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PROJETOS => Projetos - Eletrônica => Tópico iniciado por: Cássio Alvarenga em 24 de Agosto de 2014, 17:18
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Ola Cambada. ;D
Quero montar um cancelador de ruido sonoro, minha intenção é capitar um ruido externo com um microfone, inverter a fase dele e emitir a fase invertida em uma caixinha de som, assim uma onda cancelaria a outra.
(http://www.autismresourceconnection.com/images/Noise_cancellation.png)
Alguém pode me dar uma luz de como montar um circuito analógico que inverte a fase?
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inverter a fase é simples. eu usaria um amplificador operacional ligado como inversor. falando em amplificadores operacionais, uma boa literatura é http://www.uam.es/personal_pas/patricio/base_conocimientos/documentos/OpAmps_for_eveyone.pdf (http://www.uam.es/personal_pas/patricio/base_conocimientos/documentos/OpAmps_for_eveyone.pdf)
vale a pena baixar e gravar.
andré
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mas pelo pouco que sei, esta ideia funciona bem com fones de ouvido. com caixas de som, teríamos o cancelamento somente numa posição mais específica. por curiosidade procurei no google por noise cancelation circuit. Tem até Cis dedicados para esta aplicação, usando fones de ouvido. http://www.digikey.com/product-highlights/en/as341030-active-noise-cancellation-ics/50547 (http://www.digikey.com/product-highlights/en/as341030-active-noise-cancellation-ics/50547)
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O conceito é simples, mas sua implementação não é. Todo o amplificador ou filtro analógico possui uma curva de resposta de fase x frequência variável e não linear com a frequência. Esse tipo de cancelamento para ser eficaz requer um filtro digital, o qual possui resposta linear com a frequência numa faixa ampla de frequência, de modo a manter a defasagem (em ângulo) constante com a frequência. Além disso, como foi comentado, este cancelamento se consegue em fones e volumes muito reduzidos. Fazer o mesmo em espaço aberto não é trivial.
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Estou tentando formas mais tradicionais, fiz um protótipo que "de orelha" parece atenuar mais da metade do ruido da minha MRP102 makita. Amanhã farei medições com decibelimetro para ter uma ideia melhor do que ja consegui.
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O que se está discutindo são canceladores ativos de ruídos, mas existem as soluções passivas de redução de ruídos (isolamento acústico, ...).
Estou cursando disciplinas no meu doutorado relativas a processamento digital de sinais, que são a base desses sistemas, e posso posso testemunhar que a parte de processamento (digital) do sinal não é trivial, a menos que se compre um "CI com tudo dentro", além disso, em espaço aberto, o cancelamento ativo é mais fácil ser feito em frequências baixas (dezenas a centenas de Hz), em frequências mais altas, onde o comprimento de onda é da ordem de centímetros, a coisa se complica. Para se ter uma noção, como o som se propaga a 340 metros por segundo (aproximadamente), um ruído de 3400 Hz terá 10 cm de comprimento de onda, ou seja, se alguém se deslocar numa sala onde estão presentes ondas de ruído + ondas de cancelamento de ruído, vai ouvir ruído em distâncias múltiplas de meio comprimento de onda (5 cm). Tal sistema ainda deve considerar a temperatura do ar, que influencia a velocidade do som.
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bom dia a todos!
Bem colocado Minilathe. Uma experiência prática interessante é usar duas caixas de som, ligadas numa mesma fonte de sinal MAS uma das caixas ligadas com os fios ao contrário. É comum em ferias e eventos passar na frente de um sistema de som em que se nota perfeitamente quando um conjunto de caixas de som ou uma das caixas está com os fios trocados ( positivo ligado no negativo e negativo ligado no positivo). a sensação é muito estranha. Se fosse fácil de se fazer ao "ar livre" mesmo em ambientes de "alguns poucos palmos cúbicos", com duas caixinhas de som já se poderia notar grandes atenuações.
Na minha opinião, para reduzir ruído é mais fácil vedar a fonte de ruído. em tempo: 90% do som passa por 10% de buraco. ou seja tem de ser TUDO vedado e considerar dutos para ventilação ( quando necessário )
Se for para usar fones eu usaria o ckt integrado dedicado, custa 6 dolares.
andré
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Meu filho esta prestes a nascer e eu estou prevendo a barulheira da oficina incomodando ele e a minha mulher me incomodando também, kkkkk. ;D
Minha ideia é colocar algo assim na janela:
www.youtube.com/watch?v=Mv6sBuwzLhk (http://www.youtube.com/watch?v=Mv6sBuwzLhk#ws)
www.youtube.com/watch?v=tbs1zr9aMus (http://www.youtube.com/watch?v=tbs1zr9aMus#ws)
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Genial. Genial ! Também quero isso! imagina se der pra colocar no piso entre um apartamento e outro???
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só para complementar... neste caso do vidro funciona por que todo o som está passando pelo vidro, fazendo vibrar o vidro. o que se faz é introduzir uma vibração ao contrário no vidr. bem interessante mesmo! e pelo visto a eletrônica utilizada é bem simples. Talvez usando um chip dedicado dê até melhores resultados.
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Então seria melhor vibrar o vidro com um piezo elétrico, não?
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Aparentemente foi usada uma cápsula piezoelétrica, mas poderia ser utilizado um atuador eletrodinâmico (bobina móvel + imã). O transdutor do cancelador ativo seria composto pelo vidro e pelo acionador, o atuador deve ter certa massa (a calcular) para se contrapor à vibração do vidro (usando a Primeira Lei de Newton). Além disso, tal sistema deve ser estudado em termos de sua reposta em frequência, pois deve ser como um "alto-falante", porém, terá uma reposta em frequência que dependerá de vários fatores (espessura do vidro, peso do atuador, módulo de elasticidade do vidro, dimensões do vidro, ....), há também a resposta do conjunto sala - vidros, que é um sistema que deverá possuir uma ou mais frequências de ressonância, paredes / móveis que refletem e absorvem, .....
Eu começaria fazendo uma análise espectral do ruído predominante que se quer tratar, além de simulações do conceito (exemplo: com Matlab).
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Não sei se um piezo, mas algum tipo de transdutor que vibre o vidro e tenha uma resposta de frequência dentro da faixa audível. Talvez até um alto falante com o cone colado no vidro. ( mas vai introduzir ruidos no ambiente por conta da deformação do cone) Talvez retirar o cone não seja uma boa pois acho que somente a aranha (aquela tela central) não segura a bobina centralizada.
Achei a ideia genial, to com vontade de testar. e olha que pelo que aparece no vídeo eles só inverteram a fase e filtraram. ou seja, bem simples e pode ser melhorado.
Importantíssimo: Compre fraldas, muitas fraldas. :)
André
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Não sei se um piezo, mas algum tipo de transdutor que vibre o vidro e tenha uma resposta de frequência dentro da faixa audível. Talvez até um alto falante com o cone colado no vidro. ( mas vai introduzir ruidos no ambiente por conta da deformação do cone) Talvez retirar o cone não seja uma boa pois acho que somente a aranha (aquela tela central) não segura a bobina centralizada.
Um sistema parrudo seria mais indicado, um atuador com capsula piezoelétrica seria mais fácil construir, seria compacto e responde bem em altas frequências, mas requer alta tensão para ser acionado. Um atuador com bobina móvel poderia ter um diafragma metálico, ao invés da frágil aranha de um alto-falante. Por exemplo, um driver para cornetas é algo mais robusto, potente e mais eficiente, porém, alcança melhor frequências mais baixas.
Há atuadores do tipo "voice coil" (que não são alto-falantes), com elevada aceleração, que poderiam ser usados, exemplos:
http://www.flxsys.com/Applications/Advanced%20Actuators/ (http://www.flxsys.com/Applications/Advanced%20Actuators/)
http://www.motionshop.com/pr/H2W-VoiceCoil-Stgs-OView.shtml (http://www.motionshop.com/pr/H2W-VoiceCoil-Stgs-OView.shtml)
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Talvez o que passe pelo vidro tenha mais espectro de baixas frequências, ao menos a impressão que tenho... eu tenho um alto falante de 12 polegadas que está meio fora de uso... Será que da pra testes ? O vidro de um dos quartos tem uns 90Cm x 80 cm. Ou é perda de tempo?? Me preocupa muito questão de acertar fase dos sinais. Vendo o video do youtube pareceu tão simples...
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Talvez o que passe pelo vidro tenha mais espectro de baixas frequências, ao menos a impressão que tenho... eu tenho um alto falante de 12 polegadas que está meio fora de uso... Será que da pra testes ? O vidro de um dos quartos tem uns 90Cm x 80 cm. Ou é perda de tempo?? Me preocupa muito questão de acertar fase dos sinais. Vendo o video do youtube pareceu tão simples...
Acho que para fazer algo simples, apenas um amplificador em contra-fase (180 graus) resolve, mas, deveria haver um ajuste de fase, além disso, seria melhor se esta defasagem fosse constante com a frequência. Pode-se fazer um ajuste de fase simples com elementos reativos (exemplo: RC), porém, elementos reativos normalmente utilizados em arranjos de filtros mais comuns (primeira ordem, segunda ordem, ...), como capacitores, resistores e indutores, apresentam defasagem variável com a frequência. A defasagem constante numa ampla faixa de frequências só se consegue com um filtro analógico do tipo passa-tudo ou melhor ainda, com filtros digitais.
Esse sistema simples deve atenuar apenas parte do ruído, a parte de baixas frequências é mais fácil cancelar. Dependendo do tipo de ruído, principalmente da extensão de sua faixa de frequência, esse cancelamento simples, pode cancelar muito ou pouco. Por isso afirmei no início, para se avaliar o tipo de ruído a ser cancelado, cancelar "qualquer ruído" não é simples.
Um teste simples seria posicionar o alto falante (ou uma caixa de som) em frente ao vidro e tentar fazê-lo vibrar em contrafase com o ruído que vem de fora.
Outra coisa, para testar o sistema, o melhor seria simular um ruído externo conhecido, por exemplo, uma música gravada. Assim o teste pode ser repetido várias vezes e sua eficácia avaliada e melhorada.
Como som é algo meio subjetivo, deve ser utilizada uma métrica objetiva para se determinar a eficácia do cancelamento, por exemplo avaliar a potência total do sinal, obtida pelo espectro do sinal resultante (ruído + sinal de cancelamento). Na medida que o cancelamento melhora, a integral do sinal no domínio da frequência (área do gráfico potência x frequência) deve se reduzir. Este sinal pode ser avaliado em vários pontos da sala (usando um microfone omnidirecional), com auxílio de um programa que calcule essa potência total (o Matlab faz isso facilmente), medindo-se a eficácia do sistema.
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A gente vê algo e se emociona... quando começa a pensar mais a fundo vê que algumas vezes a gente se passa, "viaja demais". digo isto por que olhando pro video que o Cassio mostrou, é uma coisa.... Se eu pegar um amplificador qualquer pra acionar o alto falante, sabe-se lá que fase teremos na saída???
Vai ver é a vontade de fazer coisas diferentes que nos incomoda.
Mas Cássio, já dei (foram dados) vários pitacos! agora é contigo, caixas de som, microfones, amplificador... Ah, cuidado com a microfonia!