Слуховой аппарат на микросхеме своими руками лучшая схема
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 18.09.2024
Автор, подстраивая СА для своего отца, попытался самостоятельно решить эту проблему сурдотехники, естественно, на радиолюбительском уровне.
Предлагаемый слуховой аппарат сделан из того, что было под руками. А под руками оказалась пара аккумуляторов BL-5B и BL-4C. Остановился на первом, т.к. у него размеры чуть меньше (34х46х6 мм).
Для стабилизации режима работы предварительных каскадов применен параметрический стабилизатор на светодиоде. Думаю, что незначительным увеличением потребляемого тока на 3-4 мА можно пренебречь, т.к. емкости литиевого аккумулятора предостаточно. Было опасение, чтобы он не добавил шумов в работу предварительных каскадов.
На выходе решено ставить микросхему, т.к. схема на дискретных элементах (транзисторах) оказалась очень критична к напряжению питания.
Полученная схема приведена ниже (рис.1). Номиналы элементов могут отличаться, т.к. схема отстраивается в процессе ее наладки. После разводки печатной платы, все элементы собираются на ней, и тогда устанавливаются режимы, усиление, АЧХ, АРУ и ограничение.
Что получилось - все на фото (рис.2 - 4).
Собранная схема (рис.1) заработала сразу, но, правда, пришлось посидеть и наладить её так, как хочется. При этом появившиеся изменения в результате наладки (в частности, номиналы радиоэлементов) внесены в схему. О них будет сказано ниже по ходу текста. Вообще, как и любое устройство - аппарат требует настройки после сборки.
С чем пришлось повозиться:
- режим работы первого каскада. Подбирая R5 и контролируя на выходе ограничение громких сигналов, добился симметрии. Сток-исток полевого транзистора был временно закорочен. Напряжение на выходе VT2 при этом получилось ровно 1 В;
- подбор электретного микрофона - пришлось перепробовать все микрофоны, что у меня были. Все они либо слабочувствительные, либо "шумят как примусы". В ход пошли микрофоны с компьютерных гарнитур и мобильных телефонов. При этом напряжение питания следует подобрать (около 2,5 В), уменьшая сопротивление резистора R1. Подбирается и сопротивление резистора R11, чтобы уменьшить ток светодиода и потребляемый ток в целом;
- коррекция АЧХ. Обвязку МС34119 я не трогал, а оставил все как в даташите [3] (выбрал вариант с пиком АЧХ в районе 2 кГц).
А вот с предварительным каскадом пришлось поработать. Разделительными емкостями пытался убрать избыток низких частот, а остальными задавить ВЧ и шумы. Для этого в результате подбора емкостей С2 остался 0,1 мкФ, С3 и С4 уменьшил до 1 нФ, чтобы поднять АЧХ на высших частотах. Кондесатор С5 емкостью 1,0 мкФ подобран экспериментально (нет лишних низких частот и есть небольшой подъем СВ-ВЧ);
- настройка АРУ. Тут тоже пришлось чуть повозиться. Как оказалось на работу АРУ сильно влияет рабочий режим транзисторов VT1-VT2, поэтому АРУ надо регулировать, когда усилитель уже настроен. Подбором R8 и R9 выставил порог, чтобы АРУ начинала срабатывать уже при негромком разговоре с расстояния 1 м. Вначале С7 поставил маленькой емкости (1 мкФ), хотелось получить быструю АРУ, но потом звучание не очень понравилось и я остановился на 47 мкФ (время восстановления получилось около 10 сек). Сделано это для той ситуации, когда будут шорохи об одежду или громкий разговор - все это, как правило, длится несколько секунд, - сильно бьет по ушам;
- и последнее, что заняло немного времени - это работа ограничителя. На выходе VT2 через разделительную емкость встречно-параллельно включены два диода, схема стала менее склонна к перегрузке, а щелчки и шорохи стали меньше "бить по ушам". Кремниевые диоды, как оказалось, не подходят, т.к. не хватает амплитуды сигнала. Поставил те, что имелись в наличии - ГД507. Емкость С6 при этом заметно влияет на тембр при ограничении и на низких частотах искажения заметнее. Поэтому она уменьшена до 0,1 мкФ, чтобы ограничитель "резал" импульсные помехи (щелчки), шорохи и звонкий разговор. Избыток НЧ нормально устраняет АРУ.
Потребляемый ток при этом получился всего 3-4 мА и увеличивается до 10-15 мА кратковременно при громких звуках и с ростом напряжения питания, нагрузка - обычные наушники по 2х32 Ом в параллель. Сама схема оказалась абсолютно не чувствительной к изменению напряжения питания, и ни усиление, ни искажения не меняются при изменении питания от 2 до 6 В (что очень порадовало). Менялся только потребляемый ток при громких звуках.
- в качестве наушников применены дешевые "вакуумные" наушники (иногда один - второй не нужен) от МР3-плеера, которые глубоко и плотно вставляются в слуховые проходы. С обычными наушниками может происходить акустическая завязка и СА возбуждается - пищит. Кроме того, дешевые низкокачественные наушники имеют ярко-выраженный подъем АЧХ в речевой части спектра. Поэтому пациент слышит в них лучше, чем с качественными наушниками, например от телефона "Самсунг" (проверено эмпирически). Получается парадоксальная ситуация, когда качественные дорогие наушники не так хорошо подходят для СА, как дешевые китайские.
Корпус делал на скорую руку…
Фото процесса сборки прибора и печатная плата СА в формате *.lay размещены в нашем архиве .
Слуховой аппарат функционально состоит из высокочувствительного электретного микрофона и малошумящего усилителя низкой частоты (УНЧ), нагруженного на головные телефоны.
Принципиальная схема
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.
Рис. 1. Принципиальная схема высокочувствительного усилителя НЧ для слухового аппарата.
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
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 аппаратов.
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.
Автор: Ю. А. Штань, В. Ю. Штань, г. Бердянск.
Литература: 1. Справочник радиолюбителя/Под ред. Г.М. Терещука, К.М. Терещука, С.А. Седо-ва.-К.: Вища шк., 1981.
- PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
- Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
- Проекты с открытым исходным кодом - доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!
Данная схема может и работает с микрофоном МКЭ-332, однако при использовании китайского элекретного микрофона, например из магнитофона - наблюдается акустический микрофонный эфект, который ничем не возможно устранить. Попытки найти МКЭ-332 на радиорынке не увенчались успехом.
Вместо МКЭ-322 можно попробовать поставить электретный микрофон с встроенным предусилителем МКЭ-3. Микрофоны МКЭ-3 достаточно распространенные, использовались в советских магнитофонах и разной звуко-акустической аппаратуре потребительского класса, поэтому я считаю что на базаре такие найти не составит большого труда.
Вот даташит на некоторые электретные и конденсаторные микрофоны(клик - увеличение рисунка):
Вот типовое включение:
Не подскажете, какой номинал у конденсатора между р5 и вт2?
Анастасия, попробуйте установить этот конденсатор на емкость 0,33мкФ или 0,47мкФ.
Я делал по просьбе родственника. На МС34119 почти по типовой схеме. Коррекцию по частоте только добавил. И экономичная и малошумящая. Хватало усиления прямо от электретного микрофона. К сожалению в ухо не влазила . Сделал в отдельной коробке. Была та же проблема (резкие звуки). Но делалось это устройство не для постоянного ношения. Для этого был покупной.
Дядька коробочку клал на стол и спокойно слушал на 2 наушника (от нокийной гарнитуры) и телевизор и гостей . Была даже мысль сделать стерео. Для питания использовал батарею от мобильника и зарядную схему на LT4054 (LTH7 от самсунгов Х100 и пр).
Электронное ухо
Может это подойдет? Во второй части первой статьи говорится и о применении схемы для слабослышащих.
Другая схема - можно попробовать, источник, откуда она, отсутствует.
Да, спасибо. Я многократно натыкался на эту схему. В интернете распостранены всего несколько схем, но все они 70-хх годов и на германиевых транзисторах серии МП. Кроме того из "сервиса" встречается только активная коррекция АЧХ и саморегулирующийся рабочий режим однотактного выходного каскада. Создается впечатление, что за 30 лет либо никто не конструировал слуховые аппараты, либо все разработки тщательно скрывают
А не пробовали поискать в инете книгу: Турута Е.Ф. Предварительные усилители низкой частоты. ДМК, Москва, 2008. Выпущена всего 1000 экз. Там и импорт и отечественные микросхемы. Оконечные каскады подобрать несложно.
34119 тоже несколько раз применял, хорошая микросхемка. Но боюсь что усиления общего нехватит - нужно чтобы отец слышл не только людей стоящих непосредственно рядом, но и с расстояния 2-3м. Питание у неё от 3-х вольт, а у меня сейчас там стоят 2 аккумулятора.
Я тоже склеил ему коробочку из оргстекла с внутренними размерами 45х50х12мм и он её носит в кармане. Думал сделать прищепку, чтобы коробочка была закреплена на одежде (так по идее меньше будет создаваться трение). В качестве наушника применяю дешевый вакуумный наушник от МР3-плеера (второй ему ненужен). С обычным происходит акустическая завязка. Интересно получилось - дешевые низкокачественные наушники имеют ярко-выраженный подъем АЧХ в речевом спектре. Отец сказал, что с качественными наушниками от телефона САМСУНГ он слышит хуже.
Но в итоге пришел к выводу что мне нужно АРУ и подавление импульсных помех (щелчков). Пробовал на выход VT2 через разделительную емкость два встречно-паралельных диода. В итоге схема стала менее склонна к перегрузке, а щелчки и шорохи стали меньше бить по ушам.
Собираюсь идти в этом же направлении - диодное ограничение, но плюс ещё быстродействующая АРУ. Вот только места на плате не остается для пары диодов, пары кондеров и полевика((( Возможно выкину гнездо под наушник или заменю на более компактное.
Также есть небольшая проблемма с режимами работы каскадов - уж очень сильно зависят от напряжения питания. Хотелось получить диаппазон питания от 2,0 до 3,1В, но в итоге удалось подстоить только под NiCd аккумуляторы 2,2. 2,6В. При выходе за эти пределы резко меняется усиление, пояляются искажения и на порядок меняется потребляемый ток (3мА при 2,2В и 20мА при 3,0В!)
Может кто-то посоветует специализорованную микруху со встроенным АРУ? (538УН2, УН3 - редкая и древняя. На ней думаю нестоит останавливаться)
Пролистал эту книжку, много интересных операционников с питанием от 1,3. 1,5В. Но попытавшись найти на них даташиты - понял что они очень редкие. Те что боль-мень распостраненные - применялись в магнитофонах. Думаю надо более глубоко копать в этом направлении - есть портативные пишущие кассетные плееры в которых есть АРУЗ. Но такие микрухи очень навороченные и трудно будет найти доступную и простую, которую можно было бы всунуть в мелкий корпус.
В радиолюбительской литературе часто встречаются схемы усилителей звука, которые успешно используют люди из плохим слухом, в качестве слуховых аппаратов. Большинство этих устройств базируются на специализированных микросхемах. Недостатком таких схем являются большие габариты и большое потребление тока. Они потребляют около 100 мА, иногда даже в разы больше.
Предлагаю простую схему слухового аппарата на трех транзисторах. Для питания устройства необходимо питание от одной батарейки 1,5В.
Перечень радиоэлементов:
Данные транзисторы встречаются в разных корпусах. Вот их цоколевка:
Цоколевка транзистора 2N2222
Цоколевка транзистора 2N3906
После правильной сборки устройство начинает работать сразу после включения.
Читайте также: