САМОДЕЛЬНЫЙ СЛУХОВОЙ АППАРАТ С АРУ

Простой слуховой аппарат с автоматической регулировкой усиления в корпусе, напечатанном на 3D принтере

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.