amplificador de potencia

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

REPORTE DEL PROYECTOCARRERA Ingeniería Industrial en Procesos de

AutomatizaciónASIGNATURA Electrónica de Potencia

TÍTULO DEL PROYECTO Amplificador de Potencia

FECHA DE PRESENTACIÓN DEL

PROYECTO24- Noviembre- 2015

AUTORES

NOMBRES FIRMAMartínez Herrera Rocío del Pilar

Mazón Pérez Alexander Eduardo

Morejón Sánchez David Andrés

Quinatoa Hidalgo Jessica Fernanda

Tigmasa Paredes Katherine Paola

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: OCTUBRE /2015 – MARZO/2015

DECLARACIÓN

El presente informe de proyecto ha sido realizado por los integrantes de Grupo, mediante la guía de un diagrama obtenido en la red los cuales fueron modificados para obtener uno de acuerdo a las especificaciones solicitadas por el docente. Los abajo firmantes declaramos bajo juramento que el informe descrito posteriormente acerca del funcionamiento de los circuitos se ha comprobado y se ha obtenido los resultados respectivos. Igualmente nos responsabilizamos por la información transmitida en el informe siguiente.

_____________________________ _____________________________Nombre: Martínez Rocío Nombre: Mazón Alexander

CI: 1804473211 CI: 1804402400

_____________________________ _____________________________Nombre: Morejón David Nombre: Quinatoa Jessica

CI: 1804423935 CI: 1727134510

_______________________________ Nombre: Tigmasa Katherine

CI: 1850090703

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AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Integrante 1 (Martínez Herrera Rocío del Pilar) [email protected]

Integrante 2 (Mazón Pérez Alexander Eduardo)[email protected]

Integrante 3 (Morejón Sánchez David Andrés)[email protected]

Integrante 4 (Quinatoa Hidalgo Jessica Fernanda)[email protected]

Integrante 4 (Tigmasa Paredes Katherine Paola)[email protected]

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un circuito amplificador de potencia, mediante la configuración de un TDA 2004 con los diferentes dispositivos electrónicos para la obtención de una ganancia en la potencia de salida respecto del nivel de potencia en la entrada.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Utilizar capacitores que permitan filtrar la señal de entrada.

Conectar dos potenciómetros los cuales servirán para aclarar el sonido de salida y controlar el volumen.

Emplear un disipador de calor para evitar que el amplificador TDA se recaliente.

RESUMEN: Un amplificador de audio tiene que cumplir siempre con las leyes de la termodinámica. La potencia entregada al parlante no puede ser nunca mayor a la potencia que ingresa por la fuente. Y que quede claro que dije la potencia entregada al parlante y no la potencia entregada por el parlante, que depende del rendimiento del mismo y que no podemos medir fácilmente por tratarse de una unidad acústica (llamada presión sonora) muy difícil de medir. Antes que nada vamos a explicar que los parlantes se caracterizan por su Impedancia y no por su resistencia. El desfase que hay entre las dos tensiones antes mencionadas ocasionando que el SCR se active en diferentes momentos antes de

que se desactive por el ciclo negativo de la señal y deje de conducir.

PALABRAS CLAVE:

TDA2004 Capacitores Disipador de Calor

1 INTRODUCCIÓN

En el presente informe se pretende diseñar e implementar un circuito fundamental para el correcto funcionamiento de un amplificador de audio con un amplificador de potencia, como su nombre lo indica es una ganancia de potencia en la salida respecto del nivel de potencia en la entrada. Donde un amplificador de audio es un instrumento el cual sirve como amplificador de señales tonales de música, para que sean audibles al oído humano en un amplificador de audio lo que se busca es que por medio de un circuito electrónico se pueda aumentar o disminuir el volumen con el que sale el sonido a un parlante, sin alterar la calidez ni distorsionar el audio.

2 MATERIALES

Resistencias Potenciómetro TDA2004 Disipador de calor Capacitores Parlantes

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mailto:[email protected]



3 AMPLIFICADOR DE POTENCIA

3.1 DEFINICIÓN

Un amplificador de audio es un dispositivo utilizado para aumentar el volumen del sonido con baja potencia para que pueda ser utilizado en un altavoz. En generales el paso final de una cadena de retro alimentación de audio, o el movimiento del sonido desde una entrada de audio a una salida. Existen varias aplicaciones de esta tecnología, que incluyen su uso en sistema de megafonía y conciertos. Los amplificadores de audio también pueden ser de importancia para los individuos a medida que se utilizan en sistemas de sonido en los hogares. De hecho, las tarjetas de sonido de las computadoras personales pueden tener amplificadores de audio.

3.2 HISTORIA DE AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Antes de que existieran los artilugios que permiten amplificar sonidos, el silencio de las masas oyentes era indispensable. Ya sea un parlamento o música solo se podía producir acústicamente a volumen natura. Esto cambio cuando en 1909, el norte americano de Forest, Después de inventar años antes, un tubo al vacío de tres contactos (tríodo), Lo utilizo para modular el flujo de electrones y así amplificar a través de parlantes, los impulsos eléctricos emitidos por un radio receptor de ondas electromagnéticas. Fueron a partir de 1924, la solución para reproducir Con Fidelidad sonidos a alto volumen.

3.3 LEYES PARA EL FUNCIONANIENTO DE UN AMPLIFICADOR

Un amplificador de audio tiene que cumplir siempre con las leyes de la termodinámica. La potencia entregada al parlante no puede ser nunca mayor a la potencia que ingresa por la fuente. Y que quede claro que la potencia entregada al parlante y no la potencia entregada por el parlante, que depende del rendimiento del mismo y que no podemos medir fácilmente por tratarse de una unidad acústica (llamada presión sonora) muy difícil de medir.

Un amplificador de potencia convierte la potencia de una fuente de corriente continua (Polarización VCC de un circuito con transistores) a potencia de salida en forma de señal, lo cual es

controlado usando una señal de entrada. Si sobre la carga se desarrolla una gran cantidad de potencia, el dispositivo deber· manejar una gran excursión en voltaje y corriente.

Los puntos de operación deben estar en una área permitida de voltaje y corriente que asegure la máxima disipación, (SOA, Safe Operating Area). Se deben considerar los voltajes de ruptura y efectos térmicos permitidos en los dispositivos de estado sólido, las características no lineales en el funcionamiento y usar los parámetros para gran señal del dispositivo. La curva de la Fig. Muestra las características de emisor y colector de un transistor delimitado por el SOA, que está definido por la PCEMAX

Fig1: Area segura de operación

3.4 RESISTENCIAS

Son componentes electrónicos que tienen la propiedad de presentar oposición al paso de la corriente eléctrica. La unidad en la que mide esta característica es el Ohmio y se representa con la letra griega Omega (W). Los símbolos eléctricos que las representan son (Fig3.):

Fig2: Simbología de la resistencia

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CARACTERÍSTICAS DE LAS RESISTENCIAS

Las características más importantes de las resistencias, también llamadas resistores, son: Valor nominal: Es el valor en Ohm que posee.Este valor puede venir impreso o en código de colores. Tolerancia: Es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Esta tolerancia puede ser de +-5% y +-10%, por lo general. Potencia máxima: Es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse.

Fig3: Caracteristica de una resistencia

3.5 POTENCIÓMETRO

Un potenciómetro es una Resistencia Variable. Así de sencillo. El problema es la técnica para que esa resistencia pueda variar y como lo hace.

Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la corriente y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia.

Fig4: Potenciómetro

La resistencia es el hilo conductor enrollado. Tenemos 3 terminales A, B y C. Si conectáramos los terminales A y B al circuito sería una resistencia Fija del valor igual al máximo de la resistencia que podría tener el reóstato. Ahora bien si conectamos los terminales A y C el valor de la resistencia dependería de la posición donde

estuviera el terminal C, que se puede mover hacia un lado o el otro. Hemos conseguido un Potenciómetro, ya que es una resistencia variable. Este potenciómetro es variable mecánicamente, ya que para que varía la resistencia manualmente, moviendo el terminal C. Este tipo de potenciómetros se llaman reóstatos, suelen tener resistencias grandes y se suelen utilizar en circuitos eléctricos por los que circula mucha intensidad [1].

3.6 TDA2004

Los TDA son circuitos integrados utilizados especialmente para fabricar amplificadores. Este amplificador de potencia es fácil de utilizar, de diseño sencillo, ya que tiene muy bajo número de componentes externos. Su reemplazo es el TDA2005 [2].

Fig5: TDA2004

Fig6: Descripcion de cada pin del TDA2004

3.7 DISIPADOR DE CALOR

Un disipador es un instrumento que se utiliza para bajar la temperatura de algunos componentes

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electrónicos. Un disipador/ventilador es un elemento físico, destinado a eliminar el exceso de calor de cualquier componente de un ordenador como la CPU o la tarjeta gráfica. Su funcionamiento se basa en la segunda ley de la termodinámica, transfiriendo el calor de la parte caliente que se desea disipar al aire. Este proceso se propicia aumentando la superficie de contacto con el aire permitiendo una eliminación más rápida del calor excedente.

Un disipador extrae el calor del componente que refrigera y lo evacúa al exterior, normalmente al aire. Para ello es necesaria una buena conducción de calor a través del mismo, por lo que se suelen fabricar de aluminio por su ligereza, pero también de cobre, mejor conductor del calor, cabe aclarar que el peso es importante ya que la tecnología avanza y por lo tanto se requieren disipadores más ligeros y con eficiencia suficiente para la transferencia de calor hacia el exterior.

Fig8: Disipador de calor

CARACTERÍSTICAS

Las características de un disipador no solo dependen de su tamaño:

Un determinado perfil de destrucción puede generar bajas resistencias térmicas “disipador ambiente” sin utilizar mucho aluminio. La resistencia térmica es en realidad función de la superficie del disipador y no de la masa de aluminio. Y la forma afecta enormemente a la relación entre la masa y la superficie exterior. De allí que los disipadores tengan aletas.

Pero no es el único factor a tener en cuenta ya que un disipador disipa no solo por convección. También existe la

radiación térmica (ya que el calor puede considerarse como una onda electromagnética infrarroja) y el color de la superficie afecta la radiación. De allí que los disipadores siempre son de aluminio anodizado negro. Está compuesta por pequeñas láminas entre las que se acumula suciedad [4].

3.8 CAPACITORES

Un capacitor o condensador (nombre por el cual también se le conoce), se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente.

Fig7: Capacitores electrolíticos

El capacitor constituye un componente pasivo que, a diferencia de la batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo. Su descarga se produce también de forma instantánea cuando se encuentra conectado en un circuito eléctrico o electrónico energizado con corriente. Una vez que se encuentra cargado, si éste no se emplea de inmediato se auto descarga en unos pocos minutos.En resumen, la función de un capacitor es almacenar cargas eléctricas de forma instantánea y liberarla de la misma forma en el preciso momento que se requiera [3].

3.9 PARLANTES

Es un transductor electro acústico utilizado para la reproducción de sonido. Uno o varios altavoces pueden formar una pantalla acústica.

La transducción sigue un doble procedimiento: eléctrico-mecánico-acústico. En la

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primera etapa convierte las ondas eléctricas en energía mecánica, y en la segunda convierte la energía mecánica en ondas de frecuencia acústica. Es por tanto la puerta por donde sale el sonido al exterior desde los aparatos que posibilitaron su amplificación, su transmisión por medios telefónicos o radioeléctricos, o su tratamiento.

Fig8: Parlante

4 DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

4.1 CIRCUITO: AMPLIFICADOR DE POTENCIA Para la elaboración de este circuito los

materiales a utilizar son un TDA 2004, capacitores electrolíticos de 10 µF, 220 µF resistencias de varios valores, un disipador de calor. Para el montaje se lo realizó una conexión con el TDA 2004 , sabiendo que del pin 1 se conecta un capacitor y una resistencia en serie y esta estará conectada en paralelo con otras 2 resistencias y todos irán a tierra, del pin 4 se conecta una resistencia y un capacitor y después estos irán conectados con el pin 2 y este a su vez ira conectado con un capacitor y estarán dirigidos a tierra, del pin 5 se conecta un capacitor dirigido a tierra, del pin 6 se conecta al negativo, , del pin 7 se conecta un capacitor que estará dirigido a la tierra y de este pin se conecta con el pin 9 y el pin 11 y estos irán conectados a la fuente de alimentación de 12v, del pin 8 se conecta en serie una resistencia de 4,7kΩ con un capacitor de 10

µF los cuales irán conectados a tierra, del pin 10 se conecta en serie una resistencia de 4,7kΩ con un capacitor de 10 µF los cuales irán conectados a tierra, y del pin 8 y el pin 10 antes de la resistencia se saca un cable que será la salida y a su vez es el que va conectado al parlante; y para emitir la señal de entrada se conecta los extremos del plug en los extremos del potenciómetro al positivo y negativo respectivamente y el pin de la mitad del potenciómetro ira conectado al con el filtro.

5 GRÁFICOS Y TABLAS

5.1 CIRCUITO: AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Fig9: Circuito simulado amplificador de potencia

6 CONCLUSIONES

Mediante el empleo del amplificador TDA 2004 la potencia real generada es de 20w mientras que la aparente es de 400 - 900w y está dada por voltaje al cuadrado dividido para la impedancia del parlante.

Los capacitores a utilizar en este circuito trabajaran como un filtro con respecto a la señal de entrada debido a que el voltaje que ingresa viene con ruido y si esto sucede distorsiona el sonido en la salida y

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por ello se emplean potenciómetros que permiten controlar la señal de salida.

En el momento de realizar la prueba del funcionamiento del circuito se observó que el amplificador TDA2004 elevo su temperatura por lo cual se procedió a instalar un disipador de calor para que el amplificador no se dañe.

7 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Al haber determinado el principio de operación del TDA podemos decir que la potencia es magnificada gracias a la disposición del TDA es de 20 w en la real y luego de la eliminación de interferencias por medio de filtros en el circuito obtenemos una potencia aparente en los parlantes de 400-900 watts según nuestro parlante

8 RECOMENDACIONES

Cuando se esté realizando el montaje del circuito insertar el TDA presionando ya que los pines pueden no acoplarse bien a la placa y no el amplificador no funcionaria.

Al momento de realizar la comprobación, tomar en cuenta que la señal de salida será amplificada para lo cual se debe utilizar un parlante que soporte la potencia de salida.

Colocar un disipador de calor ya que la temperatura que emitirá el TDA2004 puede dañar el dispositivo.

9 REFERENCIAS

[1] A. Gavilánez. [En línea]. Available: http://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html

[2] E. Hérnandez. [En línea]. Available: https://plus.google.com/108250612542617275436/posts/MQHKhEJdfKY

[3] J. Díaz. [En línea]. Available: [En línea]. Available: http://electronicapractica2012.blogspot.com/2012/06/scr-y-triac.html

[4] W. Gentil. [En línea]. Available: http://es.slideshare.net/waltergentil96/disipador-de-calor-16161946.

10 ANEXOS

10.1 CIRCUITO: AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Fig10: montaje del circuito en la protoboard

Fig10: Circuito soldado en baquelita (vista frontal)

Fig11: Circuito soldado en baquelita

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Fig11: Circuito conectado con el parlante de 900w

Fig12: Circuito simulado amplificador de potencia

Fig13: Parlante a utilizar

Fig14: Amplificador - Final

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10.2 DATASHEET

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amplificador de potencia

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