[發明專利]窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置

無效

• 申請號: 201410828206.3
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104578895A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王丁;孫書利
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;F16F15/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明屬于居室窗戶除噪領域。

背景技術

居室經常出現外部環境的噪聲干擾的情況。這些噪聲多是由窗戶傳入的，是由外部噪聲作用于的窗戶玻璃，使其振動產生的室內噪聲。所以，降低居室窗戶噪聲的一種主要方法是減少窗戶因外部噪聲而引起的振動。

科學實驗證明：壓電陶瓷材料具有逆壓電效應，參見圖1。當在壓電材料上加電時，壓電陶瓷材料上會有型變，就是逆壓電效應，電壓產生型變,這就產生了壓電致動器。

發明內容

本發明是為了解決現有噪聲多是由窗戶傳入居室，無法減少噪聲通過玻璃傳入室內的問題，本發明提供了一種窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置。

窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置，它包括微型話筒、控制器和壓電陶瓷片；

壓電陶瓷片粘貼在玻璃表面，

所述的微型話筒置于室內，且微型話筒用于采集窗戶玻璃因噪聲引起的振動，并將該振動信號送至控制器，所述的控制器用于驅動壓電陶瓷片，壓電陶瓷片的形變方向為沿平行于玻璃表面的方向，

所述的控制器包括控制單元和驅動單元，

其中，控制單元用于采集微型話筒發送的信號，并將該信號作為振動信號與噪聲容忍值作差，獲得差值；

還用于根據所述差值獲得壓電陶瓷片的驅動電壓，并根據該驅動電壓產生相應占空比的PWM驅動信號輸出給驅動單元；

驅動單元用于發送驅動信號給壓電陶瓷片。

所述的控制單元采用單片機實現，所述單片機型號為C8051F120型單片機，驅動單元包括場效應管、電感和電容C；

所述的C8051F120型單片機的管腳AIN0.0與微型話筒的數據信號輸出端連接，C8051F120型單片機的管腳COM同時與微型話筒接地端、場效應管的源極、電容C的一端和壓電陶瓷片的一個電極同時連接電源地GND；

所述的C8051F120型單片機的管腳P3.0與場效應管的柵極連接，場效應管的漏極同時與電感的一端、電容C的另一端和壓電陶瓷片的另一個電極連接，

電感的另一端與+5V電源連接。

所述控制單元內部嵌入有控制模塊，該控制模塊的信號處理過程為：

步驟一：系統初始化：關閉看門狗,設置中斷優先級,設置使用內部晶振或外部晶振,設置管腳P3.0,設置定時器1為PWM工作方式,設置交叉開關使定時器1從管腳P3.0輸出,使管腳AIN0.0為單端輸入方式,用以接收微型話筒發送的信號，設置噪聲容忍值ES，設置每次調節的電壓值EM，執行步驟二；

步驟二：從管腳AIN0.0讀取微型話筒輸出的數據信號VIN1，執行步驟三；

步驟三：判斷噪聲容忍值ES是否大于數據信號VIN1，判斷結果為是，執行步驟五，判斷結果為否，執行步驟四；

步驟四：將壓電陶瓷片的驅動電壓值增加EM，根據增加后的驅動電壓值調整管腳P3.0輸出的PWM信號的占空比，執行步驟五；

步驟五：判斷是否接收結束命令，判斷結果為是，結束本次控制，判斷結果為否，執行步驟二。

原理分析：用微型話筒來檢測窗戶玻璃的噪聲引起的振動，通過微處理器所執行的控制過程，控制產生壓電材料的逆壓電效應來產生頂住窗戶玻璃的力阻止窗戶玻璃的噪聲引起的振動，以此減少和抑制窗戶傳遞的噪聲。

本發明帶來的有益效果是，通過壓電材料的逆壓電效應來產生頂住窗戶玻璃的力阻止窗戶玻璃的噪聲引起的振動，以此減少和抑制窗戶傳遞的噪聲，使由室外傳入室內的噪聲減少了60％以上，凈化了室內的環境。

附圖說明

圖1為背景技術中壓電陶瓷材料逆壓電效應的原理示意圖；

圖2為本發明所述的窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置的原理示意圖；其中，附圖標記4表示玻璃，附圖標記5表示窗戶框；

圖3為壓電陶瓷片與玻璃的位置關系示意圖；

圖4為控制器對信號處理過程的原理示意圖；

圖5為具體實施方式二所述的窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置的電路連接圖；

圖6為具體實施方式三中控制單元內部嵌入的控制模塊對信號進行處理的流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參見圖2、3和4說明本實施方式，本實施方式所述的窗用阻尼式抗噪聲閉環控制裝置，它包括微型話筒1、控制器2和壓電陶瓷片3；

壓電陶瓷片3粘貼在玻璃表面，