Автомобильные электронные стетоскопы схемы. Делаем электронный стетоскоп

Представляем очень простой самодельный технический стетоскоп. Он был сделан с целью тестирования систем подвески и для этой цели использовался уже много лет. Зонды выполнены в виде неодимовых магнитов с приклеенными емкостными микрофонами (электретными). Датчик заливается эпоксидным клеем, так что получается очень устойчивым к повреждению, воде и в то же время он достаточно жесткий, чтобы хорошо передавать вибрации.

Принципиальная схема технического стетоскопа

Сигнал через экранированный кабель от каждого зонда направлен на «коммутатор», который содержит переключатели.

Сигнал регулируется путем изменения коэффициента усиления операционного усилителя чтобы чётко услышать звуки обследуемых объектов. Все питается от 9-вольтовой батареи и ее хватает на пару лет — это чрезвычайно энергоэффективная схема.

Зонды могут крепиться к элементам из стали, поскольку ручка выполнена с использованием неодимовых магнитов диаметром около 1 см и высотой около 5 мм. Конструкция зонда показана на картинке.

Их можно прикрепить в любом месте помня, что соединительные кабеля должны быть расположены безопасным образом. Крепить их можно на рычаги подвески, амортизаторы, а затем пустить в машину через боковую дверь или кабель канал.

Весь комплект держится настолько туго, что ни один зонд не отсоединился и не сдвинулся, несмотря на движение с хорошей скоростью (важно правильно расположить провода).

Зонды имеют номера и прикрепляют их к местам, описанным на центральном блоке. Во время теста вы можете включить зонды и послушать звук из одного, двух или сколько зондов вы хотите услышать.

Это устройство, которое кстати очень распространено в строительстве и обслуживании технических машин, позволило найти много интересных неполадок на протяжении многих лет — именно поэтому, несмотря на его примитивное исполнение оно заслуживает публикации.

Авто стетоскоп - вещь для водителя нужная. С его помощью можно прослушать работу силовых агрегатов автомобиля и по звуку найти вероятные проблемы. Стетоскоп отлично передаёт все аспекты звука даже в недоступных местах, куда ухом не подлезешь. Стоят авто стетоскопы недёшево, ну и продаются не всюду. Потому разглядим, как сделать самодельный авто стетоскоп. Может быть, по чертам он будет уступать покупному, но его довольно для диагностики большинства дефектов.

Механический авто стетоскоп

Для его производства не пригодится находить особых деталек и паять электронные схемы. Он предназначен для прослушивания что и где стучит в движке, также для прослушивания подшипников на предмет износа либо отсутствия смазки.

Простой стетоскоп делается из отрезанного горлышка обыкновенной пластмассовой бутылки. Чем обширнее сливное отверстие бутылки и её пластмассовая пробка, тем она больше выудит звуковых вибраций. Итак, отрезаем горлышко бутылки аккурат после окончания резьбы (до расширения горлышка). Рваный край нужно кропотливо, как можно ровнее обработать. Потому что к нему предстоит наклеить узкую пластиковую деталь, и зазоров меж горлышком и пластиком быть не должно.

Пластик будет нужно совершенно тонкий и довольно узкий. В таковой обычно запаивают продукты и продукты. В центре обрезанного кусочка пластика (обрезаем в виде круга по поперечнику горлышка бутылки) проделываем отверстие и вставляем длиннющий узкий болт поперечником 3-4 мм. Шляпка болта должна размещаться с внутренней стороны пробки. А наружу должен выступать длиннющий конец болта, который фиксируется гайкой с шайбой. Зажимая гайку - не переусердствуйте, чтоб не продавить пластик. Сейчас пластмассовый круг с болтом приклеиваем к пробке-горлышку.

Дальше в самой крышечке бутылки, навёрнутой на резьбу горлышка, тоже проделывается отверстие. Туда нужно воткнуть полихлорвиниловую трубку из под капельницы. Потому поперечник отверстия делается подходящим поперечнику трубки. Заместо трубки подойдёт резиновый жгут. Трубка вставляется в пробку и место контакта заклеивается. Подберите клей, который не разъедает пластмассу.

В принципе, самодельный авто стетоскоп готов к работе. Свободный конец трубки прикладывается к уху, а к работающим агрегатам автомобиля прикладывается конец болта. Болт снимает звуки, а пластмассовая вставка играет роль мембраны. Далее звуковые колебания по трубке поступают в ушную раковину. Вышло практически как у докторов, с той только различием, что звук не таковой звучный, потому оглохнуть от него водителю не угрожает.

Электрический авто стетоскоп

Самодельный электрический стетоскоп, в отличие от механического, способен более точно передавать звуковые колебания. Также позволяет регулировать уровень громкости и чувствительности. База электрического стетоскопа с усилителем звуковой частоты - это микросхема DA1 типа К140УД6. Два резистора R1 и R2 задают режимы работы микросхемы. Коэффициент усиления определяет значение сопротивления резистора R3. Транзисторы VT2 типа КТ361 и VT1 типа КТ315 подключаются по схеме эмиттерных повторителей, тем усиливая выходной сигнал по току. Головные телефоны ТЭМ-2 служат нагрузкой усилителя. Датчик вибрации можно сделать из пьезокерамической головки (В1) от старенького проигрывателя.

Пьезодатчик конвертирует вибрационные колебания в электронные, которые дополнительно усиливаются усилителем DA1. Можно использовать в качестве пьезодатчика (В2) пьезоизлучатель ЗП-22 либо ЗП-1 от электрических игрушек и часов. Они отлично воспроизводят звуковые частоты в спектре 800-3000 Гц, рациональные для людского слуха. Если нужно, дополнительным усилителем звуковой частоты можно усилить звуковой сигнал. В данном случае сигнал поступает с выхода операционного усилителя DA1. Корпус стетоскопа для микросхемы можно сделать на своё усмотрение. А в качестве передатчика звукового сигнала служат наушники.

Некоторое время назад один мой читатель, которому я очень благодарен, прислал мне материал, на основе которого я написал эту статью.

Итак, самый дешевый способ получить электронный стетоскоп — это сделать его самостоятельно. Я этого сам не делал, признаюсь. Но ниже Вы найдете несколько видео, где подробно показано, как это можно сделать, используя головку стетоскопа и микрофон. Это действительно просто.

Замечу, что на самом деле в результате получится не совсем стетоскоп. Видео описывает, как сделать микрофон для сердца. Использовать это устройство можно для записи звука сердца, но слушать сердце, используя только это устройство, нельзя. Да и не надо, хороший традиционный стетоскоп может дать столь же качественный звук, как и электронный, если не лучше. Впрочем, при желании можно кое что добавить, и тогда слушать Вы так же сможете. Чуть ниже расскажу.

Добавлю немного про качество звука:
1. Качество звука будет тем выше, чем выше качество взятой головки стетоскопа и микрофона.
2. Если записывать звук в компьютер напрямую, то качество записи будет посредственным. Лучше использовать аудиоинтерфейс, он же звуковая карта, он же аналогово-цифровой преобразователь. Это специальное устройство, предназначенное для превращения звука в цифровой код. Компьютер это делает хуже. Такие устройства кое-чего стоят, поэтому имеются скорее у музыкантов и аудиофилов. Альтернативный вариант — записывать на портативный аудиорекордер. Я думаю, что качество записи будет выше, чем при записи на РС. Например на ZOOM H2N . Этой моделью я пользовался, так что могу сказать точно. Этот диктофон имеет гнездо для подключения внешнего микрофона. Есть так же возможность подключить наушники. В этом случае Вы сможете не только записывать звук, но и слушать его. Словом, записывать звук на диктофон и проще, и качественнее. Эта модель — ZOOM H1 — дешевле, но так же должна подойти.

Очень хороший вариант для визуализации звука сердца я описал в .

Теперь про программы для анализа и обработки звука. Есть несколько неплохих бесплатных вариантов. Первый — Audacity . Это мощная программа для записи и обработки аудио. Есть упрощенный вариант Thinklabs Audacity . Вот видео для иллюстрации:

Второй вариант — TwistedWave Online . Программа работает в браузере и в бесплатном варианте имеет некоторые ограничения. Нуу, принимает файлы моно и не длиннее 5 минут. Больше Вам и не надо.
Зачем Вам эти программы?
1. Визуализация звука очень помогает понять, что же именно Вы слышите. Это один из мощнейших инструментов обучения аускультации.
2. Звук можно обработать. Обработать как и зачем? Полезно и интересно эквалайзером убрать одни частоты и сделать громче другие. Например, обрезать частоты ниже 100 Гц и получить эффект выслушивания через мембрану. Или, наоборот, убрать все, что выше 100 Гц и получить эффект выслушивания через воронку. Или поискать диапазон, где находится интересный звук, и сделать его громче, заметнее.

Есть ряд профессиональных программ. Я очень люблю TRIUMPH от AUDIOFILE.

Чего я не знаю, так это как подключить стетоскоп к iPhone. Есть, как кажется, хорошая программа для фонокардиографии Thinklabs Stethoscope App, но я уже несколько лет не могу подключить стетоскоп к этой программе. Так же ничего не могу сказать про Android.

Хорошо известен простой и распространенный медицинский прибор, традиционно и привычно висящий на шее практически каждого врача-терапевта - это стетофонендоскоп , называемый чаще просто как фонендоскоп или стетоскоп . Им можно прослушать сердце и легкие, а можно, при необходимости, и какое-либо механическое устройство в процессе его работы, например, механический станок, двигатель и т.д. Полезный прибор.

Но... Кроме медиков и механиков, к сожалению, этим же замечательным акустическим прибором успешно пользуются и те, кто прослушивают стенки, полы и потолки в офисах, частных домах и квартирах. Однако интересуют их совсем НЕ стенки, а то, что ЗА стенкой.

И делают это они не только из желания узнать подробности очередного семейного скандала у соседей...

Особенно просто подобное любопытство удовлетворяется в случае стен, а также полов, потолков и т.д. изготовленных из железобетонных панелей. Хотя, надо отметить, и кирпичные стенки не всегда являются надежным препятствием для подобного, акустического и безэлектронного способа получения информации.

Кстати, нет друзей среди медиков - сгодится такой простой и известный прибор как... стеклянный стакан. Тонкий стакан - неплохой акустический резонатор. Пользоваться им - и лучше, и комфортнее, и удобнее, чем неподвижно сидеть у стенки, просто прижав к ней любопытное ухо. Конечно, со стаканом - приятнее: все-таки технический прибор, хотя и без уже привычной электроники.

Однако следует отметить, что лучше чай в стакане, а не ухо.

Упомянутые выше акустические приборы - фонендоскоп и стакан-резонатор дают хорошие эффекты, но, конечно, фонендоскоп лучше. Но подобные приборы требуют постоянного присутствия "пользователя”. Это создает некоторые трудности и вносит определенные ограничения в такой способ получения информации.

К большому сожалению, для обладателей ценной информации у данной проблемы есть достаточно простое и сравнительно дешевое решение.

Речь идет о применении в качестве микрофонов чувствительных к вибрациям элементов - пьезокристаллов . Это могут быть пьезоэлементы, например, из обычных звукоснимателей для проигрывателей уже устаревших, виниловых пластинок - ГЗП-308 и др. Это могут быть пьезоизлучатели, например, от электронных часов, игрушек и т.д. - ЗП-1, ЗП-22 и др.

Используя подобные элементы и чувствительные, малошумящие усилители (УНЧ) с соответствующим входным сопротивлением (рис. 1 - 3) можно обойтись и без прикладывания уха к стене - непосредственно, через стакан или пользуясь фонендоскопом. Для реализации возможностей указанных элементов необходимо приклеить такой кристалл к стене эпоксидным клеем и подключить данный кристалл к усилителю короткими проводами. Получается прибор с неплохими качественными характеристиками - микрофон-стетоскоп. Оказывается железобетонные стены в панельном доме, а также тонкие кирпичные, очень хорошо передают звуки из соседних комнат и не препятствуют такому способу получения звуковой информации.

В составе микрофонов-стетоскопов лучше использовать большие и плоские пьезокристаллы.

Схемы простых стетоскопов на ОУ

На рисунке 1 представлена схема простого и двойным источником питания. Источником сигнала служит пьезоэлемент или пьезоизлучатель. Микрофон-стетоскоп.

R4С4, С2, С3 обеспечивают устойчивость УНЧ (на ВЧ). Конденсаторы С2, СЗ размещают максимально близко к ОУ.

Рис.1. Схема простого УНЧ с высоким входным сопротивлением и двухполярным источником питания. (Микрофон-стетоскоп).

Элементы для схемы на рисунке 1:

• R3=1м-2м, R4=10;
• С1 =0.1 мкФ - 1.0мкФ, С2=0.1 мкФ - 0.ЗмкФ, С3=0.1 мкФ-0.ЗмкФ, С4=0.1 мкФ;
• А1 - ОУ - 140УД12, 140УД20, 140УД8 или любые другие ОУ с внутренней коррекцией;
• В2 - пьезоизлучатель ЗП-1, ЗП-22 или аналогичные.
• Т - ТМ-2А или аналогичные.

На рисунке 2 представлена схема простого УНЧ с высоким входным сопротивлением и одним источником питания. Источником сигнала служит пьезоэлемент или пьезоизлучатель. Микрофон-стетоскоп.

R4С4, С2 обеспечивают устойчивость УНЧ (на ВЧ). Конденсатор С2 размещают максимально близко к ОУ.

Рис. 2. Схема простого УНЧ с высоким входным сопротивлением и однополярным источником питания. (Микрофон-стетоскоп).

Элементы для схемы на рисунке 2:

• R1=100к-1м (регулировка громкости),
• R2=10к-20к (регулировка чувствительности),
• R3=1 м-2м, R4=10, R5=136=1 м-2м;
• С1 =0.1 мкФ - 1.0мкФ, С2=0.1 мкФ - 0.ЗмкФ,
• С3 - отсутствует, С4=0.1мкФ, С5=0.1 мкФ-1 .ОмкФ;
• Т1, Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные комплементарные (парные) транзисторы;
• В1 - пьезоэлемент ГЗП-308, ПЭ-1 или аналогичные;
• Т - ТМ-2А или аналогичные.

На рисунке 3 представлена схема УНЧ с высоким входным сопротивлением , двойным источником питания и корректором АЧХ . Источником сигнала служит пьезоэлемент или пьезоизлучатель. Микрофон-стетоскоп с достаточно высокими параметрами!

Первый каскад УНЧ (ОУ А1) обеспечивает предварительное усиление сигнала и согласование с корректором АЧХ (темброблок или эквалайзер). После корректора и регулятора громкости сигнал подается на усилитель мощности на ОУ А2 и Т1 и Т2. На выходе - телефон или динамический громкоговоритель (Т1 и Т2 - КТ502 и КТ503).

R8С4, С5, С6, С7, С8 обеспечивают устойчивость УНЧ (на ВЧ). Конденсаторы С5, С6, С7, С8 размещают максимально близко к ОУ. С2, R5 обеспечивают гальваническую развязку между ОУ А2 и предыдущей схемой. Это минимизирует разбаланс нуля на выходе ОУ А2.

Подключение датчика к УНЧ осуществляется с помощью экранированного провода.

Рис. 3. Схема простого УНЧ с высоким входным сопротивлением, двухполярным источником питания и корректором АЧХ. (Микрофон-стетоскоп).

Элементы для схемы на рисунке 3:

• R1=100к-1м, R2=10к-20к (регулировка чувствительности),
• R3=100к-200к,
• R4=5к-100к (регулировка громкости),
• R5=100к-1 м (R5>>R4),
• R6=10к-20к (регулировка чувствительности),
• R7=100к-200к, R8=10;
• С1 =0.1 мкФ-1.0мкФ, С2=0.1 мкФ-1.0мкФ, С3=0.1 мкФ-1.0мкФ,
• С4=0.1 мкФ, С5=0.1мкФ-0.3мкФ, С6=0.1мкФ-0.3мкФ,
• А1 - ОУ - 140УД8, 140УД12, 140УД20 или любые другие ОУ с внутренней коррекцией (желательно) и в типовом включении;
• Т1, Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные комплементарные (парные) транзисторы;
• В1 - пьезоэлемент ГЗП-308, ПЭ-1 или аналогичные;
• В2 - пьезоизлучатель ЗП-1, ЗП-22 или аналогичные;
• Т - ТМ-2А или аналогичные.

Тот же эксперимент можно повторить, но уже с оконным стеклом. В данном случае пьезокристалл крепится к стеклу. При этом для обеспечения скрытности пьезокристалл крепится к стеклу близко у рамы! Прикрепить его к стеклу можно и со стороны улицы. При этом хорошо слышно все, что происходит в комнате.

Неплохо слышно даже если прикрепить кристалл к внешнему стеклу в случае двойной рамы. Даже двойная рама не защищает полностью! И можно поверить, что при использовании пьезокристалла относительно большой площади (1-2 кв. см), малошумящего и чувствительного усилителя звук будет достаточно громким и отчетливым.

Аналогичный опыт может быть проведен со столом. Оказывается, традиционная ДСП-плита стола с прикрепленным пьезокристаллом может быть прекрасным микрофоном, обеспечивающим хорошее качество звука. Больше площадь поверхности стола, обычно сделанного на основе ДСП-плиты, - выше качество звука.

Стетоскоп с дистанционным датчиком

Для данных опытов провод, соединяющий кристалл с усилителем, должен быть, конечно, экранированным. При его длине более 50 см лучше воспользоваться малошумящим усилителем с дифференциальным входом (рисунок 4).

На рисунке 4 (а) представлена схема УНЧ с дифференциальным входом, высоким входным сопротивлением, двойным источником питания и корректором АЧХ.

Источником сигнала служит пьезоэлемент или пьезоизлучатель. Микрофон-стетоскоп с достаточно высокими параметрами! Первый каскад УНЧ (ОУ А1) обеспечивает предварительное усиление сигнала при ослаблении синфазной составляющей помехи, а также согласование с корректором АЧХ (регуляторы тембра и эквалайзеры).

После корректора АХЧ и последующего регулятора громкости сигнал подается на усилитель мощности на ОУ А2 и Т1 и Т2. На выходе - телефон или динамический громкоговоритель (Т1 и Т2 - КТ502 и КТ503). R8С4, С5, С6, С7, С8 обеспечивают устойчивость УНЧ.

Конденсаторы С5, С6, С7, С8 размещают максимально близко к ОУ. С2, 135 обеспечивают гальваническую развязку между ОУ А2 и предыдущей схемой. Это минимизирует разбаланс нуля на выходе ОУ А2.

Для обеспечения корректной работы дифференциального усилителя необходимо выполнить условие R1=R2, R3=R4 (или точнее R3/R1=R4/ R2) с максимальной точностью (1%, 0.1% и т.д.): чем точнее, тем лучше.

Для обеспечения необходимого баланса рекомендуется один из резисторов выполнить переменным, в качестве такого переменного резистора целесообразно использовать высокоточный резистор-подстроечник с внутренним редуктором. Подключение датчика к УНЧ осуществляется с помощью витой пары в экране.

Рис.4. Схема простого УНЧ с высоким входным сопротивлением, дифференциальным входом, 2-полярным источником питания, корректором АЧХ (а) и подключением удаленного пьезодатчика (б). (Микрофон-стетоскоп).

Элементы для схемы на рисунка 4, а:

• R1 = R2=100к-500к, RЗ= R4=1м-5м,
• R0=5к-100к (регулировка громкости),
• R5=100к-1 м (R5<
• R6=10к-20к (регулировка чувствительности), R7=100к-200к, R8=10;
• С1- отсутствует, С2=0.1 мкФ - 1.0мкФ, С3=0.1 мкФ-1.0мкФ,
• С4=0.1мкФ, С5=0.1мкФ-0.3мкФ, С6=0.1мкФ-0.3мкФ,
• С7=0.1 мкФ-0.ЗмкФ, С8=0.1мкФ-0.3мкФ;
• А1 - ОУ - 140УД8, 140УД12, 140УД20 или любые другие ОУ с внутренней коррекцией (желательно) и в типовом включении;
• Т1, Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или аналогичные комплементарные (парные) транзисторы;
• В1 - пьезоэлемент ГЗП-308, ПЭ-1 или аналогичные;
• В2 - пьезоизлучатель ЗП-1, ЗП-22 или аналогичные;
• Т - ТМ-2А или аналогичные.

На рисунке 4 (6) - схема подключения удаленного пьезодатчика (пьезоэлемента или пьезоизлучателя) к усилителю с дифференциальным входом и высоким входным сопротивлением - УНЧ, схема которого представлена на рисунке 4 (а).

Заключение

Здесь используется техника, собираемая "на коленках’". Просто и дешево! И часто очень эффективно!

И не требует высокой квалификации в области электроники!

Применение электронных средств вместо фонендоскопа или стакана-резонатора позволяет не только решить проблему присутствия, но и дает, например, возможность осуществлять регистрацию данных на магнитофон, выполнять дистанционный контроль и т.д.

ВНИМАНИЕ! Вся информация предоставлена в ознакомительных целях и для понимания какие есть возможности, а также для экспериментов и для принятия необходимых защитных мер.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.