Construya su Propio Teatro en Casa (Home Theater)

Presentamos un teatro en casa (home theater) 4.1 de 60W con una calidad de sonido aceptable. Está formado por dos amplificadores estéreo de 20W y uno mono de 20W. Este proyecto es ideal para el hogar. Lo puede usar para amplificar su TV, su tablet, PC o para las rockolas ensambladas con computador portátil. Éstas ocupan mucho espacio. También lo puede usar en el automóvil, ya que se puede alimentar con batería de 12V. De igual manera se puede alimentar con una fuente de PC.
NOTA: Si usted no tiene experiencia en el ensamble de este tipo de circuitos, le recomiendo que primero construya el amplificador de 30 watts con TDA2030.
Para tener éxito en el ensamble de este proyecto, Recuerde leer antes nuestra sección de Recomendaciones.

Hemos desarrollado una tarjeta monolítica. Es decir que todo se encuentra en una sola tarjeta, evitando la mayor cantidad de cables posible. Este teatro casero está formado por 5 etapas que son: Dos amplificadores estéreo que tienen como componente principal el circuito integrado TDA2004. Forman dos amplificadores estéreo de 20W, (10W por canal). Un tercer circuito integrado TDA2004 que está en configuración puente, convirtiéndolo en un amplificador monofónico de 20W. Otra etapa es un preamplificador estéreo que tiene como componente principal el TL072. La etapa de filtro pasa bajos usa un TL071. Y todas estas etapas son alimentadas por una fuente simple. A continuación haremos una breve explicación de cada una de estas etapas.

La primera etapa de izquierda a derecha es el amplificador que hace sonar los parlantes traseros (rear speaker). Tiene en su entrada dos condensadores de 0.1 uF que restringen las frecuencias bajas. Además los condensadores de salida son de 100 uF, haciendo el mismo efecto que los de entrada. Así solo tenemos frecuencias altas y algo de frecuencias medias.
La idea que los parlantes traseros sólo emitan frecuencias altas es para lograr que cuando escuchemos una película, tengamos la sensación de que hay sonidos diferentes atrás de nosotros.
La etapa del centro es para los parlantes laterales. Su ancho de banda es de rango completo. Por eso no lleva los mismos condensadores de 0.1uF a la entrada, como en el amplificador para los parlantes traseros. Sólo tiene un par de resistencias que atenúan levemente la señal de entrada, evitando saturación. Los condensadores de salida son de 1.000 uF, que no restringen las frecuencias bajas.
La etapa del lado derecho es para el subwoofer. El circuito está en configuración puente (bridge). Es decir que se unen ambos amplificadores (L y R), para formar un solo amplificador mono de 20W. Este amplificador tiene una atenuación de frecuencias altas. Es decir que sólo reproduce frecuencias bajas y algo de medios.

Aquí observamos la etapa que se encarga de realzar los bajos y restringir las frecuencias altas. A este circuito se le conoce como filtro pasa bajos. Utiliza el circuito integrado TL071, que es un amplificador operacional monofónico. Puede modificar el rango de frecuencias bajas cambiando el condensador que está en paralelo con la resistencia de 200K de retroalimentación. Ésta va entre los pines 2 y 6 y el condensador que está en paralelo a la entrada de éste filtro.
El corte de bajos se hizo con condensadores de 0.22 uF (224) y personalmente he quedado satisfecho. Sin embargo esto es más de gustos.
He aquí algunos ejemplos de condensadores y sus respectivas frecuencias que afectan.

La entrada de nuestro teatro casero tiene un preamplificador estéreo. Este sirve para darle un poco de ganancia a la señal, en caso de que su nivel sea muy bajo.
La ganancia es de 2. Se puede aumentar cambiando las dos resistencias de 10K que están entre los pines 1 y 2, y entre los pines 6 y 7, por unas de más valor. La ganancia se calcula de dividir la resistencia de retroalimentación por la de entrada.
10K dividido 5.1K = 1.960. Esto es casi 2.
Tenga en cuenta que al subir la ganancia se puede aumentar la distorsión en caso de que la señal sea muy fuerte. Así que si su reproductor tiene buen volumen, no es necesario aumentar la ganancia.
Quiero aclarar que ganancia no tiene nada que ver con potencia. Algunas personas confunden estos consejos y creen que si aumentan la ganancia el amplificador tendrá más potencia. Y sólo consiguen más distorsión en alto volumen.

Nuestro teatro en casa tiene la ventaja de trabajar a 12 voltios con fuente simple. Esto lo hace ideal para usar con baterías o con la fuente del PC.
Claro está que si lo vamos a alimentar con una batería o con la fuente swichada no es necesaria la fuente simple, ya que la corriente de la batería y de la swichada son DC.
Recordemos que es una fuente simple. La fuente simple es un circuito que se encarga de convertir la corriente alterna (AC) en corriente directa (DC). Está formada por un puente de diodos y un condensador.
En este caso usamos un puente de diodos de un mínimo de 10 amperios y un condensador de 4.700uF en adelante. En este caso usamos un condensador de 5.600uF que encontramos a mano. EL voltaje del condensador debe estar por encima del voltaje DC. Es decir que en este caso que se alimenta con 12 voltios, el condensador debe ser de 16 voltios en adelante. El fusible es de entre 5 y 6 amperios.

NOTA: Algunas personas me preguntan de manera frecuente; que si un circuito puede usar condensadores de más voltaje del recomendado. Claro que Sí. El voltaje de un condensador es su tolerancia. Así que si se trabaja un condensador por decir algo de 100 voltios en un aparato que trabaja con 16 voltios, no pasa nada. Simplemente el condensador trabaja muy descansado y tendrá más larga vida.

Potenciómetro de volumen general

Ahora que ya hemos visto las 6 etapas o circuitos que forman nuestro teatro en casa, veamos algunos accesorios imprescindibles.
En la fotografía podemos ver un potenciómetro doble. Éste se encarga del volumen general del amplificador. Está situado entre el preamplificador estéreo y los amplificadores. Lo que hace básicamente es controlar el nivel de volumen que sale del preamplificador y lo entrega a los dos amplificadores estéreo y al filtro pasa bajos.
Su valor puede ser de entre 10K y 50K y es logarítmico.

El potenciómetro de volumen para el subwoofer

Este es un potenciómetro sencillo de 10K o 20K. Observe la forma como está conectado. Cuando se usa un potenciómetro para controlar una señal, la manera correcta de conectarlo es: Su primer terminal de izquierda a derecha mirando el potenciómetro de frente es tierra o común. El pin del centro es la salida de señal y el tercer terminal es la entrada de señal.
Sabiendo esto podemos entender como está conectado y porque se ven dos cables cruzados en el circuito impreso. El primer cable que sale de la tarjeta de izquierda a derecha viene del filtro pasa bajos. Así que este deberá ir a la entrada del potenciómetro que es el pin 3. El cable del centro en la tarjeta es tierra. Este va conectado al pin 1 del potenciómetro. Y el tercer cable en la tarjeta es la entrada del amplificador. Así que este debe ir al pin del centro del potenciómetro, que es su salida.
Sin embargo en el archivo PDF que podrá descargar al final de este tutorial, encontrará un diagrama de conexión muy completo.

Terminales para los bafles o altavoces

Las salidas a los parlantes están un el circuito impreso. Debemos construir unos conectores para poderlos colocar en el gabinete que hagamos.
Hemos usado terminales de presión, dos dobles para las salidas estéreo y uno sencillo para la salida al subwoofer.
Usamos cable calibre 16 y en el extremo que se conecta a la tarjeta colocamos un terminal MOLEX de 3 pines.
En los cables para los amplificadores estéreo unimos el tierra para los dos parlantes. Pero en el canal del subwoofer No se puede hacer esto, ya que los amplificadores en modo bridge no tienen el polo a tierra en su salida. Esto es muy importante tenerlo presente para no ir a hacer un corto circuito.

Entrada de señal de audio

La entrada de señal se debe hacer con cable blindado estéreo duplex. En un extremo lleva un conector hembra MOLEX de 3 pines, de 2.54mm. Las entradas L y R van en los pines extremos y el tierra en el pin del centro.
En el otro extremo del cable va un conector RCA doble, aunque esto realmente depende del gusto de cada quien y del tipo de salida que tenga el reproductor que vayamos a usar.
Si vamos a usar nuestro teatro en casa con un PC, podemos colocar un plug estéreo de 1/8. Pero si vamos a usarlo con un DVD, es mejor dejar los RCA para luego usar un cable de RCA a RCA.

El transformador eléctrico

El transformador para este amplificador se puede hacer con un núcleo de 3.2 centímetros, por 4 cm. Como en Colombia el voltaje de la red pública es de 120 voltios, se deben enrollar 394 vueltas de alambre calibre 21 en el devanado primario. Y 40 vueltas de alambre calibre 14, en el devanado secundario.
Para los países que tiene un voltaje de 220 en la red pública, es necesario dar 721 vueltas en el devanado primario y el calibre de este, sería 24 en la tabla AWG. El devanado secundario será igual para ambos casos.
Es recomendable hacer un devanado adicional, pensando en un Reproductor Mp3 con entrada USB que se alimenta a 5 voltios. Así sólo es hacer una Fuente regulada de 5 voltios que baja el voltaje de los 9VAC a 5VDC.

NOTA: Algunos me preguntan porque uso un núcleo tan grande para el transformador, si sólo necesitamos 60W. Esto es por la siguiente razón:
Un núcleo de 60W sería de un área de 7,7 cm2.
Esto es un núcleo súmamente pequeño y no cabría todo el alambre que debemos enrollar para el devanado primario. Serían muchas vueltas.
Cuando se hace un transformador de poco voltaje pero altos amperios, siempre es necesario sobredimencionar el núcleo. Al menos al doble y en muchos casos hasta el triple.
Los animo a que hagan la prueba y usen un núcleo más pequeño y verán que no cabe el alambre.

A continuación veremos las mediciones necesarias antes de probar nuestro teatro en casa.

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