Слуховой аппарат. Самодельный слуховой аппарат Электронные схемы слуховых аппаратов на транзисторах

Сегодня мы будем делать слуховой аппарат. Видео будет состоять из двух частей. В этой я опишу электрическую часть, а в будет изготовление корпуса и монтаж электроники в него.

Небольшая предыстория

Моему деду идет девятый десяток лет. Со временем он стал плохо слышать. Пару лет он использовал миниатюрный заушный слуховой аппарат фирмы Сименс. Пока благополучно его не потерял. Казалось бы: купили новый и забыли о проблеме, но я решил заморочиться и сделать самодельный. Есть несколько причин этому решению. Во-первых, ценовой вопрос. С ростом курса доллара слуховые аппараты значительно выросли в цене. Во-вторых, упомянутый экземпляр имел крайне малое время работы от батареек-таблеток. Их приходилось менять один-два раза в неделю. В-третьих, ношение головного убора вызывало посторонние шумы, которые мешали услышать разговор. В четвертых, моноблочное исполнение и близкое расположение динамика и микрофона вызывало постоянные писки на максимальной громкости, а на среднем уровне звука ничего не было слышно. Посему я решил убить всех зайцев и сделать аппарат на аккумуляторах формата ААА, состоящий из нескольких блоков.
Наушник и микрофон будут располагаться по принципу проводной гарнитуры. А корпус, в котором будут находиться аккумуляторы и печатная плата, будет носиться в кармане брюк или на ремне. Он должен будет выполнять ф-цию экрана и защищать внутренние элементы от повреждения при случайных падениях или наступлений на него.

Схема слухового аппарата

Схемотехническое решение я подсмотрел на сайте радиоскот http://radioskot.ru/publ/unch/karmannyj_slukhovoj_apparat/6-1-0-627 Схема довольна заморочистая. Я старался ее упростить.

Основной усилитель представляет из себя мотороловскую микросхему MC34119. Давайте заглянем в даташит . Микруха состоит из 45 транзисторов, может работать от 2В, например от 2-х NiMH аккумуляторов, которые при полной разрядке будут иметь напряжение 1В на каждом, т. е. в сумме нужных нам 2В. При этом микросхема потребляет крайне мало. Заявлено 2.7 мА. А выдавать может до 250 мВт мощности на 32-омный наушник. Вполне неплохие показатели.

Самый простой вариант включения имеет минимальную обвеску. Но я, как и автор упомянутой схемы, в ходе экспериментов на макетной плате понял что лучше всего использовать вариант с подавлением высокочастотных звуков.

Опытным путем подобрал по качеству звучания электретный микрофон от старого телефона Philips, он оказался заметно лучше других микрофонов.

Мой вариант

У меня получилось . (файл проекта KiCAD) Пару слов о предусилителе. Т.к. указанных на схеме деталей предусилителя у меня не оказалось, я решил экспериментировать из того что у меня есть. А в запасе у меня были банальные КТ315Б. В ходе экспериментов получилось так, что самый первый вариант всего на одном транзисторе оказался самым удачным, а все последующие имели плохое качество звучания и плохое усиление. Но при этом если на микруху и предусилитель подавать общее питание, то предусилитель начинал самовозбуждаться. Все мои попытки решить эту проблему приводили только к ухудшению звука. В итоге взвесив все «за» и «против», я решил что изящество технического решения имеет меньший приоритет перед звучанием, и использовал второй блок аккумуляторов для питания предусилителя. Да, у меня возросли вес и габариты, но я делаю первый экспериментальный образец и это простительно. Вот такой вот компромисс.

В схеме также присутствует еще один транзистор - BC547, который переключает микросхему усилителя в режим пониженного энергопотребления при понижение напряжения питания менее 2.0В. Этим предупреждается полный разряд основных аккумуляторов. С аккумуляторами предусилителя так не получается, и хотя можно было бы и этот момент решить, я решил что это не так критично. Т.к. замеры потребления тока покали, что предусилитель потребляет в 10 раз меньше тока, а именно 0.6 мА и 6.3 мА соответственно. Учитывая это, можно сделать предположение что заряд аккумуляторов предусилителя будет происходить 1 раз на десять зарядок основных аккумуляторов, что вполне приемлемо. Имея емкость основных аккумуляторов в 1000 мАч, имеем около 160 часов непрерывной работы. Можно сделать предположение, что этого заряда хватит на 2-3 недели работы по 8-10 часов в сутки. Что вполне неплохой показатель. В схеме присутствует также регулятор громкости который регулирует напряжение на электретном микрофоне.

Печатка

По схеме все. Перейдем к печатке. Т.к. я собирал изначально детали на макетке я решил без заморочек переставить их на плату, поэтому плата у нас THT – штыревой монтаж - гораздо удобней в экспериментальных вещах. Вполне возможно что SMD вариант будет потом. Плату развел в программе KiCAD, далее экспортировал в SVG и печатал из векторного редактора. Использовал односторонней стеклотекстолит. Рисунок переводил методом ЛЛТ. Т.е. печатал на фотобумаге на лазерном принтере, а прогрев осуществлял с помощью ламинатора. Первоначально пробовал отделить бумагу с помощью изопропилового спирта — такой вариант у меня всегда прокатывал с бумагой для термопереноса, а тут меня постигла неудача. Второй раз использовал размачивание в воде, остатки пленочки счищал с помощью зубной щетки с зубной пастой. Получилось очень неплохо. Травил в хлорном железе. Покрывал сплавом Розе в кипятке. Сверлил станочком из микроскопом. С монтажом особых проблем не было, но как всегда я лоханулся с зеркальным отображением, поэтому ноги микрухи пришлось выворачивать на изнанку.

В следующей серии

Слуховой аппарат это устройство предназначенное для людей с плохим слухом (врожденным или приобретенным с возрастом).
По-сути это просто- напросто обыкновенный микрофонный усилитель в миниатюрном исполнении, предназначенный для повседневного применения.

Слуховые аппараты в общем-то имеются в продаже и ассортимент их достаточно велик, но можно изготовить слуховой аппарат самостоятельно - так будет гораздо дешевле.

Сейчас в продаже есть электретные микрофоны-таблетки (с встроенным усилителем на полевом транзисторе) от сотовых телефонов или современных телефонных аппаратов. У таких микрофонов и АЧХ ровная, и чувствительность высокая, а в качестве наушников можно применить наушники от плеера или телефона.

Схема самодельного слухового аппарата

За основу схемы я выбрал усилитель для подслушивания ("шпионская техника"). Немного упростив ее, получил вполне рабочую схему слухового аппарата (рис.1), который вместился в стандартный корпус размерами 128x66x28 мм.

Резистором R1 устанавливается чувствительность микрофона ВМ1 слухового аппарата. Конденсаторы СЗ и С4 формируют АЧХ в области высоких частот (предотвращают самовозбуждение на ультразвуке и не допускают перегрузку усилителя на высших звуковых частотах). Конденсатор С5 формирует АЧХ на низких частотах (снимает "бубнение" микрофона). Резистором R8 выставляется рабочая точка выходного каскада: напряжение на эмиттерах VT4 и VT5 должно составлять половину питающего.
На транзисторе VT6 собран индикатор состояния аккумуляторной батареи GB1. Резистором R12 выставляется напряжение зажигания светодиода VD2 на уровне 4 В, что соответствует минимально допустимому напряжению батареи. В качестве VD2 используется зеленый светодиод диаметром 2 мм повышенной светоотдачи серии "Пиранья". Аккумуляторная батарея состоит из четырех элементов емкостью 500... 1000 мА-ч. Светодиод VD3 индицирует зарядку (гаснет после ее завершения). В качестве VD3 применяется АЛ307 красного цвета. Стабилитроны VD4 и VD5 подбираются для ограничения напряжения (при подключенном блоке зарядки) на уровне 7,3. ..7.4 В. В качестве выходного разъема Х1 используется простое пластмассовое стереогнездо для установки на плату Правый и левый каналы в нем запараллелены на печатной плате, так как это улучшает отдачу наушников. Поскольку такие гнезда служат недолго, я рекомендую их ставить сразу два параллельно. Это позволит не тратить время на ремонт (замену) одного гнезда - надо лишь вставить наушник в другое гнездо.
Форма, расположение деталей на плате и чертеж печатной платы показаны на рис.2-4. Микрофон ВМ1 установлен в мягкой резиновой обойме с фиксацией внутри корпуса силиконовым клеем-герметиком.

Блок зарядки аккумуляторов изготавливается из универсального блока питания ("китайского") для электронной аппаратуры (рис.5). В нем для работы используется третий (снизу) отвод вторичной обмотки трансформатора. Напряжение холостого хода на выходе - около 9,7 В, ток зарядки при указанном номинале R1 - примерно 50 мА. Одной зарядки аккумуляторной батареи хватает на 3...5 дней работы слухового аппарата. Аппарат допускает одновременную работу и зарядку.

Звуковое давление, создаваемое этим слуховым аппаратом (соответствующих измерительных приборов у меня не было), настолько велико, что у нормально слышащего создает болевые ощущения и последующую за этим временную (несколько минут) глухоту. Мой отец, имея глубокую потерю слуха, с этим слуховым аппаратом получил практически полную компенсацию слуха с хорошей разборчивостью.
При повторении конструкции особое внимание следует уделить наушникам. Некоторые из них не способны создавать достаточно большое звуковое давление либо из-за большого омического сопротивления, либо вследствие низкого КПД (читай качества). Хороший эффект могут дать накладные наушники с оголовьем и мягкими амбушюрами для аппаратуры Hi-Fi. Однако применение таких наушников возможно только при хорошем прилегании амбушюров.
На передней стенке корпуса слуховою аппарата полезно установить защелку для крепления за клапан нагрудного кармана. Опытным радиолюбителям есть смысл поработать над уменьшением размеров слухового аппарата за счет перехода на микросхемы и миниатюрные аккумуляторы.

В.ЗАХАРЕНКО. UA4HRV, г.Самара.

Поскольку корпус не миниатюрный, вы можете использовать более емкий (по сравнению с миниатюрными моделями) Li-Ion аккумулятор, что позволяет устройству работать в автономном режиме более длительное время. Еще одним преимуществом по сравнению с миниатюрными китайскими моделями является независимость от типа наушника. Поскольку наушник здесь - это внешняя часть, вы можете подобрать наушник индивидуально, не меняя самого слухового аппарата, так как от характеристик самого наушника очень сильно зависит эффективность работы всего устройства. желательно подбирать наушники в зависимости от особенностей слуха пользователя. Конечно, в случае приобретения дорогого слухового аппарата в специализированном магазине квалифицированный работник сделает аудиограммы и настроит приборчик под особенности слуха пациента, но в случае приобретения дешевых моделей в китайских интернет магазинах это сделать невозможно.

На корпусе устройства установлен регулятор громкости, разъем для подключения наушников, микрофонный электретный капсюль и гнездо для подключения зарядного устройства. Заряжается слуховой аппарат от пятивольтового зарядного устройства для сотовых телефонов. Корпус распечатан на 3D принтере. 3D модели вы можете скачать по ссылке в конце статьи вместе с печатной платой и другими файлами для этого проекта. Для заряда Li-Ion аккумулятора использована миниатюрная дешевая плата контроллера, заказанная на Алиэкспресс .

!!! Не пытайтесь заряжать Li-Ion аккумулятор напрямую от источника напряжения без платы контроллера ! Это опасно для аккумулятора и может привести к его возгоранию!

Принципиальная схема самодельного слухового аппарата с автоматической регулировкой усиления. Кликните на схеме, чтобы её увеличить

Электретный микрофон (на схеме не показан) подключается к контактам mic и GND_mic. К контакту mic нужно подключить плюсовой вывод капсюля, а к контакту GND_mic его второй, минусовой вывод. Обычно у капсюля этот вывод соединен с его корпусом. Использован электретный конденсаторный капсюль типа WM-61A из Китая с Алиэкспресс:

Напряжение питания на капсюль подается через резистор R1. Далее, через конденсатор С2 сигнал подается на первый каскад усиления, выполненный на транзисторах Q1 и Q2. Узел автоматического регулирования усиления собран на транзисторе Q3 и полевом транзисторе Q4. Полевой транзистор управляет усилением первого каскада, шунтируя по переменному току резистор R13 в цепи коллектора транзистора Q2, уменьшая усиление каскада при увеличении уровня входного сигнала. Таким образом на выходе каскада поддерживается относительно постоянный уровень сигнала при изменении входного уровня в широких пределах. Здесь диод D3 выпрямляет переменно напряжение звукового сигнала, преобразуя его в пульсирующее напряжение, которое усиливается транзистором Q3 и потом сглаживается электролитическим конденсатором C7.

С выхода каскада предварительного усиления сигнал подается на потенциометр регулировки громкости. Потенциометр на основной схеме не показан. Как его подключить к контактам платы показано на небольшой схеме ниже. Используется потенциометр сопротивлением 10 кОм.

Схема подключения потенциометра регулятора громкости к контактам платы

С движка потенциометра громкости сигнал подается на оконечный усилитель, собранный на микросхеме MC34119 (). Микросхема представляет собой усилитель мощности звуковой частоты, способный работать от очень низкого напряжения питания, начиная с 2 вольт и идеально подходит для работы в нашем слуховом аппарате с питанием от Li-Ion аккумулятора. Фактически микросхема содержит два выходных каскада усиления мощности, которые работают в противофазе для реализации мостового режима. Нагрузка подключается между двумя выходами оконечных усилителей микросхемы, а не между выходом и землей, как в большинстве других интегральных усилителей. То есть наушники подключаем к контактам 5 и 8 микросхемы. Ни один из выводов наушника не должен быть соединен с "земляным" на это следует обратить внимание, если вы используете гнездо наушника, у которого один из выводов соединен с металлическим корпусом. такое гнездо необходимо изолировать от общего провода устройства.

Питание устройства.

В качестве источника питания можно применить любой небольшой Li-Ion аккумулятор напряжением 3.7 В, подходящий нам по размерам. Я делал корпус под "мизинчиковый" Li-Ion аккумулятор, ни идти его покупать мне было лень и я в конце концов использовал маленький аккумулятор от детской игрушки - вертолёта.

Для заряда аккумулятора я применил вот такую плату, заказанную на Алиэкспресс . 10 штук таких плат стоят в районе 150 рублей, я заказал лот 10 штук, платы полезные в радиолюбителском хозяйстве и дешевые.

Поскольку на плате контроллера установлен стандартный разъем micro Usb, можно использовать для заряда слухового аппаратв обычное зарядное устройство от любого сотового телефона.

Схема подключения элементов питания к плате слухового аппарата

Печатная плата создана в программе DipTrace. Чертежи печатной платы вы найдете в архиве с файлами проекта.

Ю. А. Штань, В. Ю. Штань, г. Бердянск

функционально состоит из высокочувствительного электретного микрофона и малошумящего усилителя низкой частоты (УНЧ), нагруженного на головные телефоны (см. рисунок).

Усилитель слухового аппарата должен иметь усиление более 10000 раз по напряжению, подъем частотной характеристики в диапазоне 300-300 Гц и обеспечивать на выходе достаточную мощность. Низковольтное питание (2-3 В) заставляет внимательно отнестись к подбору режимов питания по постоянному току транзисторов, качеству самих транзисторов и других деталей. Несмотря на пониженное питание, проблема борьбы с возбуждениями усилителя как по звуковой, так и высокой частоте остается.

Детали и конструкция. В корпусе из-под китайского микроприемника УКВ диапазона размещают головные телефоны, гнездо для их подключения, регулятор громкости с выключателем, светодиод-индикатор включения.

При разработке печатной платы необходимо так разместить эти детали, чтобы они совпадали с отверстиями, имеющимися в корпусе бывшего приемника. Естественно, что такой вариант конструкции слухового аппарата не единственный.

Детали. Микрофон малогабаритный электретный

МКЭ-ЗЗ2; транзисторы КТ3102Д, Е с коэффициентом усиления 500-800, КТ31 5б, Г, Е с коэффициентами усиления 100-150; резисторы типа МЛТ-0,125; конденсаторы различных типов, основное требование к ним – возможно меньшие размеры. Наушники – малогабаритные головные телефоны китайского производства. Питание – от гальванических элементов. Потребляемый слуховым аппаратом ток почти в 2 раза меньше, чем у микроприемников УКВ диапазона.

Налаживание заключается в подборе резистора R1 в указанных пределах по максимальной чувствительности аппарата. Максимальный потребляемый ток при свежих элементах питания 9-10 мА. Свидетельством правильно отлаженного УНЧ является сохранение его работоспособности при напряжении питания 1,5 В, хотя усиление значительно снижается по сравнению с питанием от двух элементов.

Данный слуховой аппарат имеет меньший уровень шума, чем аппараты, выпускавшиеся в Советском Союзе в 80-х годах; чувствительность и уровень звукового давления на выходе у него выше, чем у слуховых аппаратов заушного типа или размещающихся в дужке очков.

Схему слухового аппарата можно рассматривать как базовую. Несмотря на то что в схеме приняты некоторые меры для сужения полосы частот, его звучание намного более естественнее и приятнее, чем у промышленных слуховых ап

паратов. Однако дальнейшее сужение полосы частот УНЧ может понадобиться при конструировании аппаратов для лиц с большим уровнем потери слуха.

Для уменьшения потребляемого тока в оконечный каскад УНЧ можно ввести режим “плавающей точки” и др. Литература

1. Справочник радиолюбителя/Под ред. Г.М. Терещука, К.М. Терещука, С.А. Седо-ва.-К.: Вища шк., 1981.

Related Posts

Для нормальной работы данной схемы нужен всего лишь трехпроводной, минимальный вариант протокола RS-232, а также источник питания с напряжением от+Юдо+15В для организации двунаправленной лйнии связи, по которой можно обмениваться…….

Трансивер имеет раздельные для приема и для передачи высокочастотные и низкочастотные тракты, общими для обоих режимов являются смеситель-модулятор и генератор плавного диапазона. Генератор плавного диапазона (ГПД) выполнен на двух…….

Предлагаемый ЧМ передатчик имеет выходную мощность 15 мВт при токе потребления 15 мА, девиацию частоты _+ 3 кГц. Он прост по конструкции, имеет малые габариты и состоит из доступных элементов……..

Устройство предназначено для облегчения парковки при движении автомобиля задним ходом (особенно будет полезно начинающим автолюбителям и дамам). Питание на локаторы подается от фонаря заднего хода (локаторы включаются только при движении…….

Описываемый трансивер прямого преобразования предназначен для работы телеграфом в диапазоне 28—28,2 МГц, а также для прослушивания сигналов радиолюбительских спутников в полосе частот 29,3—29,7 МГц. Чувствительность приемного тракта…….

Слуховой аппарат представляет собой несложное звукоусиливающее устройство, состоящее из микрофона, входного усилителя, оконечного усилителя и телефона. Входной усилитель собран на двух транзисторах Т1 и Т2 по схеме с непосредственными связями между каскадами и охвачен общей отрицательной обратной связью по постоянному току, с целью стабилизации коэффициента усиления и улучшения амплитудно-частотной характеристики. Установка режимов транзисторов Т1 и Т2 осуществляется с помощью резисторов R3 и R6. Важным является применение в первом каскаде усилителя малощумящего транзистора П28. Кроме того, режим работы этого транзистора (Iк=0,4 мА, Uкэ=1,2 В) также обеспечивает минимальные шумы. Усилитель обеспечивает равномерное усиление сигнала в полосе частот разговорного спектра 300...7000 Гц. С коллектора транзистора Т2 сигнал поступает на потенциометр R7, выполняющий роль регулятора усиления. Вместо транзистора П28 можно применить: МП39Б, ГТ310Б, ГТ322А, кремниевые КТ104Б, КТ203Б, КТ326Б, но особенно хорошие результаты дают малошумящие транзисторы серий КТ342, КТ3102 и KТ3107. Оконечный каскад собран на транзисторе Т3 по схеме усилителя с плавающей рабочей точкой, что позволяет резко уменьшить ток, потребляемый каскадом в режиме молчания.

Данная схема усилителя слухового аппарата отличается эффективным смещением рабочей точки каскада и соответственно небольшими нелинейными искажениями. При подаче сигнала на вход с резистора R7 через конденсатор С6 сигнал поступает на базу транзистора Т3.Усиленный транзистором сигнал с коллектора Т3 через конденсатор С8 поступает на выпрямитель-удвоитель на диодах Д1 и Д2. Выпрямленное напряжение накапливается на конденсаторе С7 и прикладывается к базе транзистора Т3, смещая его рабочую точку в сторону открывания.

Резистором R8 устанавливается начальный ток каскада. Слуховой аппарат питается напряжением 9 вольт от элемента "Крона". Светодиод Д3 служит для индикации включения питания. В качестве микрофона можно использовать любой миниатюрный динамический или конденсаторный микрофон. В случае применения конденсаторного микрофона, необходимо подать на него питание через резистор 3 – 5 кОм. В качестве телефона можно использоватьТМ-3, ТМ-4. Для слухового аппарата был подобран подходящий пластмассовый корпус, в котором размещается печатная плата и источник питания. При налаживании необходимо в первую очередь установить токи всех транзисторов. резисторами R4 и R6 токи Т1 и Т2, затем резистором R8 при отключенном микрофоне устанавить ток покоя Транзистора Т3 равным 2-2,5 мА. На базу транзистора Т3 с генератора подают сигнал частотой 1000 Гц и амплитудой, соответствующей максимальной амплитуде сигнала на коллекторе транзистора Т3. Резистором R9 добиться неискаженного усиления сигнала. При этом ток коллектора транзистора должен иметь величину 15-17 мА. Подобрать ёмкость конденсатора C3 по наиболее лучшему звучанию, отсутствию резких звуков. Автор: Шимко Сергей.