V roce 2008 představila Toyota zajímavý, i když ne nový, vývoj – systém aktivního snižování hluku, který umožnil výrazně snížit hladinu hluku ve voze. Systém nebyl v době vydání nijak zvlášť populární, ale postupem času se vše mění a je pravděpodobné, že se stane jednou z nejvyhledávanějších technologií.
Účel systému automobilu
Vůz během provozu produkuje mnoho cizích zvuků různé intenzity z různých mechanismů – podvozku, motoru, převodovky a prvků karoserie. Hledání způsobů, jak eliminovat hluk, probíhá již dlouhou dobu a velmi úspěšně: moderní stroje jsou téměř tiché. Navzdory tomu při jízdě vysokou rychlostí přetrvává v prostoru pro cestující hluk třetích stran, což způsobuje nepohodlí cestujícím i řidiči.
Vlastní způsob odstraněníTento problém navrhla v roce 2008 Toyota, která zavedla systém aktivního snižování hluku v automobilu. Samotná technologie nebyla v žádném případě nová, ale poprvé byla použita v automobilovém průmyslu, kde se ukázala jako účinná.
Moderní systémy redukce hluku snižují celkovou hladinu hluku o 5-8 dB, pracují především s nízkofrekvenčními zvukovými vibracemi, které tvoří hlukovou clonu v kabině. Mnoho automobilek vyvíjí takové systémy, které jim umožňují vybavit je nejmodernějšími vozy.
Fungování systému redukce hluku teoreticky
Omezení hluku se tradičně provádělo pasivními prostředky – buď zdroj hluku, nebo místo, které by mělo být před zvuky chráněno, bylo odstraněno materiály pohlcujícími a odrážejícími zvuk, které jsou považovány za pasivní hluk redukční systém. Účinnější je aktivní systém – například automobilové tlumiče, které při své práci využívají vlastnosti zvukových vln. Zvuky třetích stran můžete také eliminovat pomocí elektroniky.
Zvuk je vlna skládající se ze střídajících se oblastí nízkého a vysokého tlaku, pohybující se rychlostí 330 m/s. Stejně jako jakékoli jiné vlny mohou i zvukové vlny podléhat difrakci, interferenci, tedy vzájemné interakci. Nejzajímavější je interference pro studijní oblast ANC.
Interference může vyvolat neočekávané a poměrně zajímavé výsledky. Například setkání ve stejném boděprostoru a fáze, dvě zvukové vlny stejné frekvence se vzájemně posilují, respektive celková hlasitost v daném bodě se prudce zvýší. Nejčastěji se s tímto jevem setkávají majitelé stereo systémů nebo audio systémů se subwooferem - v místnosti, kde jsou instalovány, je několik oblastí, ve kterých se basy stávají hlubšími a silnějšími. Podobný efekt se vysvětluje superpozicí nízkofrekvenčních zvuků ve fázi v určitém bodě nad sebou, což vyvolává jejich zesílení.
Existuje také opačný efekt, ke kterému dochází, když jsou vlny superponovány v protifázi: oblasti vysokého tlaku jsou superponovány na oblasti nízkého tlaku, což vlnu zcela tlumí. V praxi však nelze dosáhnout úplného potlačení vlnění, ale přesto lze snížit celkovou intenzitu zvuku. Ve skutečnosti jsou na tomto jevu založeny systémy aktivního potlačení hluku.
Tyto systémy byly poprvé implementovány do sluchátek určených pro stavitele, průmyslové dělníky a další organizace, poté se tato technologie začala aplikovat na sluchátka pro poslech hudby, auta a domácnosti. Princip fungování systému redukce hluku je poměrně jednoduchý: na vnější straně sluchátek jsou instalovány mikrofony, které zachycují zvuky třetích stran. Vestavěný elektronický blok mění fázi zvuků přicházejících z mikrofonů, takže je lze reprodukovat reproduktory. V souladu s tím jsou zvuky z reproduktorů a externí zvuky dodávány do ušního bubínku, a protože jsou umístěny vantifáze, pak zhasnou.
Systémy redukce hluku v autech fungují podobným způsobem.
Zařízení na snížení hluku v automobilech
Zařízení na snížení hluku auta obsahuje následující položky:
- Stropní mikrofonní systém;
- Systém reproduktorů umístěných na různých místech v kabině. Nejčastěji používaný audio systém;
- Snímače umístěné na motoru, zavěšení a dalších součástech vozidla, které jsou hlavními zdroji zvuku:
- Elektronická řídicí jednotka.
Jak funguje aktivní potlačení hluku v autech
Elektronická jednotka systému přijímá informace o hluku třetích stran ze senzorů a mikrofonů. Na základě získaných dat dochází k fázovým změnám příchozích zvuků, které jsou reprodukovány reproduktory a při setkání s hluky v protifázi snižují jejich intenzitu. Tím se v kabině vytvoří prostor, ve kterém se výrazně sníží hladina hluku od motoru, kol a dalších mechanismů.
Systém aktivního tlumení hluku udělej si sám v autě je nepostradatelný bez senzorů, protože opravují hluk, který vzniká při nárazu odpružení a kol, a další ostré zvuky. Klasická soustava reproduktorů a mikrofonů zachycuje pouze stálé a stálé zvuky – jemné hučení motoru, vibrace karoserie nebo šustění kol na vozovce. Systém neníje schopen reagovat na prudké změny zvuků, přecházející hlasité zvuky - řev, řinčení a další.
Sensory se používají ke sledování náhlých změn ve zvukovém pozadí. Elektronická jednotka na základě dat přijatých ze senzorů provádí změny ve zvukovém obrazu tvořeném reproduktory, díky čemuž je dosaženo účinnějšího potlačení hluku třetích stran.
Za zmínku stojí, že hladina hluku produkovaná vozidly vybavenými systémy aktivního potlačení hluku zůstává nezměněna, protože systém ji neeliminuje, ale vytváří prostor v kabině se sníženou úrovní vnějšího hluku. Díky těmto technologiím je řízení pohodlnější, ale neeliminují potřebu odhlučnění jednotlivých součástí vozidla.
Domácí systém redukce hluku
Zajistit úplné ticho v bytě nebo soukromém domě ve městě je poměrně obtížné. Tento problém lze částečně vyřešit instalací oken s dvojitým zasklením, která však nezaručují úplné ticho. Věda a technika však nestojí na místě a mnoho inženýrů se snaží tento problém vyřešit vytvářením aktivních systémů pro snížení hluku vlastníma rukama.
Rakuan Rudolf Stefanich vytvořil jedno z nejúčinnějších zařízení na potlačení hluku společnosti Sono. Kompaktní a jednoduchý systém navržený tak, aby eliminoval nepříjemné a otravné zvuky a zachoval ty příjemné.
Princip fungování systému aktivního potlačení hluku v bytě Sono je založen na činnosti senzorů a mikrofonů, které detekují hluk třetích stran a filtrují jereprodukcí podobných zvuků v protifázi.
Sluchátka s akustickou hudbou fungují podobně.
systémové zařízení Sono
Design zařízení Sono je poměrně zajímavý a je reprezentován reproduktorem, mikrofonem s vibračními senzory a mikroprocesorem. Zařízení je vyrobeno ve formě malého kompaktního disku a je umístěno na okenní sklo pomocí speciálních přísavek. Sono používá okenní sklo jako rezonátor.
Oprava a odstranění cizích zvuků se provádí v souladu se zavedeným nastavením. V prostorách bytu jsou již zpracované zvuky reprodukovány prostřednictvím vestavěných reproduktorů.
Baterie Sono jsou baterie, které lze dobíjet okolním elektromagnetickým zářením, jako jsou sítě Wi-Fi.
Funkce zařízení Sono
Funkce aktivního potlačení hluku pro domácnost odfiltrují nepříjemný vnější hluk a z reproduktorů reprodukují pouze příjemné zvuky. Uživatel může provést příslušná nastavení v menu přístroje.
Dodatečnou a neméně užitečnou funkcí je možnost přehrávat uklidňující a příjemné zvuky – šumění lesa, zvuk příboje a podobně.
Kde koupit systém Sono?
Bohužel dnes na trhu není žádný systém aktivního potlačení hluku Sono: navzdory skutečnosti, žezařízení se dostalo do finále soutěže Jamese Dysona, existuje pouze ve formě prototypu a vyžaduje investice. Zatím není jisté, zda bude v prodeji či nikoliv. Autor zařízení aktivně hledá investory a partnery, kteří mohou pomoci uvést zařízení do sériové výroby.
Aktivní zvukový systém
Aktivní zvukové designové systémy se používají k tomu, aby výfukovému systému dodaly požadovaný tón výkonu. Konstrukce je podobná systému aktivního potlačení hluku: mikrofony, audio systém, reproduktory a řídicí jednotka. Jediný rozdíl je v tom, že výstup audio systému je upravený zvuk, nikoli protifázový.
Tlačítka umístěná na palubní desce umožňují změnit charakter zvuku výfukového systému. Navzdory skutečnosti, že takové systémy jsou z technologického hlediska složité, nemají z nich žádný zvláštní praktický přínos - jsou instalovány hlavně tak, aby uspokojily přání řidiče majitele. Je třeba poznamenat, že upravený aktivní zvuk je slyšet pouze v autě.
