Самодельный слуховой аппарат с ару. Простой слуxовой аппарат Как сделать слуховой аппарат

Слуховой аппарат это устройство предназначенное для людей с плохим слухом (врожденным или приобретенным с возрастом).
По-сути это просто- напросто обыкновенный микрофонный усилитель в миниатюрном исполнении, предназначенный для повседневного применения.

Слуховые аппараты в общем-то имеются в продаже и ассортимент их достаточно велик, но можно изготовить слуховой аппарат самостоятельно - так будет гораздо дешевле.

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, а в качестве наушников можно применить наушники от плеера или телефона.

Схема самодельного слухового аппарата

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 устанавливается 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 ставить 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.

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.

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. Кликните на схеме, чтобы её увеличить

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 (). 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.

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

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.