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Tesi etd-11042016-095907


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
BARTELLONI, LEONARDO
URN
etd-11042016-095907
Title
Studio, progettazione e sperimentazione di un sistema elettronico innovativo per la cancellazione del rumore a bordo di autoveicoli
Struttura
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ELETTRONICA
Supervisors
relatore Prof. Fanucci, Luca
correlatore Dott. Palla, Alessandro
Parole chiave
  • Parabrezza
  • FPGA
  • PVDF
  • Active Noise Cancelling
Data inizio appello
24/11/2016;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
24/11/2019
Riassunto analitico
Il rumore in campo automotive è un argomento molto studiato, sia per
quanto riguarda le sue cause, sia per le possibili soluzioni attive. La sempre
crescente necessità di riduzione dei consumi dei veicoli motorizzati ha
infatti comportato l'affermarsi di una serie di tecnologie che hanno come
controindicazione la crescita del rumore prodotto.
L'analisi dei principali attori sul mercato ha richiesto la definizione di una
metrica di valutazione del loro contributo alla riduzione di rumore secondo
vari aspetti come la gamma di frequenze di intervento, l'approccio, il set di
sensori utilizzato, l'invasività nell'abitacolo della soluzione proposta.
L'approccio che si va a proporre in questo elaborato prevede l'utilizzo
di un singolo sensore, integrato nel parabrezza anteriore, per l'acquisizione
delle varie componenti di rumore. Il trend attuale, infatti, e di rendere anche
il parabrezza un sistema intelligente laminando al suo interno strati che
assolvano funzioni diverse da quella puramente strutturale. Cio comporterebbe
una riduzione di costi per quanto riguarda la sensoristica necessaria
al sistema di active noise cancelling.
Per validare l'ipotesi fatta si è condotto uno studio di fattibilità sviluppatosi
in tre fasi. La prima ha riguardato una simulazione nell'ambiente
Simulink durante la quale è stata valutata un'architettura di cancellazione
del rumore basata su un accelerometro, un controllore tempo discreto ed un
attuatore applicato direttamente al vetro. Nella seconda è stato predisposto
un modello 3D del parabrezza in COMSOL ed è stato analizzato il suo
comportamento una volta sottoposto alle sollecitazioni tipiche del campo
automotive. E' risultato che il massimo dell'accelerazione è localizzato al
centro del vetro, per cui diventa critica, per ragioni di visibilità, la scelta
del sensore. Nell'ultima fase si è ricercato un accelerometro piezoelettrico
trasparente la cui risposta in frequenza fosse compatibile con il problema in
oggetto, identificando il PolivinildenFluoruro (PVDF) come materiale ideale.
A valle delle simulazioni si è predisposto un esperimento in cui un sensore
in PVDF è stato piazzato al centro di un vetro laminato, il quale è stato
sottoposto ad una serie di onde sonore a frequenza costante ed intensità
variabile. Tramite un amplificatore di carica si è reso disponibile il segnale
prodotto dal sensore ad un campionatore a 48 kHz. La successiva analisi dei
dati acquisiti ha confermato la bontà delle ipotesi fatte per tutta la banda
frequenziale di interesse.
Si è quindi sviluppata un'architettura piu completa in cui oltre al sensore
in PVDF e alla sua interfaccia e stata sintetizzata un'unita di processing su
piattaforma FPGA Xilinx per l'elaborazione dei dati tramite un algoritmo
di noise cancelling.
File