Система имитации звука двигателя

Почувствовать себя за рулем мощного автомобиля вам позволит система имитации звука двигателя. В отличие от активной выпускной системы данная система воспроизводит желаемый звук двигателя через акустическую систему автомобиля. Отношение к системе имитации звука двигателя неоднозначное – часть водителей принципиально против фальшивого звучания мотора, другие, наоборот, от нового звука получают удовольствие.

Система Active Sound Design (ASD) применяется на некоторых моделях автомобилей BMW, Renault с 2011 года. В этой системе блок управления создает дополнительное звучание, отсутствующее в исходном звуке двигателя. Это звучание транслируется через динамики акустической системы и объединяется с оригинальными звуками двигателя, чем и достигается желаемый результат.

Дополнительные звуки изменяются в зависимости от режима движения автомобиля. Входными сигналами для блока управления выступают частота вращения коленчатого вала, скорость движения, положение педали акселератора, текущая передача коробки передач.

Система Active Sound Control (ASC) от Lexus отличается от предыдущей системы. В этой системе микрофоны, установленные под капотом автомобиля, воспринимают звуки двигателя. Звук двигателя преобразуется электронным эквалайзером и транслируется акустической системой. Таким образом, оригинальный звук двигателя в салоне автомобиля становится более динамичным и объемным.

При работе системы на передние динамики выводится звук работающего двигателя. Частота звучания изменяется с частотой вращения двигателя. Задние динамики, при этом, транслируют мощный низкочастотный звук выхлопа. Система ASC работает только в определенных режимах работы автомобиля и автоматически выключается при движении в обычном режиме. К недостаткам системы можно отнести то, что микрофоны под капотом захватывают шумы от дорожного покрытия.

Система имитации звука двигателя от Audi объединяет блок управления и возбудитель. В блоке управления сохранены различные звуковые файлы, которые в зависимости от режима движения (нагрузка, число оборотов, скорость) воспроизводятся возбудителем.

Возбудитель создает акустические колебания в твердом материале (лобовое стекло и кузов), которые передаются воздуху в салоне автомобиля. Возбудитель устанавливается внизу лобового стекла на резьбовом пальце. По своей сути это громкоговоритель, в котором роль мембраны выполняет лобовое стекло. Система имитации звука двигателя позволяет слышать звук двигателя в салоне даже при хорошей шумоизоляции.

Имитация звука двигателя используется в акустических системах предупреждения электрических автомобилей, различных гибридных автомобилей. В таких автомобилях для предупреждения пешеходов используются различные звуковые сигналы и (или) имитация звука двигателя.

Европейский проект Acoustic Vehicle Alerting Systems (AVAS) для информирования пешеходов и других уязвимых участников движения (например, велосипедистов) рекомендует производителям электромобилей (гибридов) генерировать непрерывный звуковой сигнал на скорости от 0 до 20 км/ч и при движении задним ходом. Этот звук должен быть похож на звук автомобиля того же класса, оснащенного двигателем внутреннего сгорания.

Устройство для звука двигателя

Сегодня я хочу вас познакомить с еще одной интересной работой нашей мастерской, а именно- имитатором работы ДВС. В наше время все больше становится различного электротранспорта и он движется относительно бесшумно, что очень опасно, особенно при движении по тротуарам. Пешеходы практически не слышат приближающегося транспорта, а когда все-таки замечают его, то , бывает, прыгают прямо под колеса.

В Англии ,например, Законом предусмотрено, что бы ВСЕ транспортные средства на электротяге, были оборудованы имитаторами звука работающего ДВС. У нас владельцы электровелосипедов, электросамокатов и скутеров также пытаются встраивать различные имитаторы, как покупные, так и самодельные, порой, редко напоминающие работу настоящего двигателя.

В Москве есть автомастерская, занимающаяся восстановлением раритетных автомобилей и изготовлением Реплик. С недавних пор они создают детские электромобили -точные копии Волги ГАЗ 21, а также спортивных гоночных автомобилей, в маштабе 1:6.

Светодиодные фары и подсветка -дань сегодняшней моде.

Хром абсодютно настоящий. гальваника!

Все органы управления идентичные оригинальным, только магнитола переделана не современный лад.

И еще немного салона.

Резина и та приближенная к оригиналу. Даже знаменитый на весь мир Олень на месте!

От них и поступил заказ на изготовление Имитатора.

Я перелопатил кучу инфы в Интернете, нашел изготовителей имитаторов, как самодельных:

Некоторые выкладывают свои пробы в Ютьюб, например, как это устройство:

Так и заводских:

Даже такие автопроизводители, как Lexus, Renault,BMV, ставят в свои некоторые автомобили имитаторы ДВС.

«Система Active Sound Design (ASD) применяется на некоторых моделях автомобилей BMW, Renault с 2011 года. В этой системе блок управления создает дополнительное звучание, отсутствующее в исходном звуке двигателя. Это звучание транслируется через динамики акустической системы и объединяется с оригинальными звуками двигателя, чем и достигается желаемый результат.

Или, например, вот такие: https://mklkt.ru/blog/Masterskaa_ElectroDoktor/imitator-zvuka-dvs-sound-racer-a8.html Многие системы и сайты по подобным звукоимитаторам не рабочие, заброшенные, датированные еще 2000 годами , или постоянно кормящие клиентов „завтраками“. http://www.vroombox.com/vroombox/ http://sonory.org/ Есть и рабочие имитаторы, но стоящие совсем уж не реальных денег. как, например , здесь : https://rc-go.ru/cat/zvukovaya-sistema-ess-one-imitiruyuschaya-zvuk-dvigatelya/ к тому же, все эти имитаторы не расчитаны на управление изменением напряжения от 1 до 4 вольт (с ручки газа или педали на датчике Холла). А нам нужно устройство именно с таким управлением.

Много было передумано, просмотрено, наконец дело сдвинулось с мертвой точки.

Началось все с покупки модуля Ардуино — Мини, прошитого под задуманный имитатор, с добавленным переходником под мини SD, где и размещены необходимые звуковые файлы. К сожалению, в Сети оказалось очень мало готовых качественных звуков автомоторов, годных для наших целей, пришлось использовать мотоциклетные.

Итак, сердце модуля- платка Ардуино мини:

Для питания поставлен понижающий DC-DC преобразователь, для усиления звука- стерео усилитель 3+3 ватта выходной мощности, а что бы звук можно было регулировать, усилитель снабжен регулятором громкости:

Все это выведено проводами с разьемами и подготовлено для установки в алюминиевый корпус от старого контроллера электро двигателя:

А вот так выглядит скомпонованная плата для монтажа в алюминиевый корпус от контроллера электродвигателя:

На данный момент ведутся работы по усовершенствованию данного имитатора и изготовления имитатора для использования на электросамокатах и электровелосипедах. продолжение следует!

Имитатор звука мотора и гудка автомашины

Еще один вариант электронного подражателя — он позволяет имитировать рокот работающего двигателя внутреннего сгорания и тональный сигнал гудка. Такое универсальное устройство поможет «оживать» различные игрушки, макеты и модели машин и механизмов, например автомобилей, мотоциклов, тракторов, тепловозов.

Основой устройства является несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2 фазной структуры (рис.1). Расширить возможности имитатора удалось за счет применения двух отдельных частотозависимых цепей с различной постоянной времени, коммутируемых кнопочным переключателем SB1. Включают устройство тумблером SA1, подав напряжение батареи GB1.

В положении SB1, показанном на схеме, частота колебаний мультивибратора определяется параметрами времязадающей цепи R1R3C1, соединенной с базой транзистора VT1. Генератор работает в режиме метронома, вырабатывая периодически повторяющиеся импульсы со значительными паузами между ними — работает «мотор». Его звуки воспроизводит динамическая головка ВА1, включенная через трансформатор Т1, служащий коллекторной нагрузкой транзистора VT2. Частоту «выхлопов» регулируют переменным резистором R1. В верхнем по схеме положении его движка «выхлопы» редки. Переводя движок в нижнее положение, сопротивление резистора уменьшают — «мотор» прибавляет обороты, скорость увеличивается.

Рис.1

Если нужно подать звуковой тональный сигнал, нажимают на кнопку SB1, и с базой транзистора VT1 окажется соединенной другая цепь R2C2R4, преобразующая устройство в генератор звуковой частоты. Длительность звукового сигнала зависит от времени нажатия кнопки.

В реальном механизме, скажем, в автомашине, громкий сигнал гудка заглушает шум работающего двигателя, это обстоятельство учтено и в имитаторе — стоит отпустить кнопку, сигналы переключаются и слышен шум работающего «мотора». Когда «двигатель» нужно «заглушить», его «обороты» снижают до минимума, а затем отключают питание — «мотор» перестает работать, но не сразу. Слышится еще один-три такта «холостого хода» с убывающей громкостью, что обусловлено энергией, запасенной конденсатором С3.

О деталях. Транзисторы кремниевые маломощные: VT1 (n-p-n) любой серий КТ201, КТ301, КТ306, КТ312, КТ315, КТ342, КТ373; VT2 (p-n-p) — любой серий КТ208, КТ209, КТ351, КТ352, КТ361. Постоянные резисторы МЛТ-0,125-МЛТ-0,5; переменный резистор любого типа, желательно группы А. Оксидные конденсаторы К50-3, К50-6; C2 — бумажный, металлобумажный или керамический (БМ, МБМ, КЛС).

Трансформатор — выходной, от любого транзисторного радиоприемника. Используется лишь одна половина первичной обмотки, имеющей средний вывод. Динамическая головка — мощностью 0,1-2 Вт и с сопротивлением звуковой катушки постоянному току 6 — 10 Ом. SA1 — тумблер любого типа, например П1Т-1-1, МТ-1; SB1 — кнопка с самовозвратом типа КМ1-1, КМД1-1 или самодельная на базе микропереключателя МП, а также П2К без фиксатора. GB1-батарея 3336Л («Рубин») или три последовательно соединенных элемента 343, 373.

Собранное без ошибок устройство с применением исправных элементов начинает функционировать сразу. Но поскольку максимум и минимум оборотов двигателя у разных машин неодинаков, емкость конденсатора C1 следует подобрать в пределах 1-5 мкФ. Тональность сигнала определяет в основном емкость конденсатора C2, которая колеблется от 0,033 до 0,25 мкф, а громкость (и в небольших пределах тональность) устанавливают подбором номинала резистора R4, изменяя тем самым скважность импульсов звуковой частоты. Чтобы получить более глухие «выхлопы», обмотку I шунтируют конденсатором емкостью 0,047 мкФ.

Иногда регулятор частоты оборотов «мотора» (резистор R1) совмещают с выключателем питания. В этом случае рекомендуем применить переменный резистор с выключателем — ТК, ТКД или СП3-106.

г. Коростень, Житомирская обл., Моделист-Конструктор №8, 1989 г., стр.29

RC-Sound Звуковой имитатор работы двигателя и бортового вооружения на самолете.

Устройство предназначено для звуковой имитаций работы двигателя самолёта и звуковой и световой имитации работы бортового оружия.

Имитатор построен на использовании 2-х микроконтроллеров ATtiny2313 и ATtiny13.

На ATtiny2313 собран плеер wav файлов, которые записаны на SD карте.
Особенности работы этого плеера можно (нужно) посмотреть на странице его создателя http://www.getchip.net/posts/087-attiny2313-sd-card-talking-device/. Выражаю огромную благодарность GetChiper’у за данный плеер и доступный открытый код, который я немного того. поэтому если что будет глючить, все шишки на меня :).

Основные принципы работы плеера остались без изменений.
Изменения:
1. отсутствие управления кнопками, управление плеером происходит только через UART;
2. отсутствие переключателей Monster, Helium, Repeat (функция Repeat включена по умолчанию)
3. к переключателю DIR1 / DIR2 добавлен переключатель DIR3 / DIR4 (количество папок для звуковых схем увеличено до 4-х);
4. Сделан выход для включения усилителя, на котором появляется лог ”1” при проигрывании звукового файла;
5. Т.к. освободились ножки контроллера, переделана цепь светодиодной индикации.
На ATtiny13 собран RC-Switch с 2-я входами, который управляет работой плеера в зависимости от входных сигналов.

1 вход подключается через Y разъём к каналу газа (3 канал) и в зависимости от длительности канального импульса идёт передача по UART в плеер первой буквы названия файла и происходит его запуск, который должен соответствовать текущим оборотам двигателя.
Порядок чередования файлов (по первой букве в имени) в зависимости от ширины канального импульса:
A – холостые обороты, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K
Особняком стоит файл с буквой “Z” это звук старта двигателя. Он при старте проигрывается 1 раз и далее запускается файл соответствующий ширине канального импульса.
Если какой-либо файл будет отсутствовать, плеер автоматически будет проигрывать предыдущий.
2 вход подключается к крутилке или 3-х позиционному тумблеру. (возможно его никуда не подключать, при отсутствии надобности в данной функции)
Этот канал управляет включением звука оружия и световых эффектов на соответствующих ножках контроллера RC-Switch.
Плеер способен одновременно воспроизводить только 1 файл, поэтому микшера нет, и звук оружия перекрывает звук двигателя. При выключении оружия, звук двигателя восстанавливается (звук оружия как бы имеет больший приоритет при воспроизведении).
Порядок чередования файлов (по первой букве в имени) в зависимости от ширины канального импульса:
“1” – первое оружие (пулемёт, быстрое мигание пина 2);
“2” – второе оружие (пушка, умеренное мигание пина 3);
“3” – первое + второе оружие (пушка + пулемёт, одновременное мигание пина 3 и 2).
Замечание:
При использовании 3-х позиционного тумблера, будут возможны только 2-а включения: “1” первое оружие и “3” первое + второе оружие (либо микшировать 2-а тумблера).

При первом включении устройства, первый канал RC-Switch необходимо откалибровать (второй канал настраивается по первому). Для этого надо установить стик в максимум и включить питание. (Чтобы не вызвать возможный запуск программирования регулятора, устройство для калибровки подключаем на любой канал).
После подачи питания (если канальный импульс в канале больше 1,5ms) одновременно начнут мигать пины (оружие 1 и оружие 2). После движения стика, мигание ускорится и в течении 6 секунд (время калибровки) надо перевести стик несколько раз в положение MIN и MAX. Прекращение мигания пинов оружия – калибровка завершена.

При прошивке плеера, фьюзы ставятся, как в описании на странице автора. (все фьюзы оставляются исходные, только отменить деление частоты на 8 – CK DIV8, по умолчанию включено деление, надо просто считать исходные фьюзы и инвертировать состояние фьюза CK DIV8)
При прошивке RC-Switch (ATtiny13), фьюзы оставляются исходные.
Было пару случаев, когда при работе плеер вдруг затихал, переставал на всё реагировать и начинал моргать красный светодиод. Причину я пока не откопал (может SD карта глючила), спасает кнопка Reset.

Даю наводку, где можно взять звуки. Есть такая игра IL-2, и к ней существуют звуковые моды, поискав по интернету, можно найти. Для примера я оттуда взял звук двигателя M-105 и звук пушки ШВАК и пулемёта УБ. Конечно, пришлось ещё повозиться в звуковом редакторе, чтоб сделать больше переходов (в игре как-то всё микшируется автоматически).
Чтоб было громко, необходимо ещё собрать усилитель мощности и взять соответствующий динамик, но без фанатизма, а то весь пар уйдёт в свисток динамик и вместо самолёта получится кирпич 🙂
Все исходники и файлы прошивки в архиве (RC_Sound.rar)
(также в архиве рисунок платы в Sprint Layout и звуковой пример — папка «1»)

SDC_Talking_DimaMode4.hex — прошивка для Tiny2313

прошивка для Tiny13:

RC_2IN_ATtiny13_UART_1_inv_12.hex — диапазон разбивается на 12 отрезков (11 букв — A,B,C. K + отрезок «выключено»)
RC_2IN_ATtiny13_UART_1_inv_18.hex — диапазон разбивается на 18 отрезков (17 букв — A,B,C. Q + отрезок «выключено»)

Всё тоже самое, только сигнал UART (звязь Tiny13 и Tiny2313) не инвертируется (при согласовании уровней без транзистора))
RC_2IN_ATtiny13_UART_1_no_inv_12.hex
RC_2IN_ATtiny13_UART_1_no_inv_18.hex

Первый вариант для работы, как на схеме. Два контроллера звязаны по UART, но 2313 работает от 3.3 вольт. Для согласования уровней сигнала я использовал транзистор (их везде навалом). Но данное включение инвертирует сигнал, поэтому выход UART надо инвертировать, что и делает парвая прошивка.
Второй вариант для более простого согласования уровней стабилитроном (у кого он есть), тогда инвертировать ничего не надо.
Все элементы кроме контроллеров и мосфетов на светодиоды, выпаяны из разного старого компьютерного хлама.
Вроде всё, если что упустил, отвечу в комментариях. (Заходить буду не очень часто, но постараюсь ответить всем).

А тут немного видео как это работает, извиняюсь за качество съёмки.

Проект получил дальнейшее развитие.

Сергей КСВ 45 предложил одну идею:
вот видео

и начиная с 1.28 мин на нем при перегазовке слышны ступенчатые изменения оборотов турбины, в нашем случае так же идет эта ступенька, а вот если бы сделать алгоритм такой:

Разбиваем сэмплами полностью по звуковым отрезкам всю работу турбины (самый короткий алгоритм)

1- запуск
2- малые обороты
3- увеличение с малых до средних
4- средние
5- увеличение со средних до максимальных
6- максимальные
7- уменьшение с максимальных до средних
8- уменьшение со средних до малых
9- глушение

в чем изюминка реалистичности звука — так в полной имитации проигрывания всех сэмплов поочередно без ступеньки.
Сложность заключается в том что пока например после увеличения стика газа полностью не воспроизведется трек «3» в нашем случае, не включится трек 4
так получится плавный переход — малые обороты трек «2» добавили газу проиграется трек «3» и за ним будет в повторе играть трек «4» пока стик газа в 50%

если стик газа сразу с мин перевести на макс — воспроизводится «2» далее «3» потом «5» и трек «6» макс обороты.
Вот что получилось:

Диапазон газа разбивается на равные отрезки, каждому соответствует свой звуковой файл + отрезок «выключено».
Файлы (первая буква) именуются по очереди начиная с «С» и через 2: C, F, I, L, .

Файлы соответствующие промежуточным буквам: A,B,D,E,G,H. определяют звук изменения оборотов.
А — нарастание (пуск двигателя), B — спадание (выключение)
D — нарастание с «С» до «F», E — спадание с «F» до «C»
и.т.д. см. приложенный рисунок.

SDC_Talking_DimaMode5.hex — прошивка для Tiny2313

прошивка для Tiny13:

RC_2IN_ATtiny13_UART_2_inv_6.hex — диапазон разбивается на 6 отрезков (5 букв — C,F,I,L,O + отрезок «выключено»)
RC_2IN_ATtiny13_UART_2_inv_10.hex — диапазон разбивается на 10 отрезков (9 букв — C,F,I,L,O,R,U,X,[ + отрезок «выключено»)
Всё тоже самое, только сигнал UART (cвязь Tiny13 и Tiny2313) не инвертируется (при согласовании уровней без транзистора)
RC_2IN_ATtiny13_UART_2_no_inv_6.hex
RC_2IN_ATtiny13_UART_2_no_inv_10.hex

Сам я нисколько не автомобилист, но по просьбе читателей сделал данную вещь.
Постарался сделать её как можно более универсальной, возможно некоторые фишки надуманы и никому не будут нужны.

Принцип наименования файлов и логика их запуска, думаю, понятена из рисунка.

— На 3 ножку Tiny13 выводится лог. «1» при запуске двигателя (включение канал2) и держится во время работы. Выводится «0» при глушении двигателя.
(Например туда можно подключить фары.)

— Сделан ещё один (по сравнению с RC_Sound) входной канал3 (2 ножка Tiny13) для включения (бибикалка, сирена, крякалка) любого звука (логика работы, как оружие на звуковом модуле для самолёта).

Этот канал разбит на 3-и диапазона: |— выкл. —|— сигнал»1″ —|— сигнал»2″ —|

При включении сигнала «1» на 8 пине Tiny2313 появляется лог.»1″ (подразумевается использовать для запуска
световой илюминации сопровождения звукового сигнала «1»)

При включении сигнала «2» на 9 пине Tiny2313 появляется лог.»1″ (подразумевается использовать для запуска
световой илюминации сопровождения звукового сигнала «2»)

Соответственно при подключении к дискретному каналу возможно только состояние — выкл. и сигнал «2»

— Калибровка запускается как обычно, только под конец светодиод (3 ножка Tiny13) начинает ускоренно мигать, приглашая перевести стик в нейтраль
(можно и раньше, главное чтоб по окончании ускоренного мигания стик был в нейтрали).

— Индикация потери сигнала: т.к. 3 ножка постоянно включена при «работе» двигателя. Теперь при потере сигнала следуют периодические двойные короткие вспышки на 3 ножке.

Схема фактически идентична схеме RC_Sound, за исключением добавленного канала3, вместо одного выхода на световую индикацию (оружие1). Кому он не нужен, прошивка будет работать и на старой схеме.