Как сделать слуховой аппарат своими руками

Прочее

При просмотре телепрограмм людям с пониженным слухом требуется чрезмерная громкость звукового сопровождения. Это мешает окружающим. Предлагаемый слуховой аппарат (рис.1) устраняет эту проблему. Он выполнен всего на двух транзисторах, обладая при этом высокой чувствительностью.

Излучателем звука служит микротелефон ТМ-2А, При выборе источника питания автор руководствовался рациональным соотношением цена/ электрическая емкость/габариты и, что не менее важно, удобством конструкции токосъемников. Предпочтение следует отдать батарее “Крона”, поскольку потребляет слуховой аппарат ток менее 1 мА, Резистор R1 служит для регулировки чувствительности (громкости).

Усилитель смонтирован на монтажной плате. В качестве корпуса для аппарата использован футляр размерами 30x40x130 мм.

Микрофон ВМ1 — электретный, типа DH9767. Его вывод, соединенный с корпусом, должен идти на питания. В устройстве микрофон вставлен в поролоновую подушечку. В месте размещения микрофона в корпусе сделано несколько отверстий 02 мм. Телефон BF1 вставляется в гнездо, рядом с которым находится резистор R1. Компоновка устройства показана на рис.2. Конденсатор С1 — К53-1, остальные — К50-16. Настройка производится резистором R4. Главное — не допустить самовозбуждения из-за акустической обратной связи (свиста и воя в телефоне) при хорошей слышимости.

Для улучшения разборчивости речи после усилителя рекомендуется включить активный фильтр по предлагаемой схеме (рис.2) Фильтр содержит три RC-цепочки АЧХ фильтра показана на рис.3. Подъем характеристики находится в зоне лучшей разборчивости речи.

Микротелефон ТМ-2А из коллекторной цепи транзистора VT2 (рис.2 в статье) перенесен в змиттерную цепь выходного транзистора фильтра (рис 2). Подключается фильтр к коллектору транзистора VT2.

Слуховой аппарат. Часть 1

Сегодня мы будем делать слуховой аппарат. Видео будет состоять из двух частей. В этой я опишу электрическую часть, а в следующей 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 следующее. (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

Далее будет вторая часть, посвященная механической обработке корпуса и сборки аппарат в единое целое. Пишите вопросы в комментариях. Рад буду узнать если это видео кому-то поможет сделать что-то похожее. До встречи.

Тема: Самодельный слуховой аппарат

Прошу помощи у опытных электронщиков в создании слухового аппарата отцу.
А именно нужны принципиальные схемы несложных (негромоздких) экономичных предварительных малошумящих усилителей с АРУ и/или компрессией и обязательно низковольным питанием.
На даный момент мною собран уже второй вариант слухового аппарата карманного типа на 6-ти транзисторах и с питанием от 2-х батареек ААА (45х47мм). Схема работает замечательно, но из-за того что имеет высокую чувствительность ей нехватает динамического диаппазона. Кроме того, за-за того, что эту коробочку приходится носить в кармане, очень сильно мешает шуршание при трении корпуса об одежду при движении. Т.к. отец слабо слышит звуки свыше 1кГц, пришлось делать подъем на ВЧ, а из-за этого схема оказалась сильно чувствительна ко всяким шуршащим, щелкающим и звякающим звукам.
Если у кого есть наработки в области микрофонников с АРУ и низковольным питанием, или свежие идеи — говорите не стесняйтесь.
З.Ы. Покупать промышленный дорого, менять каждый день батарейки невыгодно. Также прошу не засорять тему дискусией о том, что слуховой аппарат должен выбрать и настраивать врач, зачем вообще я не пойду и куплю готовый. Только схемотехника.
Схема: http://s018.radikal.ru/i528/1201/5c/4abc505f37c6.jpg
Печатка: http://s017.radikal.ru/i424/1201/81/9c9e4e69fcde.jpg

Вложения

• Слуховой аппарат.zip (581.6 Кб, Просмотров: 6101)

23.01.2012, 00:35 #2

Регистрация 04.01.2012 Сообщений 7

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).

23.01.2012, 00:52 #3

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

Регистрация 16.02.2008 Адрес Восток, дело тонкое, может быть и Дальним Сообщений 444

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.

Вложения

• К237УН1_электронное ухо.doc (592.5 Кб, Просмотров: 5909)
• УНЧ К504 Microsoft Word.doc (105.5 Кб, Просмотров: 3943)

Последний раз редактировалось Exmaxine; 23.01.2012 в 01:02 .

23.01.2012, 01:07 #4

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

Регистрация 21.08.2007 Адрес г.Светловодск Сообщений 231 Позывной UR3VCD

Добавлено через 6 минут(ы) :

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

Последний раз редактировалось ur3vcd; 23.01.2012 в 01:07 .

23.01.2012, 01:14 #5

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

Регистрация 16.02.2008 Адрес Восток, дело тонкое, может быть и Дальним Сообщений 444

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.

Вот ссылки: http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=турута е.ф. предварительные усилители низкой частоты. дмк%2C москва%2C 2008.&source=web&cd= 6&ved=0CGcQFjAF&url= http%3A%2F%2Fknigi.t r200.net%2Fv.php%3Fi d%3D1591326&ei=6YscT 4qzKomgOrGE1JwL&usg= AFQjCNEGivibd39W2h_I hw206-VTEw1wmw&cad=rjt

Последний раз редактировалось Exmaxine; 23.01.2012 в 01:26 .

23.01.2012, 01:15 #6

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

Регистрация 21.08.2007 Адрес г.Светловодск Сообщений 231 Позывной UR3VCD

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)

23.01.2012, 13:01 #7

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

Регистрация 21.08.2007 Адрес г.Светловодск Сообщений 231 Позывной UR3VCD

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.

23.01.2012, 15:18 #8

• Просмотр профиля
• Сообщения форума
• Личное сообщение
• Записи в дневнике
• Домашняя страница

САМОДЕЛЬНЫЙ СЛУХОВОЙ АППАРАТ С АРУ

В данной статье я хочу поделиться опытом изготовления простого слухового аппарата для родственника. Раньше человек использовал миниатюрный китайский аппарат, сделанный в виде миниатюрной гарнитуры, вкладывающейся в ухо, однако не устраивало качество его работы, наличие свиста (обратной связи) при увеличении громкости и быстрый разряд батареи. Нужно сказать что качественные миниатюрные слуховые аппараты известных производителей обеспечивают качественную работу, но стоят очень дорого, а китайские подделки обычно работают довольно плохо, хоть и стоят очень дешево.

Небольшой прибор, описанный в этой статье, хоть и не миниатюрный, но обеспечивает гораздо лучшее качество чем дешевые китайские устройства. Аппарат представляет собой небольшую пластиковую коробочку, к которой можно подключить внешние наушники. Питается устройство от одного литий ионного аккумулятора. Микрофон установлен в корпусе, на расстоянии от ушного телефона, поэтому уменьшается вероятность возникновения акустической обратной связи и появления неприятного свиста. В схеме реализована система автоматического регулирования усиления (АРУ). Такая система должна быть в любом более-менее качественном слуховом аппарате. Она позволяет предотвратить резкие скачки громкости и повышает разборчивость речи. Также АРУ повышает удобство использования прибора, избавляя пользователя от необходимости постоянно крутить ручку громкости при изменении расстояния от источника звука.

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.

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 (посмотреть даташит). 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.

Корпус разработан в программе SolidWorks и напечатан на 3D принтере пластиком ABS. Корпус состоит из двух деталей — коробки и крышки. Большинство деталей установлено в коробке, на крышке устройства установлен регулятор громкости и находится отверстие для микрофона. Сам микрофонный капсюль установлен на печатной плате на отрезках жесткого медного провода такой длины, чтобы верхняя часть капсюля располагалась на уровне верхней плоскости крышки аппарата.

Используемые компоненты, тип которых не указан на принципиальной схеме:

• транзистор Q1, Q2, Q3 — BC546, BC547, BC549
• транзистор Q4 — 2N7000
• диоды D1, D2, D3 — 1N4148

Некоторые детали, используемые в этом слуховом аппарате можно заказать здесь:

Видеоролики об изготовлении этого слухового аппарата (разводка платы, печать корпуса, сборка и т.д.)