KR100208167B1 - Active noise control device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator)등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 있도록 한 능동 소음 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active noise control device capable of removing noise sources by actively controlling noise generated by motors and other actuators in household appliances.
이를 위해, 본 발명은 소음신호를 감지하기 위한 센서부와, 센서부로부터 출력된 소음신호를 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와, 신호 증폭부로부터 증폭된 소음 신호의 저역 필터링하여 출력하는 제1저역 필터부와, 제1저역 필터부로부터 저역 필터링된 소음신호의 위상을 감지하는 위상 감지부와, 제1저역 필터부와 위상감지부로부터 출력된 소음신호를 위상 지연없이 실시간 처리하기 위한 마이콤부와, 마이콤부로부터 출력된 신호를 저역 필터링하여 출력하는 제2저역 필터부와, 제2저역 필터부로부터 저역 필터링되어 출력된 신호를 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭부와, 전력 증폭부로부터 전력 증폭된 신호를 음향학적 음장공간에 출력하는 출력부로 구성된다.To this end, the present invention is a sensor unit for detecting a noise signal, a signal amplification unit for amplifying and outputting the noise signal output from the sensor unit, and a low pass filtering of the low-pass filtering of the noise signal amplified from the signal amplification unit A filter for detecting the phase of the noise signal low-pass filtered from the first low pass filter, a microcom unit for real-time processing of the noise signal output from the first low pass filter and the phase detecting unit without phase delay; A second low pass filter for low frequency filtering and outputting the signal output from the microcomputer unit, a power amplifying unit for power amplifying and outputting the low pass filtered signal output from the second low pass filter, and a power amplification unit for the power amplifying unit It is composed of an output unit for outputting a signal to the acoustic sound field space.
Description
능동 소음 제어 원리는 제1도에 도시된 바와 같이, 발생된 소음 신호(N)를 일정한 음향학적 공간에서 발생된 소음신호와 동일한 진폭과 역위상을 갖는 인공음(S)을 발생시켜 중첩시킴으로써 소음을 감쇄시키는 원리이다.As shown in FIG. 1, the active noise control principle generates noise by overlapping the generated noise signal N with an artificial sound S having the same amplitude and antiphase as the noise signal generated in a certain acoustic space. It is a principle to attenuate.
결과적으로, 소음 신호는 제2도에 도시된 바와 같이, 소음신호(N)와 인공음(S)이 합성되어 제어된 소음신호(N+S)는 이론적으로 영(Zero)이 되어 소음이 제거된다.As a result, the noise signal is synthesized by combining the noise signal (N) and the artificial sound (S), as shown in FIG. 2, and the controlled noise signal (N + S) is theoretically zero to remove the noise. do.
이러한 능동 소음 제어 원리를 회로적으로 실제 구현하기 위한 제어 블록 구성도는 제3도와 같다.FIG. 3 is a block diagram illustrating the actual implementation of the active noise control principle in a circuit.
도시된 바와 같이, 소음신호를 감지하기 위한 센서부(1)와, 상기 센서부(1)로부터 출력된 소음신호를 증폭하여 출력하는 신호 증폭부(2)와, 상기 신호 증폭부(2)로부터 증폭된 소음신호의 저역 필터링하여 출력하는 제1저역 필터부(3)와, 상기 제1저역 필터부(3)로부터 저역 필터링된 소음 신호와 위상 지연없이 실시간 처리하기 위한 실시간 신호 처리부(4)와, 상기 실시간 신호 처리부(4)와 병행하여 소음신호를 실시간 제어하기 위한 마이콤(5)과, 상기 실시간 신호 처리부(4)로부터 출력된 신호를 저역 필터링하여 출력하는 제2저역 필터부(6)와, 상기 제2저역 필터부(6)로부터 저역 필터링되어 출력된 신호를 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭부(7)와, 상기 전력 증폭부(7)로부터 전력 증폭된 신호를 음향학적 음장공간에 출력하는 출력부(8)로 구성되어져 있다.As shown, from the sensor unit 1 for detecting the noise signal, a signal amplifier 2 for amplifying and outputting the noise signal output from the sensor unit 1, and from the signal amplifier 2 A first low pass filter 3 for low frequency filtering and outputting the amplified noise signal, a real time signal processor 4 for real time processing of the low pass filtered noise signal from the first low pass filter 3 and a phase delay, and In addition, the microcomputer 5 for real-time control of the noise signal in parallel with the real-time signal processor 4, the second low-pass filter unit 6 for low-pass filtering the signal output from the real-time signal processor 4 and A power amplifier 7 for power amplifying and outputting the low pass filtered signal from the second low pass filter 6 and outputting the power amplified signal from the power amplifier 7 to the acoustic sound field space Is composed of an output unit 8.
이와 같이 구성된 종래 능동 소음 제어장치의 동작을 첨부한 제4도 및 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 4 and 6 attached to the operation of the conventional active noise control device configured as described above are as follows.
먼저, 센서부(1)는 음향학적 음장공간내의 소음신호[X(k)]를 감지하여 출력하게 된다.First, the sensor unit 1 detects and outputs a noise signal X (k) in an acoustic sound field space.
여기서, X(k)는 마이크로폰으로부터 입력된 신호이다.Here, X (k) is a signal input from the microphone.
그러면, 신호 증폭부(2)는 상기 센서부(1)로부터 감지된 소음신호[X(k)]를 증폭하여 출력하게 된다.Then, the signal amplifier 2 amplifies and outputs the noise signal X (k) detected by the sensor unit 1.
이에 따라, 제1저역 필터부(3)는 상기 증폭된 소음신호[X(k)]를 저역 필터링하여 출력하게 된다.Accordingly, the first low pass filter 3 performs low pass filtering on the amplified noise signal X (k).
그러면, 실시간 신호 처리부(4)는 상기 제1저역 필터부(3)로부터 저역 필터링된 소음신호[X(k)]를 내부의 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지털 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호[X(k)]와 동일한 진폭과 역위상을 갖는 인공음을 디지털/아날로그 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해서 반대 위상의 신호를 발생시켜 출력하게 된다.Then, the real-time signal processing unit 4 converts the low-pass filtered noise signal X (k) from the first low pass filter unit 3 into a digital signal through an internal analog / digital converter (not shown in the accompanying drawings). The artificial sound having the same amplitude and inverse phase as that of the converted noise signal X (k) is generated and outputted through a digital / analog converter (not shown in the accompanying drawings).
즉, 실시간 신호 처리부(4)는 제4도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 내부의 램(첨부한 도면에는 미도시)을 초기화시키고, 필터의 차수를 설정하게 된다.That is, the real-time signal processor 4 initializes the internal RAM (not shown in the accompanying drawings) as shown in FIGS. 4 and 6, and sets the order of the filter.
상기 제1저역 필터부(3)로부터 저역 필터링된 소음신호[X(k)]를 내부의 아날로고/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지털 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호[X(k)]는 실시간 신호 처리부(4)내 냉장고 등과 같은 가전제품과 같은 제어 대상 시스템(4a)을 통해 출력되게 된다.The low-pass filtered noise signal X (k) from the first low pass filter unit 3 is converted into a digital signal through an internal analog / digital converter (not shown in the accompanying drawings) and the converted noise signal [ X (k)] is output through the control target system 4a such as a home appliance such as a refrigerator in the real time signal processor 4.
아울러, 실시간 신호 처리부(4)내 디지털 필터링 계수 조정부(4b)는 상기 제1저역 필터부(3)로부터 저역 필터링된 소음신호[X(k)]를 내부의 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지털 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호[X(k)]의 디지털 필터링 계수를 조정하고 그 조정된 디지털 필터링 계수신호[y(k)]를 출력하게 된다.In addition, the digital filtering coefficient adjusting unit 4b in the real-time signal processing unit 4 carries out a low-pass filtered noise signal X (k) from the first low-pass filter unit 3 as an internal analog / digital converter. Unsigned) is converted into a digital signal, the digital filtering coefficient of the converted noise signal X (k) is adjusted, and the adjusted digital filtering coefficient signal y (k) is output.
여기서, y(l)는 출력부로부터 발생된 출력신호이다.Here, y (l) is an output signal generated from the output unit.
그러면, 실시간 신호 처리부(4)내 혼합기(4c)는 상기 인공음 발생부(4a)로부터 출력된 인공음과 디지털 필터링 계수 조정부(4b)로부터 조정된 디지털 필터링 계수신호[y(k)]를 혼합하여 잔여 소음신호[E(k)]를 출력하게 된다.Then, the mixer 4c in the real time signal processor 4 mixes the artificial sound output from the artificial sound generator 4a and the digital filtering coefficient signal y (k) adjusted from the digital filtering coefficient adjuster 4b. To output the residual noise signal [E (k)].
이후, 실시간 신호 처리부(4)내 디지털 필터링 계수 조정부(4b)는 상기 혼합기(4c)로부터 출력된 잔여 소음신호[E(k)]의 오차를 피드백하여 디지털 필터링 계수신호[y(k)]를 조정함으로써 상기 잔여 소음신호[E(k)]의 오차가 거의 영(Zero)가 되도록 인공음을 조정하게 된다.Thereafter, the digital filtering coefficient adjusting unit 4b in the real time signal processing unit 4 feeds back the error of the residual noise signal E (k) output from the mixer 4c to feed the digital filtering coefficient signal y (k). By adjusting, the artificial sound is adjusted so that the error of the residual noise signal E (k) becomes almost zero.
이에 따라, 제2저역 필터부(6)는 상기 실시간 신호 처리부(4)로부터 출력된 인공음을 저역 필터링하여 출력하게 된다.Accordingly, the second low pass filter 6 performs low pass filtering on the artificial sound output from the real time signal processor 4.
그러면, 전력 증폭부(7)는 상기 제2저역 필터부(6)로부터 저역 필터링된 인공음을 전력 증폭하고 그 증폭된 인공음을 출력부(8)를 통해 음향학적 음장공간으로 출력하게 된다.Then, the power amplifier 7 power amplifies the low-pass filtered artificial sound from the second low pass filter 6 and outputs the amplified artificial sound to the acoustic sound field space through the output unit 8.
제5도는 능동 소음 제어 장치의 실시예를 나타낸 것이다.5 shows an embodiment of an active noise control device.
그러나 이러한 종래 능동 소음 제어장치는 소음신호의 실시간 인식 및 실시간 제어를 하기 위하여 하드웨어적인 수단(DSP CHIP)을 구비해야 하기 때문에 제품에 응용하려고 할 경우 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.However, such a conventional active noise control device has a problem in that the manufacturing cost increases when trying to apply to the product because it must have a hardware means (DSP CHIP) for real-time recognition and real-time control of the noise signal.
따라서 본 발명은 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator)등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 있도록 한 능동 소음 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an active noise control device capable of actively controlling noise generated by a motor and other actuators in a home appliance to remove a noise source.
제1도는 능동 소음 제어 개념도.1 is a conceptual diagram of active noise control.
제2도는 능동 소음 제어 결과의 이상 신호 파형도.2 is an abnormal signal waveform diagram of an active noise control result.
제3도는 능동 소음 제어장치의 블록 구성도.3 is a block diagram of an active noise control device.
제4도는 제3도의 실시간 신호처리부 능동 소음 제어 블록도.4 is an active noise control block diagram of the real-time signal processor of FIG.
제5도는 종래 능동 소음 제어장치를 냉장고에 적용한 예시도.5 is an exemplary view of applying a conventional active noise control device to a refrigerator.
제6도는 제3도의 실시간 신호처리부 제어 흐름도.6 is a flowchart of a real-time signal processor control of FIG.
제7도는 본 발명에 의한 능동 소음 제어장치의 블록 구성도.7 is a block diagram of an active noise control device according to the present invention.
제8도는 제7도의 마이컴부에 의한 능동 소음 제어 흐름도.8 is an active noise control flowchart by the microcomputer of FIG.
제9도는 제7도에 의한 능동 소음 제어 블록도.9 is an active noise control block diagram according to FIG.
제10도는 제7도의 제어 규칙 및 인덱스 데이터 테이블(Index data network)생성도.FIG. 10 is a diagram illustrating control rule and index data network generation of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
101 : 센서부 101 : 신호 증폭부101: sensor unit 101: signal amplification unit
103 : 제1저역 필터부 104 : 위상 감지부103: first low pass filter 104: phase detector
105 : 마이콤부 106 : 제2저역 필터부105: microcomputer unit 106: second low pass filter unit
107 : 전력 증폭부 108 : 출력부107: power amplifier 108: output unit
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제7도는 본 발명에 의한 능동 소음 제어장치의 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 소음신호를 감지하기 위한 센서부(101)와, 상기 센서부(101)로부터 출력된 소음신호를 증폭하여 출력하는 신호 증폭부(102)와, 상기 신호 증폭부(102)로부터 증폭된 소음신호의 저역 필터링하여 출력하는 제1저역 필터부(103)와, 상기 제1저역 필터부(103)로부터 저역 필터링된 소음신호의 위상을 감지하는 위상 감지부(104)와, 상기 제1저역 필터부(103)와 위상 감지부(104)로부터 출력된 소음신호를 위상 지연없이 실시간 처리하기 위한 마이콤부(105)와, 상기 마이콤부(105)로부터 출력된 신호를 저역 필터링하여 출력하는 제2저역 필터부(106)와, 상기 제2저역 필터부(106)로부터 저역 필터링되어 출력된 신호를 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭부(107)와, 상기 전력 증폭부(107)로부터 전력 증폭된 신호를 음향학적 음장공간에 출력하는 출력부(108)으로 구성되어져 있다.7 is a block diagram of the active noise control device according to the present invention, and the sensor unit 101 for detecting the noise signal and the signal amplification to amplify and output the noise signal output from the sensor unit 101 A first low pass filter 103 for low-pass filtering and outputting a noise signal amplified from the signal amplifier 102, and a low pass filtered noise signal from the first low pass filter 103 A phase detector 104 for detecting a phase, a micom unit 105 for real-time processing of a noise signal output from the first low pass filter 103 and the phase detector 104 without phase delay, and the micom A second low pass filter 106 for low-pass filtering and outputting the signal output from the unit 105, and a power amplifying unit for amplifying and outputting the low pass filtered signal output from the second low pass filter 106 ( 107 and electric power from the power amplifier 107. The output unit 108 outputs the amplified signal to the acoustic sound field space.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 제8도 및 제10도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 8 and 10 attached to the operation and effect of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 센서부(101)는 음향학적 음장공간내의 소음신호[X(k)]를 감지하여 출력하게 된다.First, the sensor unit 101 detects and outputs a noise signal X (k) in an acoustic sound field space.
여기서, X(k)는 마이크로폰으로부터 입력된 신호이다. 그러면, 신호 증폭부(102)는 상기 센서부(101)로부터 감지된 소음신호[X(K)]를 증폭하여 출력하게 된다.Here, X (k) is a signal input from the microphone. Then, the signal amplifier 102 amplifies and outputs the noise signal X (K) detected by the sensor unit 101.
이에 따라, 제1저역 필터부(103)는 상기 증폭된 소음신호 [X(K)]를 저역 필터링하여 출력하게 된다.Accordingly, the first low pass filter 103 performs low pass filtering on the amplified noise signal [X (K)].
그러면, 마이콤부(105)는 인터럽트가 걸려(S1) 상기 제1저역 필터부(103)로부터 저역 필터링된 소음신호를 내부의 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지털 신호로 변환하게 된다.Then, the microcomputer 105 interrupts (S1) and converts the low-pass filtered noise signal from the first low pass filter 103 into a digital signal through an internal analog / digital converter (not shown in the accompanying drawings). Done.
아울러, 위상 감지부(104)는 상기 제1저역 필터부(103)로부터 저역 필터링된 소음신호 [X(K)]의 위상을 감지하여 출력하게 된다(S2).In addition, the phase detector 104 detects and outputs the phase of the low-pass filtered noise signal [X (K)] from the first low pass filter 103 (S2).
그러면, 마이콤부(105)는 상기 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 상기 소음신호 [X(K)]를 디지탈 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호 [X(K)]를 제8도에 도시된 바와 같이, 냉장고 등과 같은 가전제품과 같은 제어 대상시스템(105a)을 통해 출력되게 된다.Then, the microcomputer 105 converts the noise signal [X (K)] into a digital signal through the analog / digital converter (not shown in the accompanying drawings) and converts the converted noise signal [X (K)]. As shown in FIG. 8, the control target system 105a such as a home appliance such as a refrigerator is output.
그러면, 마이콤부(105)내 제어 규칙 조정부(105b)는 상기 소음신호 [X(K)]를, 제10도에 도시된 바와 같이, 뉴럴 네트워크(Neural Network)을 통하여 발생 신호를 모델링하여 입력 대응 출력값을 1대 1 대응하도록 y(k) 신호를 출력하게 된다.Then, the control rule adjusting unit 105b in the microcomputer 105 responds to the noise signal [X (K)] by modeling the generated signal through a neural network as shown in FIG. The y (k) signal is output to correspond to the output value one-to-one.
여기서, y(k)는 출력부로부터 발생된 출력신호이다.Here, y (k) is an output signal generated from the output unit.
이에 따라, 마이콤부(105)내 혼합기(105c)는 상기 제어 대상 시스템(105a)로부터 출력된 소음신호[X(k)]와 제어 규칙 조정부(105b)로부터 출력된 y(k) 신호를 혼합하여 잔여 소음신호[E(k)]의 에러 및 에러의 변화를 아래와 같은 식에 의해 계산하여 출력하게 된다(S3).Accordingly, the mixer 105c in the microcomputer 105 mixes the noise signal X (k) output from the control target system 105a with the y (k) signal output from the control rule adjusting unit 105b. The error of the residual noise signal E (k) and the change of the error are calculated and output by the following equation (S3).
E(k) = x(k) - y(k)이고, ΔE(k) = E(k) - E(k-1)E (k) = x (k)-y (k), ΔE (k) = E (k)-E (k-1)
여기서, E(k)는 잔여 소음 신호의 에러이고, ΔE(k)는 잔여 소음 신호의 에러 변화 신호이다.Where E (k) is the error of the residual noise signal and ΔE (k) is the error change signal of the residual noise signal.
아울러, 마이콤부(105)는 상기 소음신호[X(k)]의 위상신호에 상응하는 반대 위상신호를 기저장시켜둔 내부 메모리(첨부한 도면에는 미도시)의 인덱스 테이블(Index Table)로부터 계산하고(S4) 이를 인출하여 내부의 디지털/아날로그 컨버터(첨부한 도면에는 미도시)를 통해 아날로그 신호로 변환하여 출력하게 된다.In addition, the microcomputer 105 calculates an index table of an internal memory (not shown in the accompanying drawings) in which an inverse phase signal corresponding to the phase signal of the noise signal X (k) is pre-stored. (S4) it is extracted and converted into an analog signal through an internal digital / analog converter (not shown in the accompanying drawings) and output.
이후, 마이콤부(105)내 제어 규칙 조정부(105b)는 상기 혼합기(105c)로부터 출력된 잔여 소음신호[E(k)]를 피드백하여 y(k) 신호를 조정함으로써 상기 잔여 소음신호[E(k)]의 에러를 제어하게 된다.Thereafter, the control rule adjusting unit 105b in the microcomputer 105 feeds back the residual noise signal E (k) output from the mixer 105c to adjust the y (k) signal to adjust the residual noise signal E ( k)] error.
한편, 제2저역 필터부(106)는 상기 마이콤부(105)로부터 출력된 아날로그 신호를 저역 필터링하여 출력하게 된다.Meanwhile, the second low pass filter 106 performs low pass filtering on the analog signal output from the microcomputer 105.
그러면, 전력 증폭부(107)는 상기 제2저역 필터부(106)로부터 저역 필터링된 아날로그 신호를 전력 증폭하고 그 증폭된 신호를 출력부(018)를 통해 음향학적 음장공간으로 출력하게 된다(S5).Then, the power amplifier 107 power amplifies the low-pass filtered analog signal from the second low pass filter 106 and outputs the amplified signal to the acoustic sound field space through the output unit 018 (S5). ).
이후, 잔여 소음신호[E(k)]의 에러가 제거될 때까지 상기의 동작을 계속하여 수행하게 된다.Thereafter, the above operation is continued until the error of the residual noise signal E (k) is eliminated.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해서 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of effectively controlling the noise generated by the motor and other actuators (Actuator) in the home appliance to effectively remove the noise source.
본 발명은 능동 소음 제어장치에 관한 것으로, 특히 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 잇도록 한 능동 소음 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active noise control device, and more particularly, to an active noise control device for actively controlling noise generated by a motor and other actuators and the like in a home appliance to remove a noise source.
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KR (1) | KR100208167B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103606372A (en) * | 2013-11-08 | 2014-02-26 | 四川长虹电器股份有限公司 | Noise eliminating method based on intelligent home furnishing and system thereof |
-
1996
- 1996-11-14 KR KR1019960053992A patent/KR100208167B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103606372A (en) * | 2013-11-08 | 2014-02-26 | 四川长虹电器股份有限公司 | Noise eliminating method based on intelligent home furnishing and system thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19980035610A (en) | 1998-08-05 |
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