Digitaaliohjattu analogiasuodin aktiivisessa äänenhallinnassa

Abstract

Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin digitaaliohjattu kolmen analogiasuotimen suodinpankki aktiivisen äänenhallinnan tarkoituksiin. Vaihtelevien käyttökohteiden vuoksi suotimesta tehtiin hyvin laajasäätöinen. Suotimen toiminta on osa aktiivista melunvaimennusjärjestelmää, jota voidaan käyttää mm. kuulosuojaimissa, lentokoneiden matkustamoissa, ilmastointikanavissa ja ääneneristyksissä. Aktiivisen äänenhallinnan periaatteena on kumota häiritsevää melua tuottamalla vastamelua (antinoise) vaimennettavaan ympäristöön. Aktiivisessa äänenhallinnassa käytettäviä säätömenetelmiä on useita: myötäkytkettyjä, takaisinkytkettyjä sekä näiden yhdistelmiä. Yleensä käytetään digitaalisia järjestelmiä mutta analogisen takaisinkytketyn järjestelmän etuja ovat yksinkertaisuus ja pieni viive. Analogisen järjestelmän säädettävyys on ollut hankalaa. Tämän ongelman ratkaisuksi kehitettiin suotimelle digitaalinen ohjaus. Suotimen elektroniikan suunnittelussa keskityttiin suotimen helppoon ohjattavuuteen, järjestelmän käytettävyyteen ja laajennettavuuteen. Suotimena käytettiin mikrokontrolleriohjattua analogista suodinta. Järjestelmää testattiin sähköisen perustoiminnan osalta ja verrattiin suotimien mitattuja tuloksia laskettuihin. Suotimet vastasivat hyvin simuloituja tuloksia. Lisäksi valmiin suotimen toimintaa ja soveltuvuutta testattiin muutamassa eri käytännön sovelluksessa. Ääneneristyssovelluksen vaimennuksessa onnistuttiin pääsemään laskettujen arvojen tasolle. /Kir10

The aim of this thesis was to design and implement digitally adjustable bank of three analog filters for active noise control. The filter was made very flexible due to various target applications. Performance of filters is an essential part active noise control. It can be used in personal hearing protection devices, aircraft cabins, ventilation ducts and sound insulation. The principle of active noise control is to attenuate unwanted noise by producing antinoise in environment that requires low noise. There are many control techniques in active noise control such as feedforward, and feedback control and their combinations. Digital systems are often used. However, an analog feedback noise control system has advantages, such as simplicity and small delay, but it is difficult to adjust. To solve this problem a digital controller was developed for the filter.The primary design objectives were easy control of the filter, practical use of the system and possibility to extend the system. The filter that was made is microcontroller driven analog filter.The system was tested separately in small sections. Proper function of electronic circuits was confirmed and measured results were compared to smulated ones with successful results. Furthermore, the functionality was tested in some practical applications. Simulated results were achieved in the active sound insulation system.