Kitabı oku: «Montaje y mantenimiento de equipos de audio, video y telecomunicaciones. TMVG0209»

Capítulo 1
Equipos de audio
1. Introducción

Dentro del mantenimiento de vehículos, la instalación de equipos de audio comporta un aspecto muy importante debido al gran interés que presenta para el uso particular. Aunque los equipos de audio son elementos auxiliares, enfocados al ocio y confort, un alto porcentaje de usuarios de vehículos le confiere una gran importancia.

Por ello, se considera interesante tratar este tema con la profundidad suficiente como para conocer aquellos aspectos tanto teóricos como prácticos que permitan realizar su montaje y mantenimiento de forma adecuada.

A lo largo de este capítulo se van a tratar los diversos temas que son relevantes para el fin comentado.

2. Características de los equipos de sonido y su tecnología

Un equipo de sonido es un sistema capaz de reproducir audio a partir de un conjunto de dispositivos que cumplen determinadas funciones dentro del sistema completo.

En la actualidad y gracias a los avances en la tecnología, los equipos de sonido son capaces de reproducir audio de muy diversas fuentes, desde ondas de radio hasta diversos soportes como CD y USB.

A la hora de hablar de los soportes físicos que un equipo de audio es capaz de manejar, es interesante conocer los diversos formatos en los que el audio se encuentra almacenado.

2.1. Fuentes de audio

En este apartado vamos a tratar detalladamente las diversas fuentes de audio que un equipo de sonido actual es capaz de manejar.

Sistema de radio

Entre los diversos componentes de un equipo de audio, el sistema de radio es sin duda el más antiguo, y de gran importancia incluso en la actualidad, donde los soportes físicos de gran capacidad de almacenamiento y alta calidad están de moda. Se puede decir que, de entre todos los componentes, es el que ha permanecido con menos cambios desde su concepción. Esto no quiere decir que no haya evolucionado a lo largo de su historia; aunque tecnológicamente hablando ha sufrido importantes mejoras, su uso sigue siendo el mismo.

Funcionamiento

El funcionamiento básico del sistema de radio consiste en captar las ondas de radiofrecuencia emitidas por una estación emisora y reproducir en forma de audio la información que estas transportan.

Como se ha comentado, la transmisión se realiza desde una emisora localizada en alguna ubicación a cierta distancia del vehículo. Existen diversas emisoras que transmiten simultáneamente, de forma que nuestro sistema de radio puede reconocer las diversas emisiones. Para que no se produzcan interferencias y las distintas emisoras sean reconocibles, estas se separan en diversas frecuencias denominadas “canales de radio”. Es decir, cada emisora emitirá en un rango de frecuencias determinado según el espectro radioeléctrico.

Carátula del radio-reproductor de un vehículo

El equipo de radio tiene la capacidad de sintonizar una emisora discriminando entre las diversas frecuencias mediante el proceso denominado sintonía, escuchándose de esta manera una única emisora.

Una vez realizada la sintonía, se procede a la conversión de la señal captada a sonido audible por medio de diversos procesos electrónicos cuyo detalle excede el alcance de este texto.

Actividades

1. ¿Cuál es la función de la antena en la instalación del equipo de audio del automóvil?

2. Explicar brevemente qué es el espectro de radiofrecuencias.

Continuando con el funcionamiento, no se debe acabar este punto sin hablar de la radio digital, siendo este el último avance en la retransmisión de radio. En este caso, en el proceso de emisión se realiza la conversión de la señal o códigos digitales que deberán ser posteriormente decodificados en el receptor. Este es un proceso añadido al anterior.

Ejemplo

Como ejemplo, a continuación se proporcionan datos de las especificaciones del fabricante de la sección de radio FM en un receptor de radio para vehículos.

Recuerde

Un sistema de radio capta las ondas emitidas por diversas emisoras y las convierte en sonido audible.

Otra característica interesante que actualmente incorporan los sistemas de radiofrecuencia es el denominado Sistema de Información de Radio, RDS. Por medio de este sistema, simultáneamente a la información de audio se transmite información digital, la cual no es audible por el usuario, pero sí es interpretada por el receptor, obteniéndose información sobre diversos aspectos relacionados con la propia emisora, información de carretera, información climatológica, etc.

Sabía que...

En el argot del mantenimiento de vehículos, al sistema de radio del vehículo se le denomina “car-radio”, siendo esta su denominación anglosajona.

Sistemas reproductores

Con la denominación de sistemas reproductores se quiere indicar aquellos que permiten la reproducción de audio de forma local en el vehículo, como son los lectores de CD, MP3, etc.

En cuanto a estos sistemas, sí se ha producido una clara evolución a lo largo de la historia del audio.

Los primeros dispositivos utilizados en vehículos son los lectores de cinta magnética, los cuales han quedado totalmente desplazados por tecnologías más actuales y por ello no serán tratados. Así, en este apartado se prestará especial atención al lector de CD-ROM y los diversos formatos de audio que soporta, ya que es el más extendido actualmente, así como a la tecnología más moderna que incorporan los vehículos, siendo esta los dispositivos de almacenamiento con conexión USB.

CD-ROM

Como ocurrió con los sistemas de audio domésticos, la evolución de la tecnología permitió introducir un soporte físico de mayor calidad, y con mayor durabilidad que las cintas magnéticas. Este soporte es conocido como CD-ROM.

Disco compacto (CD-ROM)

Mientras que en las cintas magnéticas el audio es grabado en formato analógico, los CD-ROM mantienen la información de audio en formato digital. Los dispositivos reproductores de CD-ROM hacen la lectura de estos a partir de un láser que es reflejado en la capa reflectora del disco compacto, permitiendo la lectura de los datos digitales que posteriormente son convertidos a formato analógico para su reproducción.

Ejemplo

A continuación se muestran las especificaciones para un reproductor de CD que se puede encontrar en la hoja de características del fabricante.

Otros soportes de audio

Se puede decir que con el CD-ROM comienza la era digital en lo que a audio en vehículos se refiere. La música en formato CD se ha extendido ampliamente; sin embargo, pese a las buenas características que estos poseen, en los vehículos se ha integrado otros soportes que mejora al anterior en diversos factores, como por ejemplo la capacidad de almacenamiento, la tolerancia a las vibraciones mecánicas que se producen en el vehículo, etc. Este soporte es conocido como USB.

Sabía que...

La capacidad de almacenamiento típica de un CD-ROM es de 700 MB mientras que el de los dispositivos USB actuales llegan incluso a los 64.000 MB.

En este punto, es importante diferenciar entre el soporte físico y el formato del archivo de audio. El soporte físico es el medio material que mantiene la información de audio, mientras que el formato indica la forma en la que la información es codificada y guardada.

Ejemplo

Un CD-ROM es un soporte físico donde la información puede ser almacenada en diversos formatos: formato CD, formato MP, etc.

Actividades

3. Examinar el manual del equipo de audio de un vehículo y realizar un listado donde aparezcan los distintos soportes físicos que se pueden leer y los formatos de audio que se pueden reproducir.

4. Explicar cómo se guarda la información en un CD-ROM.

3. Etapas de previo, amplificación y ecualización

Las señales de audio tienen diversas características, como son la amplitud y rango de frecuencias o tonos, que son interesantes de poder manipular para obtener las sensaciones auditivas deseadas por el usuario.

Para poder tener una señal que cumpla las características deseables, estas deben pasar por diversas etapas, cada una de las cuales se encargará de realizar una determinada operación sobre la señal, hasta que el sonido es entregado en forma de audio por los altavoces.

En la figura siguiente se muestra de forma esquemática las etapas más comunes que intervienen en un equipo de audio para vehículos actual.

Se debe indicar en este punto que las diversas etapas que se irán describiendo a continuación se podrán encontrar integradas como un único dispositivo o en módulos independientes que se interconectan por medio del cableado adecuado.

Pasamos a continuación a describir estas etapas.

3.1. Etapa de previo

Las señales producidas por los dispositivos reproductores de audio son, por lo general, muy débiles para ser amplificadas a un buen nivel sonoro directamente sin que se generen señales de ruido superpuestas a la señal original que reducirían considerablemente la calidad de estas.

La etapa de previo proporciona una pequeña amplificación y adaptación de la señal para que pueda ser utilizada de forma eficiente por el resto de las etapas que componen la cadena completa. Se caracterizará por introducir niveles de ruido muy bajo, de forma que la señal de audio se puede considerar que no sufre alteraciones en su calidad y queda perfectamente adaptada a los requisitos de la siguiente etapa.

Por lo general esta etapa se encuentra integrada dentro del dispositivo receptor o reproductor de audio.

3.2. Etapa de amplificación

Con la etapa de amplificación se pretende elevar el nivel de la señal (su volumen) hasta alcanzar el deseado por el usuario. Esta deberá ser capaz de proporcionar la potencia necesaria a los altavoces en función de las características de la señal.

La etapa de amplificación se puede encontrar tanto integrada en el equipo receptor o reproductor como independiente, en cuyo caso se suele denominar como “etapa de potencia”.

Nota

Hasta que la señal es convertida en los altavoces en ondas de audio, estaremos hablando de señales eléctricas. Así, cuando hablamos de nivel de la señal nos referimos al voltaje de esta.

De esta forma se puede decir que la señal eléctrica, al traspasar la etapa de potencia, deberá tener la misma forma de onda que la de entrada pero aumentará su amplitud.

Por lo general, a la entrada de la etapa de amplificación se tendrán señales de milivoltios (mV), que serán amplificadas hasta el valor de varios voltios (V) para alimentar los altavoces. Igualmente a la salida la etapa de potencia deberá ser capaz de proporcionar diversos amperios (A) de intensidad.

Etapa de amplificación independiente

Recuerde

La etapa de previo adapta la señal para que las siguientes etapas en la cadena de audio puedan realizar sus funciones de forma adecuada.

La característica fundamental que determina la etapa de amplificación es la potencia que es capaz de proporcionar.

Recuerde

Cuando se habla de la etapa de amplificación, se habla de la potencia que esta es capaz de proporcionar a la salida, de ahí que también se denomine etapa de potencia.

Actividades

5. Buscar en Internet fabricantes de etapas de potencia y realizar un listado.

Actividades

6. De los fabricantes anteriormente buscados, elegir uno y realizar una tabla donde se indiquen las características de cuatro modelos de etapas de potencia para equipos de audio en vehículos.

A la hora de hablar de la potencia que proporciona una determinada etapa de amplificación se deben diferenciar entre las diversas formas en que la potencia puede venir especificada.

Nota

Siempre que la potencia esté referida a la etapa de amplificación se estará hablando de potencia eléctrica. La potencia acústica es la que proporcionan los altavoces y, aunque está relacionada directamente con esta, dependerá de otros factores como se verá más adelante.

Así, se puede definir la potencia instantánea como el producto entre la tensión y la intensidad, que es capaz de proporcionar la etapa de amplificación, en cada instante, siendo su unidad el vatio (W).

En lo relativo a equipos de audio, el concepto de potencia instantánea no es útil y, por lo tanto, no se utiliza; en su lugar, en las especificaciones se suele hablar de potencia eficaz y potencia musical.

Se define la potencia eficaz (P_RMS) como el valor cuadrático medio de la potencia instantánea. De una forma más intuitiva se puede decir que es la potencia que la etapa de amplificación proporciona de forma continua a una carga, que en equipos de audio será por lo general un altavoz. Los fabricantes de estas etapas proporcionan este dato para un tono de 1 Kz, y limitada a un nivel de distorsión armónica (THD) máximo, de forma que la calidad de la señal no se vea deteriorada. En la hoja de características del fabricante se puede encontrar esta potencia como potencia nominal, potencia RMS, o potencia continua.

Se define la potencia musical como la potencia que una etapa de amplificación es capaz de proporcionar como máximo a una carga durante un periodo de tiempo corto, por lo general de algunas decenas de milisegundos (ms). Este parámetro también puede ser encontrado en los datos del fabricante como potencia de pico.

Ejemplo

Si una etapa de potencia proporciona a su salida una tensión de 16 V_RMS sobre altavoces de 4 Ω, requiriéndose una intensidad de 4 A_RMS, la potencia suministrada por la etapa será de:

Un aspecto que no se debe obviar es que para poder proporcionar esta potencia a las señales que inicialmente son débiles, la etapa de amplificación debe obtener esta energía del sistema de alimentación del vehículo, es decir, de la batería.

Además de la potencia existen otras características que es necesario conocer para poder diferenciar entre diversas etapas de potencia.

Entre estas, las más importantes son:

1 Sensibilidad de entrada: Este parámetro indica el valor mínimo que debe tener la señal de entrada a la etapa de amplificación de forma que a la salida se obtenga la potencia eficaz.

2 Impedancia de entrada: La etapa de amplificación en su conjunto actúa como una impedancia que se opone al paso de la corriente. A la hora de conectar distintas etapas es importante considerar este parámetro de forma que se cumplan los requisitos de adaptación necesarios.

3 Impedancia de salida: Al igual que ocurría con la entrada, este parámetro es necesario para conectar dispositivos, en general los altavoces, a la etapa de potencia de forma que se cumplan los requisitos de adaptación.

4 Ganancia: Este parámetro proporciona la relación entre la magnitud de la señal de entrada y la de salida. De esta forma la ganancia en potencia de una etapa de amplificación vendrá dada por:

1 Rendimiento: Este parámetro relaciona la cantidad de potencia eléctrica que es entregada a la carga en relación con la potencia consumida por la etapa de amplificación.

Sabía que...

La impedancia de entrada de las etapas de amplificación comerciales oscila entre los 10 Ω y los 50 Ω.

Aplicación práctica

Suponga que se le encarga la instalación de una etapa de potencia en un vehículo y se le pide que dimensione la instalación para entregar a los altavoces una potencia eléctrica de 100 W. El vehículo tiene instalado un radio-reproductor que proporciona una señal de 250 mW.

Entre las hojas de características de diversos fabricantes se pueden encontrar los siguientes datos: