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”.
Недавно близкому для меня человеку понадобился слуховой аппарат. Во многих странах людям со слабым слухом такие аппараты предоставляются бесплатно, но бесплатный сыр...
Перед вами один из бесплатных аппаратов, такие можно в китае купить за 2-3 доллара.
Есть хорошие аппараты, но цена на них явно больше 2-х трех долларов.
Заводской аппарат не устраивал тем, что обладал малой чувствительностью и нестабильным усилением, а так же имел батарейное питание, а это лишние затраты на покупку батареек.
Вскрыв китайский аппарат стало ясно почему у него малая чувствительность. Как видим схема примитивная, построена на паре транзисторов, хотя и качество звука неплохое.
В итоге мною было изготовлено несколько схожих аппарата. Один из этих аппаратов довольно громоздкий, но обладает очень хорошей чувствительностью и функцией авто регулировки усиления. Оконечный каскад построен на микросхеме MC34119, которая может отдавать в нагрузку мощность до 250 милливатт, поэтому к такому аппарату можно подключать буквально любые наушники. Данный аппарат был снабжен довольно емким литий ионным аккумулятором, одной зарядки хватит на несколько дней работы. К сожалению не сохранил ни схемы, ни фотографии.
Второй аппарат не менее хорош, он построен полностью на транзисторах.
Пара каскадов предварительного усиления, далее каскад автоматической корректировки громкости и оконечный каскад в коллекторную цепь которого подключается высокоомный наушник.
Как работает автоматическая регулировка громкости. В начальном этапе напряжение с конденсатора С5 , который заряжается резистором R8 подается на базу транзистора первого каскада для того, чтобы обеспечить максимальное усиление.
По мере нарастания входного сигнала, например при громком разговоре в вблизи аппарата, сигнал на выходе второго предварительного каскада также нарастает, и как только напряжение дойдет до величины отпирания кремниевых транзисторов, а это 0,6 - 0,7Вольта, транзистор срабатывает, через его открытый переход и резистор R6 емкость C5 будет разряжаться, этим понижается напряжение на базе первого транзистора и снижается чувствительность аппарата, усиление плавно нарастает через несколько секунд, по мере заряда конденсатора C5.
Такая функция должна иметься в любом нормальном слуховом аппарате, она обеспечивает стабильный звук в наушнике не зависимо от громкости разговора.
Недостатком данного аппарата является критичность к наушниками, тут он нужен с высоким сопротивлением. Наушники от гарнитуры смартфонов имеют сопротивление от 20 до 35 ом, мне же пришлось изрядно попотеть, чтобы найти наушник с сопротивлением катушки в 50 Ом, но с таким наушником звук просто идеальный, хотя прибор может работать и с более низкоомными наушниками.
Достоинств много, высокая чувствительность, функция подавления громких шумов, низковольтное питание и малый ток потребления.
Такой прибор можно запитать всего от одной батарейки, а если вам удастся найти малогабаритный никель металл гидридныый аккумулятор, то ваш аппарат вполне может конкурировать с китайском собратом с точки зрения эргономики.
Я же использовал малогабаритный литий ионный аккумулятор от блютуз гарнитуры. Еще одной фишкой схемы является широкий диапазон входных напряжений. В диапазоне от 0,8 до 4-х вольт устройство работает отлично.
Печатную плату этого варианта развел для DIP компонентов, получилась плата довольно компактной.
Позже решил попробовать с SMD монтажом
Плата получилась почти в два раза компактней, но паять смд - очень трудная задача. Микрофоне электретный, он в своем составе уже содержат один усилительный каскад. В последней версии слухового аппарата использовал довольно высококачественный микрофон от хорошей гарнитуры.
Электретные микрофоны имеют полярность, если смотреть на микрофон со стороны контактов, то вы увидите дорожку, которая идет от корпуса микрофона к одному из контактов, именно этот контакт и является массой. Но на всякий случай советую прозвонить микрофон, один из щупов мультимера стыкуется с корпусом микрофона, вторым поочередно касаемся контактов, так намного легче определить где масса.
У моего отца с годами появились проблемы со слухом, и. по рецепту, в магазине "Медтехника" ему после целого года ожидания выдали "чудо техники XXI века" - слуховой аппарат. Это был обыкновенный слуховой аппарат для слабослышащих, выпускаемый нашей родной" и все еще "совковой" радиопромышленностью.
Сделан он был очень плохо: схемное решение и элементная база давно устарели, качество сборки и деталей оставляли желать лучшего, а уж параметры - просто никакие! "Чудо техники" работало плохо (почти не компенсировало потерю слуха) и недолго (очень быстро "сдохли" миниатюрные аккумуляторы). Да и самой "зарядки" хватало ненадолго.
В открытом недавно "Центре протезирования слуха" предложили аппарат нового поколения с программированием параметров слуховою канала. Вроде бы, хорошо, но цены у них - "кусачие", да и, как выяснилось позже, глубокую потерю слуха они компенсировать тоже не могут.
Вот и пришлось решать эту проблему самому. А с чего начать? От пьезокерамического микрофона (представляете, он до сих пор применяется в слуховых аппаратах!) я решил сразу отказаться, т.к. его АЧХ - полное убожество. 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.
Электромагнитный телефонный капсюль, выполненный явно по образцу ТМ-4М (эдакий анахронизм, упорно не желающий становиться реликвией прошлого века), я тоже забраковал. Его АЧХ - под стать пьезокерамическому микрофону, а отдача (из-за высокого сопротивления обмотки) - низкая. С такой отдачей действительно никакой коррекции слуха не получится. Для этой цели я посчитал подходящими обыкновенные вкладные (в ухо) стереонаушники от портативных плееров.
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 устанавливают 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 nставить 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.
Слуховой аппарат 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.
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.
Литература: 1. Справочник радиолюбителя/Под ред. Г.М. Терещука, К.М. Терещука, С.А. Седо-ва.-К.: Вища шк., 1981.
