Creacion de un amplificador usando TDA2050

circuito Amplificador de audio

Instituto Politcnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera y Tecnologas Avanzadas

Fecha: 13-07-2015

Tabla de contenidoDiagrama de Gantt2Metas3Anlisis y Verificacin de Requerimientos3Crear diseo bsico6Crear prototipo y verificacin13Produccin25Gastos27Resultados de Aprendizaje28Beneficiarios del Proyecto28Conclusin28Anexos30

Diagrama de Gantt

Metas

Satisfacer las necesidades de gente que le guste la msica. Crear un producto de alta calidad. Presentar un proyecto adecuado con todos los elementos necesarios, tanto en la parte financiera como la parte del prototipo.

Anlisis y Verificacin de Requerimientos

Punto 1: Recabar informacin y Extraer Informacin til Se realizara la investigacin pertinente para poder recabar informacin utilizando diversas fuentes que nos ayuden a darnos una idea clara y concisa sobre la creacin de amplificadores, ayudndonos a escoger alguna de las opciones.

Propuesta 1: Amplificador a 260 Watts

Ilustracin 1.- Modelo de amplificador de 260 wattshttp://www.electronicafacil.net/circuitos/Amplificador-audio-260-vatios.html


Ilustracin 2.- Modelo amplificador de 100 wattshttp://www.electronicafacil.net/circuitos/Amplificador-Audio-100W-FET.htm


Ilustracin 3.- Modelo amplificador de 90 wattshttp://thunder.fosforito.net/circuitos/amplificadores/amplificador-audio-90W


Ilustracin 4.- Modelo amplificador de 90 watts http://www.proyectoelectronico.com/amplificadores-audio/amplificador-tda2030-tda2040-tda2050.html


Ilustracin 5.- Modelo amplificador de 60 watts http://construyasuvideorockola.com/proy_amp2050.phpConclusiones parciales de la actividad Se encontraron diversos ejemplos de circuitos para realizar amplificadores, algunos se realizan utilizando transistores como amplificadores en otros se utilizan circuitos integrados que sirven para amplificar el sonido, los amplificadores que utilizan amplificadores gozan de tener una mayor potencia debido a las capacidad con la que cuentan los transistores, en cambio los amplificadores con circuitos integrados tienen una menor potencia pero una calidad de sonido bastante buena con un uso menor de componentes.

Punto 2: Establecer una solucin al problema

Al investigar diferentes circuitos amplificadores se observ que los amplificadores desarrollados con circuitos integrados, tienen una buena relacin calidad, precio y tiempo de desarrollo del circuito, por lo que se opt por realizar una investigacin ms a fondo sobre estos, debido a que las bocinas que tenemos planeado alimentar se ajustan perfectamente a la potencia que estos pueden proporcionar, en cambio uno realizado con transistores se usa cuando la aplicacin demande una potencia aun mayor que la de cualquier circuito integrado disponible en el mercado.

Crear diseo bsico

Punto 3: Establecer una solucin al problema

Informacin Encontrada

Este amplificador de audio estreo de 60 Watts puede ser utilizado para las videorockolas de computador porttil o e pared, con la gran ventaja de tener un tamao reducido. Adems es muy sencillo de encontrar.El TDA 2050 es un circuito integrado monoltico, amplificador de audio clase AB. De alta potencia. El TDA2050 tiene la capacidad de proporcionar hasta 35W RMS de potencia real en 4 ohmios de carga @ THD = 10%, VS = 18V, f = 1KHz y hasta 32W en 8ohm carga @ THD = 10%, VS = 24V, f = 1KHz. Adems, el TDA 2050 ofrece una potencia de 50W musicales en 4 ohmios de carga en ms de 1 seg = VS 25V, f = 1KHz. La alta potencia y muy baja distorsin armnica cruzada, hace que est integrado sea ptimo para trabajar en espacios pequeos dando un sonido de alta calidad. El TDA 2050 tiene un circuito que limita la corriente de los transistores de salida. La mxima corriente de salida es una tensin entre colector y emisor, por lo que los transistores de salida, trabajan dentro de su rea de operacin segura. Esta funcin en lugar de ser una simple limitacin de corriente, reduce la posibilidad de que el integrado se dae durante un cortocircuito accidental de AC salida a tierra.El sitio web propone utilizar la placa mostrada en la imagen inferior, debido a que permite sin conocimientos en el rea realizar el ensamble del amplificador, adems propone un modelo de fuente simtrica que permite alimentar el amplificador integrado en la misma.

Ilustracin 6.- Propuesta de pcb para el amplificador proporcionado por la pgina

Ilustracin 7.- Montaje propuesto del amplificador

Ilustracin 8.- Modelo del circuito de la fuente de alimentacin simtrica

Punto 4: Simulacin de diseo

Se realiz la simulacin del circuito elctrico en en el software de anlisis Cadence Orcad ya que proporciona un anlisis preciso; y as conocer el comportamiento del circuito sin necesidad de montarlo en una placa de pruebas. Para las pruebas realizadas se utiliz la simulacin de corriente y voltaje para ver cules son los valores adecuados aproximados y as generar los 60 Watts que se ocupan.

Ilustracin 9.- Parmetros de simulacin de voltaje y corriente.

Ilustracin 10.- Esquemtico con medicin de Corriente y Voltaje

Ilustracin 11.- Grafico de la simulacin de corriente del amplificador.

Se observa que el voltaje y corriente en la simulacin satisfacen y cumplen con los requerimientos que se necesitan para poder realizar la placa y realizar las pruebas necesarias para mejorar el prototipo.

Punto 5: Diseo del PCB

Se utiliza el programa de Proteus el diseo de la nuestra pcb, debido a la facilidad de uso que tiene este y que adems nos brinda los requerimientos de trabajo para realizar la placa, como primera parte es necesario realizar el esquemtico del circuito, para despus realizar el ruteado de las pistas dentro de la placa.

Ilustracin 12.- Esquemtico Isis-Proteus

Ilustracin 13.- Esquemtico Ares-Proteus

Ilustracin 14.- Vista 3D-Proteus

Conclusiones parciales: Para este apartado se realizaron diferentes labores una de ellas fue la de revisar el funcionamiento del circuito utilizando software de apoyo en el cual nos permiti observar de manera simulada el funcionamiento del circuito permitiendo as conocer ms acerca del funcionamiento del mismo, as como las reacciones de este ante diferentes tipos de simulacin.

Crear prototipo y verificacin

Punto 6: Diseo del prototipo

PCB

Ganancia

Frecuencia

Diseo en SolidWorks

El diseo utilizando software para dibujo en 3D nos permite tener una idea clara de que es lo que queremos realizar, ya que nos proporciona informacin mediante planos con sus correspondientes mediciones. En las siguientes ilustraciones se muestran los planos con sus correspondientes cotas en mm.

Ilustracin 15.- Plano vista frontal del amplificador

Ilustracin 16.- Vista lateral izquierda y derecha del amplificador

Ilustracin 17.- Vista superior, sealamiento del orificio para el control de volumen

Ilustracin 18.- Vista superior de seccin sobre el ensamble y grosor de madera.

De igual manera se muestra una plano de la vista explosionada del cajn ensamblado, permitindonos tener una idea clara de cmo se realizara en ensamble del cajn en donde se instalara el circuito amplificador

Ilustracin 19.- Vista explosionada del ensamble del cajn con amplificador

Con la finalidad de poder visualizar de una manera alternativa al uso de planos el ensamble del cajn y la conformacin del mismo se opt por incluir capturas del ensamble, en las imgenes que se muestran a continuacin.

Ilustracin 20.- Diseo del ensamble del cajn, vista frontal

Ilustracin 21.- Diseo interior del cajn vista superior.

Punto 7: Construccin del prototipo El desarrollo de la construccin del prototipo requiri realizar un listado del conjunto de softwares, herramientas, materiales y labores realizadas.Softwares utilizados.

Cadence Orcad. Isis Proteus Ares Proteus IsoCAM Routerpro

Herramientas utilizadas Computadora PC. Bungard. Herramientas de corte. Estacin de soldar. Sierra para madera. Compresor Clavadora neumtica. Caladora Multmetro. Plancha

Materiales. 2 Placas fenlica de 15 x 15. 4 integrados TDA2050 Resistencias: 4 de 33K 4 de 22K 4 de 680 4 de 4.7 Capacitores: 4 de 4700 uF 8 de 220 uF 4 de 1 uF 4 de .22 uF 4 de 22 uF 8 Diodos a 3A. 1 potenciometro de 10K 6 Conectores de 3 pines. 2 transformador de 18 votls a 3A 2 disipadores de aluminio. 1 conector RCA Cable Bocinas Madera Alfombra Resistol Rejillas de bocinas. Soldadura. Tornillos

Despus de realizar el diseo del PCB utilizando el software antes mencionado se opt por realizar ambas placas utilizando un mtodo distinto en la manera de realizar la PCB, a continuacin se muestra el primero de ellos utilizando el planchado y descobrizado utilizando cloruro frrico.

1. La primer parte del procedimiento consisti en realizar el planchado utilizando el circuito impreso.

Ilustracin 22.- Circuito planchado 2. Se realiz el proceso de descobrizar utilizando cloruro frrico, obteniendo los resultados siguientes.

Ilustracin 23.- Placa PCB del amplificador despus de descobrizar y taladrar 3. Una vez limpiada la placa de cualquier posible residuo de cloruro frrico, se procedi a soldar los componentes en su sitio utilizando soldadura de estao y cautn.

Ilustracin 24.- Soldado de los componentes.

Ilustracin 25.- PCB terminada.

Una vez realizado el PCB, se procedi a realizar el cajn de madera siguiendo los planos del diseo realizado, una vez terminado se procedi a comenzar el montaje de los elementos que conforman el amplificador asegurndolos de manera que no pierdan sus sitio aun cuando se encuentre en movimiento.

Ilustracin 26.- Construccin del cajn

Ilustracin 27.- Montaje de las fuentes de alimentacin

Ilustracin 24.- Conexin de componentes

Punto 8: PruebasUna vez que todo se acomod en su sitio y que el amplificador estaba listo para funcionar entro en la fase de pruebas, etapa en cual se hicieron pruebas para revisar que est presente un correcto funcionamiento.

Ilustracin 25.- Prototipo Terminado Punto 9: Correccin del prototipoLa correccin del prototipo se realiz las siguientes labores, debido a que fueron detectadas durante la fase de pruebas. Implementacin de un botn para encendido y apagado.Consisti en conectar un botn que le permita al usuario final realizar el apagado y encendido del amplificador sin tener que desconectarlo del tomacorriente, puesto que este no se coloc desde el principio. Mejorar Controlador de VolumenSe opt por remplazar el potencimetro que tena por otro nuevo ya que el anterior se reutilizo uno que se tena anteriormente de otra prctica y desafortunadamente no estaba en ptimas condiciones de funcionamiento. Integracin de otro circuito amplificador dentro del cajn. Esta es una de las mejoras importantes, ya que se quera obtener la potencia suficiente para alimentar las bocinas utilizadas en el proyecto, pero adems para una correcta divisin de los costos del proyecto, se opt por realizarlo de manera independiente permitiendo as que cada quien tenga su parte al final. Acomodo del interior del cajn Se realiz debido a que los cables se encontraban dentro del cajn sin acomodo alguno, adems de tener una gran movilidad ocasionando que cuando uno de los cables de corriente quedaba cercas del circuito amplificador ocasionaba ruidos indeseados debido a la interferencia. Mejorar el diseo del cajn Las mejoras al diseo del cajn, consistieron, en realizar las perforaciones en el mejor lugar posible facilitando la entrada y salida de los cables de conexin.

Produccin

Punto 10: Ensamblaje final

Ilustracin 26.- Control de Volumen

Ilustracin 27.- Amplificadores A y B

Ilustracin 28.- Botn de encendido

Ilustracin 29.- Acomodo interno

Ilustracin 30.- Prueba FinalGastos

El costo de los materiales para el desarrollo del amplificador.CantidadDescripcinP. UnitarioTotal

4Integrados TDA20502040

4Resistencias de 33 K a 1/4 W.2.80

4Resistencias de 22K a 1/4 W.2.80

4Resistencias de 680 a 1/4 W.2.80

4Resistencias de 470 a 1/4 W.2.80

4Resistencias de 4.7 a 1/4 W.2.80

4capacitores electrolticos de 4700uf a 35 V30120



4capacitores electrolticos 22 a 35 V416

8capacitores cermicos denominacin 10418

4capacitores de polyester denominacin 104520

4capacitores de polyester denominacin 204624

8Diodos de 3A648

1Potencimetro de 6 pines1010

6Conectores de 3 pines636

2Transformador de 18V a 3 A110220

4aislantes de mica con su respectivo kit520

2disipador de aluminio1530

1conector RCA doble8585

3Bocinas100300

15 metros de cable para bocina2525

1Placa de baquelita3030

TOTAL1088

Resultados de Aprendizaje

El alumno se familiarizara mejor con el uso del software de simulacin de Orcad Cadence, durante su aplicacin en la simulacin del esquemtico correspondiente a su proyecto. Har uso del software de Proteus para la creacin del esquemtico de la PCB y generacin de los archivos Gerber correspondientes al proyecto. Har uso de maquina Bungard para realizar la PCB en fsico, tomando las consideraciones de calibracin de la misma y cambios de herramientas de corte para un correcto funcionamiento. El alumno utilizar la estacin de soldado para soldar los componentes correspondientes a la PCB del proyecto.

Beneficiarios del Proyecto

Impacta directamente sobre los amantes de audio, msicos o para cualquier interesado en sistemas de audio, que deseen obtener un equipo de audio profesional de bajo costo y alta calidad, la viabilidad del desarrollo de este proyecto (se pretende, en lugar de ser podra) podra generar a largo plazo una pequea empresa generando as fuentes de empleo para la poblacin zacatecana.

Conclusin

El desarrollo del proyecto nos permiti darnos cuenta que para manufacturar un producto debemos contemplar una gran cantidad de aspectos, los cuales van surgiendo desde que se tiene la idea hasta que se tiene el producto final y a su vez este llega a su consumidor final. Una vez que sabemos que es lo que queremos realizar es altamente recomendable plantear mediante un diagrama de Gant que nos permita organizar de manera grfica el curso de las actividades que se tienen que realizar con su estimado de tiempo, lo cual nos permitir tener un mayor control sobre el desarrollo del producto. Sin embargo, la manufactura de un producto no queda solo en la construccin del mismo, se tiene que investigar y plantear una solucin a nuestro problema basndonos en la opcin que nos produce mayores beneficios de acuerdo a nivel de inversin que se tiene que realizar entre otros aspectos. La recopilacin de toda la informacin que gira en torno al desarrollo del producto es importante debido a que todo proceso de manufactura genera gastos directos y gastos indirectos que tenemos que contemplar, ya que realizar un determinado proceso utilizando una sierra no es lo mismo que utilizar un serrucho, cada uno tendr sus pros y sus contras, y ser nuestra decisin escoger el que ms nos convenga.As mismo tambin es indispensable realizar diferentes cotizaciones de los componentes que necesitamos para realizar el producto, para as realizar una comparacin y escoger el que ms nos convenga.De acuerdo a nuestra experiencia en el desarrollo de este proyecto se observ que el planteamiento del diagrama de Gant, en ocasiones puede resultar modificado, debido a que tanto se puede retrasar o adelantar el desarrollo de actividades, por lo tanto el primer diagrama queda como una gua a seguir. El desarrollo del proyecto fue bastante satisfactorio una vez que se concluy, debido a que se logr construir un amplificador que nos brinda una gran potencia y que adems no solo queda como un proyecto para guardar dentro de bal de proyectos entregados.

Anexos

.Hojas de especificaciones de los principales componentes utilizados. Transformador.

Ilustracin 28.- Transformador a 18 volts planos. Todas las dimensiones en mm.

Ilustracin 29.- Medidas y posicin de terminales Circuito TDA2050

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Creacion de un amplificador usando TDA2050

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