Подойдет и шлемофон
Вопрос от редакции альманаха Сделай сам, г. Москва
Как организовать проводную связь, чтобы без особого напряжения разговаривать с соседом, находясь в очень шумном помещении, точнее, в автомобиле. Говорят, для таких целей применяют шлемофоны.
В условиях большого шума для переговоров, действительно, часто используют шлемофон, то есть плотно прилегающий к голове шлем с наушниками и ларингофоном. Особого опыта использования ларингофона у меня нет, но могу поделиться следующей информацией.
Для преобразования звуковых колебаний (голоса) в электрические в обычных условиях применяют микрофоны, а при чересчур сильном шуме - ларингофоны. Эти приборы воспринимают механические колебания гортани, в которой расположен голосовой аппарат человека. Чтобы лучше улавливать эти колебания, ларингофоны (обычно пара) прижимают к шее в области гортани. По принципу преобразования механических колебаний в электрические различают угольные ларингофоны (применялись раньше) и электромагнитные, получившие распространение в настоящее время. Отличие ларингофонов от соответствующих микрофонов состоит в том, что в первых нет диафрагм, на которые воздействует звуковое давление, а на их неподвижный преобразующий элемент воздействуют вибрации корпуса, колеблющегося в такт с колебанием гортани, к которой корпус прилегает. А вот различий между микрофонами и ларингофонами в электрической части - не существует.
Угольные ларингофоны включаются аналогично угольным микрофонам. Электродинамические ларингофоны обычно имеют встроенный усилитель. К сожалению, ввиду отсутствия ларингофонов, мне не удалось провести натурные испытания. Поэтому приведенные схемы испытывались с угольными и электродинамическими микрофонами.
Как определить, к какому типу относится тот или иной ларингофон? При подсоединении омметра к угольному ларингофону стрелка должна застыть на определенном делении (допускаются ее незначительные колебания). При резком встряхивании ларингофона стрелка должна зафиксировать изменение проходящего в цепи тока и возвратиться на прежнюю позицию. В случае электромагнитного ларингофона при его встряхивании ток в цепи не изменится, но чтобы точно сказать, что ларингофон электромагнитный, придется собрать простейшую цепь, например, приведенную на рис. 1.
Рис. 1. Базовый питающий коммуникационный блок
Ниже приводятся схемы для организации связи с использованием микрофонов (ларингофонов) угольных и электродинамических, а также низко- и высокоомных телефонов (питание схем осуществляется от бортовой сети автомобиля напряжением +12 В). Замечу, что применение электродинамических микрофонов вместо ларингофонов возможно, но при этом их помещают в поролоновые чехольчики, что значительно снижает уровень внешнего шума. Представленные схемы скомпонованы по принципу конструктора, так что в зависимости от источника сигнала возможны разные комбинации.
На рис. 1 представлена схема базового питающе-коммутационного блока, служащего для обеспечения работы переговорного устройства для двух человек. Схема содержит разъёмы Х1 и Х2, с помощью которых подключаются микротелефонные комплекты каждого абонента. Вышеупомянутые разъёмы - широко распространенные в аудиоаппаратуре 5-штырьковые разъемы (СГ5/СШ5). Фильтр, состоящий из элементов L1, L2 и С1 служит для уменьшения пульсаций, возникающих при работе системы зажигания. (В российских автомобилях необходимо проверить наличие резистора в бегунке трамблёра.) Дроссели L1 и L2 подбирают экспериментально, емкость конденсатора С1 от 500 мкФ и более, параллельно рекомендуется подключить конденсатор С2 (не электролитический) ёмкостью 1...2 мкФ. Особенность данной схемы состоит в перекрёстном включении микрофона первого абонента и головного телефона второго абонента, что устраняет возможность прослушивания своего голоса и повышает разборчивость речи. В данной схеме не предусмотрен выключатель питания, поскольку при рассоединении любого из разъёмов, происходит обесточивание цепи. Ларингофоны (микрофоны) МК1 и МК2 - угольные; головные телефоны TL1 и TL2 - низкоомные (50...62 Ом).
Для получения более громкого звучания в головном телефоне служит усилительный блок (рис. 2), который подсоединяют вместо головного телефона к контактам 2; 3 и 5 разъёма СШ5 разъемов Х1 и Х2. Понятно, число каскадов усиления зависит от характеристик головных телефонов.
Рис. 2. Усилительный блок
При установке высокоомных головных телефонов с сопротивлением 1600 Ом и более (при наличии двух телефонов их соединяют последовательно, с соблюдением полярности!) применяется однокаскадный усилитель на транзисторе VT1 (см. рис. 2). В этом случае соединяем точки Е и Е1, а оба головных телефона (TL3*) подсоединяют вместо резистора R4. С помощью резистора R3 получаем на коллекторе транзистора VT1 напряжение, равное половине напряжения питания. При установке только одного телефона с сопротивлением обмотки 1600 Ом с помощью того же резистора на коллекторе VT1 достигается напряжение, близкое к напряжению питания. Транзистор КТ-503 может быть заменён на аналогичный кремниевый или же на германиевый МП39...МП42.
При значительных колебаниях уровня входного сигнала более качественную передачу речи обеспечивают усилители-компрессоры. Для перевода усилителя на транзисторе VT1 в данный режим необходимо параллельно резистору R3 подключить цепочку из конденсатора С1 и диодов VD1 и VD2, а также соединить точки А и А1, В и В1. Диоды VD1 и VD2 - кремневые (Д223 или аналогичные) или германиевые (Д2; Д9). При применении германиевых диодов выходное напряжение, получаемое с усилителя-компрессора, будет меньше.
При отсутствии высокоомных телефонов, а также в случае необходимости получить большую громкость применяет усилитель на транзисторах VT2...VT4 (см. рис. 2). Нагрузкой данного усилителя служат один низкоомный головной телефон 50...65 Ом или два последовательно включённые таких телефона. При этом соединяются точки С и С1. Подбирая резистор R7 на эмиттерах VT3 и VT4 устанавливают напряжение, равное половине напряжения питания. Транзисторы КТ315; КТ503 и КТ502 (VT2...VT4) разрешается заменить германиевыми транзисторами МП39...МП42 соответствующей проводимости.
Рис. 3. Микрофонный усилитель
Для обеспечения работы электромагнитного микрофона МК1 с сопротивлением 100...600 Ом подойдет схема усилителя, приведенная на рис. 3. Вместо транзисторов КТ3102 (VT1 и VT2) подойдут МП39Б. Проводники, идущие к контактам 1 и 4 разъемов Х1 и Х2, при отсутствии экранированной пары, выполнены в виде витой пары. Меняя резистор R3* на верхнем выводе резистора R1, обеспечивают напряжение, составляющее половину напряжения питания или близкое этому значению. В авторском варианте при применении в качестве VT1 и VT2 транзисторов КТ3102 это напряжение составляло примерно 75% от напряжения питания.
При установке электродинамического ларингофона со встроенным усилителем, имеющем две клеммы подключения, его подсоединяют аналогично угольному ларингофону (микрофону) с соблюдением полярности (при наличии обозначения на корпусе).
Таким образом, в зависимости от качества сигнала, наличия головного телефона того и иного типа (низко- или высокоомного) и требуемого усиления мы можем компоновать схему по своему вкусу. При этом схема может быть не симметричной для обоих абонентов. Например, МК1 - угольный микрофон, a TL2 - высокоомный (используя схему усиления на VT1, данную на рис. 2); МК2 - электродинамический микрофон (схема усиления - на рис. 3), а TL1 - низкоомный телефон (схема усиления на транзисторах VT1 ...VT4 приведена на рис. 2).
Рис. 4. Схема организации односторонней связи с использованием штатного усилительного устройства автомашины
Возможна схема организации односторонней связи (от штурмана к водителю) с использованием штатного усилительного устройства автомашины (магнитофон/радиоприёмник). Для этого необходимо найти в имеющемся устройстве переменный резистор регулятора уровня громкости. Как правило, это резистор сопротивлением 10...47 кОм, у которого один крайний вывод заземлен. Если все так, то подойдет схема, приведенная на рис. 4. Здесь схему питания питающе-коммутационного блока можно взять от усилительного устройства автомашины, используя установленные в данном устройстве внутренние фильтры. При этом элементы L1; L2 и С1 (см. рис. 1) можно исключить. Вывод 5 СШ5 (см. рис. 2) следует соединить с точкой d усилительного устройства (см. рис. 4) посредством экранированного провода через переключатели S1.1 и S1.2. При указанном на схеме положении переключателей усилительное устройство работает в штатном режиме. При переводе подвижного контакта переключателей S1.1 и S1.2. в нижнее положение осуществляется громкоговорящая связь от одного источника сигнала (МК1 или МК2) на штатные акустические системы усилительного устройства. К выходу возможно подключить головные телефоны. Для предотвращения достижения болевого порога при случайно установленном большом усилении желательно последовательно с головным телефоном включить сопротивление номиналом 100...500 Ом. При налаживании схемы добиваются суммарного сопротивления параллельно включённых сопротивлений R1 (см. рис. 2), а также R1.1 и R1.2 (см. рис. 4) в пределах 4,7 кОм.
При желании на основе магнитофона (радиоприемника) автомашины можно организовать и двухстороннюю связь - микрофоны обоих абонентов соединяют последовательно, телефоны между собой также. Одним из недостатков данного решения будет сильная слышимость своего голоса в наушнике, что снижает качество восприятия речи напарника.
