Компанія Toyota в 2008 році представила цікаву, хоч і не нову розробку — систему активного шумозаглушення, яка дозволяла значно знизити рівень шуму в салоні автомобіля. Особливої популярності система на момент виходу не отримала, проте з плином часу все змінюється, і велика ймовірність того, що вона стане однією з найбільш затребуваних технологій.
Призначення автомобільної системи
Під час експлуатації автомобіль виробляє багато сторонніх шумів різної інтенсивності від різних механізмів — ходової частини, двигуна, трансмісії і елементів кузова. Пошук способів усунення шуму ведеться давно і вельми успішно: сучасні машини практично безшумні. Незважаючи на це, в салоні автомобіля при русі на високій швидкості зберігається сторонній шум, який доставляє дискомфорт пасажирам і водієві.
Свій спосіб усунення цієї проблеми запропонувала в 2008 році компанія Toyota, представивши систему активного шумозаглушення в авто. Сама технологія була аж ніяк не новою, проте вперше застосовувалася в автомобілебудуванні, де показала свою ефективність.
Сучасні системи шумозаглушення знижують загальний рівень шуму на 5-8 дБ, працюючи в основному з низькочастотними звуковими коливаннями, які і формують шумову завісу в салоні. Розробками подібних систем займаються багато автовиробників, що дозволяє оснащувати ними більшість сучасних машин.
Робота системи шумозаглушення в теорії
Боротьба з шумом традиційно велася пасивними засобами — небудь джерело шуму, або місце, яке повинно бути захищене від звуків, отделывалось звукопоглинаючими та звуковідбивальними матеріалами, які вважаються пасивною системою шумозаглушення. Активна ж система більш ефективна — наприклад, автомобільні глушники, які використовують у роботі властивостей звукових хвиль. Усунути сторонні звуки можна і за допомогою електроніки.
Звук являє собою хвилю, що складається з чергуються областей зі зниженим і підвищеним тиском, що рухаються зі швидкістю 330 м/с. Як і будь-які інші хвилі, звукові можуть піддаватися дифракції, інтерференції, тобто вступати у взаємодію один з одним. Інтерференція для області вивчення активного шумозаглушення представляє найбільший інтерес.
Інтерференція може провокувати несподівані і досить цікаві результати. Наприклад, зустрілися в одній точці простору і фазі дві звукові хвилі однакової частоти взаємно підсилюють один одного, відповідно, загальна гучність в даній точці буде різко збільшена. Найбільш часто з таким явищем стикаються власники стереосистем або аудіосистем з сабвуфером — в кімнаті, де вони встановлені, є кілька областей, в яких бас стає більш глибоким і потужним. Подібний ефект пояснюється накладанням низькочастотних звуків у фазі в конкретній точці один на одного, що провокує їх посилення.
Існує і зворотний ефект, що виникає у випадку накладення хвиль в протифазі: області високого тиску накладаються на області низького тиску, що повністю гасить хвилю. Однак на практиці повного придушення хвиль домогтися неможливо, але загальну інтенсивність звуку знизити все ж можна. Власне, системи активного шумозаглушення засновані на даному явищі.
Вперше подібні системи були реалізовані в навушниках, призначених для будівельників, працівників промислових підприємств та інших організацій, після чого технологія стала застосовуватися в навушниках для прослуховування музики, автомобілях і будинках. Принцип роботи системи шумозаглушення досить простий: на зовнішню сторону навушників встановлюються мікрофони, вловлюючі сторонні звуки. Вбудований електронний блок змінює фазу звуків, що надходять від мікрофонів, завдяки чому вони можуть відтворюватися динаміками. Відповідно до барабанної перетинки здійснено підведення звуків від динаміків і зовнішніх звуків, а оскільки вони знаходиться в протифазі, то відбувається їх гасіння.
Аналогічним чином працюють системи шумозаглушення в автомобілях.
Пристрій автомобільної системи шумозаглушення
Пристрій автомобільних систем шумозаглушення включає наступні елементи:
- Система вбудованих в стелю салону мікрофонів;
- Система розташованих в різних точках салону динаміків. Найчастіше використовується аудіосистема;
- Датчики, розташовані на двигуні, підвіски і інших вузлах автомобіля, які є основними джерелами звуку:
- Електронний блок управління.
Як працює система активного шумозаглушення в машинах
Електронний блок системи отримує інформацію про сторонніх шумів від датчиків і мікрофонів. На основі отриманих даних вносяться зміни фази в вступники звуки, що відтворюються динаміками і, стикаючись з шумами в протифазі, знижують їх інтенсивність. Як результат — в салоні утворюється простір, в якому значно знижений рівень шуму від двигуна, коліс та інших механізмів.
Зроблена своїми руками система активного шумозаглушення в авто без датчиків не обходиться, оскільки вони фіксують шум, що виникає при ударі підвіски і коліс, і інші різкі звуки. Класична система з динаміка і мікрофонів фіксує лише незмінні по інтенсивності і постійні звуки — рівний гул двигуна, вібрації кузова або шурхіт коліс по дорожньому покриттю. Система не здатна реагувати на різку зміну звуків, пропускаючи голосні шуми — гуркіт, брязкіт та інші.
Датчики використовуються для відстеження змін звукового фону. Електронний блок, грунтуючись на отриманих від датчиків даних, вносить зміни у формовану динаміками звукову картину, завдяки чому досягається більш ефективне придушення сторонніх шумів.
Варто відзначити, що рівень шуму, виробленого автомобілями, обладнаними системами активного шумозаглушення, залишається незмінним, оскільки система не усуває його, а створює в салоні простір зі зниженим рівнем сторонніх шумів. Такі технології роблять поїздку більш комфортною, однак не усувають необхідність звукоізоляції окремих комплектуючих автомобіля.
Система шумозаглушення для будинку
Забезпечити повну тишу в квартирі або приватному будинку, розташованих у межах міста, досить складно. Частково вирішити цю проблему можна установкою склопакетів, однак вони не гарантують повної тиші. Втім, наука і техніка не стоять на місці, і багато інженери намагаються вирішити дану проблему, створюючи своїми руками активні системи шумозаглушення.
Австрієць Рудольф Стефанич створив одну з самих ефективних пристроїв придушення шуму Sono. Компактна і проста система призначена для усунення неприємних і дратівливих звуків і збереження приємних.
Принцип дії системи активного шумозаглушення в квартирі Sono базується на роботі датчиків і мікрофонів, що визначають сторонні шуми і фільтруючі їх допомогою відтворення аналогічних звуків у протифазі.
Акустичні музичні навушники функціонують аналогічним чином.
Пристрій системи Sono
Конструкція приладу Sono досить цікава і представлена динаміком, мікрофоном з датчиками вібрації та мікропроцесором. Пристрій виконаний у вигляді невеликого компактного диска і розміщується на віконному склі за допомогою спеціальних присосок. Sono використовує в роботі віконне скло в якості резонатора.
Фіксація та усунення сторонніх звуків здійснюється у відповідності з встановленими параметрами. У приміщеннях квартири відтворюються вже оброблені шуми через вбудовані динаміки.
Елементами живлення Sono служать батарейки, які можуть заряджатися від навколишнього електромагнітного випромінювання, наприклад, від мереж Wi-Fi.
Функціонал приладу Sono
Можливості системи активного шумозаглушення для будинку дозволяють фільтрувати дратівливі сторонні шуми, відтворюючи через динаміки тільки приємні звуки. Відповідні налаштування користувач може внести в меню приладу.
Додатковою і не менш корисною функцією є можливість відтворення заспокійливих і приємних для слуху звуків — шерехів лісу, шуму прибою і аналогічних.
Де купити систему Sono?
На жаль, у вільному продажу системи активного шумозаглушення Sono на сьогоднішній день немає: незважаючи на те, що прилад вийшов у фінал конкурсу Джеймса Дайсона, він існує тільки у вигляді прототипу і вимагає інвестицій. Точно поки не відомо, чи буде він в продажу чи ні. Автор пристрою знаходиться в активному пошуку інвесторів і партнерів, здатних надати допомогу у запуску приладу в масове виробництво.
Система активного звукового оформлення
Системи активного звукового оформлення використовуються для додання випускний системі бажаного тону роботи. Конструкція аналогічна системі активного шумозаглушення: мікрофони, аудіосистема, динаміки і блок управління. Єдина відмінність — на виході аудіосистеми утворюється змінений звук, а не протифаза.
Розташовані на приладовій панелі кнопки дозволяють змінювати характер звучання випускної системи. Незважаючи на те що такі складні системи з технологічної точки зору, особливої практичної користі від них немає — в основному вони встановлюються для задоволення драйверських побажань власника. При цьому варто відзначити, що змінений активний звук чутно тільки в салоні автомобіля.
