Схема на свързване на слухови апарати. Домашен слухов апарат

В. Муравин

Слуховите апарати (HA) помагат на хората със загуба на слуха да общуват с външния свят, да участват активно в работата и социални дейности. За някои това е единственият начин за възпроизвеждане на човешката реч, за други е средство за повишаване на разбираемостта на речта и дори прави възможно подобряването на качеството на слушане на музика.

У нас индустрията произвежда няколко вида слухови апарати с различни технически характеристики и в различен дизайн.

В момента се работи за прехвърляне на слухови апарати към нова елементна база, за подобряване на тяхната спецификациии оперативни удобства. Така че е разработена специализирана микросхема за SA K538UN2. Усилвателят на този чип има нисък шум, консумация на енергия и е предназначен за свързване на телефон със съпротивление от 1 kOhm.

Въпреки това индустриално произведените SA имат следните недостатъци:

недостатъчно акустично усилване. Загубата на слуха при хора с повреда на апарата за възпроизвеждане на звук може да достигне 80 ... 90 dB при честота 4 kHz, което се счита за минимално приемлива честота на горната лента на пропускане по отношение на осигуряването на задоволителна (92%) разбираемост на речта;

плоска честотна характеристика на устройството, която според GOST 10893-69 трябва да има неравномерност от не повече от 30 dB в честотната лента от 400 ... 3000 Hz (хората с различни видове загуба на слуха имат различни аудиограми);

ниска разходна ефективност. Консумативните токове имат сила от около 5 ... 12 mA, което при използване на захранвания с капацитет 0,05 ... 0,15 mA / h осигурява работата на устройството за 10 ... 12 часа. линеен режим, и това води до факта, че консумацията на ток в безшумен режим е същата като при максимална сила на звука;

липса на ограничители на максимално ниво. Само един модел SA има AGC, който също е неефективен. Пик ограничители и компресори не се използват в индустриални слухови апарати;

липсата на забележими (ясно видими) индикатори за включване, което е особено важно при относително високи токове на потребление. По правило CA има маркировка върху контрола на силата на звука, комбиниран с ключа за захранване.

Сред параметрите на SA най-голямо влияние върху качеството на възпроизвеждане на звука и разбираемостта на речта и следователно върху реалния ефект при слухово протезиране имат амплитудно-честотната характеристика (AFC) на слуховия апарат и нивото на шума.

Нека се спрем на това по-подробно.Както вече беше отбелязано, наличните в търговската мрежа слухови апарати имат лоша честотна характеристика и загубата на слуха може да се характеризира с различни аудиограми. Ако при повреда на апарата за възпроизвеждане на звук аудиограмата е плоска и има неравномерност от около 20 dB, тогава при повреда на апарата за възприемане на звук и комбинирано увреждане аудиограмата има спад в честотния диапазон от 500 .. 4000 Hz с наклон, достигащ 30 dB / окт. .

Освен това трябва да се има предвид, че използваните в SA микрофони и телефони също имат спад в честотната характеристика с наклон, достигащ 30 dB/oct в честотния диапазон от 2000...4000 Hz. Някои CA са оборудвани с контроли на честотната характеристика, но това са най-простите схеми и не осигуряват необходимата корекция.

Вторият важен фактор, влияещ върху качеството на работата ниво SAшум. Известно е, че за разбираемо възприятие на речта е необходимо да се наблюдава съотношение сигнал/шум над 20 dB. Ако вземем минималното ниво на интензитет на звука от 40 dB, тогава напрежението на шума, доведен до входа, трябва да бъде не повече от 3 μV.

Вътрешният шум на SA може да бъде намален чрез използване на транзистори с нисък шум във входните стъпала.

По-трудно е да се изолира полезният сигнал на фона на околния шум. Ако здравото ухо възприема околния шум селективно в посока, тоест избира полезна информация от тях, идваща от определена посока, тогава SA усилва звуците, идващи от всички посоки; в резултат на това съотношението сигнал/шум на входа на слуховия канал е недостатъчно.

При подобряване на SA и създаване на нови модели е необходимо да се вземат предвид всички горепосочени фактори, които влияят върху качеството на възпроизвеждането на звука и разбираемостта на речта.

Помислете за блоковата схема на слуховия апарат.

Слуховият апарат по правило е устройство, състоящо се от микрофон, входен усилвател, коригиращо устройство, краен усилвател и телефон (фиг. 1).

Ориз. 1 Блокова схема на слуховия апарат

Устройството за корекция може да се комбинира с един от усилвателите, но няма да бъде функционално и структурно завършено и напълно да отговаря на доста високите изисквания за коригиране на честотната характеристика на SA.

Освен това CA може да включва допълнително ограничител за максимално изходно ниво, индикатор за включване на CA, индикатор за изтощени батерии и др.

Техническите изисквания както към целия слухов апарат, така и към съставните му устройства се определят от характеристиките на слуха на пациента.

Най-подробно и точно измерване на слуховите характеристики се осигурява от аудиометричния метод за измерване, при който тонове с различни честоти и сила на звука се прилагат към изследваното ухо чрез електродинамични телефони. Електродинамичните телефони са подходящи в този случай, тъй като имат най-нисък акустичен импеданс и следователно осигуряват по-малка зависимост на звуковото налягане от индивидуалните различия в размера на външното ухо. В допълнение, това удовлетворява изискването за еднородност на измерванията, когато резултатите могат да се сравняват и не зависят от мястото, времето и условията на изпълнение.

Можете да отидете по друг начин: вземете аудиограма с телефона, който ще се използва със слуховия апарат. Тогава аудиограмата ще вземе предвид както честотните характеристики на този телефон, така и индивидуалните характеристики на ушния канал, което ще ви позволи да създадете по-ефективна схема за коригиране на честотната характеристика на слуховия апарат. Вторият начин е приемлив при създаване на SA за конкретен пациент. В случай, че CA се създават на модулен принцип, могат да бъдат разработени редица модули на коригиращи устройства, един от които след снемане на аудиограма се вгражда в устройството.

Входен усилвател CAтрябва да има достатъчна печалба, за да управлява последния етап. Ниският шум също е важно изискване, тъй като източникът на сигнал за входния усилвател е микрофон с относително ниска чувствителност (около 4 mV/Pa). Характеристика на работата на входните усилватели SA са ниските работни токове и напрежения.

Обикновено CA входните усилватели се изграждат по дву- или тристепенна схема, в която транзисторите се включват в съответствие с обща схема на емитер. Стабилизирането на DC режима се извършва с помощта на локални отрицателни обратни връзки.

По-голяма стабилност, отколкото в индустриалната SA, има усилвател, чиято верига е показана на фиг. 2.

Ориз. 2. Принципна схема на входния усилвател 1

Този усилвател е изграден по схема с директни връзки между стъпалата и е покрит от обща отрицателна обратна връзка (CNF) за постоянен ток. Режимът DC се задава с помощта на резистори R3 и R6. В първия етап на усилвателя се използва транзистор с нисък шум P28. В допълнение, режимът на работа на този транзистор (Ik=0,4 mA, Uke=1,2 V) също осигурява минимален шум. Честотната лента на усилвателя на ниво -3 dB е 300 ... 7000 Hz, коефициентът на усилване Ku е 1700.

В нискошумните входни стъпала германиеви транзистори P28, MP39B, GT310B, GT322A, силикон KT104B, KT203B, KT326B работят добре, но транзисторите с нисък шум от серията KT342, KT3102 и KT3107 дават особено добри резултати. Те са в състояние да работят при колекторни токове от десетки микроампера и напрежения колектор-емитер по-малко от 1 V, без да губят високи усилващи свойства.

Схемата на входния усилвател на транзистори KT3102E е показана на фиг. 3 и е подобна по конструкция на предходната схема.

Ориз. 3. Принципна схема на входния усилвател 2

Транзисторът на първия етап работи в режим на микроток (Ik = 0,04 mA, Uke = 1 V). Коефициентът на усилване на такъв усилвател е 3000.

По-голямо усилване може да се получи, ако емитерният последовател се постави между първия и втория етап, както е показано на фиг. 4.

Ориз. 4. Принципна схема на входния усилвател 3

Тук, в допълнение към локалните отрицателни обратни връзки във всеки етап и общия DC OOS, се въвежда и AC OOS (Ros), с който можете да регулирате усилването на усилвателя. Коефициентът на усилване на усилвателя без обратна връзка (Ros деактивиран) е 11 000, с обратна връзка - 1700; шумово напрежение, подадено на входа, когато е на късо, не повече от 2 μV.

По-рано беше споменато, че основните изкривявания на честотната характеристика от край до край на SA се определят от микрофона и телефона. Най-разпространеният микрофон в слуховите апарати е M1. Неговата честотна характеристика е показана на фиг. 5 .

Ориз. 5. Честотна характеристика на микрофона

Тази характеристика се осреднява и се взема в свободно звуково поле. Такива измервания представляват труден технически проблем. В реални условия типът на честотната характеристика на микрофона е силно повлиян от обема на стаята, околните предмети и т. н. Следователно в бъдеще ще вземем предвид средната характеристика на микрофона.

Анализ на средните характеристики на микрофона, телефона и загубата на слуха по време различни видовеповредата ви позволява да разделите честотния диапазон на три секции: до 1000 Hz, от 1000 до 2000 Hz и над 2000 Hz.

В областта до 1000 Hz резултантната честотна характеристика, която е сбор от честотната характеристика на микрофона, телефона и загубата на слуха, има леко покачване поради повишаване на честотната характеристика на микрофона и телефона.

В областта от 1000 до 2000 Hz получената честотна характеристика може да бъде постоянна, да има увеличение или намаляване, което е свързано с формата на характерната за тази област загуба на слуха. Може да има и малки върхове и спадове.

При честоти над 2000 Hz спадът в резултантната честотна характеристика се дължи на спада на честотната характеристика на телефона и характеристиките на загуба на слуха.

От това следва, че при разработването на коригиращи устройства е необходимо да се формира честотната характеристика на тези устройства, обратна на получената честотна характеристика на пътя „микрофон-телефон-ухо“.

Такава корекционна характеристика може да се получи чрез паралелно свързване на филтри ниски честоти(LPF), високочестотни филтри (HPF) или улавящи филтри в различни комбинации. Броят на филтърните секции зависи от желания наклон на честотната характеристика.

Устройствата за корекция могат да бъдат изградени на базата на активни филтри, описани в, в които е по-добре да се използват не операционни усилватели, а по-икономични емитерни последователи като неинвертиращи усилватели.

Ориз. Фиг. 6. Схематични диаграми на филтри от втори ред: а - ниски честоти; b - високи честоти

Схеми на активен HPF и LPF от втори ред са показани на фиг. 6, а HPF и LPF от трети порядък - на фиг. 7. Имат честотни характеристики с наклон от 12 и 18 dB/окт. съответно.

Ориз. Фиг. 7. Схематични диаграми на филтъра от трети порядък: а - ниски честоти; b - високи честоти

Ако корекционната характеристика трябва да има по-голям наклон, няколко филтъра трябва да бъдат свързани последователно.

Схемата на бариерен филтър е показана на фиг. 8, а, и неговата честотна характеристика - на фиг. 8, б.

Ориз. 8. Бариерен филтър:
а - схематична диаграма; b - честотна характеристика

Спирателната лента на филтъра зависи от неговото усилване.

Средната честота на спирачната лента се определя по формулата

fo=0,28/RC,
където R=R1=R2, C=C1=C2.

Крайни усилвателикато правило трябва да има равна честотна характеристика, да осигурява необходимото максимално ниво на сигнала при натоварване и да бъде икономичен.

В индустриалните SA крайният етап по правило се изгражда по схема с един цикъл и работи в линеен режим, така че изходното ниво и ефективността на такива усилватели и следователно SA са ниски.

Възможно е да се повиши ефективността на SA, ако крайният усилвател е изграден по схемата с плаваща работна точка, както е показано на фиг. 9а, б).

Ориз. 9. Принципни схеми на терминални усилватели с плаваща работна точка

Устройството съгласно схемата на фиг. 9b се отличава с по-ефективно изместване на работната точка на каскадата при подаване на сигнал към входа и съответно по-ниски нелинейни изкривявания. Резистор R1 задава първоначалния ток (без сигнал) равен на 2 ... 3 mA, а резистор R2 задава минималното изкривяване на сигнала при товара. В този случай максималният колекторен ток на транзистора VT1 достига 20 mA. Крайният усилвател, изграден по схемата на фиг. 9, осигурява максимален сигнал от 500 mV при захранващо напрежение 3 V и 1,5 mV при напрежение от 9 V в натоварване от 60 Ω, което съответства на максимални изходни нива от 120 и 130 dB (с чувствителност на телефона, взета за 0,04 Pa /mV). Недостатъците на такива схеми са ниска (не повече от 10 ... 15%) ефективност и големи нелинейни изкривявания. По-висока ефективност (до 50%) се осигурява от крайни усилватели, изградени по схема push-pull, както е показано на фиг. 10, а, б. В тези усилватели първоначалният ток, равен на 1,2 mA за веригата на фиг. 10, а и 2 mA за веригата от фиг. 10, b, се задава от резистори R4 и R2, съответно. Резистори R2 и R4 за вериги съгласно фиг. 10, а и 10, b, съответно, напрежението се задава в точка А, равно на половината от захранващото напрежение.

Фигура 10. Схематични диаграми на усилватели на мощност push-pull

Терминални усилватели, изградени според веригите на фиг. 10 осигуряват максимални изходни нива от 122 и 133 dB за фиг. 10, а и 10, b, съответно, ефективността е около 50%.

Почти същите характеристики като усилвателя, изграден според схемата на фиг. 10, б, но с по-малък брой части, има усилвател на базата на операционния усилвател K140UD5A (фиг. 11). Тук резистор R1 задава напрежението в точка А, равно на половината от захранващото напрежение, а резистор R4 задава усилването на етапа. Първоначалният ток е приблизително 2,8 mA. Усилвателят, изграден по схемата на фиг. 11 осигурява максимално изходно ниво от 131 dB. Ефективността на този усилвател е малко по-ниска от тази на предишните - 37%.

По време на изследването целта беше да не се избират транзистори във всяка двойка според параметъра h21e. При избора на транзистори за всяка двойка се вземат предвид техните референтни данни: структура (p-n-p, n-p-n), материал (германий, силиций), обратен ток на колектора, усилване, напрежения на насищане. Транзисторите бяха инсталирани в усилвател, направен по схемата на фиг. единадесет.

Ориз. 11. Принципна схема на крайния усилвател с микросхема

Във всяка двойка бяха изследвани 3 транзистора от всеки тип (за да се изключи случаен избор). Максималното изходно напрежение е измерено при натоварване - резистор със съпротивление 60 ома. Резултатите от измерването са дадени в табл. един.

Таблицата показва, че най-добри резултати се получават с германиеви транзистори. Използването на високочестотни транзистори GT329B и GT310B не е оправдано, освен това стойностите са изключително разрешени параметриот тези транзистори са близки до режима на работа в този усилвател.

Още по-голяма ефективност (до 75%) притежават терминалните усилватели, направени по мостовата схема. Въпреки че имат почти 2 пъти повече части, те ви позволяват да получите два пъти повече мощност при същото захранващо напрежение, което е особено важно за преносимите устройства.

В най-простия случай крайният усилвател, сглобен според мостовата схема, се състои от две еднакви терминални стъпала (A2, A3), чиито входове са свързани към етап с двуфазни изходи (A1), а изходите са свързан към товара (фиг. 12).

Ориз. 12. Структурна схема на мостовия терминален усилвател

Когато използвате интегрирани операционни усилватели (операционни усилватели) в крайните стъпала, можете да изключите етап с парафазни изходи, като включите един операционни усилвател според веригата с инвертиращ вход, а другият според веригата с неинвертиращ вход. Схемата на такъв усилвател е показана на фиг. тринадесет.

Ориз. 13. Принципна схема на мостовия краен усилвател

Окончателните усилватели също могат да бъдат направени по диаграмите, дадени в. Всички те са сглобени по мостова схема и се различават един от друг по начина на включване и задвижване на изходните транзистори. Ефективността на тези усилватели е от 40 до 75%.

В табл. 2 са дадени сравнителни характеристикитерминални усилватели, направени по схемите на фиг. 9, 10, 11, 13.

таблица 2

В промишлените SA индикацията на включено състояние се извършва с помощта на рисковете на контрола на силата на звука, комбиниран с превключвателя на захранването.

Такъв индикатор обаче почти не се забелязва, а празен ход води до бързо разреждане на захранванията.

Добра индикация за включването на SA осигуряват светодиодите. Практиката показа, че светодиодът AL102A свети добре вече при ток от 2,5 ... 3 mA, а светодиодът AL310A - дори при ток от 1,5 mA.

За да посочите включването на SA, можете да използвате индикатор за импулс, чиято диаграма е показана на фиг. 14. Базиран е на асиметричен мултивибратор на транзистори VT1, VT2. Натоварването на мултивибратора е LED VD3 AL310A. Продължителността на светенето му се определя от параметрите на веригата R2C1, а честотата на светкавицата се определя от параметрите на веригата R3C2. Резистор R4 ограничава импулсния ток през светодиода. В горната диаграма скоростта на мигане на светодиода е приблизително 0,5 Hz, а съотношението на изключено към включено състояние на светодиода е около 7.

Ориз. 14. Схематична диаграма на пулсов индикатор

Нека разгледаме няколко възможни дизайна на SA.

Диаграмата на най-простия SA е показана на фиг. петнадесет . Този апарат включва двустепенен входен усилвател и едностепенен изходен усилвател с плаваща запетая. Индикаторът за включване е LED AL102A.

Ориз. 15. Схематична диаграма на слуховия апарат 1

Устройството използва микрофон Ml и телефон TM2A от индустриални слухови апарати. Регулатор на силата на звука с ключ - резистор SP3-3. Устройството се захранва от батерия Krona.

Спецификации SA: акустично усилване 58 dB, максимално изходно ниво 128 dB. Начална консумация на ток (без сигнал) не повече от 4 mA. Честотната характеристика на усилвателя е равна в диапазона от 300...7000 Hz. SA се поставя в пластмасова кутия с размери 85X59X24 мм.

Слухов апарат, чиято схема е показана на фиг. 16 е доста икономичен: когато се захранва от две батерии от 1,5 V, той консумира (при липса на сигнал) ток от 1,7 mA. В същото време параметрите на SA не са по-лоши от тези на предишния дизайн. По този начин акустичното усилване е 64 dB, а максималното изходно ниво е 120 dB. Този SA също има плоска честотна характеристика в диапазона от 300...6000 Hz и се помещава в пластмасов корпус с размери 85x59x18 mm.

Ориз. 16. Схематична схема на слуховия апарат 2

При разработването на следващия дизайн бяха взети характеристиките на загубата на слуха с телефона TM-2A. Аудиограмата на човек с увреден слух беше сравнена с тази на здрав човек. Разликата между тези две аудиограми е характеристиката на загубата на слуха, която е показана на фиг. 17.

Ориз. 17. Характеристика на загубата на слуха

Аудиограмата е направена, както следва. Първо се задават честотата и минималното ниво на сигнала от изхода на генератора. След това телефонът, за който е предназначено разработеното устройство, е поставен в ушния канал. Нивото на сигнала постепенно се повишаваше, докато не се чува. Измерва се сигналът от изхода на генератора. След това нормално звуковият сигнал постепенно намалява. Когато звукът в телефона изчезна, сигналът от изхода на генератора беше измерен с миливолтметър. Средноаритметичната стойност на първото и второто измерване на сигнала на генератора ще бъде прагово ниво. Необходимо е измерване на праговите нива в честотния диапазон 200...7000 Hz. За да се подобри точността на измерванията и да се елиминират случайни грешки, записът на аудиограма може да се повтори 3...5 пъти.

От характеристиката на загубата се вижда, че в участъка до 1000 Hz има увеличение с наклон от приблизително 12 dB/окт., а след 1000 Hz има рязък спад: до 2500 Hz с наклон от 26 dB/окт., след това дори повече. Чрез наслагване на средната честотна характеристика на микрофона върху характеристиката на загубата на слуха, можем да получим характеристиката на устройството за корекция. Изглежда, че е показано на фиг. осемнадесет.

Ориз. 18. Характеристики на коригиращото устройство

Такава характеристика може да се получи с помощта на филтър за улавяне, чиято верига и експериментална честотна характеристика са показани на фиг. деветнадесет.

Ориз. 19. Схематична диаграма и честотна характеристика на филтъра за пренапрежение

Диаграма на слухов апарат с корекция е показана на фиг. 20.

Ориз. 20. Схематична диаграма на слуховия апарат 3

Това устройство съдържа двустепенен входен усилвател, коригиращо устройство, което представлява улавящ филтър, двустепенен терминален усилвател, сглобен по двутактова безтрансформаторна схема и импулсен индикатор за включване на SA. Акустичното усилване на устройството е 87 dB, максималното изходно ниво е 124 dB. Начална консумация на ток (без сигнал) не повече от 1,8 mA. Честотата на мигане на светодиодния индикатор е избрана да бъде приблизително 0,5 Hz, а съотношението на изключените и включени състояния на светодиода е около 7, така че консумацията му от източника на захранване е ниска.

Слуховият апарат се захранва от две батерии 1,5 V. Помещава се в пластмасов калъф с размери 59x85x16 мм. от субективна оценкаТози високоговорител осигурява добра разбираемост на речта и подобрява качеството на слушане на музика. Особено голямо усилване се получава в областта от 1...3 kHz, докато при използване на конвенционални слухови апарати звуци с такива честоти практически не се чуват.

литература
1. Ефруси М. М. Слухови апарати и аудиометри.- М.: Енергия, 1975.
2. Мурави и В. Д. Слухови апарати.- В помощ на радиолюбителя. Проблем. 58, 1977.
3. Алексеев Г. В. Някои методи за свързване на мостови усилватели на мощност към предусилвател - Полупроводникова електроника в комуникационните технологии. Проблем. 21, 1981.
4. Маклюков М. RC филтри с плоски честотни характеристики.Радио, 1968, бр.7.
5. Кареев В., Терехов С. Операционни усилватели в активни RC филтри - Радио, 1977, № 8.
[защитен с имейл]

Слуховият апарат се състои функционално от високочувствителен електетен микрофон и нискочестотен усилвател с нисък шум (ULF), зареден на слушалки.

електрическа схема

Захранването с ниско напрежение (2-3 V) ви принуждава внимателно да обмислите избора на режими на захранване за постоянен ток на транзисторите, качеството на самите транзистори и други подробности. Въпреки намаленото захранване, проблемът за справяне с възбужденията на усилвателя както в аудио, така и при високи честоти остава.

Ориз. 1. Схематична диаграма на високочувствителен бас усилвател за слухов апарат.

Детайли и дизайн. Слушалки, гнездо за тяхното свързване, контрол на силата на звука с превключвател и светодиод за включване са поставени в кутията изпод китайския VHF микроприемник.

При проектирането на печатна платка е необходимо тези части да се поставят по такъв начин, че да съвпадат с дупките в корпуса на предишния приемник. Естествено, тази версия на дизайна на слуховия апарат не е единствената.

Подробности

Малък по размер електретен микрофон MKE-ZZ2; транзистори KT3102D, E с усилване 500-800, KT31 5b, G, E с усилване 100-150; резистори тип MLT-0,125; кондензатори различни видове, основното изискване за тях е евентуално по-малки размери.

Слушалки - малки по размер слушалки, произведени в Китай. Храна - от галванични елементи. Токът, консумиран от слуховия апарат, е почти 2 пъти по-малък от този на УКВ микроприемниците.

Установяване

Настройката се състои в избора на резистора R1 в определените граници според максималната чувствителност на апарата. Максималната консумация на ток с нови батерии е 9-10 mA.

Доказателство за правилно отстранен ULF е запазването на неговата производителност при захранващо напрежение от 1,5 V, въпреки че усилването е значително намалено в сравнение със захранване от два елемента.

Този слухов апарат има по-ниско ниво на шум от слуховите апарати, произведени в Съветския съюз през 80-те години; чувствителността и нивото на звуковото налягане на изхода са по-високи от тези на слуховите апарати зад ухото или поставени в ръката на очила.

Веригата на слуховия апарат може да се счита за основна. Въпреки че веригата е предприела някои стъпки за стесняване на честотната лента, тя звучи много по-естествено и приятно от индустриалните слухови апарати.

Въпреки това може да се наложи допълнително стесняване на честотната лента на ULF, когато се проектират устройства за хора с високо ниво на загуба на слуха. За да се намали консумацията на ток, в крайния етап на ULF може да се въведе режим "с плаваща запетая" и т.н.

Литература: 1. Наръчник на радиолюбителя / Изд. Г.М. Терещук, К.М. Терещук, S.A. Седо-ва.-К.: Вища училище, 1981г.

Прост слухов апарат с автоматичен контрол на усилването в 3D отпечатан корпус

Тъй като корпусът не е миниатюрен, можете да използвате по-голяма (в сравнение с миниатюрните модели) Li-Ion батерия, която позволява на устройството да работи офлайн за по-дълго време. Друго предимство в сравнение с миниатюрните китайски модели е независимостта от вида на слушалката. Тъй като слушалката е външната част тук, можете да изберете слушалката поотделно, без да променяте самия слухов апарат, тъй като ефективността на цялото устройство зависи много от характеристиките на самата слушалка. Препоръчително е да избирате слушалки в зависимост от характеристиките на слуха на потребителя. Разбира се, в случай на закупуване на скъп слухов апарат в специализиран магазин, квалифициран работник ще направи аудиограми и ще настрои устройството към характеристиките на слуха на пациента, но ако закупите евтини модели в китайски онлайн магазини, това е невъзможно.

На корпуса на устройството има контрол на силата на звука, жак за слушалки, електретна микрофонна капсула и гнездо за свързване на зарядно устройство. Слуховият апарат се зарежда с петволтово зарядно устройство за мобилен телефон. Тялото е 3D отпечатано. Можете да изтеглите 3D модели от връзката в края на статията заедно с печатната платка и други файлове за този проект. За зареждане на литиево-йонната батерия беше използвана миниатюрна евтина контролна платка, поръчана от Aliexpress.

!!! Не се опитвайте да зареждате литиево-йонна батерия директно от източник на напрежение без контролна платка! Това е опасно за акумулатора и може да причини пожар!

Схематична диаграма на домашен слухов апарат с автоматичен контрол на усилването. Кликнете върху диаграмата, за да я увеличите

Електретен микрофон (не е показан на диаграмата) е свързан към щифтовете на микрофона и GND_mic. Трябва да свържете положителния изход на капсулата към микрофонния контакт, а вторият му отрицателен изход към контакта GND_mic. Обикновено капсулата има този изход, свързан с тялото си. Използвана електретна кондензаторна капсула тип WM-61A от Китай с Aliexpress:

Захранването на капсулата се захранва чрез резистора R1. Освен това, през кондензатора C2, сигналът се подава към първия етап на усилване, направен на транзистори Q1 и Q2. Устройството за автоматично регулиране на усилването е сглобено върху транзистор Q3 и транзистор с полеви ефект Q4. FET контролира усилването на първия етап чрез променлив шунтиращ резистор R13 в колекторната верига на транзистор Q2, намалявайки усилването на стъпалото с увеличаване на нивото на входния сигнал. По този начин се поддържа относително постоянно ниво на сигнала на изхода на стъпалото, когато входното ниво се променя в широк диапазон. Тук диод D3 коригира променливото напрежение на аудиосигнала, преобразувайки го в пулсиращо напрежение, което се усилва от транзистор Q3 и след това се изглажда от електролитен кондензатор C7.

От изхода на предусилвателното стъпало сигналът се подава към потенциометъра за регулиране на силата на звука. Потенциометърът не е показан в главната верига. Как да го свържете към контактите на платката е показано на малката диаграма по-долу. Използва се потенциометър 10 kΩ.

Схема на свързване на потенциометъра за регулиране на силата на звука към контактите на платката

От плъзгача на потенциометъра за сила на звука сигналът се подава към крайния усилвател, сглобен на чипа MC34119 (). IC е аудио усилвател на мощност, способен да работи при много ниски захранващи напрежения, започващи от 2 волта и е идеален за нашия слухов апарат, захранван с литиево-йонна батерия. Всъщност микросхемата съдържа два изходни стъпала на усилване на мощността, които работят в противофаза за реализиране на мостовия режим. Товарът е свързан между двата изхода на крайните усилватели на микросхемата, а не между изхода и земята, както при повечето други интегрални усилватели. Тоест свързваме слушалките към щифтове 5 и 8 на микросхемата. Нито един от щифтовете на слушалките не трябва да е свързан към земята, това трябва да се има предвид, ако използвате жак за слушалки, който има един от щифтовете, свързан към металния корпус. такъв контакт трябва да бъде изолиран от общия проводник на устройството.

Мощност на устройството.

Като източник на захранване можете да използвате всяка малка Li-Ion батерия с напрежение 3,7 V, подходяща за нас по размер. Направих калъф за "малък пръст" Li-Ion акумулатор, мързеше ме да отида да го купя и накрая използвах малка батерия от детска играчка - хеликоптер.

За зареждане на батерията използвах точно такава платка, поръчана на Aliexpress. 10 броя такива платки струват около 150 рубли, поръчах много от 10 броя, платките са полезни в радиолюбителската индустрия и са евтини.

Тъй като контролната платка има стандартен микро USB конектор, можете да използвате конвенционално зарядно устройство от всеки мобилен телефон, за да заредите слуховия апарат.

Схема за свързване на батерии към таблото на слуховия апарат

Печатна електронна платкасъздаден в програмата DipTrace. Чертежите на печатни платки ще намерите в архива с файловете на проекта.

Слуховият апарат функционално се състои от високочувствителен електретен микрофон и нискочестотен усилвател с нисък шум (LLF), зареден на слушалки (виж фигурата).

Усилвателят за слухов апарат трябва да има усилване от повече от 10 000 пъти напрежението, усилване на честотната характеристика в диапазона от 300-300 Hz и да осигурява достатъчна мощност на изхода. Захранването с ниско напрежение (2-3 V) ви принуждава внимателно да обмислите избора на режими на захранване за постоянен ток на транзисторите, качеството на самите транзистори и други подробности. Въпреки намаленото захранване, проблемът за справяне с възбужденията на усилвателя както в аудио, така и при високи честоти остава.

Подробности.Малък електретен микрофон

FEM-332; транзистори KT3102D, E с усилване 500-800, KT31 5b, G, E с усилване 100-150; резистори тип MLT-0,125; кондензатори от различни видове, основното изискване за тях е евентуално по-малки размери. Слушалки - малки по размер слушалки, произведени в Китай. Храна - от галванични елементи. Токът, консумиран от слуховия апарат, е почти 2 пъти по-малък от този на УКВ микроприемниците.

Настройката се състои в избора на резистора R1 в определените граници според максималната чувствителност на апарата. Максималната консумация на ток с нови батерии е 9-10 mA. Доказателство за правилно отстранен ULF е запазването на неговата производителност при захранващо напрежение от 1,5 V, въпреки че усилването е значително намалено в сравнение със захранване от два елемента.

Веригата на слуховия апарат може да се счита за основна. Въпреки че веригата е взела някои мерки за стесняване на честотната лента, тя звучи много по-естествено и приятно от индустриалните слухови апарати.

парати. Въпреки това може да се наложи допълнително стесняване на честотната лента на ULF, когато се проектират устройства за хора с високо ниво на загуба на слуха.

За да се намали консумацията на ток, в крайния етап на ULF може да се въведе режим "с плаваща запетая" и т.н.

Литература: 1. Наръчник на радиолюбителя / Изд. Г.М. Терещук, К.М. Терещук, S.A. Седо-ва.-К.: Вища училище, 1981г.

Днес ще направим слухов апарат. Видеото ще бъде в две части. В това ще опиша електрическата част, а в нея ще има изработка на корпуса и монтаж на електроника в него.

Малко предистория

Дядо ми е в деветото десетилетие. С течение на времето той стана влошен на слуха. В продължение на няколко години той използва миниатюрен слухов апарат зад ухото на Siemens. Стига да не си го загубил. Изглежда: те купиха нов и забравиха за проблема, но реших да се объркам и да направя домашно. Има няколко причини за това решение. Първо, въпросът с цената. С поскъпването на долара слуховите апарати поскъпнаха значително. Второ, споменатият екземпляр имаше изключително кратък живот на батерията. Трябваше да се сменят веднъж или два пъти седмично. На трето място, носенето на шапка причиняваше външни шумове, които затрудняваха чуването на разговора. Четвърто, производителността на моноблока и близкото разположение на високоговорителя и микрофона предизвикваха постоянно скърцане при максимална сила на звука и нищо не се чува при средното ниво на звука. Затова реших да убия всички птици с един удар и да направя устройство на AAA батерии, състоящо се от няколко блока.
Слушалката и микрофонът ще бъдат разположени на принципа на кабелни слушалки. А калъфът, който ще съдържа батериите и печатната платка, ще се носи в джоб на панталон или на колан. Той ще трябва да изпълнява функцията на екрана и да предпазва вътрешните елементи от повреда в случай на случайно изпускане или стъпване върху него.

Диаграма на слуховия апарат

Разгледах решението за проектиране на верига на уебсайта за радио едър рогат добитък http://radioskot.ru/publ/unch/karmannyj_slukhovoj_apparat/6-1-0-627 Веригата е доста объркваща. Опитах се да го опростя.

Основният усилвател е чип на Motorola MC34119. Нека да разгледаме листа с данни. Mikruha се състои от 45 транзистора, може да работи от 2V, например от 2 NiMH батерии, които при пълно разреждане ще имат напрежение от 1V на всеки, тоест в количеството от 2V, от което се нуждаем. В същото време микросхемата консумира много малко. Деклариран 2,7 mA. И може да достави до 250 mW мощност на 32-омова слушалка. Доста добри резултати.

Най-простият вариант за включване има минимален комплект за тяло. Но аз, подобно на автора на споменатата схема, в хода на експерименти върху макетна платка, разбрах, че е най-добре да използвате опцията с потискане на високочестотни звуци.

Емпирично взех електретен микрофон от стар телефон на Philips по отношение на качеството на звука, той се оказа значително по-добър от другите микрофони.

Моята версия

успях. (файл на проекта KiCAD) Няколко думи за предусилвателя. Защото Нямах частите на предусилвателя, посочени на диаграмата, реших да експериментирам от това, което имам. И на склад имах баналния KT315B. По време на експериментите се оказа, че първата версия само на един транзистор се оказва най-успешна, а всички следващи имат лошо качество на звука и лошо усилване. Но в същото време, ако се прилага за mikruha и предусилвател общо хранене, тогава предусилвателят започна да се самовъзбужда. Всичките ми опити да разреша този проблем доведоха само до влошаване на звука. В крайна сметка, след като претеглих всички плюсове и минуси, реших, че елегантността на техническото решение има по-малък приоритет от звука и използвах втора батерия за захранване на предусилвателя. Да, теглото и размерите ми се увеличиха, но правя първата експериментална проба и това е простимо. Ето такъв компромис.

Веригата съдържа и друг транзистор - BC547, който превключва чипа на усилвателя в режим на ниска мощност, когато захранващото напрежение падне под 2.0V. Това предотвратява пълното разреждане на основните батерии. Не е така с батериите за предусилвател и въпреки че този момент можеше да бъде решен, реших, че не е толкова критично. Защото измерванията на консумацията на ток показаха, че предусилвателят консумира 10 пъти по-малко ток, а именно 0,6 mA и 6,3 mA, съответно. Като се има предвид това, можем да направим предположение, че батериите на предусилвателя ще се зареждат 1 път на десет зареждания на основните батерии, което е напълно приемливо. С капацитет на основната батерия от 1000 mAh, имаме около 160 часа непрекъсната работа. Може да се предположи, че този заряд е достатъчен за 2-3 седмици работа по 8-10 часа на ден. Което е доста добър индикатор. Веригата съдържа и контрол на силата на звука, който регулира напрежението на електретния микрофон.

Печатка

Всичко по план. Да преминем към печата. Защото Първоначално сглобих частите на макетна платка, реших да ги пренаредя без проблеми на платката, така че нашата платка е THT - pin mounting - много по-удобна в експериментални неща. Напълно възможно е SMD опцията да е по-късно. Направих платката в програмата KiCAD, след това я експортирах в SVG и я отпечатах от векторен редактор. Използвах едностранно фибростъкло. Чертежът е преведен по метода LLT. Тези. отпечатан върху фотохартия на лазерен принтер и загрят с ламинатор. Първоначално се опитах да отделя хартията с изопропилов алкохол - винаги разточвах този вариант с термотрансферна хартия, но тук не успях. Вторият път, когато използвах накисване във вода, почистих остатъците от филма с четка за зъби с паста за зъби. Получи се много добре. Гравирани в железен хлорид. Покрити с розова сплав във вряща вода. Пробита с машина от микроскоп. Нямаше особени проблеми с монтажа, но както винаги се прецаках с огледалния образ, така че краката на Микруха трябваше да бъдат обърнати наопаки.