Электронные схемы своими руками слуховых аппаратов. Самодельный слуховой аппарат с ару

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.

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…….

ВR Каплун, г. Северодонецк

Один из читателей в своем письме обратил внимание на то, что существует определенная проблема для людей с пониженным слухом, связанная с приобретением слухового аппарата ввиду его довольно высокой стоимости. После анализа ряда схем слуховых аппаратов, приведенных в литературе, были определены основные требования к усилителю для слухового аппарата:

1) усиление сигнала от микрофона до уровня не менее 0,5-1 В на нагрузке сопротивлением 80-100 Ом;

2) наличие АРУ (желательно);

3) минимальные объем, масса, стоимость;

4) работа от гальванического элемента с напряжением не более 3 В (желательно) при минимальном потребляемом токе.

Отличительной особенностью схемы, показанной на рис.1, является построение выходного каскада усилителя. По сути, это двухтактная мостовая схема, которая позволяет получить максимальную выходную мощность при минимальном потребляемом токе.

В схеме использованы резисторы: R1 – 4,7к; R2 – 270к; R3 – 10к; R4 – 620к; R5 – 3,3к; R6 – 22к; R7 – 68к; R8 – 6,8к; R9, R10 -330; R11, R16 – 30; R12, R13 – 22к; R14 – 5,1к; R15 – 110; R17 – 110; конденсаторы С1, С3 – С7 – 20,0 мк 6,3 В; С2 – 0,47 мк 16 В; дио

ды VD1-VD3 – КД522; транзисторы VT1 – КТ3102Е; VT2 -КТ3107Ж; VT3, VT5, VT6, VT8 – КТ361; VT4, VT7, VT9 – КТ315.

На транзисторах VT1, VT2, VT4 выполнен предварительный усилитель, охваченный АРУ (транзистор VT3). Каскад на транзисторе VT5 представляет собой фазоинвертор, обеспечивающий противофазные сигналы, необходимые для работы мостового выходного каскада на транзисторах VT6-VT9. Отрицательная обратная связь через резистор R14 обеспечивает необходимую стабильность режима предварительного усилителя по постоянному току. Местные обратные связи в выходном каскаде через резисторы R12, R13 стабилизируют режим по постоянному току и улучшают качество усиления слабых сигналов.

Налаживают усилитель путем подбора резистора R14 с целью получения одновременного и симметричного ограничения выходного сигнала на коллекторе и эмиттере транзистора VT5.

Вариант печатной платы “на просвет” показан на рис.2. Резисторы можно применить мощностью 0,125-0,25 Вт. Электролитические конденсаторы – малогабаритные импортные на напряжение 6,3 В. В качестве микрофона используется малогабаритный импортный электронный микрофон; наушник ВА1 – от промышленного слухового аппарата.

Данный усилитель испытан в лаборатории “Радоаматор” и показал неплохую работу. Схема устойчиво работает при напряжении питания 2,4 В (два аккумулятора Д-0,25). В качестве нагрузки применялись последовательно включенные наушники китайского производства сопротивлением 32-42 Ом. При этом ток потребления составлял 16-19 мА. В схему автора дополнительно включены конденсатор С8 и резисторы R11, R16. Сопротивление резистора R14 можно менять в широких пределах. В наушниках прослушивается небольшой шум, убрать который полностью не удалось. Шум несколько снижается при замене типа транзистора VT1 на КТ315. По мнению человека с пониженным слухом, “устройство работает хорошо, но если бы уменьшить шум, было бы еще лучше”.

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

Принципиальная схема

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

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

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.

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.