Описание

Микронаушник, или экзамен на халяву!

Микронаушник, или экзамен на халяву!

Вступление
Сессия. Какое жуткое и страшное слово для студента, ведь именно во время сессии с лихвой возвращаются все грехи, долги, прогулы наши. Я это почувствовал впервые, когда пришёл сдавать историю. Учить приходилось много и, естественно, не хотелось проводить время, читая скучные труды великих историков, тем более мне - энергетику, это вряд ли пригодится в жизни. Тут-то и возникла идея создания микронаушника.

Говоря простыми словами, микронаушник – это система, которая посредством превращения звукового сигнала в магнитные волны и принятия их непосредственно в самом ухе помогает вам сдавать сессию без проблем.

Части конструкции можно увидеть на фото:

1. Телефон №1 - нужен вашему подельнику, который будет звонить с этого телефона на телефон №2 и диктовать вам ответы;
2. Телефон №2 - ваш телефон (в моём случае это Nokia 6120 classic), к которому подсоединено устройство с помощью стандартного разъёма наушников 2,5 мм;
3. Блок усилителя + батарея;
4. Стереогарнитура Nokia HS-47. Используется для ответа на вызов с помощью кнопки, а также микрофон для разговора;
5. Катушка - подключается к блоку усилителя (3) вместо динамика;
6. Микронаушник – устройство, которое принимает сигнал, преобразуя его в звуковой.

Звук, а точнее голос вашего подельника выводится телефоном на стандартный разъём 2,5 мм. Далее сигнал идёт на усилитель (темная коробочка), который работает от стандартной батареей «Крона» напряжением 9V. Усиливаясь, сигнал проходит через кнопку и микрофон гарнитуры, а далее попадает на катушку. Так как сигнал электрический, то в катушке он переводится в магнитное поле, которое улавливается мощным микронаушником (далее МН). Сразу скажу, что сигнал идёт монофонический и усилитель тоже моно. Левый и правый каналы имеют один и тот же сигнал, поэтому их можно просто соединить. Катушка одевается на шею, как можно ближе к магнитам.

ВНИМАНИЕ. Все манипуляции со своими ушами вы делаете на свой страх и риск! Запрещается использовать данное устройство, если у вас имеются какие-либо проблемы со слухом.

Чистка уха
Перед «закидыванием» микронаушника в ухо их нужно хорошо прочистить от серы, грязи, иначе есть шанс того, что он застрянет у вас в ухе. Делается это обычными ватными палочками, и желательно, чтобы их вам почистил кто-либо другой, чтобы извлечь максимальное количество нежелательного мусора.

Думаю, понятен смысл работы устройства, перейдём непосредственно к изготовлению.

Изготовление устройства
Для изготовления наушника необходимо.

1. Мобильный телефон (желательно, Nokia).
2. Стереогарнитура Nokia HS-47. Если используете другой телефон, то и гарнитура нужна другая.
3. Для сборки МН необходимо:
а) Телефон головной ТЭМ 1956, 1958 или 2632 1шт.
b) Резисторы SMD - размерность 0805, номиналом 10кОм, 43кОм, 560кОм (по 1 шт. каждого):

с) Конденсатор SMD - размерность 0805, номиналом 0.1мкф * 1шт.

d) Транзисторы SMD - размерность 0805, маркировка BC847C или BC847B * 3шт.

e) Кусочек текстолита либо гетинакса размером 5 на 5 см.
f) Проволока медная, эмалированная, диаметром 0,05 – 0,07 мм. Такой провод можно найти, например, в сломанных китайских настенных часах, которые работают от пальчиковой батарейки:

g) Ненужная пальчиковая батарейка (далее скажу, зачем, пусть пока это будет в секрете).
i) Батарейка типа «таблетка» диаметром 8 мм. Её можно найти в зажигалке с лампочкой.
k) Термоусадку цветом, близким к цвету кожи, либо чёрную. Потребуется около пяти сантиметров.
4. Для сборки усилителя необходимо:
a) 2 батареи типа «крона» напряжением 9V. Одна нужна для питания, а другая будет служить корпусом усилителя. Можно использовать старую негодную батарею.
b) Микросхема LM386N-1. Это и есть интегральная микросхема-усилитель, которая усиливает звуковой сигнал;

c) Конденсатор электролитический 470мкф (микрофарад)/10v(вольт) (нельзя брать конденсатор ниже 10 вольт, т.к. питание цепи осуществляется от 9 вольт). Служит цепью обвязки микросхем (он нужен для её нормальной работы);

d) Конденсатор керамический 0,1мкф

e) Термоусадка. Диаметр термоусадки должен быть равен диаметру большого магнита.

Всё это можно приобрести в магазине электроники. В среднем затраты составляют около 80 рублей.

5. Для изготовления антенны нашего устройства понадобится провод медный, лакированный, диаметром 0,15-0,3мм. Длину берите произвольную, желательно, с запасом. Она зависит от сопротивления и диаметра самой катушки.
6. Мелочи, такие как пару проводов.
Инструменты.

1. Паяльник, припой, флюс либо канифоль.
2. Моток изоленты.
3. Ножницы.
4. Кусачки.
5. Тестер электрический для проверки монтажа, а также для измерения сопротивления катушки.
6. Ну и подручные материалы (понадобится много всякой мелочи: иголка, наждачная бумага, ножовка по металлу, маркер, бумага, лезвие, мозг, эта статья, прямые, либо выпрямленные руки).

По ходу сборки я расскажу много интересного. Теперь приступим.

Сборка
Сборка устройства начинается со сборки усилителя звука. Для начала необходимо сделать корпус: берём батарейку «Крона», которая уже села и нам её не жалко, маркером намечаем линию отреза, примерно 1,5–2 сантиметра от выводов батарейки, распиливаем ножовкой по металлу батарейку и ножиком вытаскиваем внутренности, оставляя только панель с клеммами. На фотографии уже распиленная и очищенная часть корпуса.

Собираем усилитель
В основу схемы усилителя легла стандартная схема из datasheet (паспорта на микросхему), и были убраны элементы обвязки для её упрощения. В итоге:

Большой прямоугольник на рисунке – это микросхема. Обратите внимание на то, что нумерация ножек идёт так: у одного из краёв микросхемы есть видимая «впадина» - это знак. Слева от этого знака первая ножка, счёт идёт вниз, т.е. следующая снизу – это вторая ножка, потом третья, четвёртая, а далее, внимание, счёт переходит на правую сторону, причём пятой будет нижняя ножка, а дальше наверх. На картинке это видно. Также расскажу про общий провод – это провод, куда в конечном итоге «стечёт всё электричество». По-другому, общий - это корпус, минус - общая точка. Соединить нужно таким образом: общий провод выхода телефона с ножками номер 4 и 2, одним концом катушки, минусом батареи. Плюс батареи приходится на шестую ножку.

Первым делом разогреваем паяльник, готовим припой и канифоль (можно использовать флюс). Берём микросхему и припаиваем к ней конденсатор на 470мкф по данной схеме. Соблюдайте полярность. У конденсатора сбоку нарисован значок « - », это указывает на ножку минуса.

Далее соединяем 2 и 4 ножки микросхем, как показано на рисунке. Это будет общей точкой. Причем, третью ножку наполовину складываем.

Следующий этап: припаиваем электролитический конденсатор на 0.1мкф. Он не имеет полярности, поэтому нет разницы в том, какой стороной его припаивать. Также для улучшения качества конструкции приклеим микросхему и керамический конденсатор к большому конденсатору. Сделать это можно с помощью клея.

Далее заново берём распиленную батарейку, а точнее панель с контактами. Будем припаивать питание. Для этого нужно помнить, что полярность должна быть «обратной», потому что мы будем подключать плюс батареи туда, где выход минуса. Припаиваем с помощью флюса два провода, желательно разноцветных и небольших к нашей конструкции.

Теперь усилитель можно на время отложить в сторону. Займёмся проводами.

Берём стереогарнитуру. Мы её будем резать, поэтому сначала подумайте, прежде чем взять ножницы. Она не очень хорошо выполняет свои функции, поэтому не жалко было пустить её в дело. Примеряем длину и режем. Лезвием аккуратно очищаем от верхней изоляции и раздвигаем провода в разные стороны, чтобы не запутаться. Горящей спичкой аккуратно проводим по концам провода – так мы снимаем изоляцию. Зачищаем провода и облуживаем их с помощью паяльника. Далее тестером проверяем распиновку. У меня получилось так:

Спаиваем вместе «левый канал» и «правый канал» в один, а также соединяем два «общих провода».

То же самое делаем со второй частью гарнитуры и припаиваем оба конца к конструкции к усилителю.

Теперь аккуратно помещаем усилитель в корпус, чтобы ничего не замыкало. Корпус обрезаем по размеру, обматываем изолентой а по бокам изолируем картоном. Нужно плотно забить пространство ватой.

В конечном итоге заматываем всё это дело изолентой ради эстетики

Изготовление антенны
Немного теории. Антенна в нашем случае представляет собой катушку индуктивности со своим импедансом сопротивлений. Нам нужно, чтобы сопротивление было 16ом. Диаметр провода от 0,15-0,3мм, но не более, т.к. по закону, чем больше диаметр провода, тем меньше его сопротивление. Если брать толще 0,3мм, то длина проволоки получится слишком большой, а значит, антенна будет толстой. Диаметр антенны выбирайте сами, как можно меньше, но чтобы она свободно одевалась на шею. Рекомендуемый диаметр – 20см.

Как определить диаметр проволоки? Делается это очень просто – берётся спичка и на неё наматывается вплотную проволока.

Из рисунка видно, что примерно на 1мм приходится 5 витков, а значит, один виток примерно 0,2мм. Как раз то, что нужно. Наматывать мы будем следующим образом. Берём кусок картона (желательно, гофрированного), вымеряем нужный диаметр и отрезаем такого же периметра кусок картона. Обклеиваем место расположения катушки полоской изоленты.

Далее, закрепляя один конец проволоки, наматываем около 10 витков. Измеряем сопротивление. У меня получилось 3,7ом. Для сопротивления равного 16омам нам нужно примерно 45-50 витков.

Как только намотали, изолентой склеиваем по периметру, чтобы получить кольцо. Дальше обрезаем картон по направлению антенны (это нужно, чтобы извлечь намотанное кольцо).

Извлекаем, выпрямляем, изолируем, радуемся. Общее сопротивление у меня получилось 18,5 Ом.

Следующий этап – отрезаем провод от наушника. Он двухжильный, как раз такой, как нам нужен. Концы разделываем, зачищаем и припаиваем один из них к самой антенне, потом аккуратно всё изолируем.

Другой конец припаиваем к плате с кнопкой и микрофоном. Один из них – общий, другой – на звуковой сигнал.

В итоге у нас получилось вот такое красивое, а главное полезное устройство. Самое страшное позади.

Микронаушник
Микронаушник – это отдельная часть механизма. В её основе лежит телефон электромагнитный миниатюрный, в моём случае это ТЭМ-1958. Такие телефоны используются в слуховых аппаратах, поэтому вы можете их найти в специализированных магазинах. Я, например, свой вытащил из сломанного аппарата.

Наш телефон на левой фотографии ещё не распаян.

Также придётся собрать небольшую схему, включающую в себя 3 транзистора, 3 резистора и один конденсатор. Схема приведена ниже:

Следует использовать SMD-детали, т.к. это очень сильно уменьшит размер конструкции, а нам важен каждый миллиметр. Маркировка SMD-резисторов: 43кОм – 433, 10кОм – 103, 560кОм – 564, транзисторы в конструкции ВС847С (маркировка 1F) либо ВС847B (маркировка 1G). Российский аналог – КТ3130Б. Конденсатор не имеет никаких внешних маркировок, просто в магазине спрашиваете нужный номинал. Далее печатная плата. которая разработана в программе Sprint-Layout 5.0.

Плата делается с помощью технологии ЛУТ (лазерно-утюжной). Для начала распечатаем на фотобумаге печатную плату. Печатать нужно обязательно на ЛАЗЕРНОМ ПРИНТЕРЕ, потому что тонер, который будет на бумаге, мы «переплавим» на текстолит. Для печати используйте фотобумагу либо глянцевую из журналов. Главное, чтобы тонер не впитался в неё, а остался на поверхности. На всякий случай делаем 2 резервные копии помимо основной.

Далее режем небольшой кусок текстолита либо гетинакса и для уменьшения размеров устройства предварительно шлифуем его, уменьшая в толщине. Шлифуем ту сторону, на которую не нанесён металл (не «золотая» сторона). Также отрезаем нужный кусочек распечатанной платы.

Протираем золотую сторону текстолита спиртом и прикладываем бумагу с печатной платой тонером вниз. Достаём старый советский утюг (можно и новый, если не жалко) и разогреваем его до самой высокой температуры (если нет градуировки, то ставим на режим ЛЁН) и тщательно разглаживаем бумагу по плате. Тем самым мы нагреваем металлический слой текстолита, который плавит тонер на бумаге. Тонер приклеивается к плате, и мы получаем на текстолите зеркальное изображение необходимого рисунка. Даём остыть металлу до комнатной температуры, далее идём в ванную комнату и под струёй теплой воды размачиваем бумагу. Бумага слезает, а тонер остается на плате. В конечном итоге должно получиться так:

На фото видно, что тонер слева и посередине текстолита прилип правильно, а вот справа не полностью. Это не беда, ведь я распечатал на 3 устройства, а собирать мы будем только одно. После получения необходимого изображения на плате её нужно протравить в хлорном железе, которое легко приобрести в любом магазине радиотехники. Продаётся сие чудо в виде песочной субстанции, а при разбавлении водой получается жидкость чайного оттенка. Опускаем плату в раствор и ждём, пока весь металл, не покрытый тонером, растворится в хлорном железе.

После травления режем заготовку на две составные части. Стачиваем до нужного размера напильником. Помните, чем меньше, тем лучше, но не сточите дорожку.

Следующий этап – спайка элементов в одно цельное, рабочее устройство. Для пайки SMD-компонентов хороша паяльная станция, но ввиду того, что я студент (думаю, этим всё сказано), использовал простой паяльник мощностью 25 ватт, с заточенным жалом. Пайку следует производить с помощью флюса либо канифоли. Это самая тяжёлая часть работы, т.к. размер деталей очень маленький. Перед работой я соорудил такой вот держатель из ненужной лампы. На фото справа моя самопальная «паяльная станция» – регулятор напряжения и сам паяльник.

В первую очередь припаиваем резисторы:

Далее конденсатор и уж затем транзисторы.

После спайки промываем плату от флюса и канифоли, если они там остались. Это я делаю старой зубной щёткой, смоченной в бензине. Приклеиваем платы к телефону на супер-клей (советую клей «Контакт») и спаиваем две платы в одном месте.

Далее наматываем вторую «приёмную» антенну. Наматываем 80-100 витков на свободную часть ТЭМа и припаиваем выводы к схеме.

Дальше пробуем подключить питание – маленькую батарейку на 1,5 вольт диаметром 8мм (в народе известна как «таблетка»). В среднем стоимость батарейки составляет 4–6 рублей. Если вы правильно собрали схему и подключили питание, то признак работы устройства – характерный шум в телефоне ТЭМ. Если его нет, то близко поднесите петлю к МП, и если слышен звук, то устройство работает. В этом случае отматываем 10 витков и подключаем заново. Если звук улучшается, то начинаем отматывать по 2-3 витка. Добейтесь оптимального звучания. Так же если не слышен шум, нужно дотронуться до одного из выводов базы транзистора, чтобы возбудить МН. Если помогло – пропаивайте места соеденения (особенно места спайки медной проволоки).

Когда всё готово, настает момент припаивания держателя батареи – фассунг. Изготавливается он из жести, которую можно снять с той самой ненужной пальчиковой батарейки. Вырезаем основную часть (которая является плюсом батареи), а из кусочка текстолита – минус фассунга.

Всё крепим на конструкцию с помощью пайки и клея.

Когда всё готово и МН работает, можно поместить его в термоусадку. Есть вариант как телесного, так и чёрного цвета. Я выбрал чёрный. Засовываем МН в трубу ВМЕСТЕ С БАТАРЕЙКОЙ, а также кусочек тонкой лески, для того чтобы МН можно было легко извлечь из ушного канала. Далее прогреваем и лезвием вырезаем отверстия для батарейки.

Несколько советов

• Что я посоветую первым делом, так это купить аккумулятор типа «Крона» 9v, чтобы не покупать на каждый экзамен новую батарею. Теоретически, одной батарейки хватает на 5 часов работы устройства, но на практике оказалось, что ее хватило только на один экзамен, т.е. примерно на 1-2 часа.
• При изготовлении желательно использовать белую изоленту, т.к. ее не будет видно под одеждой любого цвета (в отличие от черной), а цвет термоусадки близкий к цвету кожи. Также для удобства используйте клипсу, которая идёт в комплекте вместе с гарнитурой.

Заключение
Микронаушник - очень полезная вещь в обиходе студента. С помощью него удалось сдать уже 2 сессии (пользуюсь им, когда сдаю историю, химию и т.д. чисто профессиональные предметы, такие, как физика и математика, я сдаю сам). Устройство не сложно в исполнении и затраты уходят небольшие. Зато каков результат! В магазинах такое чудо стоит порядка 3000-5000 деревянных. А на самостоятельное изготовление ушло около 300 рублей, не считая гарнитуры. Вывод: практично, удобно, дёшево, гениально, а главное, полезно. Напоследок выложу пару фото готовой конструкции.

Эту штуку я советую собрать всем. Работа очень увлекательна, вам понравится. В сборке нет ничего сложного, с ней справится даже новичок. DanilKo Микронаушник, или экзамен на халяву!