CN106210974A - 车辆的主动噪声控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，包括：多个麦克风，其接收车辆中发生的噪声并生成相应的电子信号；外设放大器，其供应多个麦克风工作所需的电源；以及主机单元，其控制外设放大器使得基于多个麦克风生成的电子信号输出用于消除噪声的信号，其中多个麦克风与外设放大器相互串行连接。本发明能够增加麦克风且增加时不受外设放大器的个数限制，从而能够有效地收集并消除车辆内部发生的噪声，并且能够提高电流效率及电源稳定性。

Description

车辆的主动噪声控制装置
技术领域
本发明涉及车辆的主动噪声控制装置，尤其涉及一种可增加麦克风且增加时不受外设放大器的个数限制，从而能够有效地收集车辆内部发生的噪声并消除的车辆的主动噪声控制装置。
背景技术
车辆通常设置有多种装置，最近不断开发设置能够给驾驶员及乘客提供便利的装置。其中代表性的有音频装置或空调装置等，另外安装有通过人工卫星等确定车辆的位置并引导至目的地的路径的导航设备的车辆也呈现增加趋势。
最近正在开发通过音频装置消除车辆内发生的噪声的技术。
这时，车辆内部的噪声的发生因素有引擎的驱动、路面的凹凸或者行驶中流入的风声等。
一般消除这种噪声的方法有通过在车内设置能够吸收噪声的吸声材料以减小噪声的被动噪声控制方法，以及通过输出与噪声信号逆相位的控制信号以减小噪声信号的主动噪声控制(Active Noise Control；ANC)方法。
欲购买车辆的消费者越来越倾向于更加舒适并安静的车，在消除车辆引擎噪声等低频噪声方面，最近比被动噪声控制方法具有更卓越效果的主动噪声控制方法受到瞩目。
一般在车辆中所采用的主动噪声控制装置包括用于感测噪声的麦克风、由滤波器(自适应滤波器(Adaptive Digital Filter))及控制器(信号控制器(Signal Controller))等构成的反转感测到的噪声的相位的数字信号处理器(Digital Signal Processor；以下简称‘DSP’)模块、放大相位反转的噪声的放大器以及播放放大的噪声的扬声器等。
并且，主动噪声控制装置利用针对流入到车内的噪声生成大小与之相同但具有逆相位的人工音并使两个信号重叠以削减噪声级别或消除噪声的方式。
与本发明相关的现有技术有韩国公开专利公报第10-2008-0091438号(公开日：2008年10月13日，发明名称：在车辆使用的主动噪声控制方法及装置)。
发明内容
技术问题
现有的主动噪声控制装置包含的麦克风的个数取决于目标噪声控制性能和在车辆内的位置，一般包括二至四个。
这时，为了收集车辆内发生的多种噪声，需要增加麦克风设置个数。
但是，现有麦克风设置成直接与外设放大器连接，因此追加设置受到限制，并且随着麦克风的增加，连接外置放大器与麦克风的线束的长度和整体重量等增加。
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种通过串行连接麦克风与外设放大器，可以增加麦克风且增加时不受外设放大器的个数限制，从而能够有效收集车辆内发生的噪声并消除的车辆的主动噪声控制装置。
并且，本发明的目的在于提供一种解决麦克风与外设放大器以串行信号传送方式收发信号的情况下麦克风可能发生的电压压降，以提高电流效率及电源稳定性的车辆的主动噪声控制装置。
技术方案
根据本发明一方面的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，包括：多个麦克风，其接收车辆中发生的噪声并生成相应的电子信号；外设放大器，其供应所述多个麦克风工作所需的电源；以及主机单元，其控制所述外设放大器，使得基于所述多个麦克风生成的电子信号输出用于消除所述噪声的信号。
本发明的特征在于，所述外设放大器包括：电源部；数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)，其信号处理所述多个麦克风生成的电子信号，以输出用于消除所述噪声的信号；以及主通信部，其向所述多个麦克风供应所述电源部的电源，并将从所述多个麦克风接收的电子信号传送到所述DSP。
本发明的特征在于，所述主通信部以串行信号传送方式与所述多个麦克风进行通信。
本发明的特征在于，所述多个麦克风分别包括：转换部，其将所述车辆产生的噪声转换为电子信号；以及副通信部，其与所述主通信部收发信号。
本发明的特征在于，所述多个麦克风还分别包括：开关，其与所述副通信部的内部接地电阻并行连接。
本发明的特征在于：所述开关包括N型金属氧化物半导体场效应晶体管(N-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；NMOSFET)。
本发明的特征在于：所述多个麦克风与所述外设放大器相互串行连接。
本发明的特征在于：所述主机单元根据相互串行连接的所述麦克风的个数或者所述麦克风的电流消耗量确定所述开关的开启、关闭与否。
本发明的特征在于：所述主机单元在相互串行连接的所述麦克风的个数超过预先设定的基准个数时开启所述开关。
本发明的特征在于：所述主机单元在相互串行连接的所述麦克风的电流消耗量超过预先设定的基准电流时开启所述开关。
技术效果
本发明通过相互串行连接麦克风与外设放大器，能够增加麦克风且增加时不受外设放大器的个数限制，从而能够有效地收集并消除车辆内部发生的噪声。
并且，本发明通过并行连接麦克风的内部电阻与开关减少全体麦克风的合成电阻，解决与麦克风以串行信号传送方式收发外设放大器的信号的情况下麦克风可能发生的电压压降，从而能够提高电流效率及电源稳定性。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的功能框图；
图2为比较现有车辆的主动噪声控制装置与根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束的连接状态的示意图；
图3为比较现有车辆的主动噪声控制装置与根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束的连接长度的差异的示意图；
图4为显示根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的电流流动的示意图。
附图标记说明
100：主机单元 200：外设放大器
210：电源部 230：数字信号处理器
250：主通信部 300：麦克风
300a：第一麦克风 300b：第二麦克风
300c：第三麦克风 300d：第四麦克风
310：转换部 330：副(slave)通信部
350：开关
具体实施方式
以下参照附图详细说明根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置。在此，为了说明的明确性及便利性而放大显示了附图中部分线条的宽度或构成要素的尺寸。另外，下述的用语是根据在本发明中的功能而定义的用语，根据不同的使用者、运用者的目的或惯例而有所差异。因此所定义的这些用语应以说明书全文的内容为准。
图1为根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的功能框图。
参照图1，根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置包括主机单元100、外设放大器200及多个麦克风300。
主机单元100控制车辆用音频系统的整个工作，在本实施例中尤其控制下述外设放大器200使得输出用于消除车辆中发生的噪声的信号。
即，车辆的主动噪声控制装置利用声音的特性即波动叠加原理抵消噪声，可发生噪声的位置设置有能够分析声音的波形的麦克风300，所述车辆的主动噪声控制装置通过外设放大器200输出用于消除麦克风300分析的噪声的信号，以抵消车辆中发生的噪声。
车辆中采用的主动噪声控制装置的实现方法是已经公知的技术，因此省略说明具体的实现过程。
外设放大器200向多个麦克风300供应工作所需的电源，基于主机100的控制输出用于消除噪声的信号。
特别是，本实施例中外设放大器200包括电源部210、数字信号处理器(Digital Signal Processor；DSP)230及主通信部250。
电源部210存储后述的多个麦克风300工作所需的电源，具体地，电源部210可以包括通过电缆向音响设备中需要电源的设备供电的幻象电源(Phantom Power)。
DSP230信号处理多个麦克风300发生的电子信号，以输出用于消除车辆中发生的噪声的信号。
主通信部250向多个麦克风300供应电源部210的电源，并且将从多个麦克风300接收的电子信号传送到DSP230。
特别是，本实施例中主通信部250以串行信号传送方式与多个麦克风300进行通信，以收发数据及控制信号等。
即，本实施利中外设放大器200与与外设放大器200一对一对应的麦克风300并不是以并行信号传送方式进行通信，而是与依次连接的麦克风300以串行信号传送方式进行通信，从而可以减少连接外设放大器200与麦克风300的线束的长度与重量。
图2为比较现有车辆的主动噪声控制装置与根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束的连接状态的示意图。
图2中(A)为显示现有车辆的主动噪声控制装置的线束连接状态的示意图，图2中(B)为显示本实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束连接状态的示意图。
如图2中(A)所示，现有车辆的主动噪声控制装置中外设放大器与麦克风分别并行连接，因此线束的长度长，可连接于外设放大器的麦克风的个数受到限制。
并且如图2中(A)所示，现有车辆的主动噪声控制装置中的麦克风需要专门从车辆电池接入电源的线束，因此整个线束的长度长，整体重量上升。
相反，由图2中(B)可知，本实施例的多个麦克风300相互串行连接于外设放大器200，从而整个线束的长度缩短。
并且，多个麦克风300相互串行连接于外设放大器200，因此根据本实施例的车辆的主动噪声控制装置可增加麦克风300且增加时不受外设放大器200的端口数的限制。
图3为比较现有车辆的主动噪声控制装置与根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束的连接长度差异的示意图。
基于图3比较根据本实施例的车辆的主动噪声控制装置的线束的长度与现有车辆的主动噪声控制装置的线束长度如下表所示：
【表1】
与外设放大器之间的距离 现有的装置 本发明的装置
第一麦克风300a 4.5m 1.5m
第二麦克风300b 3m 2.5m
第三麦克风300c 2m 2.5m
第四麦克风300d 0.5m 0.5m
合计 11m 6m
现有车辆的主动噪声控制装置中外设放大器分别与各麦克风连接，因此由表1可知连接与外设放大器距离最远的麦克风的线束长度高达4.5m，因此整个线束长度达到11m。
相反，由表1可知根据本实施例的车辆的主动噪声控制装置中多个麦克风300相互串行连接并与外设放大器200连接，因此需要的线束长度大幅缩短。
具体地，本实施例只用6m的线束便可连接与原本需要11m的线束才能连接的麦克风300数量相同数量的麦克风及外设放大器200。
麦克风300接收车辆中发生的噪声并发生相应的电子信号。
具体地，麦克风300包括将车辆中发生的噪声转换为电子信号的转换部310、与外设放大器200的主通信部250收发信号的副通信部330。
特别是，本实施例的麦克风300还包括与副通信部330的内部接地电阻RGND并行连接的开关350，以减少相互串行连接的麦克风300的电流通过副通信部330的内部电阻时发生的电压压降(Voltage Drop)。
即，在以串行方式发送信号的情况下，通过副通信部330的内部接地电阻RGND的过程中发生电压压降，并且串行连接的麦克风300的个数越多，所通过的内部接地电阻RGND越多，因此电压压降量可能会上升。
因此，本实施例中并行连接副通信部330的内部接地电阻RGND与开关350，以减小合成电阻。
具体地，本实施例中开关350可以包括N型金属氧化物半导体场效应晶体管(N-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor；以下简称‘NMOSFET’)，主机单元100的通用输入输出接口(General PurposeInput Output；GPIO)与NMOSFET的栅极(GATE)连接，可通过向栅极输入信号开启或关闭开关350，具体地，副通信部330通过主通信部250的控制接口(control interface)接收开启、关闭信号，并基于相应信号控制NMOSFET。
即，NMOSFET开启的状态下，漏极与源极之间的电阻为数十mΩ，该电阻与副通信部330的内部接地电阻相比是非常小的值，副通信部330与开关350并行连接的情况下的合成电阻接近NMOSFET的漏极与源极之间的电阻即数十mΩ，从而可以减少经过合成电阻的过程中的电压压降量。
特别是，主机单元100能够基于相互串行连接的多个麦克风300的个数或麦克风300的电流消耗量确定开关350的开启、关闭。
具体地，主机单元100在相互串行连接的多个麦克风300的个数超过预先设定的基准个数或者麦克风300的电流消耗量超过预先设定的基准电流的情况下开启开关350。
这时，基准个数和基准电流是产生车辆的主动噪声控制装置可正常工作的范围内的电压压降的麦克风的最大个数和最大电流消耗量。
即，麦克风300的连接个数达到产生使车辆的主动噪声控制装置无法正常工作的程度的电压压降的个数，或者麦克风300消耗的电流达到无法正常工作的程度的情况下，主机单元100开启开关350以减少电压压降。
图4为显示根据本发明一个实施例的车辆的主动噪声控制装置的电流流向的示意图。
参照图4，外设放大器200的电源部210向多个麦克风300供应的总电流Itotal如以下数学式1所示：
【数学式1】
Itotal＝Imaster+IA
并且，包括电缆损失的通过全体麦克风300的副通信部330的电流IA如以下数学式2所示：
【数学式2】
IA＝IB+Islave1
并且，通过第2～n个麦克风300的副通信部330的电流IB如以下数学式3所示：
【数学式3】
IB＝Islave2+Islave3+…+Islaven
并且，电流IB通过串行连接的麦克风300的副通信部330时，在副通信部330的内部接地电阻RGND发生电压压降。
这时，在副通信部330的内部接地电阻RGND发生的整个电压压降Vdrop通过如下数学式4计算：
【数学式4】
Vdrop＝IB×RGNL
并且，IB随麦克风300连接数量的增多而上升，因此连接的麦克风300的数量越多，整个电压压降量越大。
从而本实施例如上所述，并行连接开关350与副通信部330的内部接地电阻RGND，通过减少合成电阻减少整体电压压降。
本发明相互串行连接麦克风与外设放大器，因此可增加麦克风且增加时不受外设放大器的个数限制，从而能够有效地收集并消除车辆内部发生的噪声。
并且，本发明通过并行连接麦克风的内部电阻与开关减少全体麦克风的合成电阻，解决与麦克风以串行信号传送方式收发外设放大器的信号时麦克风可能发生电压压降的问题，因此能够提高电流效率及电源稳定性。
本发明参考附图所示的实施例进行了说明，但这仅作为示例，本发明所属技术领域的普通技术人员应理解还可以做多种变形或得到其他等同的实施例。本发明真正的技术保护范围由技术方案确定。

Claims (10)

1.一种车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，包括：
多个麦克风，其接收车辆中发生的噪声并生成相应的电子信号；
外设放大器，其供应所述多个麦克风工作所需的电源；以及
主机单元，其控制所述外设放大器使得基于所述多个麦克风生成的电子信号输出用于消除所述噪声的信号。
2.根据权利要求1所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，所述外设放大器包括：
电源部；
数字信号处理器，其信号处理所述多个麦克风生成的电子信号，以输出用于消除所述噪声的信号；以及
主通信部，其向所述多个麦克风供应所述电源部的电源，并将从所述多个麦克风接收的电子信号传送到所述数字信号处理器。
3.根据权利要求2所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述主通信部以串行信号传送方式与所述多个麦克风进行通信。
4.根据权利要求2所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，所述多个麦克风分别包括：
转换部，其将所述车辆产生的噪声转换为电子信号；以及
副通信部，其与所述主通信部收发信号。
5.根据权利要求4所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于，所述多个麦克风还分别包括：
开关，其与所述副通信部的内部接地电阻并行连接。
6.根据权利要求5所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述开关包括N型金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.根据权利要求5所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述多个麦克风与所述外设放大器相互串行连接。
8.根据权利要求7所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述主机单元根据相互串行连接的所述麦克风的个数或者所述麦克风的电流消耗量确定所述开关的开启、关闭与否。
9.根据权利要求8所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述主机单元在相互串行连接的所述麦克风的个数超过预先设定的基准个数时开启所述开关。
10.根据权利要求8所述的车辆的主动噪声控制装置，其特征在于：
所述主机单元在相互串行连接的所述麦克风的电流消耗量超过预先设定的基准电流时开启所述开关。
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