W 2008 roku Toyota wprowadziła ciekawe, choć nie nowe rozwiązanie - system aktywnej redukcji hałasu, który pozwolił znacznie obniżyć poziom hałasu w samochodzie. System nie był szczególnie popularny w momencie premiery, ale z czasem wszystko się zmienia i prawdopodobnie stanie się jedną z najbardziej poszukiwanych technologii.
Cel systemu samochodowego
Podczas pracy samochód wydaje dużo hałasu o różnym natężeniu, pochodzącego z różnych mechanizmów – podwozia, silnika, skrzyni biegów i elementów nadwozia. Poszukiwanie sposobów na eliminację hałasu trwa od dawna i bardzo skutecznie: nowoczesne maszyny są prawie bezgłośne. Mimo to podczas jazdy z dużą prędkością w przedziale pasażerskim utrzymuje się hałas osób trzecich, powodując dyskomfort dla pasażerów i kierowcy.
Własny sposób na wyeliminowanieProblem ten zaproponowała w 2008 roku Toyota, wprowadzając w samochodzie aktywny system redukcji hałasu. Sama technologia nie była bynajmniej nowa, ale po raz pierwszy została zastosowana w przemyśle motoryzacyjnym, gdzie okazała się skuteczna.
Nowoczesne systemy redukcji hałasu zmniejszają ogólny poziom hałasu o 5-8 dB, pracując głównie z drganiami dźwiękowymi o niskiej częstotliwości, które tworzą kurtynę akustyczną w kabinie. Wielu producentów samochodów opracowuje takie systemy, które pozwalają na wyposażenie ich w najnowocześniejsze samochody.
Działanie systemu redukcji hałasu w teorii
Kontrola hałasu była tradycyjnie wykonywana w sposób pasywny – albo źródło hałasu, albo miejsce, które powinno być chronione przed dźwiękami, zostało zabezpieczone materiałami dźwiękochłonnymi i odbijającymi dźwięk, które są uważane za hałas pasywny system redukcji. System aktywny jest bardziej wydajny – np. tłumiki samochodowe, które w swojej pracy wykorzystują właściwości fal dźwiękowych. Możesz również wyeliminować dźwięki innych firm za pomocą elektroniki.
Dźwięk to fala składająca się z naprzemiennych obszarów niskiego i wysokiego ciśnienia, poruszająca się z prędkością 330 m/s. Jak każda inna fala, fale dźwiękowe mogą podlegać dyfrakcji, interferencji, czyli oddziaływaniu ze sobą. Najbardziej interesująca jest interferencja dla obszaru badań ANC.
Zakłócenia mogą wywołać nieoczekiwane i dość interesujące rezultaty. Na przykład spotkanie w tym samym punkcieprzestrzeń i faza, dwie fale dźwiękowe o tej samej częstotliwości wzajemnie się wzmacniają, odpowiednio, całkowita głośność w danym punkcie zostanie znacznie zwiększona. Najczęściej zjawisko to doświadczają posiadacze systemów stereo lub systemów audio z subwooferem – w pomieszczeniu, w którym są zainstalowane, jest kilka obszarów, w których bas staje się głębszy i mocniejszy. Podobny efekt tłumaczy się nakładaniem się dźwięków o niskiej częstotliwości w fazie w określonym punkcie jeden na drugim, co prowokuje ich wzmocnienie.
Istnieje również odwrotny efekt, który występuje, gdy fale nakładają się w przeciwfazie: obszary wysokiego ciśnienia nakładają się na obszary niskiego ciśnienia, co całkowicie tłumi falę. Jednak w praktyce nie można osiągnąć całkowitego wytłumienia fal, ale ogólne natężenie dźwięku można nadal zmniejszyć. W rzeczywistości aktywne systemy redukcji szumów opierają się na tym zjawisku.
Te systemy zostały po raz pierwszy wdrożone w słuchawkach przeznaczonych dla budowniczych, pracowników przemysłowych i innych organizacji, po czym technologię zaczęto stosować w słuchawkach do słuchania muzyki, samochodów i domów. Zasada działania systemu redukcji szumów jest dość prosta: po zewnętrznej stronie słuchawek zainstalowane są mikrofony, które odbierają dźwięki osób trzecich. Wbudowany blok elektroniki zmienia fazę dźwięków dochodzących z mikrofonów, dzięki czemu mogą być odtwarzane przez głośniki. W związku z tym dźwięki z głośników i dźwięki zewnętrzne są dostarczane do błony bębenkowej, a ponieważ znajdują się wantyfazy, a następnie gasną.
Systemy redukcji hałasu w samochodach działają w podobny sposób.
Samochodowe urządzenie do redukcji hałasu
Urządzenie do redukcji hałasu samochodu zawiera następujące elementy:
- Mikrofon sufitowy;
- System głośników umieszczonych w różnych punktach kabiny. Najczęściej używany system audio;
- Czujniki umieszczone na silniku, zawieszeniu i innych elementach pojazdu, które są głównymi źródłami dźwięku:
- Elektroniczna jednostka sterująca.
Jak działa aktywna redukcja hałasu w samochodach
Elektroniczna jednostka systemu odbiera informacje o hałasie pochodzącym od osób trzecich z czujników i mikrofonów. Na podstawie uzyskanych danych dokonywane są zmiany fazowe w dochodzących dźwiękach, które są odtwarzane przez głośniki i napotykając szumy w przeciwfazie, zmniejszają ich intensywność. W efekcie w kabinie powstaje przestrzeń, w której poziom hałasu silnika, kół i innych mechanizmów jest znacznie zmniejszony.
Zrób to sam aktywny system redukcji hałasu w samochodzie jest niezbędny bez czujników, ponieważ usuwają one hałas powstający przy uderzeniu zawieszenia i kół oraz inne ostre dźwięki. Klasyczny system głośników i mikrofonów przechwytuje tylko stałe i nieustanne dźwięki – gładki szum silnika, drgania karoserii czy szelest kół na nawierzchni drogi. System nie jestpotrafi reagować na gwałtowną zmianę dźwięków, przepuszczając głośne dźwięki - ryk, klang i inne.
Czujniki służą do śledzenia nagłych zmian tła dźwiękowego. Jednostka elektroniczna, na podstawie danych otrzymanych z czujników, dokonuje zmian w obrazie dźwiękowym tworzonym przez głośniki, dzięki czemu uzyskuje się skuteczniejsze tłumienie hałasu pochodzącego od osób trzecich.
Warto zauważyć, że poziom hałasu wytwarzany przez pojazdy wyposażone w aktywne systemy redukcji hałasu pozostaje niezmieniony, ponieważ system go nie eliminuje, ale tworzy przestrzeń w kabinie o obniżonym poziomie hałasu z zewnątrz. Takie technologie czynią jazdę bardziej komfortową, ale nie eliminują konieczności wygłuszania poszczególnych elementów pojazdu.
System redukcji hałasu w domu
Całkowitą ciszę w mieszkaniu lub prywatnym domu znajdującym się w obrębie miasta jest dość trudno zapewnić. Ten problem można częściowo rozwiązać, instalując okna z podwójnymi szybami, ale nie gwarantują one całkowitej ciszy. Jednak nauka i technologia nie stoją w miejscu, a wielu inżynierów próbuje rozwiązać ten problem, tworząc aktywne systemy redukcji hałasu własnymi rękami.
Austriak Rudolf Stefanich stworzył jedno z najskuteczniejszych urządzeń do tłumienia hałasu firmy Sono. Kompaktowy i prosty system zaprojektowany w celu wyeliminowania nieprzyjemnych i denerwujących dźwięków oraz zachowania przyjemnych dźwięków.
Zasada działania systemu aktywnej redukcji hałasu w mieszkaniu Sono opiera się na działaniu czujników i mikrofonów, które wykrywają hałas osób trzecich i filtrują jeodtwarzając podobne dźwięki w przeciwfazie.
Akustyczne słuchawki muzyczne działają podobnie.
Urządzenie systemu Sono
Konstrukcja urządzenia Sono jest dość ciekawa i jest reprezentowana przez głośnik, mikrofon z czujnikami drgań i mikroprocesor. Urządzenie wykonane jest w formie małego dysku kompaktowego i umieszczane jest na szybie okiennej za pomocą specjalnych przyssawek. Sono używa szkła okiennego jako rezonatora.
Naprawa i eliminacja obcych dźwięków odbywa się zgodnie z ustalonymi ustawieniami. W lokalu mieszkania już przetworzone odgłosy są odtwarzane przez wbudowane głośniki.
Baterie firmy Sono to akumulatory, które można ładować za pomocą otaczającego promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak sieci Wi-Fi.
Funkcja urządzenia Sono
Aktywna redukcja szumów w domu odfiltrowuje irytujące hałasy z zewnątrz, odtwarzając przez głośniki tylko przyjemne dźwięki. Użytkownik może dokonać odpowiednich ustawień w menu przyrządu.
Dodatkową i nie mniej użyteczną funkcją jest możliwość odtwarzania kojących i przyjemnych dźwięków - szelest lasu, szum fal i tym podobne.
Gdzie kupić system Sono?
Niestety, nie ma obecnie na rynku aktywnego systemu redukcji hałasu Sono: mimo żeurządzenie dotarło do finału konkursu Jamesa Dysona, istnieje tylko w formie prototypu i wymaga inwestycji. Nie wiadomo jeszcze na pewno, czy będzie w sprzedaży, czy nie. Autor urządzenia aktywnie poszukuje inwestorów i partnerów, którzy mogą pomóc w uruchomieniu urządzenia do masowej produkcji.
Aktywny system dźwiękowy
Aktywne systemy projektowania dźwięku służą do nadania układowi wydechowemu pożądanego tonu wydajności. Konstrukcja nawiązuje do aktywnego systemu redukcji szumów: mikrofony, system audio, głośniki i jednostka sterująca. Jedyną różnicą jest to, że wyjściem systemu audio jest dźwięk zmodyfikowany, a nie przeciwfazowy.
Przyciski znajdujące się na desce rozdzielczej umożliwiają zmianę charakteru dźwięku układu wydechowego. Pomimo tego, że takie systemy są złożone z technologicznego punktu widzenia, nie ma z nich żadnej szczególnej praktycznej korzyści - są one instalowane głównie w celu zaspokojenia życzeń właściciela. Należy zauważyć, że zmodyfikowany dźwięk aktywny słychać tylko w samochodzie.
