La presente tesis consiste en el diseño e implementación de un subwoofer activo de
alta fidelidad para cine en casa, el cual está conformado por un filtro activo pasabajos,
un amplificador de poder, una fuente de poder, un altavoz y un gabinete acústico.
Como requerimientos de diseño se estableció seleccionar un altavoz de un diámetro
entre 10 y 12 pulgadas, una frecuencia de resonancia entre 30 y 40 Hz y un Qts no
mayor a 0.45 y de preferencia entre 0.25 y 0.35. Además, la configuración del
gabinete acústico debía ser seleccionad mediante comparación y por simulación en
software. Una vez implementado el gabinete debía ser optimizado mediante análisis
modal experimental. Por otro lado, el filtro pasabajos debía poseer frecuencia de
corte variable en 70, 80, 100 y 120 Hz y ser de tipo Butterworth, Bessel o Linkwitz
Riley. Finalmente, el amplificador de poder debía entregar al menos 50 W de
potencia, tener una respuesta en frecuencia entre 20 Hz y 20 kHz y SNR no menor a
100 dB.
El altavoz escogido fue el KFC XW 120 de 12 pulgadas de la serie Excelon de
Kenwood, el cual posee una frecuencia de resonancia en 20.1 Hz y un Qts de 0.435.
Una vez realizada las simulaciones en software se eligió la configuración reflectora
de bajos para el gabinete acústico además de determinar que el volumen óptimo de
la caja era de 56.6 L. Como material de construcción se hizo uso de MDF de 18 mm
de espesor. Para el ducto se utilizó un tubo de PVC de 7.9 mm de diámetro y 55.9
cm de largo. Luego de haber realizado el análisis modal de la estructura, se utilizaron
vigas de pino como elementos rigidizantes para optimizar el gabinete. En total se
implementaron 6 PCB: 1 para el filtro pasabajos, 3 para el amplificador de poder, 1
para el regulador de ±15 V y 1 para la fuente de poder. Respecto al filtro pasabajos,
se implementó en base a la red de cruce Linkwitz Riley de 4to orden (LR4) y con las
frecuencias de corte establecidas en los requerimientos. Para proteger a la señal de
audio de ruido electromagnético, el PCB del filtro pasabajos fue instalado dentro de
una caja de aluminio. Por otro lado, para el amplificador de poder el diseño se basó
en el integrado LM3886. Se implementó un amplificador tipo AB de 68 W de potencia
de salida máxima. Además, se agregó una etapa de filtro subsónico con frecuencia
de corte en 18 Hz y pendiente de 26 dB/oct. Para alimentar al circuito se implementó
una fuente lineal que entregara ±34.56 V. además de un regulador que entregara ±15
V. Se realizaron mediciones de respuesta en frecuencia a los PCB implementados. Los
resultados arrojaron para el caso del filtro pasabajos un error máximo de 2.08 % en
las frecuencias de corte establecidas. Para el caso del amplificador las mediciones
mostraron que se consiguió magnitud y fase constante en el ancho de banda de
trabajo del subwoofer. Además, a partir de la medición de SNR obtuvimos una
diferencia de 90 dB entre el nivel de la señal y el noise floor. Así mismo, también se
obtuvo 100 dB en la medición de THD. La medición de la respuesta acústica del
sistema total estableció un ancho de banda de entre 30 Hz y 100 Hz. Todos los
resultados de las mediciones arrojaron valores aceptables para una unidad de
subwoofer de alta fidelidad.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/14289 |
| Date | 29 May 2019 |
| Creators | Pinillos Borbor, Víctor Rodrigo |
| Contributors | Moreno Ruiz, Jorge Néstor |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Perú, info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/pe/ |
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