Ouvido bionico (ART4647)

O que um biônico pensaria sobre ser capaz de ouvir sons muito fracos de longe, como passos leves em um tapete ou até mesmo conversas através das paredes? Steve Austin, o homem biônico de seis milhões de dólares, tinha as mesmas habilidades. Ele podia ouvir os sons mais fracos, mesmo os produzidos a muitos quilômetros de distância. Claro, as orelhas fantásticas do homem biônico não podem ser reproduzidas por um simples equipamento eletrônico. Nossos ouvidos naturais são o sensor mais sensível que a natureza pode criar, e nenhum outro sensor, mesmo um eletrônico, poderia ser superior a eles.

O projeto aqui descrito imita a natureza, criando um circuito que pode receber sons fracos e reproduzi-los por meio de fones de ouvido. A sensibilidade do projeto pode ser aprimorada para captar sons que nem mesmo as criaturas da natureza podem detectar. Nosso projeto consiste em um amplificador muito sensível acoplado a um microfone com recursos especiais para captar sons fracos de lugares distantes ou até mesmo através de paredes. Por exemplo, um dispositivo pode captar uma conversa que está longe ou do outro lado de uma parede, da mesma forma que um microfone espião capta sons.

Replicações Biônicas

A ideia básica envolvida neste projeto é criar um ouvido, ligando um circuito amplificador eletrônico a recursos, como lentes de som e sensores, para captar sons muito fracos. O circuito eletrônico é criado por nossa tecnologia, e as capacidades acústicas de captação dos sons são baseadas em soluções encontradas na natureza.

Tais soluções consistiriam na forma e nas características das orelhas de muitos animais que dependem de sua audição para sua sobrevivência. Como mostra a Figura 1, as orelhas de um coelho funcionam como conchas acústicas, captando sons vindos de uma determinada direção e concentrando-os no sensor ou no tambor do carro.

Um ouvido biônico pode ser usado para muitas aplicações interessantes, como as seguintes:

Criaturas como o coelho dependem de uma boa audição para sobreviver.

Figura 1 – As orelhas funcionam como antenas, captando sons fracos.

• Você pode usá-lo para manter conversas através de paredes ou em lugares distantes.

• A sensibilidade do ouvido pode ajudá-lo a encontrar vazamentos no encanamento de água.

• As fontes de ruído podem ser facilmente localizadas.

• Você pode explorar a natureza de ouvir ou gravar sons produzidos por muitos seres vivos.

Como funciona o circuito

O amplificador de áudio não tem segredos: é o mesmo usado para amplificar os sinais gerados pelo peixe elétrico (ver artigo no site). A diferença é que o circuito usado aqui recebe o sinal captado por um microfone de eletreto muito sensível.

Um amplificador integrado, o LM386, tem um ganho de 200 programado por um capacitor externo conectado entre os pinos 1 e 8. Este circuito pode fornecer cerca de 500 mil watts para um fone de ouvido com uma impedância de cerca de 8 ohms, o que é suficiente para fornecer volume.

O microfone de eletreto possui um transistor de efeito de campo interno, proporcionando uma preamplificação do sinal de áudio. O sinal na saída do microfone passa por um controle de volume (sensibilidade) formado por um potenciômetro e é então amplificado para a entrada do amplificador.

O circuito é alimentado por quatro células AA. Como o dreno de corrente não é alto, a vida das células será estendida para muitas horas de uso contínuo.

O microfone de eletreto será instalado em recursos acústicos de acordo com o aplicativo. A Figura 2 mostra alguns dos recursos recomendados para este projeto.

A concha acústica ou o aparato acústico para ouvir através das paredes é muito importante para concentrar todo o som possível no microfone. Esses aspectos serão descritos posteriormente nesta seção.

Figura 2 - Os recursos acústicos concentram o som no microfone.

Como construir

A Figura 3 mostra o diagrama completo do circuito eletrônico do ouvido biônico.

Figura 3 - Ouvido biônico

A placa de circuito impresso (PCB) é a mesma recomendada para o projeto do peixe elétrico, pois R1 e o microfone podem ser montados externamente, conforme mostrado na Figura 4.

Claro, a outra diferença no projeto é que, em vez de um alto-falante, a carga de saída é um fone de ouvido. A mesma figura mostra como conectar este transdutor.

O circuito cabe em uma pequena caixa de plástico, e para ser facilmente usado uma alça é adicionada, conforme mostrado na Figura 5.

O microfone é conectado ao circuito por um cabo longo e blindado para evitar ruídos, principalmente o zumbido produzido pelas linhas de alimentação CA.

Ao montar, tome cuidado com a posição dos componentes polarizados, como circuito integrado (IC), microfone de eletreto, fonte de alimentação e capacitores eletrolíticos. Qualquer inversão impedirá o funcionamento do circuito.

Figura 4 - O circuito

Figura 5 Legenda

Recursos Acústicos

O auxílio acústico mais simples é uma pequena concha de plástico com o microfone posicionado no centro, conforme mostrado na Figura 6. Usando isso, é possível captar sons de uma direção específica.

Figura 6 - Um microfone direcional

Uma concha exatamente parabólica é ideal para captar sons remotos fracos, como os encontrados na natureza. O leitor pode ouvir o canto dos pássaros ou iniciar uma conversa à distância, como sugerido pela Figura 7.

Figura 7 - Usando uma concha parabólica

Quanto maior for a concha parabólica, mais som pode ser concentrado no microfone. Para fins práticos, são recomendadas conchas com diâmetros entre 40 e 80 centímetros.

Se o gênio do mal, quiser, ele pode adicionar uma linha de saída a um pequeno gravador para o circuito, como mostrado na Figura. 8.

Figura 8 Adicionando uma saída do gravador

Outro recurso acústico seria um estetoscópio feito com um pedaço pesado de metal e uma esponja de plástico, conforme mostrado na Figura 9. Usando esta unidade, o gênio do mal pode ouvir sons através das paredes.

Figura 9 - A sonda do estetoscópio

Circuitos e ideias adicionais

Em princípio, qualquer pequeno amplificador de áudio alimentado por células ou bateria pode ser usado para amplificar os sinais de um microfone de eletreto. O gênio do mal também pode usar outros tipos de transdutores para captar sinais da natureza, e duas sugestões são fornecidas aqui.

Usando o TDA7052

Um amplificador de áudio adequado para aplicações onde microfones de eletreto são usados é o TDA7052. O circuito básico para esta aplicação é mostrado na Figura 10.

Figura 10 - Usando o TDA7052 IC

O circuito é alimentado por quatro células AA e pode produzir cerca de 170 mil watts) a fones de ouvido de 8 ohms na configuração básica: a entrada para o microfone de eletreto é a mesma, e a sensibilidade ou controle de volume também é realizado por um potenciômetro de 10 k?. Fones de ouvido com impedância que varia de 8 a 64 ohms podem ser conectados na saída do circuito.

Um pequeno PCB para este circuito é mostrado na Figura 3.14.11. Outra forma de montar esse circuito, para fins experimentais, é usar um tesouro sem solda.

Figura 11 - PCB para o amplificador TDA7052

Audição de campos magnéticos

Embora alguns seres vivos, como os pombos, possam sentir campos magnéticos, nenhuma descoberta foi feita sobre uma criatura que produza campos magnéticos para algum uso especial.

Se o leitor quer alguma aventura tentando descobrir alguma "criatura magnética", um sensor magnético pode substituir o microfone em nosso projeto básico. O processo de montagem para isso é mostrado na Figura 12.

Figura 12 - Usando um sensor magnético

Este circuito também é útil para detectar fontes de ruído magnético, como linhas de força e aparelhos elétricos.

Durante o uso, basta colocar o sensor na área suspeita e tentar ouvir o som dos campos magnéticos, que serão ouvidos como um zumbido nos fones de ouvido.

O circuito está alojado em uma pequena caixa de plástico. X1, o sensor, consiste em 500 a 10.000 voltas de fio esmaltado de 28 a 32 AWG na forma de plástico ou papelão, conforme mostrado na Figura 13.

Figura 13 - O sensor

O enrolamento primário de qualquer transformador pode ser usado como um sensor; simplesmente remova o núcleo de metal. Uma haste de ferrite dentro da bobina aumentará sua sensibilidade. Basta colocar o sensor próximo a linhas de energia CA, transformadores ou aparelhos elétricos e ouvir o ruído produzido por seus campos magnéticos.