Construíndo um Atenuador de Potência - Tutorial

Autor Mensagem
Ramsay
Veterano
# fev/10


Antes, vou passar uma rápida explicação sobre atenuadores de potência e decibéis (db).

Segundo a Wikipédia, "O decibel (db) é uma medida da razão entre duas quantidades, sendo usado para uma grande variedade de medições em acústica, Física e eletrônica. O decibel é muito usado na medida da intensidade de sons. É uma unidade de medida adimensional, semelhante à percentagem. A definição do dB é obtida com o uso do logaritmo".

Por exemplo, se um amplificador tem 50W e outro tem 25W, a diferença a nível de intensidade sonora entre eles é:
10 Log 50/25 = 10x 0,3010299 = 3db

Ou seja, um amplificador de 25W teoricamente teria uma altura ou intensidade de som 3db mais baixa que um de 50W.

Só que na prática, existem uma série de variáveis, tais como a impedância e a eficiência do(s) alto-falante(s), o fato da caixa ser aberta ou fechada, o tipo de amplificação utilizada (classe A, ou AB, ou AB1) e a própria acústica do ambiente, que fazem com que este cálculo, na maior parte das vezes, não reflita o que ocorre na realidade.

Inclusive existe uma teoria de atenuação que sugere que se troque o alto-falante de uma caixa, por outro com menor eficiência e que tenha um imã bem menor, conseguindo-se assim atenuação no som. Porém, eu discordo dessa teoria, porque o uso de alto-falante(s) de baixa qualidade, a meu ver, pode causar uma piora acentuada na qualidade do som.

Atenuadores são dispositivos passivos ou ativos que se destinam a reduzir a intensidade sonora de um amplificador valvulado, de modo a que se possa aumentar bastante o volume deste amplificador, sem encobrir o restante dos instrumentos de uma banda, podendo ser usado não só em ensaios, como também em âmbito doméstico.

O fato é que como os amplificadores valvulados tem um rendimento acústico muito superior ao de um amplificador transistorizado ou solid-state, mas, ao contrário deste último, o som do valvulado só aparece e brilha de fato, quando o controle de volume é aumentado da metade para cima, pois só assim as válvulas de potência são saturadas e criam um overdrive natural, que muitas vezes dispensa o uso de pedais de overdrive e/ou distorção externos. Só que nesse caso, o volume fica altíssimo e prejudica não só a audição, como as suas relações com a vizinhança.

Então, a função primordial de um atenuador de potência é a de dissipar uma maior ou menor parte da potência que será entregue pelo cabeçote de um amplificador valvulado ao(s) alto-falante(s) de uma caixa.

O atenuador de potência abordado neste tutorial é do tipo passivo e o coração do sistema consiste em dois resistores de potência, sendo um deles fixo e o outro variável e que contém três abraçadeiras (cursores) reguláveis.
Estes resistores custam na faixa de R$90,00 a R$100,00 cada, e não existem à venda no comércio, sendo fabricados por encomenda e ficam prontos em 5 dias úteis. Existem numerosos fabricantes desses resistores espalhados pelo território nacional, os quais podem ser encontrados através dos sites de busca da internet.

OBS: Este atenuador de potência não tem "bypass", porque para isso seria necessário acrescentar um 6º plug adicional à direita e também uma chave interruptora para se desligar o resistor fixo.

Antes de mais nada, é importante frisar que atenuadores de potência são estritamente para uso em amplificadores valvulados. O seu uso em amplificadores transistorizados ou solid-state pode resultar na queima dos transistores de potência desses amplificadores.

Passando agora à montagem propriamente dita:

Material necessário:
1 resistor de potência fixo de 25 ohms/100W de 5% (mais caro) ou 10% de tolerância.
1 resistor de potência variável de 30 ohms/100W de 10% de tolerância com 3 abraçadeiras (cursores) para regulagem.
1 caixa metálica com pés de borracha, de 20cm de largura por 15 cm de profundidade, ou outra em que caibam os resistores.
5 jacks fêmea de guitarra.
4 parafusos com porcas para fixar os suportes de fixação dos resistores na caixa.
3 (ou 7) parafusos de latão com arruelas e porcas de latão para fixação dos fios ao resistores.
1 cabo com 2 plugs P10 macho, mas feito com fios grossos do tipo usado para ligar alto-falantes.

Além disso, é necessário fio encapado, solda, ferro de soldar de 30W e furadeira para fazer os furos na caixa.

Agora, o principal que é o esquema elétrico para a montagem:

http://img269.imageshack.us/i/ramsay0712.jpg/

As fotos abaixo mostram as diversas fases da montagem do protótipo.

http://img211.imageshack.us/i/ramsay100494.jpg/
http://img294.imageshack.us/i/ramsay200492.jpg/
http://img85.imageshack.us/i/ramsay0714.jpg/
http://img40.imageshack.us/i/ramsay300496.jpg/
http://img36.imageshack.us/i/ramsay400508.jpg
http://img692.imageshack.us/i/ramsay500500.jpg/
http://img513.imageshack.us/i/ramsay600509.jpg/
http://img686.imageshack.us/i/ramsay700512.jpg/


Como a caixa que foi utilizada no protótipo tem tampa superior, foi utilizado um chicote de fios para ligação dos jacks fêmea aos resistores.
Mas, utilizando-se uma caixa com tampa inferior, é bem mais interessante colocar tanto os resistores, como os jacks fêmea, no mesmo plano, ou seja, na parte de cima da caixa, fazendo com que a ligação dos fios dos jacks fêmea aos resistores seja mais curta e direta.

Uma vez terminada a montagem, vamos ao:

Modo de usar:

1) No 5º plug fêmea à direita, vai ligado o cabo com plug P10 que vem da caixa com alto-falante(s) e ele fica sempre aí.

2) Com o cabo com 2 plugs P10 macho, ligue a saída do cabeçote valvulado em um dos 4 jacks fêmea e quanto mais à esquerda, maior a atenuação, variando de –2,5 db a –10db.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE: Sempre que for mudar o nível de atenuação, ou seja, antes de trocar o plug P10 que vem do amplificador de lugar, é obrigatório que se use o stand-by ou se desligue o amplificador, sob pena de poder se danificar o mesmo se não se adotar tal procedimento!!

Funcionamento:
O atenuador foi testado e funcionou perfeitamente por 4 horas a fio, sem apresentar aquecimento excessivo, ou seja, os resistores esquentam, mas não a ponto de queimar o dedo.
Não houve alteração significativa no timbre, nem nas duas atenuações mais altas de –7,5 db e –10db, sendo que nesta última, o volume do amplificador foi colocado no máximo e mesmo assim o nível de som ainda ficou confortável para uso residencial.

Considerações finais:

Os níveis de atenuação podem ser variados, bastando afrouxar os parafusos das abraçadeiras e deslocá-los a seu critério pelo corpo do resistor, isto com o atenuador desplugado, é óbvio.

Pode ser que com amplificadores de 100W ou mais o nível de atenuação obtido fique um pouco aquém do desejado, mas, isso acontece com quaisquer atenuadores passívos.

marv
Veterano
# fev/10
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Ramsay

Muito bom o esquema eletrico !!

Topico excelente. Com certeza vai ajudar muita gente.

[]´s
Marv

Renkar
Veterano
# fev/10
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Ramsay

Muito bom o tópico cara!!
Bem explicado!
Valeu!!
Depois vou montar um aqui também.

Abraço!

MauricioBahia
Moderador
# fev/10
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Boa!

Renkar
Veterano
# fev/10
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Uma dúvida..
Utilizando esse atenuador vai haver alteração na impedancia que o ampli está enxergando?
Fazendo uns cálculos aqui me pareceu que sim..
Abraço!

Ramsay
Veterano
# fev/10
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Agradeço a todos pelos elogios!!

Renkar, o circuito desse atenuador é baseado no Dr. Z Airbrake que é considerado um dos melhores atenuadores do mercado e, não sei qual é a base de cálculo dele, mas sei que não se baseia nos cálculos tradicionais de L-Pad, tanto que ele trabalha com quaisquer impedâncias, seja com 4, 8 ou 16 ohms, ao contrário de outros atenuadores como o THD Hot Plate que faz um atenuador diferente para cada impedância.

Então, esse atenuador, é na verdade um Dr Z Airbrake capado, ou seja, sem o potenciômetro de bedrom level e sem a chave seletora, cuja função é exercida pelos 5 jacks fêmea.

Veja o review Dr. Z Airbrake no link abaixo:
http://reviews.harmony-central.com/reviews/Effects/product/Dr.+Z+Ampli fication/Air+Brake/10/1

Agora, me tirem uma dúvida: Pra que servem as letras B, I e U que aparecem em cima da caixa onde se posta uma resposta??

Prometherion
Veterano
# fev/10
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Parabéns cara! Muito bom!

lemingue
Veterano
# fev/10 · Editado por: lemingue
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Ramsay

Negrito, itálico e sublinhado.

Os outros são para postar link, fazer uma tablatura e postar vídeo do ytb (respectivamente).

Bem legal seu tutorial!

tatus
Veterano
# fev/10
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Parece aqueles resistores de controle de autorama antigo, parabéns pela boa vontade e obrigado,
Abraço!

Renkar
Veterano
# fev/10
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Ramsay
Saquei cara.
Gostei p/ caramba dos reviews!
Muita gente falando que ele suga menos timbre que o THD Hotplate.
Então é tranquilo mesmo!

E num é necessário ligar o terra na carcaça do atenuador não né?
As vezes é até desaconselhável, não sei.. rsrs

Abraço!

carlos adolphs
Veterano
# fev/10 · Editado por: carlos adolphs
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Ramsay
Buenas!Beleza a sua iniciativa.Se vc me permite, gostaria de tecer alguns comentários.Pelo seu esquema, na posição 0 dB, vc terá o resistor de 25 ohms em paralelo com a caixa, e supondo que a mesma seja 8 ohms, a resultante em determinada frequência será de 6, 06 ohms.
Ok, este seu ramal terá então 6 ohms aproximadamente.Quando vc passar à posição 2,5, vc vai intercalar + 25 ohms em série com esse ramal, totalizando 31 ohms,[/b]que será o que o amplificador enxergará e assim por diante até a posição 10, quando a resistencia total será de 106 ohms[b].Na realidade, a queda de nível está se dando em função da queda de potência do estágio final pelo aumento da impedância de carga(estou considerando os 8 ohms como resistência pura).Se for em um valvulado, o efeito será o aumento da impedância refletida no primário do trafo de saída, que é bom em certo aspecto, mas pode aumentar a distorção.Já o amp SS vai ter a queda real da potência,sendo que dependendo da construção do estágio de power, podem aparecer picos de voltagem que podem destruir os transistores de saída.Sem problemas!Basta vc inverter o jack de 0 dB pelo de 10 dB e inverter a escala.Assim o ampli sempre verá uma impedância mínima em torno de 6 ohms até um máximo em torno de 18 ohms, e vc continuará com suas atenuações normais.
Um abraço!

Renkar
Veterano
# fev/10
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carlos adolphs
Grande Carlos Adolphs!

Então isso significa que a maior impedância ligada na saída do power não trará prejuízo para o ampli valvulado a longo prazo?
Isso, claro, desconsiderando o desgaste natural pelo ampli estar funcionando por mais tempo com o power saturado.

Abraço!

Ramsay
Veterano
# fev/10
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carlos adolphs

Eu entendo o seu ponto de vista, só que em todo atenuador de potência do tipo L-Pad o resistor fixo shunt) é sempre ligado em paralelo com o alto-falante.

É uma questão de se tentar, agora o que pode acontecer eu não sei!
Mas, a princípio, acredito que o resistor fixo deva esquentar bem mais!

Será que ligando desse jeito que vc sugere os níveis de atenuação não iriam cair, ou então o timbre não seria mais sugado??

Qualquer dia desses eu vou tentar ligar do jeito que vc sugere e ver o que acontece!!

E outra coisa, na posição -10, a resistência enxergada pelo amp valvulado seria de 30+6,06=36 ohms e não 106 ohms.
E esse valor refletido no primário do transformador é tranquilo, tanto para as válvulas de potência quanto para o próprio trafo de saída.

Agora quando não é ligado falante nenhum na saída do amp, aí sim a resistência refletida para o primário é infinita e aí é que as coisas complicam e o trafo de saída e as válvulas podem queimar!!

carlos adolphs
Veterano
# fev/10 · Editado por: carlos adolphs
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Ramsay
Desculpe, vc realmente tem razão, quando lí a lista de material captei invertido em vez de 30 ohms 100 watts, lí 100 ohms 30 watts( coisa de DNA- data de nascimento antiga).Neste caso, pode manter como está, pois realmente a diferença não será grande e os resistores aquecerão menos.Desculpe mais uma vez pela intromissão!Um abraço!
Renkar
Fala grande!Impedâncias maiores realmente não causarão grande mal, desde que não sejam exageradamente grandes, lógico!Um grande abraço!

Del-Rei
Veterano
# fev/10
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hum... as imagens não abrem....

Tiago O.
Veterano
# fev/10
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Ramsay

O custo total do projeto saiu em quanto?

É uma saída mais barata q comprar um pronto?

Vlw, mto bom o tutorial!

Renkar
Veterano
# fev/10
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Ramsay
Opa cara!
E os resistores vc encomendou com qual fabricante? Eles tem site?


carlos adolphs
Valeu Carlos!
Abraço!

Ramsay
Veterano
# fev/10
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Tiago O.

Considerando que eu já tinha a caixa, o custo do atenuador ficou em torno de R$220,00.

Já um pronto, como o THD Hot Plate sai por mais de R$1000,00, como você pode conferir no link abaixo:
http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-132705629-atenuador-thd-hot-pla te-8-ohms-_JM

Renkar

Os resistores foram encomendados na DMP, no escritório deles no centro do Rio de Janeiro-RJ.
O endereço, eu não sei se posso postar, ou é contra as regras do fórum!!

Agora há pouco eu passei lá e perguntei se eles tem site na internet e disseram que não tem.
Eu perguntei aonde fica a fábrica e o Carlos Henrique (vendedor) me informou que fica em São Paulo, mas eles não tem escritório lá (achei estranho!!) e que tudo tem que passar por esse escritório no Rio de Janeiro e que eles remetem para outros estados!!
Em todo caso, eu vou te passar o email da loja que é o seguinte:
dmploja@ig.com

Eu confesso que achei o preço deles meio salgado, R$90,00 o resistor variável com tolerância de 10% e R$100,00 o resistor fixo com tolerância de 5% mais 2xR$10,00, pelos 4 suportes de fixação, que segundo eles são fabricados em outro lugar.

Eu acho que se você procurar no Google, talvez encontre empresas que produzam os resistores com preços mais atrativos!!

Deco_ufrj
Veterano
# fev/10 · Editado por: Deco_ufrj
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Ramsay
kra, eu tenho uma dúvida.... caixas de som pra PA tem dentro delas um sistema de atenuação no divisor de frequencia... por exemplo, uma caixa constituida de um woofer 300W + um driver ti 100W vai ter uma atenuação de 6db na saida do driver, assim, mesmo que você jogue os 300W na caixa, soh 75W vai chegar no driver, impedindo que você estoure seus auto falantes...

esses atenuadores são resistores, desses baratinhos q se compra em casa de material eletrico, ligados em serie com o auto falante... pq que não daria pra fazer um atenuador desse tipo pra um amplificador valvulado? assim você gastaria uns R$10 ao inves de R$200...

Ramsay
Veterano
# fev/10
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Deco_ufrj

Você está confundindo um pouco as coisas!!
Esses resistores que existem em um divisor de frequência nunca estão ligados em série direto com a saída do amplificador ou os alto-falantes, mas, normalmente em paralelo com indutores ou em série com capacitores do divisor de frequência pra ajudar a sintonizar as frequências de crossover do divisor.

Ou seja, esses resistores são apenas coadjuvantes, porque a atenuação de 6db ou mais é conseguida pela combinação adequada dos diversos indutores e capacitores que compõem o divisor de frequência.

Se vc tentasse fazer um atenuador com esses resistores baratinhos de divisores de frequência, eles fumariam e torrariam em 10 segundos entende??

Deco_ufrj
Veterano
# fev/10 · Editado por: Deco_ufrj
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Ramsay
Ou seja, esses resistores são apenas coadjuvantes, porque a atenuação de 6db ou mais é conseguida pela combinação adequada dos diversos indutores e capacitores que compõem o divisor de frequência.

Isso daí vai definir a ordem do divisor, ou seja, com qual "velocidade" ele vai cortar o som... 6db/oitava... 12db/oitava.... ou 18db/oitava...

a atenuação na saida de uma via é pra evitar que você jogue uma potencia superior ao do autofalante... o no caso de um amp valvulado, pra você reduzir a potencia que chega no falante pra ficar mais baixo...

O esquema da ligação do resistor é esse:

ta dificil fazer o esquema.. kkkk espero q entenda...


[+]--------[C]----[R]-----------------------
----------------------------------------------|-/|
----------------------------------------------|/-| auto falante
----------------------------------------------|\-|
----------------------------------------------|-\|
[-]-------------------------------------------



pelo q eu entendo, isso eh ligar em serie... esse seria um divisor passa alta de 6db/oitava (pq é soh um capacitor) com atenuação na saida do drive em xdb (x depende da atenuação que você quiser e determina a resistencia do resitor q vc vai precisar usar)....

tipo, eu to comentando isso, pq esse sistema é usado pra grandes potencias... 300W rms... 800W rms... com atenuação de 6, 9 db... ou seja, reduz de 800w pra 100w! potencia bem superior aos 100W de um amp de guitarra que poderia ser reduzido, seguindo essa linha, de 100w pra 12w... imagina vc com um head 4x12 100W podendo tocar no talo dentro de casa pq soh vai chegar 12w nos falantes? uhauhauha

tipo, to querendo entender mesmo saca? pq seria uma coisa muito util pra todos nos guitarristas....

Deco_ufrj
Veterano
# fev/10 · Editado por: Deco_ufrj
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por exemplo nesse caso q eu desenhei, se o seu falante tiver uma IMPEDANCIA de 8ohms... e voce quiser atenuar 9db, ou seja, reduzir 1/8 da potencia, você coloca em serie um resistor de 10ohms...

Ramsay
Veterano
# fev/10
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Deco_ufrj

No caso não é a velocidade com que ele vai cortar o som e sim a intensidade da redução de 6, 12 ou 18db.

Pelo seu esquema, o resistor R está em série com o C e dessa forma, a corrente que vai passar pelo resistor é pequena e só por isso o resistor é de baixa dissipação (de poucos watts).

E do jeito que está configurado, a frequência que vai passar é de médios ou agudos (dependendo do valor do capacitor) e vai ser ligado a um mid-range ou a um tweeter.

Explicando melhor, como a maior parte da potência de saída de um amplificador vai para o alto-falante de graves (woofer) e o resistor R não tem nenhuma conexão direta com o woofer, ele pode ter pouca potência de dissipação, porque, conforme eu disse antes, os niveis de atenuação são obtidos pelos indutores e capacitores e não por resistores!!

Deco_ufrj
Veterano
# fev/10
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Ramsay
aaaah agora sim! uhauhauha liga nao cara, sou teimoso mesmo... nao gosto de achsismos, gosto de entender de fato as coisas...

faz sentido q nesse caso as maiores potencias sejam realmente pros falantes de graves, q não possuem nenhum resistor... alem dos falantes de guitarra atuarem numa faixa bem grande de frequencia, o que faria o resistor "trabalhar muito" e aquecer demais, seria isso neh?

Ramsay
Veterano
# fev/10
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Deco_ufrj

Com certeza, é isso mesmo!!
Divisores de frequência só se justificam em amplificadores Hi-fi e PA e a função deles não é atenuar, mas, sim distribuir de forma correta a potência de um amplificador (não valvulado) pelos diferentes tipos de alto-falantes utilizados, ou seja, graves (woofer) médios (mid-range) e agudos (tweeter), simples assim!!
Ou seja, para amplificadores de guitarra, os divisores de frequência são inúteis!!

VICTORPP
Veterano
# abr/10
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Ramsay, eu tenho 1 amplificador valvulado Laney VH-100R (100Watts) e 1 caixa (feita por mim) de 2 falantes (configurada p/ 16ohm). Este esquema server ou pode ser alterado os valotres dos resistores para atender especificadamente meu amplificador para minha caixa?

edalko
Veterano
# abr/10
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Pois bem, tenho um amplificador Mesa Boogie Mark III Imbuya, com saíde de 8ohms e 100W. Esses dias troquei o falante Vintage30 por Eminence V12 e ele ganhou ainda mais volume.

A necessidade de um atenuador é clara.

Então, coloquei a mão na massa.

Primeiramente, foi uma dificuldade me definir entre os resistores, porque eu tava com vários esquemas na mão, inclusive de L-PAD que tem construção e valores diferentes dos resistores de potencia.
APós algumas trocas, decidi por fazer esse projeto.

Problema 1: não encontrei os resistores de 25ohms/100w fixo e 30ohms/100W variável.

Contudo, achei resistores de potencia de 100ohms/100W variável.
Deste modo, poderia regulá-los para deixar de acordo com o esquema.

Devo destacar que no meu caso, eu utilizaria os resistores na maior atenuação do projeto do Ramsay, ou seja, buscando -12db.

Fiz o esquema, conforme as fotos do atenuador tiradas por Ramsay

Ficou assim: Atenuador

Problema 2: finalizado as ligações dos fios internos, conforme o modelo pronto de Ramsay, testei o produto e tive uma redução pouco significativa de volume.
Talvez algo em torno de 10 a 15% de redução no volume.
Tentei alterar os valores nos resistores, colocando inclusive o de cima com 30ohms e o de baixo com 30ohms e nada alterou no resultado final.

Problema 3: ao analisar novamente o circuito, comparei o meu projeto com o rascunho publicado pelo Ramsay, e notei que, salvo engano meu, o próprio atenuador do Ramsay está em desacordo com o manuscrito do projeto.

Para tanto, fiz um modelo comparando primeiro o modelo de ligação dos fios do protótipo do Ramsay e abaixo a ligação de acordo com o manuscrito:

comparando protótipo e modelo

Pensei que isso resolveria. Mudei as ligações dos fios e fui testar.

Problema 4: O resultado de atenuação foi igual à ligação anterior.

PERGUNTO

O que está errado???
Porque não estou tendo a atenuação máxima do projeto?
O fato de estar usando resistores variáveis de 100ohms pode estar influenciando no resultado final??
Quais valores em ohms que devo deixar em cada resistor para ter, no final, apenas 15 ou 20% da potencia total do amp??

Agradeço imensamente a colaboração!!!!

carlos adolphs
Veterano
# abr/10 · Editado por: carlos adolphs
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edalko
Buenas!Na realidade o cálculo de atenuadores se faz por meio de uma fórmula para a resistência em paralelo ao alto falante e outra para a resistência série.A fórmula para a paralela é:
(10^(-A/20))xZ
RP=------------------
(10^(A/20))
Ou seja RP(resistência paralela) é igual a 10 elevado ao expoente de A negativo(valor de atenuação desejado) sobre 20 , tudo vezes a impedância do falante(Z), divididos por 10 ao expoente de A positivo sobre 20.
Para a resistência série usamos:


RS= Z- (( 1/Z)+(1/RP))

Ou seja RS(resistência série) é igual à impedância do falante(Z) menos a soma de 1 dividido por Z mais 1 dividido pela resistência paralela, achada no cálculo anterior.Queima a mufa!!!

Na prática, só vai reduzindo a resistência em paralelo com o alto falante até obter o resultado desejado.
Um abraço!

ogaitnas
Veterano
# abr/10
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Legal o post, vou ver se arranjo os componentes para montar um para mim...

edalko
Veterano
# abr/10
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carlos adolphs

Cara, acho legal que vc além de conhecer tudo, sempre posta com fundamento bacana.
Mas, o intuito era obter apenas uma resposta simples do tipo:

"No teu protótipo aí, coloque o resistor de cima em tantos ohms, e o o de baixo em tantos ohms, assim vc obterá maior atenuação" hahahaha

Vou lançar as formulas no excel e ver o resultado.
Valeu!!!

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