidade", pois a faixa reproduzida se estreita com a perda dos graves e dos agudos.

De modo a compensar esta perda com um controle de todas as frequências, graves, médios e agudos é que este equalizador funciona sendo, portanto, intercalado entre o amplificador e o rádio, toca-fitas ou FM do carro, conforme sugere a figura 4.

Figura 4

Elevando a intensidade dos sinais das faixas extremas, ou seja, graves e agudos o leitor realmente terá uma reprodução HI-FI no seu carro, não só compensando as deficiências apresentadas por estes amplificadores comuns, como também pela própria acústica do carro.

Na realidade, a acústica de um carro difere da acústica de uma sala de maneira acentuada. Pelas dimensões do ambiente, o carro se comporta como se fosse a própria caixa acústica e existe uma diferença entre um sistema de som em que você se coloca diante da caixa acústica e um sistema em que você se coloca dentro da caixa acústica (figura 5).

Figura 5

Esta diferença implica no caso do carro na perda de certas frequências, na reflexão e interferência de certos comprimentos de onda que causam um tipo de audição completamente diferente nos dois ambientes.

Com o nosso equalizador o leitor pode levar o seu carro a ter uma reprodução semelhante a que se obtém numa sala, pela compensação das intensidades dos sinais das frequências que sejam atenuadas ou então pela atenuação dos sinais das faixas que apareçam reforçadas.

Pela figura 6 podemos então entender como tudo isso é feito por meio de um circuito eletrônico: temos então 4 blocos que representam as etapas do equalizador.

Figura 6

Temos então três etapas de controle que nada mais são do que filtros que dividem a faixa audível, a faixa de sinais que vem do aparelho de som de seu carro em 3: graves, médios e agudos, conforme sugere a figura 7, fazendo então a dosagem de sua passagem.

Figura 7

Cada uma destas etapas possui então um potenciômetro que é o meio que o leitor terá de controlar o seu funcionamento.

Atuando então sobre estes potenciômetros, pode-se dosar a passagem dos sinais de cada faixa fazendo-se assim a composição final do sinal que é levado ao amplificador.

Veja então que o amplificador do seu carro, em lugar de receber apenas o sinal normal do rádio, toca-fitas ou FM que é dotado de todas as frequências em igual intensidade, de acordo com sua reprodução normal passa a receber este sinal de acordo com a sensibilidade auditiva do leitor e em função da acústica de seu carro.

Estes circuitos são formados basicamente por resistores, capacitores e potenciômetros em redes ressonantes, ou seja, circuitos que tem a propriedade de deixar passar sinais de determinadas frequências e de bloquear sinais de outras.

Os componentes são então calculados de modo a se obter exatamente a faixa que melhor se adapte a sensibilidade auditiva normal, aos alto-falantes usados nos carros e a acústica deste ambiente.

E claro que deixamos em aberto a possibilidade do leitor fazer algumas experiências com a alteração dos capacitores destes circuitos, mostrados na figura 7, modificando assim as faixas de controle dos três potenciômetros.

Como os sistemas de som em carro são estereofônicos, o leitor deve então ter dois circuitos iguais a este, sendo um para cada canal.

E claro que podem haver momentos em que se deseja o funcionamento normal do amplificador, para fazer uma comparação para seus amigos por exemplo de como funciona o “som" antes e depois. Para esta finalidade existe uma chave que faz a conexão do amplificador "via equalizador" e diretamente.

Esta mesma chave incorpora a alimentação do circuito VU de LEDs que é muito importante ser analisado aqui.

Na figura 8 temos então o circuito básico do VU de LEDs que existe neste equalizador e que é extremamente importante para o leitor fazer a “dosagem" da excitação do sinal do seu aparelho de som para o amplificador.

Figura 8

Como o sistema é estereofônico, são usados dois VUs de LEDs, um para cada canal, contando cada um com 5 posições, ou seja, com 5 LEDs indicadores.

O funcionamento deste circuito é simples de ser compreendido.

Os VUs (Volume Unit) são instrumentos que servem para medir a intensidade dos sinais de áudio. Os amplificadores comuns usam tais instrumentos com diversas finalidades: para que se possa ter uma ideia da intensidade geral do sinal reproduzido, para que se possam obter o equilíbrio perfeito entre dois canais, e também para não se excitar de modo excessivo uma fita na hora da gravação, etc.

No nosso caso, o VU terá dupla utilidade: serve para permitir que o sinal aplicado ao amplificador fique numa faixa ideal que não permita saturação e portanto distorção e também para facilitar o equilíbrio de volume entre os dois canais.

Seu funcionamento se baseia no acendimento em sequência dos LEDs alinhados no painel, de modo que estes vão se iluminando da esquerda para a direita à medida que se aumenta o volume do rádio, amplificador ou FM do carro. (figura 9)

Figura 9

Como a excitação dos amplificadores é feita diretamente pelo volume do amplificador, a existência dos VUs facilita bastante o controle do ponto de máximo de excitação e do equilíbrio dos canais evitando-se assim a ocorrência de distorções.

Temos então 6 diodos ligados ao emissor de um transistor de tal maneira que a barreira de potencial existente nas junções desses diodos quando polarizados no sentido direto determinam o ponto de disparo dos transistores que excitam os LEDs.

Assim, cada diodo é ligado à base de um transistor o qual tem no coletor o LED correspondente.

Como os LEDs apresentam as mesmas características dos diodos comuns, ou seja, uma baixa resistência no sentido direto, é preciso haver uma limitação da corrente para os mesmos pois pelo contrário não só o próprio LED pode queimar-se como também os transistores excitadores.

São usados então para esta finalidade resistores de 220 ohms os quais permitem a circulação de correntes de algumas dezenas de miliampères pelos LEDs que os leva a brilhar de modo suficiente para a finalidade desejada.

Esta pequena corrente nos LEDs permite que os transistores usados na sua excitação sejam de pequena potência como, por exemplo, os do tipo BC238, BC548 ou BC549, enquanto que o transistor que é ligado à sequência de diodos trabalhando diretamente com o sinal do amplificador, de maior intensidade portanto, precisa ter uma corrente de coletor maior.

E usado no projeto original o BD135, mas são equivalentes como o BD137 ou TIP29 podem perfeitamente ser empregados.

Completamos nossa descrição com a fonte de alimentação.

A parte de controle de tom é formada por circuitos passivos, ou seja, é alimentada diretamente com o sinal com que trabalha não precisando portanto de fonte externa, mas os VUs de LEDs possuem componentes ativos e por este motivo são ligados à bateria de 12 V do carro. A mesma chave que faz a comutação do sinal de direto para passando pelo equalizador liga e desliga a alimentação do setor do circuito correspondente aos VUs.

A seguir, veremos como podem ser obtidos os componentes para esta montagem:

OBTENÇÃO DOS COMPONENTES

Os componentes usados nesta montagem são todos comuns em nosso mercado permitindo-se inclusive em muitos casos a substituição por equivalentes. Deve-se no entanto pensar no aspecto externo do aparelho ao se adquirir os componentes o que inclui a escolha de uma boa caixa com dimensões que permitam alojar todas as peças empregadas.

Na figura 10 temos o aspecto do protótipo que pode servir de base para o leitor mais habilidoso que deseja não só ter um equalizador para o seu carro, mas também um aparelho que por sua aparência possa impressionar seus amigos.

Figura 10

Potenciômetros: no protótipo foram empregados potenciômetros deslizantes, ou seja “slides" de 1k que podem ser encontrados com facilidade no nosso comércio de peças eletrônicas.

A utilização deste tipo de potenciômetro não só permite uma excelente aparência para o aparelho como também é melhor para o manejo já que uma simples olhada nos permita saber de imediato a posição de cada controle.

Os leitores que quiserem fazer um pouco de economia é claro que poderão usar potenciômetros comuns para esta finalidade, mas a aparência final deverá ser modificada. São usados 6 potenciômetros deste tipo. Ao adquiri-los o leitor já deve pedir pelos knobs escolhendo-os de acordo com a aparência que desejará para o aparelho.

Capacitores: nesta montagem são usados dois tipos de capacitores. Os de grande valor, acima de 2 uF são do tipo eletrolítico, com qualquer tensão acima de 16 V.

O leitor pode optar pela utilização de capacitores com terminais paralelos ou então com terminais axiais, já que qualquer dos tipos pode ser facilmente instalado na placa de circuito impresso.

O capacitor menor, de 1 uF pode ser de poliéster metalizado, também facilmente encontrado nas lojas.

Resistores: os resistores não oferecem qualquer dificuldade de obtenção em vista de serem usados valores comuns. Na verdade, o único que pode causar alguma dúvida é o resistor de 5 ohms (marcado como 5R) que pode ser substituído por um de 4,7 ohms (4R7) encontrado com maior facilidade em vista de seu valor pertencer a série normal.

Diodos: os diodos usados no setor do VU podem ser praticamente de qualquer tipo desde que de silício. No projeto original foram usados os 1N4148, mas existem centenas de equivalentes que podem ser empregados em seu lugar como os 1N4001, 1N4002, 1N914, etc.

O tipo usado foi escolhido tendo-se em vista seu baixo custo. O leitor deve levar em conta este fato, perguntando na hora da aquisição qual é o diodo de silício de menor custo existente na loja.

LEDs: os LEDs usados foram todos vermelhos do tipo miniatura sendo fixados diretamente no painel do aparelho. A escolha dos LEDs deve ser feita tendo-se em mente seu custo, sua aparência e sua cor.

Assim, nossa sugestão é que o leitor adquira os LEDs miniatura de cor vermelha que além de serem baratos, oferecem uma possibilidade de bom acabamento para o painel.

Transistores: são usados 2 transistores de potência (um para cada canal) e 10 transistores de sinal (5 para cada canal). Os transistores de potência devem ser NPN de silício para 1A de corrente de coletor. O tipo escolhido foi o BD135, mas existem outros que se enquadram nas exigências do projeto e que portanto podem ser usados como o BD137, BD139, TlP29, AC187, etc.

Na escolha de um tipo diferente do recomendado originalmente a única preocupação que o leitor deve ter é com a disposição dos terminais que pode ser diferente. Peça ao vendedor que lhe identifique o terminal de coletor, emissor e base, anotando-o para não esquecer.

Com relação aos transistores de pequena potência o tipo originalmente recomendado é o BC548 mas qualquer NPN com uma corrente de coletor de 100 mA servirá. Dentre os mais comuns que podem ser usados para esta finalidade e cujo invólucro corresponde ao original citamos o BC237, BC238, BC547 e BC549.

Se for usado algum equivalente de invólucro diferente como o BC107 ou BC108, o leitor deve certificar-se da disposição de seus terminais que no caso não coincidirá com o desenho original.

Trimpot: este componente não oferece qualquer dificuldade de obtenção já que se trata de componente muito comum. O próprio valor não é crítico já que se trata de componente de ajuste. Pode ser usado um trimpot de 470 à 1K.

Chave: A escolha desta chave oferece muitas opções ao montador. Damos preferência a utilização de uma chave dupla HH de tecla ou seja uma chave de 4 polos x 2 posições de tecla, mas existem alternativas que o leitor pode explorar. Estas chaves são do tipo usado em painel de auto rádios cujo aspecto é mostrado na figura 11.

Figura 11

Caixa: a caixa é o ponto mais importante para a aparência do aparelho mas também que maior número de possibilidades admite. Podemos dizer que basta que a caixa tenha dimensões para alojar os componentes e que a apresentação do conjunto dependerá do acabamento e do material do seu painel frontal.

Pode por exemplo ser comprada uma caixa de metal e uma tira de alumínio que então será trabalhada para formar o painel sendo então presa na parte frontal desta mesa caixa. Letras autoadesivas, knobs de boa aparência e um acabamento cuidadoso garantirão uma apresentação do tipo feito para o protótipo.

Passemos agora à montagem.

MONTAGEM

Conforme o leitor pode ver pela figura 12, o circuito deste equalizador é relativamente simples, não sendo necessário, portanto, o uso de uma caixa de dimensões muito grandes. Os componentes serão montados numa placa de circuito impresso cujo aspecto é mostrado na figura 13.

Figura 12 | Clique na imagem para ampliar |

 

Figura 13

Como ferramentas para a parte eletrônica o leitor deve usar um soldador de pequena potência (máximo 50W), solda de boa qualidade, um alicate de corte lateral e um alicate de ponta.

Para a caixa o leitor evidentemente deve contar com as ferramentas e a habilidade para fazer os cortes para os potenciômetros deslizantes, os furos para os LEDs e para a chave e ainda para a fixação no carro.

De posse de todo o material para a montagem, o leitor deve começar preparando a caixa, tomando cuidado para fazer uma furação e corte para os potenciômetros deslizantes que permita sua fixação sem nenhum esforço e todos perfeitamente paralelos.

Deve também fazer todos os demais furos necessários à colocação dos LEDs, das chaves e também para a fixação da placa de circuito impresso.

Na parte posterior da caixa devem ser feitos furos para a saída dos fios de entrada e saída e alimentação. Para que estes fios não fiquem simplesmente “pendurados" será conveniente que o leitor faça a conexão ao circuito externo por meio de uma barra de terminais com parafusos cujo aspecto é mostrado na figura 14.

Figura 14

É claro que existem outras alternativas para esta ligação como por exemplo por meio de jaques duplos de entrada e saída e a conexão direta dos fios de alimentação à bateria e ao chassi do carro.

Com a caixa preparada você deve passar a elaboração da placa de circuito impresso, para o que, evidentemente deverá ter o laboratório de Cl à sua disposição.

Depois de pronta a placa limpe-a bem removendo qualquer vestígio da substância corrosiva e do esmalte ou tinta impermeável, e faca a sua furação com uma broca fina nos locais em que devem passar os terminais dos componentes e com uma broca de 1/8" nos locais em que ficarão os parafusos de fixação.

Com a placa totalmente preparada para a montagem, esquente o soldador por pelo menos 10 minutos, estanhe sua ponta e inicie a colocação dos componentes.

Para a colocação destes componentes são os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados:

a) Observe com muito cuidado a posição dos transistores na soldagem dos mesmos às placas procurando não fazer sua inversão. Evite o excesso de calor na soldagem porque os transistores são sensíveis podendo com isso ter suas características alteradas.

b) Ao soldar os resistores, observe bem os seus valores dados pelos anéis coloridos. Não é preciso observar a polaridade destes componentes que podem, portanto, ficar de qualquer lado na placa. Na soldagem evite também o excesso de calor.

o) Para soldar os capacitores eletrolíticos além de observar bem os seus valores deve ser observada a polaridade. Veja portanto de que lado deve ficar o polo negativo e o positivo deste componente não fazendo em hipótese alguma sua inversão.

A montagem destes capacitores será feita conforme a disposição dos seus terminais, ou seja, do tipo paralelo ou axial.

d) Para a montagem dos diodos o máximo de cuidado deve ser tomado para que nenhum desses componentes seja ligado invertido pois se isso acontecer o VU de LEDs não funcionará. A polaridade deste componente é dada pelo seu anel, o que quer dizer que o leitor deve ter o máximo de atenção para fazer a posição do anel coincidir com o desenho.

e) Na ligação dos LEDs observe bem a sua polaridade já que estes componentes como os diodos comuns tem um catodo e um anodo cuja polarização correta deve ser obedecida. Para esta Finalidade oriente-se pelo seu lado achatado. Na soldagem dos LEDs evite o excesso de calor já que se tratam de componentes sensíveis.

f) A soldagem do capacitor de poliéster de 1 uF não exige cuidados especiais já que este componente não é polarizado.

Apenas evite o excesso de calor que pode danifica-lo.

g) Para a ligação do trimpot não existe nenhuma recomendação especial. O único ponto importante a ser observado e que alguns tipos de trimpots podem ser um pouco maiores dos que os originalmente usados o que significa que pode haver a necessidade de se dobrar seus terminais para que ele se encaixe na placa.

Esta operação deve ser feita com cuidado para que os terminais não se quebrem.

h) A ligação dos potenciômetros deve ser feita com cuidado para que maus contactos não venham a afetar o funcionamento do aparelho. Evite também o excesso de calor que pode chegar a atingir a parte plástica deste componente causado então deformações.

i) Para a ligação da chave o leitor deve ter o máximo de cuidado para evitar que erros não sejam cometidos e para que o calor excessivo não venha lhe causar danos. Conforme o tipo de chave adquirida seus terminais podem ser frágeis desprendendo-se com o calor excessivo. Assim a soldagem deve ser rápida e nenhum esforço deve ser aplicado ao seu corpo até que a mesma esfrie.

Finalmente temos os fios de entrada que devem ser soldados nos pontos indicados pelo desenho e depois conectados com atenção aos dispositivos de entrada e saída do equalizador.

Uma vez montado o aparelho, confira todas as conexões e antes de fazer sua montagem definitiva, realize uma prova de funcionamento.

PROVA E INSTALAÇÃO

Para provar seu equalizador você não precisará necessariamente liga-lo ao carro.

Poderá usar um gravador comum cassete à pilhas e um amplificador, ligando-os conforme mostra a figura 15.

Figura 15

Com esta configuração você poderá verificar o funcionamento apenas do equalizador.

Para verificar o funcionamento do equalizador mais o VU de LEDs você terá de liga-lo à saída do rádio, sintonizador ou toca fitas do carro e ao amplificador, conforme mostra a figura 16.

Figura 16

Veja se todos os controles atuam normalmente, e ajuste o trimpot para que em se variando o volume do rádio, toca-fitas ou FM, o VU de LEDs funcione de maneira conveniente.

Se algum LED não acender você deve verificar sua ligação, se não houver inversões, os transistores, se então todos em boas condições e finalmente a ligação dos diodos.

Normalmente a inversão de um diodo que seja, já afetará o funcionamento de todos os LEDs.

Estando tudo em condições de funcionamento normal, feche a caixa e proceda a instalação definitiva de seu equalizador no carro tomando cuidado para isolar bem as ligações de entrada e saída dos sinais e também a alimentação.

A ligação à terra será feita em qualquer ponto do chassi do carro, inclusive no próprio parafuso de fixação do equalizador, se evidentemente o painel do carro não for de plástico.