Недавно мне показалось, что в моем двигателе стали происходить какие то посторонние шумы. Как выяснить? И перестать беспокоится и начать жить 🙂 или сразу преступить к ремонту. Для подобных целей используется автомобильный стетоскоп. Купить его у нас просто не реально, хорошо если продавец вообще в курсе что это такое. Решено было сделать самому. Для этого нам понадобиться:
Сам медицинский стетоскоп, продается в любой аптеке.
Сначала изготовим мембрану, я брал оцинкованное железо 0.4мм. Делаем из него круг равный большему диаметру ППР вставке в американку. В центре сверлим отверстие 4мм. Затем на спице срезаем шляпку и нарезаем резьбу 4мм. Собираем как на рисунке ниже, в такой последовательности: гайка-шайба-мембрана-резиновая прокладка-гайка-шайба.
Далее нужно срезать широкую часть ППР американки и расточить по внутреннему диаметру (белое кольцо в центре):
Собираем как на рисунках ниже:
Для соединения штуцера с американкой использовал в качестве подмотки ленту фум.
После сборки нужно проверить герметичность, дуем в штуцер воздух либо вовсе на должен выходить, либо с большим трудом.
Вот так это выглядит в законченном виде:
Двигатель слышно очень хорошо, любые скрипы и шумы. А мои опасения к счастью не подтвердились.
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 УНЧ с высоким входным сопротивлением 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 :
- R1=100к-1м (регулировка громкости),
- R2=10к-20к (регулировка чувствительности),
- 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;
- 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 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;
- 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 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,
- 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.
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 PCBWay – всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН
- Сборка печатных плат от $88 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
- Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!
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 предыдущей статье.
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.
