Электронный стетоскоп

1. Электронный стетоскоп Научный проект для олимпиады «Шаг в будущее» Автор:Гусев Денис Анатольевич, ГОУ лицей №1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 11 класс Научный руководитель:Соловьев Владимир Анатольевич, доцент кафедры ИУ4 МГТУ им. Н.Э. Баумана

2. Цель работы • Целью работы является сборка и тестирование электронного стетоскопа. В работе проводится анализ схемы электрической принципиальной и элементной базы, описывается принцип работы устройства.

3. Обзор существующих устройств • Существует множество аналоговых устройств стетоскопа , предназначенных для разных целей. Чтобы понять с чем мы имеем дело , необходимо провести обзор существующих устройств , выявить их особенности и недостатки.

4. Электронный стетоскоп ЗМ Littmann. Модель 4100WS. • Электронный стетоскоп ЗМ Littmann модель 4100WS обладает специальной встроенной технологией снижения звуков окружающей среды, тем самым позволяет выслушивать человека в самых шумных помещениях. Особенности стетоскопа: встроенный в диафрагму фильтр, позволяет выслушивать три частотных диапазона звуков сердца, легких и других звуков тела Недостатки: Из-за технологии снижения звуков, спектр применения этого стетоскопа значительно сужается, поэтому данная модель может использоваться только для прослушивания человека.

5. Электронный стетоскоп Ebex 2001 K • Сфера применений: Электронный стетоскоп Ebex 2001K был разработан для поиска взрывчатых веществ и в основном используется для отслеживания слабых звуковых волн – передвижения стрелок таймеров, общих компонентов детонаторов и взрывных устройств. Принцип работы : принцип работы устройства состоит в определении и усилении звуковых волн при помощи поисковых головок. Бесконтактная поисковая головка позволяет взаимодействовать с электронными контурами, что делает их доступными для стетоскопа. Особенности: данная модель стетоскопа, обеспечивает пользователя качественными результатами, необходимыеми в некоторых сферах деятельности. Недостатки: стетоскоп Ebex 2001 K тербует от пользователя некоторую подготовку и опыт в использовании. А также Бесконтактная поисковая головка является легко повреждаемым элементом.

6. Стетоскоп электронный CADIscope • Электронный стетоскоп CADIscope обеспечивает прямой контроль звука сердечных сокращений на вмонтированном ЭКГ-дисплее. Врачу предоставлена уникальная возможность визуально проверить акустические данные. Таким образом, идентифицируются даже неслышимые аритмии и тахикардии. Электроды, формирующие треугольник Эйнтховена, обеспечивают надежное ЭКГ-наблюдение. Особенности: воспроизведение диапазона высоких частот. Оптимальное усиление при слабом звуке. Недостатки: данная модель стетоскопа предназначена только для диагностики работы сердечнососудистой системой человека и не может быть использована в качестве универсального устройства.

7. Электронный стетоскоп TMST 3 • TMST 3 это высококачественный, чувствительный инструмент, позволяющий определять проблемы в деталях машин путем детектирования шума или вибрации оборудования Особенности: благодаря щупу этот стетоскоп имеет возможность более тщательно проводить диагностику устройств и выявлять их значительные неполадки. Недостатки: ограниченная сфера использования. Щуп является легко повреждаемым элементом и требует высокой осторожности при его эксплуатации.

8. Принцип работы устройства • Схема электронного стетоскопа представляет однокаскадный микрофонный усилитель, построенный на малошумящем транзисторе VT по схеме с общим эмиттером, регулятор уровня (R7) и интегрированный усилитель DA с необходимыми стандартными цепями коррекции R9, R10, C7, C9. Конденсаторы С2, С3 разделительные, С1, С5 и С8 фильтрующие по питанию. При включенном напряжении питания загорается красный светодиод VD, индицирующий работу устройства. Стетоскоп питается от стандартной батарейки типа `Крона`.

9. Конструкция устройства и сборка • Конструкция устройства представляет собой однокаскадный микрофонный усилитель, построенный на малошумящем транзисторе по схеме с общим эмиттером, также включает в себя регулятор уровня и интегрированный усилитель с необходимыми стандартными цепями коррекции, конденсаторы ёмкостью: 0,22 мкФ и 0,1 мкФ - разделительные, ёмкостью: 47мкФ/16…50 В; 4,7 мкФ/16...50 В; 100 мкФ/16...50 В - фильтрующие по питанию. Все элементы располагаются на печатной плате размером 46х28мм. Устройство питается от источника в 9 В. • Сборка устройства осуществляется на основе схемы электрической принципиальной ,посредством пайки и установки всех элементов на печатной плате (Рис. 1), в соответствии с монтажной схемой (Рис. 2).

10. Конструкция устройства и сборка Сборка начинается с установки резисторов R1…R6, R8, R9,R10, керамических конденсаторов C2…C4, C6, C7, C9 в виду их малого размера. Следующими размещаются электролитические конденсаторы C1, C5, C8. Далее элементы ставятся в следующем порядке: транзистор VT, светодиод VD, сдвиговый переключатель SW. Данная последовательность обусловлена удобством простановки компонентов от середины платы к ее краю. Затем устанавливаются перемычки J1,J2, переменный резистор R7, разъем для наушника Earphone JACK. Далее размещается панель для микросхемы SocketDIP8. Следующим этапом является установка микрофона и разъема батареи. Завершается сборка ячейки вставкой микросхемы DA в панель. Рис. 1 Рис. 2

11. Испытания устройства • После сборки стетоскопа были проведены испытания. Испытание на чёткость передачи сигнала на расстоянии: чёткость передачи сохраняется до 7 метров от непрямого источника звука. Испытание на усиление звука и мелких шумов: значительно усиливается общий звуковой фон (голоса, телевизор, шаги и т.д.); при прослушивании мелкого грызуна отчётливо слышно сердцебиение, частый ритм биения сердца по сравнению с человеком, а также становится слышно дыхание, которое еле уловимо без использования стетоскопа. Испытание на усиление звука (прослушивание хомяка)

12. Выводы по работе • В ходе работы было проведено исследование и сравнение устройств аналогичных стетоскопу NK 134. Была произведена сборка стетоскопа. По окончании сборки проводились исследования работоспособности устройства, стетоскоп показал отличные результаты при исследовании и является пригодным для дальнейшей эксплуатации.