KR19980035610A - 능동 소음 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가전제품에서 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 있도록 한 능동 소은 제어장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 소음신호를 감지하기 위한 센서부와, 센서부로부터 출력된 소음신호를 증폭하여 출력하는 신호 증폭부와, 신호 증폭부로부터 증폭된 소음신호의 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.

Description

능동 소음 제어장치
능동 소음 제어 원리는 도 1에 도시된 바와 같이, 발생된 소음 신호(N)을 일정한 음향학적 공간에서 발생된 소음신호와 동일한 진폭과 역위상을 갖는 인공음(S)을 발생시켜 중첩시킴으로써 소음을 감쇄시키는 원리이다.
결과적으로, 소음 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 소음신호(N)와 인공음(S)이 합성되어 제어된 소음신호(N+S)는 이론적으로 영(Zero)이 되어 소음이 제거된다.
이러한 능동 소음 제어 원리를 회로적으로 실제 구현하기 위한 제어 블럭 구성도는 도 3과 같다.
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.
이와 같이 구성된 종래 능동 소음 제어장치의 동작을 첨부한 도 4 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 센서부(1)는 음향학적 음장공간내의 소음신호{X(k)}를 감지하여 출력하게 된다.
여기서, X(k)는 마이크로폰으로부터 입력된 신호이다.
그러면, 신호 증폭부(2)는 상기 센서부(1)로부터 감지된 소음신호{X(k)}를 증폭하여 출력하게 된다.
이에 따라, 제1저역 필터부(3)는 상기 증폭된 소음신호{X(k)}를 저역 필터링하여 출력하게 된다.
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 디지탈 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호{X(k)}와 동일한 진폭과 역위상을 갖는 인공음을 디지탈/아날로그 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해서 반대 위상의 신호를 발생시켜 출력하게 된다.
즉, 실시간 신호 처리부(4)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 내부의 램(첨부한 도면에는 미도시)을 초기화시키고, 필터의 차수를 설정하게 된다.
상기 제1저역 필터부(3)로부터 저역 필터링된 소음신호{X(k)}를 내부의 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지탈 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.
아울러, 실시간 신호 처리부(4)내 디지탈 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 디지탈 신호로 변환하고 그 변환된 소음신호{X(k)}의 디지탈 필터링 계수를 조정하고 그 조정된 디지탈 필터링 계수신호{y(k)}를 출력하게 된다.
여기서, y(k)는 출력부로부터 발생된 출력신호이다.
그러면, 실시간 신호 처리부(4)내 혼합기(4c)는 상기 인공음 발생부(4a)로부터 출력된 인공음과 디지탈 필터링 계수 조정부(4b)로부터 조정된 디지탈 필터링 계수 신호{y(k)}를 혼합하여 잔여 소음신호{E(k)}를 출력하게 된다.
이후, 실시간 신호 처리부(4)내 디지탈 필터링 계수 조정부(4b)는 상기 혼합기(4c)로부터 출력된 잔여 소음신호{E(k)}의 오차를 피드백하여 디지탈 필터링 계수신호{y(k)}를 조정함으로써 상기 잔여 소음신호{E(k)}의 오차가 거의 영(Zero)가 되도록 인공음을 조정하게 된다.
이에 따라, 제2저역 필터부(6)는 상기 실시간 신호 처리부(4)로부터 출력된 인공음을 저역 필터링하여 출력하게 된다.
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.
도 5는 능동 소음 제어 장치의 실시예를 나타낸 것이다.
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 향승하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 있도록 한 능동 소음 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 능동 소음 제어 개념도.
도 2는 능동 소음 제어 결과의 이상 신호 파형도.
도 3은 능동 소음 제어장치의 블럭 구성도.
도 4는 도 3의 실시간 신호처리부 능동 소음 제어 블럭도.
도 5는 종래 능동 소음 제어장치를 냉장고에 적용한 예시도.
도 6은 도 3의 실시간 신호처리부 제어 흐름도.
도 7은 본 발명에 의한 능동 소음 제어장치의 블럭 구성도.
도 8은 도 7의 마이컴부에 의한 능동 소음 제어 흐름도.
도 9는 도 7에 의한 능동 소은 제어 블럭도.
도 10은 도 7의 제어 규칙 및 인덱스 데이터 테이블(Index data Network) 생성도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
101:센서부102:신호 증폭부
103:제1저역 필터부104:위상 감지부
105:마이콤부106:제2저역 필터부
107:전력 증폭부108:출력부
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 의한 능동 소음 제어장치의 블럭 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(1036)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.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 8 및 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 센서부(101)는 음향학적 음장공간내의 소음신호{X(k)}를 감지하여 출력하게 된다.
여기서, X(k)는 마이크로폰으로부터 입력된 신호이다.
그러면, 신호 증폭부(102)는 상기 센서부(101)로부터 감지된 소음신호{X(k)}를 증폭하여 출력하게 된다.
이에 따라 제1저역 필터부(103)는 상기 증폭된 소음신호{X(k)}를 저역 필터링하여 출력하게 된다.
그러면, 마이콤부(105)는 인터럽트가 걸려(S1) 상기 제1저역 필터부(103)로부터 저역 필터링된 소음신호를 내부의 아날로그/디지탈 컨버터(첨부한 도면에는 미부호)를 통해 디지탈 신호로 변환하게 된다.
아울러, 위상 감지부(104)는 상기 제1저역 필터부(103)로부터 저역 필터링된 소음신호{X(k)}의 위상을 감지하여 출력하게 된다(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 도 9에 도시된 바와 같이, 냉장고 등과 같은 가전제품과 같은 제어 대상 시스템(105a)을 통해 출력되게 된다.
그러면, 마이콤부(105) 내 제어 규칙 조정부(105b)는 상기 소음신호{X(k)}를, 도 10에 도시된 바와 같이, 뉴럴 네트워크(Neural Network)을 통하여 발생 신호를 모델링하여 입력 대응 출력값을 1 대 1 대응하도록 y(k) 신호를 출력하게 된다.
여기서, y(k)는 출력부로부터 발생된 출력신호이다.
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).
E(k)=x(k)-y(k)이고, △E(k)=Ek)-E(k-1)
여기서, E(k)는 잔여 소음 신호의 에러이고, △E(k)는 잔여 소음신호의 에러 변환 신호이다.
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 디지탈/아날로그 컨버터(첨부한 도면에는 미도시)를 통해 아날로그 신호로 변환하여 출력하게 된다.
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 잔연 소음신호{E(k)}의 에러를 제어하게 된다.
한편, 제2저역 필터부(106)는 상기 마이콤부(105)로부터 출력된 아날로그 신호를 저역 필터링하여 출력하게 된다.
그러면, 전력 증폭부(107)는 상기 제2저역 필터부(106)로부터 저역 필터링된 아날로그 신호를 전력 증폭하고 그 증폭된 신호는 출력부(108)를 통해 음향학적 음장공간으로 출력하게 된다(S5).
이후, 잔연 소음신호{E(k)}의 에러가 제거될때까지 상기의 동작을 계속하여 수행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 능동 소음 제어장치에 관한 것으로, 특히 가전제품에서의 모터 및 기타 액튜에이터(Actuator) 등에 의해 발생되는 소음을 능동적으로 제어하여 소음원을 제거할 수 있도록 한 능동 소음 제어장치에 관한 것이다.

Claims (1)

  1. 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 감집주(104)로부터 출력된 소음신호를 위상 지연없이 실시간 처리하기 위한 마이콤부(1050와,
    상기 마이콤부(105)로부터 출력된 신호를 저역 필터링하여 출력하는 제2저역필터부(106)와,
    상기 제2저역 필터부(106)로부터 저역 필터링되어 출력된 신호를 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭부(107)와,
    상기 전력증폭부(107)로부터 전력 증폭된 신호를 음향학적 음장공간에 출력하는 출력부(108)를 포함하는 구성된 것을 특징으로 한 능동 소음 제어장치.
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