2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система активного шумоподавления своими руками

Deus-Ex › Блог › Система активного шумоподавления (Звук в противофазе, Active Noise Control, Active Noise Cancellation, ANC, Active Noise Reduction, ANR)

Система активного шумоподавления (Active Noise Control, Active Noise Cancellation, ANC, Active Noise Reduction, ANR) является современной высокотехнологической разработкой, нашедшей широкое применение в различных технических устройствах: аудиосистемах, оргтехнике, автомобилях, самолетах, подводных лодках и даже космических кораблях. Первым автомобилем, использующим активное шумоподавление стал люксовый японский седан Honda Legend (Acura RL — на американском рынке) в 2004 году, а вторым — Toyota в 2008 году. В настоящее время система активного шумоподавления устанавливается на некоторые модели автомобилей Audi, Buick, Cadillac, Ford, Honda.

Система активного шумоподавления предназначена для подавления шума от двигателя, других агрегатов, движения по дорожному покрытию в салоне автомобиля. Система позволяет снизить уровень низкочастотных шумов на 5-10 ДБ, чем достигается уровень комфорта соизмеримый с шумоизоляцией элитного лимузина.

Наряду с повышением комфорта, применение системы шумоподавления обеспечивает снижение вибрации конструктивных элементов, вызванной звуковыми колебаниями, за счет чего уменьшается износ этих элементов и потребление топлива.

Система активного шумоподавления включает микрофоны, электронный блок управления, аудиосистему и динамики.

Схема системы активного шумоподавления
Микрофоны устанавливаются на потолке салона автомобиля и непосредственно воспринимают негативные шумы. Сигнал от микрофонов поступает в электронный блок управления, где в соответствии с частотой вращения коленчатого вала двигателя формируются управляющие воздействия на аудиосистему.

Аудиосистема генерирует акустические сигналы в противофазе к шуму, чем достигается его подавление. В системе активного шумоподавления используется отдельная аудиосистема.

Усиленные акустические сигналы с аудиосистемы подаются на динамики, из которых два установлены в передних дверях и один (сабвуфер) за задним сиденьем.

Конструктивным и технологическим продолжением системы активного шумоподавления является т.н. система активного звукового оформления (Active Sound Design, ASD). В настоящее время система устанавливается на автомобили Mini от BMW.

Система активного звукового оформления
Принцип работы системы ASD построен на изменении звуковых волн с целью получения желаемого тона работы выпускной системы. Конструктивно все построено так же, как в системе активного шумоподавления: микрофоны – блок управления – аудиосистема – динамики. Только на выходе аудиосистемы не противофаза, а измененный звук.

Изменение характера звучания выпускной системы производится с помощью кнопок на приборной панели автомобиля. Переключение кнопок позволяет воспроизвести звучание выпускной системы четырех разных двигателей.

Несмотря на высокую техническую сложность, практической пользы система активного звукового оформления не имеет, а, в основном, удовлетворяет драйверские амбиции владельца. Необходимо отметить, что активный звук не слышен за пределами салона автомобиля (при закрытых стеклах дверей).

Специалисты Bose разработали чип, который можно интегрировать чуть ли не в любую мультимедийную систему автомобиля. Благодаря этому решению система активного шумоподавления будет работать даже в том случае, если автомобиль не снабжен более ни одним продуктом от Bose. Единственное ограничение – это частотные характеристики самой акустики.

Согласно заявлению Bose, созданное ими решение предусматривает возможность настройки под каждую конкретную модель. По предварительному плану, руководство компании рассматривает возможность оснащения подобными чипами автомобилей разных производителей еще на конвейере.

В отличие от предложенного решения Bose, в готовых автомобилях может использоваться не штатная аудиосистема, а дополнительная — частотный диапазон которой специально настроен исключительно для шумоподавления.

Chevrolet Equinox Равноденствие › Logbook › Система активного шумоподавления (Active Noise Cancellation)

Расшифровывая RPO коды комплектации отцовского equinox-а, обнаружил интересное оборудование – оказывается на машине установлена так называемая Система активного шумоподавления (Active Noise Cancellation) далее ANC. RPO код VQN.

Инженеры GM так хотели сделать «идеальный» и тихий двигатель, что додумались до этой системы. Точнее, позаимствовали эту идею то ли у Toyota, то ли у Honda.
В общем, меньше лирики, больше смысла.

Так вот, система ANC внедряется на автомобили Chevrolet Equinox и GMC Terrain, начиная с 2010 года выпуска. Смысл работы системы заключается в уменьшении шума на определённых скоростях, при определённых оборотах двигателя путём создания звуковых волн определённой частоты.

Сама система внедрена в штатную аудиосистему автомобиля и работает в связке с ней.

Она состоит из четырёх компонентов:
1. Модуль ANC

2. Микрофоны (2 штуки)
3. Аудиоусилитель
4. Динамики

Система использует в своей работе два микрофона, установленных в потолке для обнаружения шума в автомобиле, вызванного двигателем и RPM сигнал от тахометра для определения скорости вращения двигателя. Для чего, спросите, сигнал от тахометра? Всё просто – что бы система могла понимать, что нежелательный шум идёт именно от двигателя, а не от разговоров пассажиров или шума дороги, ветра.

Микрофоны, установленные в салоне автомобиля, улавливают амплитуду и фазу звуковых волн шума двигателя и передают эту информацию в модуль ANC. Процессор в модуле анализирует эту информацию и на её основе генерирует звуковые волны, которые имеют ту же амплитуду, как и шум двигателя, но с перевернутыми фазами. Эти перевернутые звуковые волны направляются через динамики в передних дверях автомобиля и сабвуфер в задней части таким образом, что в сочетании с оригинальной звуковой волной шума двигателя происходит их компенсация друг друга. Система позволяет снизить уровень низкочастотных шумов на 5-8 ДБ, чем достигается уровень комфорта соизмеримый с шумоизоляцией элитного лимузина. (Ну, эт они, конечно, загнули))

Читать еще:  Ремни безопасности на оку задние установка

Вот такая вот система. Плюс, ещё по утверждению GM, эта система позволяет экономить топливо. Во-первых, тем, что не используются дополнительные звукопоглощающие изоляционные материалы, увеличивающие вес автомобиля. А во-вторых, наш двигатель имеет такую особенность, что в диапазоне до 2000 оборотов в минуту у него самый экономичный режим работы (в основном на холостых), но в то же время в этом диапазоне он производит очень много вибраций и низкочастотного шума. А система позволяет безболезненно потребителю не слышать этого и экономить при этом топливо.))

Да, для корректной работы системы рекомендуется не закрывать ничем динамик сабвуфера.

Так же не стоит забывать, что система ANC является частью аудиосистемы автомобиля и поэтому все её составляющие (усилитель, динамики) должны быть в рабочем состоянии, чтобы система ANC правильно функционировала.

Лично я немного насторожено отнёсся к этой информации, так как не совсем верю в чудодейственную силу электроники там, где бессильны физика и механика))
Хотя, могу ошибаться…))

Система активного шумоподавления своими руками

Рекомендованные сообщения

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Похожие публикации

Всем привет..увлекаюсь электроникой..люблю копатся в ней ремонтировать. вот решил переходить на новый уровень.развеваться дальше выше. углубляться в создание и проектирование приборов . в данный момент решил что надо попробывать сделать лабороторный источник питания. купил лазерный принтер для лута. пару текстолита ..и набор сверлышек под отверстия радиокомпонентов. и начал искать схему для исполнения блока питания..и тут чем больше bitim тем больше вопросов а после ответов на вопросы их ещё больше становиться. 3 сутки поиска всё больше и больше водят из угла в угол. и я понял без специалистов и и их помощи мне не обойтись. поэтому я тут пришол к вам. до вчерашней ночи к разработки я взял схему указанную на рисунки первом .но начал получать куча негативных коментариев о этой схеме от того что она сложная и до что без дарная не рабочая и глупая. вообщем не буду затягивать со своим повествованием..(хотя для первого приветственного сообщения на сайте можно)ВОПРОС МОЙ ТАКОВ-подскажите в выборе проекта для лабороторного источника питания с характеристиками 0-15в 2а обе величины регулируемые..также с индекатором к.з на подключаемом устройстве. и индикаторе потребления тока. во общем все эти характеристики я взял с обычного китайского блока питания я хун который у меня был но мне пришлось с ним попрощаться..но при этом новый покупать не хочу. не потому что не хочу а потому что хочу сам сделать во первых во вторых как уже говорил вникать в более сложные ступени электроники. заранее спасибо за ваши советы. и да P/s если кто то откликнится на мо вопрос просьбу..то схуме хотелось бы с печатной платой для лута. Всем добра.

Всем привет ! Прошу помощи у ПРОФИ И У ЛЮБИТЕЛЕЙ
,так как сам в теории плохо соображаю но могу
неплохо паять ! 😯 Ищу схемку микшера на
микросхеме:
TL071
TL072
OP07
4558D
HA1768
так как они у меня имеются в наличии .
Микшер нужен в комбик !
Для него же делаю и ревербиратор на 5 ти
микросхемах РТ2339:
В микшере должны быть входа ! —
1) (моно)для микрофона
2) (моно)для гитары
3) (стерео)для подключения минусовки
И выхода :
1) (стерео) на усилитель
2) (стерео) на наушники

Помогите братцы ! 😯
Нашел недавно схемку на сайте http://soundbass.org.ua/primochki/prostoj-miksher-svoimi-rukami.html ,но по коментам в схеме
есть ошибка . — срезаются низкие частоты .
Можете посмотреть и найти ошибку ? Уповаю на
вас эксперты — мастодонты !

И так вечер добрый, описание немного пред истории
У меня автосигнализация в авто марки конвой convoy в комплекте 2 брелка, первый который с экраном он на фото справа работает от 1,5 вольтовой батарейки. Второй как на фото слева работает от батарейки 12 вольт формат которой а27 и так проблема именно с ним.
Работает от новой батарейки 1 день максим два дня, потом наблюдаю что перегорел светодиод он был синим, думаю поставлю другой и новую батарейку. Впаял светодиод зеленый, вставил новую батарейку проверил на работоспособность, открывает машину-закрывает се хорошо думаю ну все прошло буду пользоваться. Брелок был в кармане до 5 дней но я не пользовался ним вообще. Думаю попробую отрыть светодиод не мерцает вообще и снова огорчение. Купил снова батарейку вставляю и тут началось светодиод зеленый просто начинает мерцать, вынимаю вставляю и снова тоже только он горит и все( хотя мерцать должен только когда я нажимаю кнопку открыть либо закрыть, плату прозвонил тестером и сам и с соседом. Блин кнопки не коротят, тоесть только при нажиме пропускает ток.
Я уже плату спиртом протер, прошел по контактам паялом ничего не меняеться. Смотрел через лупу даже не знаю что делать дальше помощь ваша нужна.

Читать еще:  Окислилась плата что делать

Вот фото самой платы помогите разобраться!
Сам брелок то открывает двери и закрывает просто батарейка садиться за сутки двое трое, даже дюрасел но 4-5 дней

Как работает активное шумоподавление в наушниках

Выбирая наушники для улицы и поездок, большое внимание стоит уделить степени их шумоизоляции. Существует пассивная и активная шумоизоляция. В первом случае посторонние звуки глушатся массивными амбушюрами, вкладышами особой конструкции и другими ухищрениями. Однако чтобы наушники с тяжелыми амбушюрами не сползали, приходится делать тугие дужки, от которых может разболеться голова. Вкладыши «елочкой», похожие на беруши и лучше всего защищающие от шумов, подойдут не каждому уху. Да и полностью изолировать от внешних звуков все эти ухищрения все равно не могут. С таким справится только активная шумоизоляция, она убирает внешние звуки с помощью электронных схем.

Минутка истории

Первые наушники Bose с активным шумоподавлением

Первые патенты касательно активного шумоподавления появились еще в 1930-х годах. Однако долго не существовало возможности создать достаточно точную электронную начинку. Первые попытки сделать наушники с «шумодавом» были предприняты в конце 50-х, впервые же гарнитура с активным шумоподавлением была использована только в 80-х годах астронавтами во время полета вокруг Земли, а затем применялась в авиации. Ее изобрел профессор Амар Бозе, впоследствии он основал компанию Bose, которая одной из первых начала производить наушники с активным шумоподавлением для массового рынка.

Как работает

Звук — это акустические волны. Если взять звуковую волну шумов с улицы, инвертировать фазу, т.е. отзеркалить ее, а затем направить на исходную — они друг друга компенсируют «в ноль». Поэтому активное шумоподавление в наушниках состоит из:

  1. Микрофона, который обычно располагается с тыльной стороны каждого наушника. Он ловит все звуки окружающей среды.
  2. Электронной начинки, которая инвертирует на 180˚ все, что услышал микрофон и посылает в динамик наушника.
  3. Аккумулятора или батарейки, потому что такое устройство требует электричества для работы.
  4. Динамика, который играет музыку вместе с «антишумом».

Внешний шум попадает в микрофон наушника, инвертируется и подается в динамик. В итоге волны с улицы и их отзеркаленные копии взаимно уничтожают друг друга, и в теории слушатель наслаждается музыкой в абсолютной тишине, без лишнего шума и призвуков.

Есть два основных способа сделать инверсию сигнала. Первый — аналоговый, на транзисторах, схемы подобных шумодавов просты, появились довольно давно и сегодня нередко применяются в аудиотехнике, к примеру, предусилителях и звуковых картах.

Однако для реализации качественного шумоподавления недостаточно простой инверсии, нужно учесть еще целый ряд нюансов: убрать шум микрофона и возникающие в схеме гармоники и резонансы, преобразовать звук с учетом АЧХ микрофона и АЧХ динамиков, вычесть сигнал из динамиков: музыку, которую неизбежно будет ловить рядом расположенный микрофон, учесть изменения шумового сигнала при прохождении через корпус наушников и т.д. Получается довольно сложная цепочка обработки, для реализации которой в современных наушниках применяется DSP-процессоры. То есть, аудиосигнал преобразуется в нули и единицы, потом с ним выполняются все «фокусы», далее он снова преобразуется в волну и только затем поступает в динамик наушника.

Несмотря на все высокие технологии, активное шумоподавление работает наиболее эффективно лишь с определенным диапазоном частот — от 100 до 1000 Гц. Это связано с ограниченным АЧХ небольших микрофонов, установленных в наушниках. Впрочем, частоты ниже 100 Гц глушить бесполезно — они настолько мощные, что все равно улавливаются всем телом. Частоты выше 1000 Гц хорошо глушат только наушники с несколькими микрофонами, один из которых настроен на низкие частоты, а другой — на высокие.

Тем не менее, именно на участке от 100 до 1000 Гц находятся наиболее раздражающие шумы: гул транспорта, завывание ветра, разговоры других людей. Так что активной шумоизоляции, работающей на этих частотах, в сочетании с пассивной — вполне достаточно для снижения шума на 20-30 Дб. В таких наушниках будет на 70 % тише, чем в обычных.

Читать еще:  Люк на буханку своими руками

Помимо потребительского рынка технология активного шумоподавления востребована операторами станков на шумных производствах, персоналом аэропортов, пилотами, спортсменами (особенно байкерами, гонщиками и стрелками), а также всеми, кому нужно общаться в условиях повышенной шумности.

Минусы активного шумоподавления

Кроме ограниченного спектра частот и очевидной зависимости от батарейки (позволяющей системе работать 15–30 часов), у активного шумоподавления есть и более существенные недостатки.

Во-первых, младшие и дешевые модели наушников с шумодавом» далеко не всегда справляются со своей задачей. Чтобы уловить звук и обернуть его по фазе нужно некоторое время, и слабый микроконтроллер дешевых наушников может просто не успеть в отведенные ему микросекунды. Ведь он должен выполнить свою задачу пока звук, зарегистрированный микрофонами на тыльной стороне наушника, добирается до его динамика. К примеру, расстояние между микрофоном и динамиком всего 1 см, тогда электронике нужно успеть все сделать за 0.0002 секунды! Если не уложится в это время, тогда волна и «антиволна» уже не будут полностью идентичны друг другу, и волшебства не произойдет.

Именно из-за этих технологических особенностей активное шумоподавление так долго не могло выйти на массовый рынок. Даже сегодня до сих пор ведутся исследования, призванные улучшить точность такой системы. К примеру, недавно ученые создали систему, позволяющую устройствам заранее видеть приближающиеся акустические волны и просчитывать «антишум» наперед.

Второй большой минус связан с качеством звучания. Многие слушатели отмечают его ухудшение при включенном режиме активного шумоподавления. Хотя многие топовые модели выдают по-настоящему взрослый и качественный звук, их младшие собратья не всегда могут этим похвастаться. Нередко шумодав — это компромисс между качеством звука и комфортом.

Наконец, третий недостаток. Для некоторых он может оказаться решающим. Дело в том, что у 5–7 % пользователей наушники с активным шумоподавлением вызывают симптомы, схожие с морской болезнью. Как правило, если человека часто укачивает в обычной жизни, то нормально пользоваться этой технологией вряд ли получится. Это происходит из-за попытки обмануть вестибулярный аппарат. Ведь человек слышит не только ухом, но и всем телом. При этом уши никаких звуков не слышат, в итоге мозг думает, что тело в полном покое, хотя оно посылает совершенно противоположные сигналы. Из-за этого могут возникать тошнота и головные боли.

Есть и другой момент. Исследования показали, что абсолютная тишина совсем не так полезна для организма, как некоторые себе представляют. В компаниях, создающих аудиотехнику, всегда есть «комната абсолютной тишины» (еще ее называют «безэховой камерой»). Она спроектирована так, чтобы рассеивать и поглощать все возникающие в ней звуки. Человеку трудно находиться в такой комнате дольше часа. Сначала появляются иллюзии вроде едва улавливаемого писка комара, затем дискомфорт начинают доставлять звуки организма: дыхание, стук сердца, урчание живота, после чего тревога и волнения нарастают настолько, что большинство посетителей с ужасом выбегают наружу. Конечно, наушники вряд ли могут оказать схожий эффект, ведь в них звучит музыка. Однако не всем слушателям эффект музыки в полной тишине может оказаться по душе. Некоторые находят звучание наушников с активным шумоподавлением слишком стерильным и раздражающим. Впрочем, это дело вкуса.

Так выглядит безэховая камера

Так или иначе, очень важно перед покупкой наушников с активным шумоподавлением послушать их 2-3 часа, чтобы понять реакцию своего организма на эту технологию.

Преимущества наушников с шумодавом

На 2019 год производители решили большинство недостатков. Появилось множество моделей наушников с по-настоящему качественным шумоподавлением. Они дают ощущение полной тишины, словно слушатель находится в заглушенной студии звукозаписи. Пользователи отмечают, что особенно хорошо они справляются с назойливыми монотонными шумами: метро, улица, поезд, автобус, самолет и т.д.

Не все наушники с активным шумоподавлением представляют собой громоздкие «головные телефоны». Не так давно Apple выпустила AirPods Pro — миниатюрные затычки с активным шумоподавлением, но похожие модели были и до этого релиза, как, например, проводные Audio-Technica ATH-ANC100BT или беспроводные Sony WF-1000XM3.

Начинка AirPods Pro

Конечно, малый размер «затычек» ограничивает их возможности. Для размещения микрофона и остальной электроники остается очень мало места. Поэтому они не могут заглушить резкие и громкие звуки, вроде внезапного грохота или криков детей, хотя шум дороги и транспорта устраняют без проблем.

По-настоящему почувствовать себя в вакууме космоса позволят только накладные полноразмерные наушники. Их размер дает возможность разместить в них сразу несколько микрофонов. Один устанавливается снаружи и улавливает средние и высокие частоты, а второй — внутри для низкочастотного гула. В сочетании с мягкими амбушюрами, отлично защищающими от внешнего мира, получается эффект почти абсолютной тишины.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector