Frage an die Elektroniker im Forum: ANC Active Noise Cancelling ohne DSP

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    • Frage an die Elektroniker im Forum: ANC Active Noise Cancelling ohne DSP

      Hi,

      nochmal zum Thema "Active Noise Cancelling".

      Es geht dabei nicht um ein "alles löschendes Allround-Ding" für Straßenlärm und wer weiß was noch, sondern einfach um die Reduzierung von Störgeräuschen einer kleinen Maschine, und das unmittelbar an der Maschine.
      Diese Maschine erzeugt, je nach Drehzahl, ein relativ leises, summendes Störgeräusch.
      Es geht also um eine sehr definierte Schallquelle, die durch ein Gegensignal etwas leiser gemacht werden soll.
      Sowas gibt es wohl auch, ist aber extrem teuer, für mich daher nicht einsetzbar.
      Außerdem wird das ja auch schon zur Geräuschdämpfung in Autoabgasanlagen der Premiumklasse eingesetzt, hier ist das Problem aber sehr viel komplizierter.

      Frage:

      Es geht ja darum, das (statische) Maschinensignal phasenverkehrt gegenzusetzen.

      Ist es nicht mit einfachen elektronischen Mitteln möglich, ein Signal in der Phase (0-180°) zu verschieben/verzögern und wieder "umgepolt" abzuschallen, ohne dabei einen aufwändigen Schaltungswust mit einem DSP aufbauen zu müssen?
      Denn im Grunde ist die Phasenverschiebung bedingt durch die Schaltung ja immer gleich und nicht frequenzabhängig vom Störsignal, wenn ich das jetzt richtig sehe.
      Ich denke da z.B. an Schaltungen, die auch in der Musikelektronik für Phaser oder Chorus und Flanger eingesetzt werden, kann dazu aber überhaupt nichts finden...
      Das Ergebnis muss jetzt nicht perfekt sein, ich suche nur nach einer Möglichkeit, so viel Geräusch wie möglich (und wirtschaftlich sinnvoll) zu killen im zweistelligen Eurobereich.
    • Peer Gehrmann schrieb:

      Denn im Grunde ist die Phasenverschiebung bedingt durch die Schaltung ja immer gleich und nicht frequenzabhängig vom Störsignal, wenn ich das jetzt richtig sehe.
      Das gilt nur für eine feste Frequenz.
      Wenn du 300Hz um 1/600 s verschiebst, dann hast du die gewünschten 180°
      Wenn gleichzeitig aber noch ein 2.Ton mit dabei ist mit 600Hz, dann wird der nach 1/600 s doppelt so viel Amplitude haben.
    • @Peer Gehrmann
      Vielleicht als Beispiel zum testen.
      Mit einem Mikrofon den Schall des Störers aufnehmen, verstärken , und über Lautsprecher wieder abstrahlen.
      Es ist dann aber darauf zu achten, das die Lautsprechermembran dann genau andersherum schwingt, wie das
      Mikrofon den Schall aufgenommen hat. so entsteht ein um 180° verschobener Schalldruck.

      Detlef
      Leichtsinn ist kein Mut, Vorsicht keine Feigheit.
    • Michael:
      Richtig, aber zumindest lässt sich das Hauptsignal gut eingrenzen, ja nach Drehzahl liegt es zwischen 300 und 2000 Hz.
      Hatte auch schon mal daran gedacht, einen kurzen Sample zu speichern (mit einem Nano) und dann entsprechend gegenzusetzen, denn es ändert sich quasi nichts, nur wenn die Leistungsstufe der Maschine geändert wird.
      Und bis 2kHz sollte ein Nano mit 16Mhz doch Samplen können, oder? Gibt es da Beispiele? Es braucht ja wirklich nur eine Phase zu sein.

      Detlef:
      Ja, probieren werde ich das auf jeden Fall mal.
      Da kommt es wohl vor allem auf die Latenz des OPs bzw. der Verstärkerschaltung an, ob das sinnvoll machbar ist...
    • Ich glaube die Latenz bei dem analogen Zeugs ist vernachlässigbar. Es wird die Position des Mikros und Position des Lautsprechers mehr ausmachen. Du wirst auch mit Rückkopplungen kämpfen müssen.
      Raum für Notizen

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    • Hi Tschoeatsch,
      ja, da liegt wohl das größte Problem: wo den Abnehmer und wo den Gegenschall positionieren, wenn man den Gegenschall direkt in die Maschine einleitet per Phasenumkehr...

      Wenn man aber -wie oben angesprochen- einen Sample zieht und erst dann den Gegenschall einleitet, könnte man die Aussteuerung eigentlich bequem regeln, ohne Rückkopplung.
      Hier ist aber das Problem, die Nulldurchgänge sauber zu finden, denke ich?
    • Peer Gehrmann schrieb:

      Hier ist aber das Problem, die Nulldurchgänge sauber zu finden, denke ich?
      Vielleicht geht das mit einem Piezoplättchen, das am Gehäuse angebracht wird. Wenn du so ein Plättchen nur mit einer Kante an klemmst, dann wirkt auf dem Rest des Plättchens die eigene Masse mit seinem Trägheitsmoment. So sind die Dinger recht empfindlich.
      Raum für Notizen

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    • Peer Gehrmann schrieb:

      ja, da liegt wohl das größte Problem: wo den Abnehmer und wo den Gegenschall positionieren, wenn man den Gegenschall direkt in die Maschine einleitet per Phasenumkehr...
      Das wäre ein wahnsinns Projekt a_57_04ef5ee8
      Dagegen ist Dekamanns Lösung hingegen ein effektives Kinderspiel: Maschine ein wenig Raum - Mikrofon nahe am Lautsprecher - Ruhe ist. in diese Richtung. Um fast alle Geräusche zu elliminieren wären dann 4 oder 5(nach oben) nötig.
      Etwas in dieser Art gibt es in Kopfhörerform. Die Träger davon reagieren anders als die Handymusikhörer nicht mal mehr auf Hupen. a_166_29aea317
    • Beim Kopfhörer ist es ja vergleichsweise einfach, weil man den Störschall direkt am Ohr mit Gegenschall auslöschen kann. Da gibt es nicht verschiedene Laufzeiten durch Reflexion an Wand und Decke.
      Es wäre mal interessant, die Maschinengeräusche mit einem Tonband aufzunehmen und dann abzuspielen. Der Vorteil von einem Tonband, man kann mit der Hand Einfluß auf die Wiedergabegeschwindigkeit nehmen, einfach mit den Fingern an der Welle bremsen und schon kann man die Phasenlage verschieben. Ob das bei einem mp3-player durch Befingern der Taktquelle auch geht, wäre auch einen Versuch wert.
      Raum für Notizen

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    • Um vielleicht mal ein Gefühl für Schallauslöschung zu bekommen: bei der heimischen Stereoanlage beide Boxen neben einander stellen und eine davon verpolt anschließen. Jetzt ein Monosignal wiedergeben und schauen/horchen, was passiert. Jetzt hat man ja einen gegenphasigen Schall und kann das Auslöschen beobachten. Was dieses Experiment vor der Realität unterscheidet, ist die Schallabstrahlung, die bei der Box mehr gerichtet ist, als bei einer Maschine. Und das wird ein großes Problem sein.
      Raum für Notizen

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    • Pluto25 schrieb:

      Dagegen ist Dekamanns Lösung hingegen ein effektives Kinderspiel
      ja, und mehr ist auch nicht rauszuholen.

      tschoeatsch schrieb:

      Da gibt es nicht verschiedene Laufzeiten durch Reflexion an Wand und Decke.
      ja, beim Ohr geht es gut, da ist man auch etwas abgeschirmt von der Quelle und man gewinnt noch etwas Laufzeit (=Rechenzeit)


      tschoeatsch schrieb:

      Um vielleicht mal ein Gefühl für Schallauslöschung zu bekommen: bei der heimischen Stereoanlage beide Boxen neben einander stellen und eine davon verpolt anschließen.

      so lebten Millionen von Hörern in den Anfängen der Stereoanlagen und die haben es selten gemerkt ;)
    • Michael schrieb:

      so lebten Millionen von Hörern in den Anfängen der Stereoanlagen und die haben es selten gemerkt ;)
      Da standen die Boxen schön mit Abstand. Es gab' halt komische Effekte, wenn man sich um die Mittellinie rum bewegte.
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    • Es gab wohl mal ein startup, was noise vernichten wollte. Unser bekannter Elektronikkomiker hat das untersucht und bisschen begleitende Versuche gemacht.
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    • hm...sowas meinte ich auch nicht.
      Das das so allgemein nicht funktioniert, ist mir klar.
      In meinem Fall erzeugt ein Gehäuse Störgeräusche in Form einer Schwingung, die ich am Gehäuse abnehmen möchte (z.B. mit einem Piezo-Abnehmer für eine Gutiarre oder so) und das gleich Signal speise ich per Exciter wieder ins Gehäuse ein. Ich möchte es sozusagen "träger" machen.
      Da es sich um ein gleichbleibendes Geräusch handelt, sollte das doch möglich sein.
      Letztlich ist das bei Auspuffanlagen nicht viel anders.
      Auch hier geht es nicht um Umgebungsschall, sondern und eine spezifische Größe.
    • Das Muzo-Teil soll ja ähnliches machen. Es nimmt die Schwingungen einer Fläche auf und schwingt dann selber so, das diese eigene Schwingung der Originalschwingung gegengleich ist.
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    • Peer Gehrmann schrieb:

      In meinem Fall erzeugt ein Gehäuse Störgeräusche in Form einer Schwingung
      Dann hilft vielleicht schon sowas
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      Raum für Notizen

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    • Die TU in Darmstadt hat auf diesem Bereich sehr viel geleistet.
      Soweit ich mich erinnere, haben die einen Volvo Motor (Verbrenner) um über 60% leiser gemacht, indem die Stärken der Wandungen des Kurbelgehäuses verändert wurden.
      Kein einfaches Thema!
      Hier mal eine Dissertation zu diesem Thema:
      tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/e…Finger_Teil_B_Kap_1-4.PDF

      Dein verfolgter Weg, Schall zu eliminieren, wäre meine zweite Wahl.
      Du solltest, wie hier bereits angesprochen, die Entstehung vermeiden.

      Die Ausbreitung von Schallwellen ist nicht gerichtet und somit praktisch nicht aufhebbar. (Mit unseren Mitteln schon garnicht)
      Code first, think later - Natural programmer :D
    • ja, das ist aber in meinem Fall wohl zu aufwändig, weil ich einen Lüfter mit einem Gehäuse aus EPP-Schaum habe, was leider selbst ein "schöner" Schwinger ist.

      Ich habe schon die Ventilatoren im Inneren extrem entkoppelt vom Gehäuse, der Rest lässt sich nicht mehr ändern. Also ist die Entkopplung schon sehr gut. Da habe ich schon ein gute Jahr dran herumgefrickelt.

      Es geht dabei eher um Geräusche, die die Ventilatormotoren (4 Stück) selbst erzeugen, obwohl die selbst auch schon extrem leise sind.
      Das Summen der Motoren nimmt aber das Gehäuse über die Luftschwingungen auf und gibt sie leider weiter.

      Um es genauer zu beschreiben:

      Es geht um sehr leise Geräusche, wo ich nur noch ein paar dB Dämpfung benötige, damit das Gesamtensemble quasi geräuschlos wird.
      Ich bewege mich bei Vollgas (45m³/h luftwechsel) um 32 dB in 1m Entfernung. Das ist schon sehr leise. Bei Nennlast (30m³/h) sind es dann noch 27 dB, also für einen "normalen" Menschen fast nicht mehr hörbar, wobei das Geräusch dann nur ein weiches "rosa Rauschen" ist. Das stört eingentlich gar nicht.

      Bei Vollgas kommt aber leider so ein leises Summen dazu. OK, im eingebauten Zustand in der Wand ist es nochmal gekapselt, aber es kommt ein Rest durch die Luftöffnungen in die Wohnung hinein.
      Wer das Gerät Im Schlafzimmer am Kopfende montiert hat, wird bei Vollgas, wenn er sehr empfindlich ist, etwas hören. Und daran arbeite ich seit einiger Zeit.
      Eine Idee war schon, "im" Gehäuse noch Schalldämmung zu betreiben, es ist aber kein Platz mehr.

      Unter Umständen könnte man noch Massen am Gehäuse anbringen, aber dazu fehlt mir die Simulationsmöglichkeit. Das ist doch sehr, sehr aufwändig.
      Ich hatte auf der letzten Hannovermessse einen Kontakt zu einem Institut mit einem "holografischen Mikrofon".
      Diese Dienstleistung ist aber wirklich sehr teuer und bietet mir dann keine Lösungen, eher ein besseres Verständnis für das Problem...hmm...
      Daher dachte ich, es könnte das eine oder andere dB bringen, wenn ich einen Piezo-Schallabnehmerstab für Guitarren im Gehäuse versenke und wieder einkoppel, mit Phasenumkehr, am liebsten analog.
      Ich werde das auch morgen mal probieren, habe alles nötige jetzt da.
      Ist zwar aussichtslos, probieren werde ich es aber mal.

      Frei nach "Dumm und Dümmer": "Meine Chance ist 1/1000000...dann habe ich ja noch eine Chance..."

      Gruss
      Peer
    • Wenn das Geräusch über ein Rohr in den Raum kommt hat ein Lautprecher im Rohr gute Changsen.
      Wie (Wo) mißt man 27db? Ich bin mal mitten in der Nacht zu einer Baustelle und hab dann noch fast eine Stunde gebraucht um bestätigen zu können das es unter 35 db lag.
      Größere Ventilatorn die langsamer laufen paßen vermutlich nicht? Die Flügel sind auch schon optimiert (Schallbruchkanten ?) Der richtige Begriff dafür fällt mit gerade nicht ein; bei kleinen windrädern sind die Flügelspitzen "gebogen" was sie erheblich leiser macht