Projets:Binoreille

Description du projet

Fabrication d'une aide auditive pour malentendant d'une oreille.

Une première version documentée du projet est accessible sur le site de Flossmanuals qui avait documenté le projet pendant le Fabrikarium en Octobre 2016.

Cette première version n'est pas utilisable en l'état actuel car le micro provoque des larsens selon sa position et peut endommager l'audition. Le but est en premier lieu de remédier à cette problématique.

D'autre part ce prototype ayant été réalisé lors du Fabrikarium et monté en 3 jours, de nombreux parasites étaient toujours audibles. Il a donc été refabriqué dans l'objectif de faire un montage limitant le câblage "à nu" et la longueur des fils pour distinguer la provenance de ces parasites. Un pont en H avait été implémenté pour les limiter mais nous l'avons ôté dans cette nouvelle version puisqu'en limitant le câblage, les parasites ont disparu.

Lien utiles

• Page du Geslab
• Lien vers tutoriel

Cahier des charges

• Remédier au problème de larsen
• Prévoir l'étanchéité de la boîte contre les projections d'eau (pluie) en cas d'exposition tout en permettant l'évacuation de la chaleur produite par les composants électroniques.

Equipe v2

• Delphine
• Valérie
• Romuald
• Guillaume
• Christophe

Matériel nécessaire

• 1 carte à microcontrôleur Teensy 3.2 (équipée d'un microprocesseur Cortex-M4 à 72 MHz) / 25€ @ Snootlab
• 1 adaptateur audio Teensy / 15€ @ Snootlab
• 1 casque à conduction osseuse (pour le prototype le modèle utilisé est un Aftershokz Sportz M3 / 50€ @ amazon)
• 1 micro electret / 1€
• 2 potentiomètres linéaires 100k / 2€
• 1 potentiomètre logarithmique 100k / 1€
• 1 résistance 2.2k / 0.10€
• 1 résistance 10k / 0.10€
• 1 résistance 20k / 0.10€
• 1 condensateur électrochimique 100 uF / 0.20€
• barettes de connexion (pin header) mâles et femelles (28 pins) / 1€
• barettes de connexion empilables / 2€
• 1m de câble blindé mono conducteur / 1€
• 1 batterie 3.7V / 20€
• 1 cable blindé mono de petit diamètre (3mm) et d'une longueur de 1 mètre
• fils de câblage multibrin souple de section 0.14mm2 et diamètre extérieur 1mm (prévoir 2m de différentes couleurs)
• 1 plaque d'essai (veroboard) à bande de 12 X 3 trous
• étain

Outils nécessaires

• Fer à souder
• 1 pince à dénuder
• 1 cutter
• 1 pince coupante
• 1 ordinateur (pour transférer le code sur la Teensy)

Schéma de la Teensy 3.2

Lien vers informations de l'adaptateur audio

https://www.pjrc.com/store/teensy3_audio.html

https://www.pjrc.com/teensy/SGTL5000.pdf

Schéma de la nouvelle version du prototype

Implantation d'une alimentation

Cahier des charges

Le but est de réaliser une alimentation interne ou externe (batteries ou piles) rechargeable soit :

• Par l’intermédiaire d’un chargeur à connecter à des piles rechargeables ou de batteries intégrées au boîtier. Cela implique la création d'un circuit imprimé pour la gestion de la charge et décharge de la batterie ou des piles (complexité faible).

• Par l’intermédiaire de piles rechargeables à ôter pour les charger grâce à un chargeur externe.

Le casque est déjà équipé d’une batterie interne (autonomie à vérifier).

Contraintes

Il existe plusieurs sortes de batteries ou de piles rechargeables avec des tensions continues et des autonomies plus ou moins importantes.

Nous avons comme contraintes :

• L’autonomie doit être d’au moins une journée, mais plus elle sera importante, mieux ce sera pour l’utilisateur. Avec une consommation estimée (supérieure) de 100 mAh, si l’usage est de 12 heures par jour en moyenne, cela donne 1,2 Ah par jour.
• La tension doit être suffisante pour alimenter les deux cartes électroniques par un courant de l’ordre de 100 mAh sous une tension de 3,3V DC (ou 3V si possible).
• Un accumulateur lithium (une "pile") a une plage de tension de fonctionnement allant de 3,0V (décharge non profonde - équivaut à un seuil de 0% de charge sans dégât pour la batterie) à 4,2V (chargée - équivaut à un seuil de 100% de charge sans dégât pour la batterie) et la tension nominale (tension de sortie stable sur la plus grande partie de la charge de la batterie) est de 3,6V ou 3,7V suivant la technologie précise (Li-Ion, Li-Poly, Li-Fe, ...etc). Les batteries Ni-MH avec 3 accumulateurs en série ("piles AA") ont une plage tension de fonctionnement allant de environ 3,0V (décharge non profonde - équivaut à un seuil de 0% de charge sans dégât pour la batterie) à environ 4,2V (chargée - équivaut à un seuil de 100% de charge sans dégât pour la batterie) avec une tension nominale de 3,6V.
• Les dimensions d’intégration du système de maintien des piles ou batteries et, le cas échéant, la connexion et l’électronique de contrôle de charge de la batterie.
• La sécurité de l'alimentation utilisée.

Solutions

Comme nous l’avons signalé, la taille et l’autonomie sont des facteurs prépondérants.

• Les batteries de téléphone peuvent avoir une autonomie très importante, mais en raison de leur taille, cela peut fortement limiter leur implantation dans le boitier. Cependant celles-ci peuvent être utilisées en externe dans un logement (poche par exemple) avec un câble suffisamment long pour alimenter la teensy ou alors par l’intermédiaire de la technologie bluetooth pour éviter un système filaire.
• Les piles boutons rechargeables ont des capacités très faibles, ce qui exclut définitivement leur usage pour le casque et son ampli. Elles peuvent par contre alimenter la partie contrôle (teensy + shield bluetooth). Les piles boutons CR2032, très courantes dans l'informatique et l'électronique (aussi connues sous le nom de "piles mémoire" car elles servent d'alimentation de secours sur les carte-mères d'ordinateur par exemple) ont une tension de 3V et une capacité d'environ 300mAh.
• Les piles rechargeables de type AA (ou AAA) ont une tension de 1,2 V DC, mais doivent être mises en série afin de fournir une tension suffisante et une quantité minimum de 3 pour atteindre 3,6 V DC. Cela impose une implantation interne relativement importante, mais possible.
• Les accumulateurs au lithium (une "pile") ont une tension de 3,7 V DC avec une capacité qui peut aller jusqu’à 3500mAh pour les batteries vendues actuellement au format 18650 (même diamètre que les piles AA, légèrement plus longues. Attention : celles de même longueur que les piles AA ne possèdent pas leur circuit de protection, elles sont dangereuses). Cependant des accumulateurs de bonne qualité auront en général une capacité plutôt entre 2000 et 3000mAh mais très souvent moins de 1000mAh pour les contrefaçons chinoises (comme les sous-marques avec des capacités farfelues de plusieurs milliers de mAh vendues sur Amazon). Elles peuvent être assemblées en parallèle pour augmenter la capacité de la batterie fabriquée.
• Si la tension de fonctionnement de l'électronique de Binoreille nécessite d'être de 3,3V (ce qui est supérieure à la tension de décharge de la plupart des batteries, et même de la tension de certaines piles comme les piles boutons), elle peut être alimentée via un convertisseur Buck/Boost (aussi connu sous le nom de "Step-Down/Step-Up") qui va diminuer la tension de sortie de la batterie en une tension constante (par exemple 2,8V avec une très grande efficacité - un rendement de 90% minimum est souhaitable, 95-96% est possible pour certains modèles existants) puis la ré-élever à la tension de 3,3V (là encore avec une grande efficacité, supérieure à 90%).

Conclusion

La meilleure alternative est donc la batterie ou chargeur de batterie de téléphone implantée dans une poche en liaison avec le boitier fixé sur une ceinture pour avoir un minimum de longueur filaire. Le bluetooth faisant le nécessaire entre le boitier, le casque et le micro.

A FAIRE

Fabrication d'un casque à conduction osseuse

Composants

• 2xBone conductor transducer with wires (http:adafru.it/1674)

Test micros

Composants

• Silicon MEMS Microphone Breakout (http://adafru.it/2716)
• Electret Mic AMp MAX9814

Test du Binoreille sur le banc d'analyse de prothèse auditive (hearing aid MS25)

Christian a acquis un banc d'analyse de prothèse auditive (hearing aid MS25). Il faudrait trouver la notice technique et vérifier qu'il est fiable. Pour l'instant voici la documentation repérée :

• http://www.widexhongkong.com.hk/pdf/ms25leaflet.pdf
• Infos possibles ici: https://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahUKEwj-p_vTisrWAhWLBBoKHfqAAPwQFggoMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.interacoustics-us.com%2Fsupport%2Ftbs25%2F1077-operation-manual-tbs25%2Ffile&usg=AFQjCNEvSe2NF534EhQKvIUafAaXOuDqFg
• Trouver la notice technique (datasheet)
• Vérifier la fiabilité du banc et le réparer le cas échéant
• Tester le dispositif Binoreille