УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗВЛЕЧЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ВОЖДЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
DEVICE FOR RELAXATION IN DRIVING

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для генерации и воспроизведения шума, предпочтительно шума транспортного средства, в автотранспортном средстве.
Большая часть современных автомобилей сконструирована таким образом, чтобы они были как можно более бесшумными как для тех, кто находится внутри, так и для тех, кто находится снаружи. Электрические автомобили, разработка которых ведется в настоящее время, по очевидным причинам будут иметь абсолютно бесшумный двигатель. Желающие получить впечатление от спортивного вождения с естественным шумом двигателя, вынуждены приобретать автомобили, которые потребляют гораздо больше энергии и гораздо менее практичны по сравнению с обычным автомобилем. Могут быть использованы и другие звуковые эффекты, например, с целью развлечения детей автомобиль может звучать голосами разных животных.
Генерирование шума двигателя электронными средствами известно давно и используется, например, в игрушках. В уровне техники имеются также изобретения, которые основаны на функции генерирования и воспроизведения шума транспортного средства в моторном транспортном средстве, например, US 5,820,442 и US 6,275,590. Однако эти изобретения устроены таким образом, что требуют работы по их механической и электрической установке в транспортное средство, что среднестатистический пользователь подобного устройства считает неудобным и опасным.
Поэтому, одной из задач настоящего изобретения является создание устройства для развлечения, подобного вышеуказанному, являющегося доступным и способным создавать реалистичные звуковые эффекты без необходимости стационарного монтажа в транспортное средство.
Устройство согласно настоящему изобретению выполнено таким образом, что в первом варианте выполнения для создания реалистичного звукового фона оно нуждается лишь в подключении к электрической розетке в транспортном средстве, например, к розетке прикуривателя, или еще в одном варианте выполнения для создания реалистичного звукового фона оно нуждается лишь в установке на приборную панель или другое подходящее место в транспортном средстве.
Подробное описание
Устройство согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один датчик, который определяет частоту вращения двигателя и/или изменение скорости транспортного средства; и цифровой сигнальный процессор, который преобразует сигнал от датчика в сигнал, имитирующий типовые шумы от моторного транспортного средства, например, шум двигателя из впускного коллектора и выхлопной трубы, шум трансмиссии и шин известных спортивных автомобилей. Цифровой сигнальный процессор модифицирует разные звуки таким образом, чтобы они реалистично отражали разные фазы движения транспортного средства, например, производит более громкие шумы двигателя во время ускорения. Устройство также содержит радиопередатчик, который передает звуковой сигнал акустической системе транспортного средства. Устройство может также иметь дополнительные функциональные элементы, такие как разъем для карты памяти и устройство ввода звукового сигнала, для обеспечения возможности передачи, например, музыки, в акустическую систему транспортного средства вместо шумов транспортного средства или вместе с ними.
С целью обеспечения наилучшего впечатления от вождения, генерируемый шум должен быть реалистично синхронизирован с частотой вращения двигателя и движениями автомобиля. Согласно настоящему изобретению указанная цель достигается несколькими разными путями для того, чтобы обеспечить совместимость с разными типами транспортных средств и отвечать различным обязательным требованиям к реалистичности.
Согласно настоящему изобретению предложены следующие варианты определения частоты вращения двигателя, которые являются новыми по отношению к предыдущим изобретениям в данной области.
Вариант 1. Электрические импульсы от генератора, электродвигателя или системы зажигания передаются в электрическую систему транспортного средства так что, согласно варианту выполнения изобретения, в котором предлагаемое устройство питается от розетки прикуривателя этого транспортного средства, эти импульсы выявляют в системе электроснабжения предлагаемого устройства, а из нее передают в цифровой сигнальный процессор.
Вариант 2, включающий улавливание электромагнитных волн от генератора или системы зажигания транспортного средства посредством антенны предлагаемого устройства и их передачу в цифровой сигнальный процессор.
Вариант 3, согласно которому датчик предлагаемого устройства воспринимает вибрации в транспортном средстве и преобразует их в электрические импульсы, которые передаются в цифровой сигнальный процессор.
В вариантах 1-3 цифровой сигнальный процессор включает вычислительный алгоритм, который отфильтровывает импульсы, источником которых не является частота вращения двигателя. Этот алгоритм основан на том, что частота вращения двигателя изменяется не скачкообразно, а плавно и с некоторой инертностью. Таким образом, импульсы, которые показывают частоту вращения двигателя, приходят регулярно, и что время между двумя импульсами отличается лишь незначительно от предыдущего времени между двумя импульсами. В случаях, когда цифровой сигнальный процессор не может вычислить текущую частоту по входящим импульсам, например, сигналам, которые поступают от генератора, алгоритм берет самую низкую частоту импульсов, которая неизменна в течение некоторого времени, например, нескольких секунд, и использует ее в качестве ориентира для стандартной частоты холостого хода, т.е. 800-1000 об/мин. За основу алгоритм берет следующее. Двигатель, частота вращения которого увеличивается линейно от 1000 об/мин до 5000 об/мин за две секунды, имеет рост частоты вращения 100-120 об/мин за оборот, что дает в результате уменьшение времени между импульсами на 12%. Это означает, что посторонние импульсы, которые приходят в течение 78% от времени между двумя импульсами на предыдущем обороте двигателя, могут быть отсеяны программой. При 5000 об/мин рост частоты вращения двигателя составляет 24 об/мин за оборот двигателя, что дает в результате уменьшение времени между импульсами на 2,4%. Это означает, что посторонние импульсы, которые приходят в течение 97% от времени между двумя импульсами на предыдущем обороте двигателя, могут быть отфильтрованы программой.
Способ 4, включающий регистрацию датчиком изменений скорости транспортного средства в предлагаемое устройство и преобразование посредством микропроцессора в вычисленную скорость, и последующее ее преобразование в электрические импульсы, передаваемые цифровому сигнальному процессору. В качестве датчика может быть использован, например, акселерометр, показания которого пересчитываются в изменения скорости в цифровом сигнальном процессоре, или GPS-приемник, который непрерывно отображает значения текущей скорости транспортного средства.
Предлагаемое устройство с легкостью имитирует шум разных типов транспортных средств, начиная двухцилиндровым низкоскоростным мотоциклетным двигателем и заканчивая 12-цилиндровым высокоскоростным двигателем спортивного автомобиля. С этой целью цифровой сигнальный процессор изменяет как получаемую скорость, так и количество цилиндров путем прибавления или вычитания импульсов. Четыре цилиндра самого распространенного автомобильного двигателя можно, таким образом, заставить звучать подобно двенадцати цилиндрам путем добавления двух импульсов между входящими импульсами. Дополнительные импульсы могут быть добавлены для имитации автомобиля с высокими динамическими характеристиками, в котором двигателю могут придать более высокую частоту вращения, чем двигателю в стандартном автомобиле, например, 9000 об/мин вместо 6000 об/мин.
Имитация/синтез звука осуществляется на основании не только скорости транспортного средства и частоты вращения двигателя, но также разных фаз управления транспортным средством, таких как запуск двигателя, холостой ход в неподвижном состоянии, ускорение, торможение двигателем, езда с постоянной скоростью, повышение или понижение передачи, поворот и торможение. Когда предлагаемое устройство получает первые импульсы, которые означают запуск двигателя, цифровой сигнальный процессор выдает механические шумы, которые производит стартер. При неизменной частоте вращения двигателя из диапазона 500-1000 об/мин воспроизводится звучание холостого хода. При дальнейшем повышении частоты вращения, шум как впускного коллектора, так и выхлопной трубы становится громче, равно как и механические шумы из трансмиссии. При неизменной скорости шумы становятся тише, а при торможении двигателем характер шума снова изменяется, поскольку шум впускного коллектора заглушается, а шум выхлопной трубы становится неравномерным. В еще одном исполнении предлагаемое устройство может также быть снабжено датчиком, который обнаруживает изменения в движении, возникающие после мощных ускорений, резких поворотов и торможений, и передает соответствующий сигнал в цифровой сигнальный процессор, который затем выдает звук в виде шума шин.
Предлагаемое изобретение может также включать функцию, согласно которой проигрываются звуки без какой-либо связи с движениями транспортного средства, по желанию пользователя, например, таким образом проигрываться могут шумы, которые подобны шумам гоночного автомобиля на гоночной трассе.
Изобретение может быть оборудовано устройствами для чтения карт памяти, так что оно может снабжаться новыми звуковыми образами, например, от новых моделей автомобилей. Карты памяти могут также содержать музыкальные файлы, которые могут проигрываться одновременно с шумами двигателя. Изобретение может также иметь линейный вход для подключения внешних проигрывателей музыки. Пользователь может, таким образом, выбирать с помощью средств управления соотношение громкости музыки и шума транспортного средства и может также полностью отключать один или другой звук.
Изобретение может иметь функцию, которая автоматически повышает громкость музыки вместе с частотой вращения двигателя, с тем чтобы уравновешивать нарастающие шумы от транспортного средства, которые генерируются в форме шума ветра и шин.
Изобретение может содержать звуковые образы звуков разных транспортных средств, хранящиеся таким образом, что пользователь может выбрать шум нужного транспортного средства с помощью средств управления.
Изобретение может иметь средства вывода сигнала для подключения наушников. Одним преимуществом этой функции может быть то, что водители, которые желают оградить себя от звука шин и шумов во время длительных поездок, могут слушать музыку с помощью наушников с эффективной изоляцией от другого шума, но могут также включать в наушниках шум двигателя с некоторой громкостью, чтобы слышать, когда необходимо, например, переключить передачу.
Изобретение может также быть снабжено цифровым дисплеем или экраном для отображения текущей частоты трансмиссии, выбранного звукового образа, воспроизводимого музыкального файла и т.д.
Изобретение может включать функцию для передачи данных по радиосвязи в соответствии с международным стандартом RDS, так чтобы цифровой дисплей на автомобильном радиоприемнике показывал, какой звуковой образ выбран или какой музыкальный файл воспроизводится. Эта функция может быть использована для устранения необходимости в цифровом дисплее на самом предлагаемом устройстве.
Изобретение может также быть совмещено с GPS-навигатором.
Изобретение может иметь функцию для распознавания траекторий движения транспортного средства, определяющих, что водитель уснул, и для передачи громкого звукового сигнала с целью предупреждения водителя. Необходима возможность загружать эту функцию и эти траектории с указанных карт памяти на в предлагаемое устройство с тем, чтобы выполнять обновления, по мере усовершенствования алгоритмов, определяющих засыпание.
В результате, изобретение может способствовать уменьшению загрязнения окружающей среды (использование экологически чистых технологий) за счет снижения спроса на потребляющие слишком много топлива автомобили с большой мощностью, поскольку теперь впечатления от вождения могут быть имитированы и в автомобилях с пониженным расходом топлива или даже в электрических автомобилях.