Sistema de control activo de ruido basado en el microcontrolador ESP32

Abstract

RESUMEN: El ruido es el segundo factor de riesgo ambiental más grande que negativamente afecta la salud humana, después de la contaminación del aire. En aquellas situaciones en las que simplemente no es viable apagar la fuente de ruido, se hace necesario realizar algún tipo de control. Este trabajo trata de una investigación en el área del control activo de ruido que se sirve del uso de componentes activos como parlantes con la finalidad de reducir el ruido y que tiene como objetivo determinar la viabilidad del uso de microcontroladores para tal fin. Este trabajo está motivado por la reciente irrupción en el mercado colombiano de los audífonos de cancelación de ruido y su promesa de conseguir una experiencia de consumo de audio superior ante la interferencia e inclusive los riesgos de salud asociados al ruido ambiental. Ante una rápida investigación se descubrió que la literatura existente sobre los algoritmos de cancelación de ruido tiende a descuidar la parte práctica, que está conformada por simulaciones o en donde el computador usado para la cancelación se conforma por el uso de procesadores DSP dedicados introducidos por primera vez en la década de 1980. Dado el desarrollo de la microelectrónica, hoy en día existe la tendencia a que algunas aplicaciones de las DPS están siendo absorbidas por los microcontroladores y los computadores de una sola tarjeta que han visto incrementado su desempeño con el paso del tiempo. Además, las DPS presentan un consumo de energía que contrasta con los audífonos de cancelación de ruido que hacen uso de baterías para funcionar. La propuesta de este trabajo es evaluar el desempeño de los algoritmos de cancelación de ruido en un hardware más modesto, como lo es el microcontrolador moderno de 32 bits. El presente informe se organiza en 5 secciones. En la sección 1 se muestra el marco teórico, aquí se tratan los temas de cancelación de ruido, los componentes que lo conforman, un par de algoritmos que se usan para cancelar ruido y las consideraciones de programación del microcontrolador que debieron realizarse, esto es el conocimiento previo requerido para realizar las implementaciones de la sección 2, que es la metodología, en ella se investigan diferentes bases de datos de ruido y se toma una como ruido de referencia, se codifican los algoritmos requeridos para hacer cancelación y la programación y cableado del microcontrolador. La sección 3 muestra los resultados obtenidos de los planteamientos de la metodología, se muestran las características del sistema acústico construido, los resultados del filtrado, el análisis de la cuantización, la configuración de los periféricos y las pruebas de comunicación entre los componentes. Con base en los resultados la sección 4 se presentan las conclusiones y en la sección 5 aparecen los trabajos citados, tanto los libros y artículos consultados como el crédito a las imágenes tomadas de la web.