Музыкальная "анестезия"

Инж. П. ВАЙНБОЙМ, Г. МИРОНЕНКО, г. Ленинград

Разбирая старые архивы, наткнулся на данную статью и решил поделиться ею. Когда-то давно, будучи студентом Горьковского радиотехнического техникума, этот прибор был темой дипломного проекта моего сокурсника и товарища по лаборатории. Весь процесс сборки и испытаний устройства проходил на моих глазах. Конструкция собранного прибора была несколько иной - использовался высококачественный по тем временам катушечный  магнитофон  (кажется "Юпитер 001-стерео") и немного изменена схемотехника. Первоначальное скептическое отношение к данному устройству сменилось уверенностью в его эффективности после первых же испытаний в кабинете стоматолога. Кроме того, мы использовали это устройство просто для отдыха в перерывах между работой. Заинтересованныемогут сделать подобный прибор, опираясь на принцип, изложенный в нижеприведенной статье. А, используя современные средства звуковоспроизведения, например CD-проигрыватель, и современную схемотехнику, можно создать компактный прибор. Итак, идея есть - вперед!

Николай Большаков.

Предлагаемый вниманию читателей прибор предназначен для обезболивания в процессе лечения зубов и протезирования. Всем известно, какие неприятные опущения возникают при обработке зуба бормашиной. Вполне понятен поэтому интерес специалистов к проблеме обезболивания при лечении зубов. В свое время было предложено много способов, но ни один из них не был достаточно эффективным. Наиболее перспективным оказался так называемый метод звуковой аналгезии. Заключается он в том, что во время лечения пациент прослушивает музыкальную программу и белый шум (смесь всех компонентов звукового спектра частот), подаваемые на головные телефоны. Музыка благотворно влияет на нервную систему больного, а белый шум гасит очаг возбуждения в коре головного мозга, вызванный болевыми ощущениями.

Прибор  для   обезболивания   (звуковой   аналгизатор)   был   сконструирован   ленинградским   инженером П. Вайнбоймом в содружестве с врачом Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова Г. Мироненко. В создании прибора большую помощь оказали техники В. Кузнецов и Ф. Гуляниций.

За время двухлетней эксплуатации в стоматологическом отделении поликлиники Военно-медицинской академии звуковой аналгизатор неизменно получал хорошие отзывы пациентов. Прибор экспонировался на 17-й ленинградской выставке творчества радиолюбителей-конструкторов ДОСААФ и был удостоен диплома I степени.

Блок-схема звукового аналгизатора показана на рис. 1. Прибор состоит из блока усиления НЧ, блока смесителя (пульт пациента), блока питания и лентопротяжного механизма с бесконечной петлей магнитной ленты. Его назначение состоит в том, чтобы одновременно воспроизводить музыкальную программу и белый шум, записанные на четырех дорожках магнитной ленты. В приборе использованы низкоомныедвухканальные воспроизводящие головки с рабочим зазором 3 мк, магнитная лента типа 6, скорость движения ленты 9,53 см/сек.

Коррекция частотной характеристики в каскаде предварительного усилителя НЧ позволяет добиться высококачественного воспроизведения в частотном диапазоне до 10 кгц.

На рис. 2 изображена принципиальная схема звукового аналгизатора. Все четыре сигнала снимаются магнитными головками с дорожек магнитной ленты, напряжение сигнала поступает на соответствующий предварительный усилитель НЧ, выполненный на транзисторах Т1-Т3. Два предварительных усилителя НЧ усиливают сигналы канала музыки (Ам и Бм), а два других - сигналы канала шума (Аш и Бш). На входе оконечного усилителя НЧ с помощью пассивных смесителей (R10, R11, R23 и R24) музыка и шум смешиваются в требуемых соотношениях. После смешивания и усиления напряжения сигнала двумя оконечными усилителями НЧ (Т4–Т9) сигналы Аш+Ам подаются на один из головных телефонов, а Бш+Бм - на другой, в результате чего возникает бинатуральный эффект. При необходимости пациент может регулировать раздельно величину уровня музыки и шума от нуля до максимума.

Трехкаскадныйпредварительный усилитель НЧ выполнен на транзисторах Т1-Т3 (П13Б). Усилитель охвачен частотнозависимой отрицательной обратной связью глубиной 19 дб. Первый каскад усилителя выполнен по схеме с общим эмиттером. Головка воспроизведения соединена с входом усилителя через конденсатор С1. Транзистор, использованный в первом каскаде, должен иметь минимальный уровень шумов. Для согласования первого каскада со следующим применен эмиттерныйповторитель, гальванически связанный с первым каскадом. Третий каскад аналогичен первому. Напряжение отрицательной обратной связи подается из коллекторной цепи последнего транзистора (Т3) в эмиттерную цепь первого через элементы C4R4R6. Выходной каскад нагружен на регулятор уровня, который находится в выносном блоке - смесителе.

Блок смесителя, оформленный в виде отдельного пульта, представляет собой реостатный делитель, состоящий из двух спаренных потенциометров (R10 и R24) и развязывающих резисторов R11, R23. Потенциометры выполняют роль регуляторов уровня музыки и шума. Развязывающие резисторы необходимы, чтобы устранить взаимное влияние выходов предварительных усилителей НЧ. Сопротивления этих резисторов подбирают экспериментально.

Оконечный усилитель повышает уровень сигнала до необходимого для нормального воспроизведения в головных телефонах. Этот усилитель должен иметь небольшой коэффициент нелинейных искажений, высокое входное сопротивление, незначительный коэффициент усиления по напряжению и дополнительную коррекцию частотной характеристики в области низких частот (примерно 4 дбна октаву).

Оконечный усилитель собран на шести транзисторах (Т4–Т9), пять из которых типа р-n-р, а шестой (Т9) - типа n-р-n(П10).

Первый и третий каскады, выполненные на транзисторах Т4 и Т6 по схеме с общим эмиттером, усиливают напряжение сигнала. Второй и четвертый каскады на транзисторах Т5 и Т7 (по схеме эмиттерногоповторителя) служат для согласования выходных сопротивлений предыдущих каскадов с входными сопротивлениями последующих.

Выходной каскад представляет собой двухтактный усилитель мощности, собранный по схеме с общим коллектором на транзисторах разной проводимости. Это позволяет обойтись без фазоинверсного каскада. Усилитель охвачен глубокой обратной связью (26 дб), что резко снижает коэффициент нелинейных искажений. Напряжение обратной связи зависит от частоты (частотнозависимая обратная связь), благодаря чему достигается дополнительная коррекция частотной характеристики канала воспроизведения в области низших частот. Кроме того, входное сопротивление оконечного усилителя, охваченного обратной связью, повышается. Усилитель не критичен к нагрузке.

Блок питания прибора содержит стабилизатор напряжения на транзисторах Т10, Т11. Опорное напряжение снимается с кремниевого стабилитрона типа Д811. Выпрямитель собран по мостовой схеме на четырех германиевых диодах Д7А. Все устройство питается от сети переменного тока через силовой трансформатор.

Кинематическая схема лентопротяжного механизма показана на рис. 3. Применение бесконечной петли магнитной ленты, помещенной в специальную кассету, позволило упростить лентопротяжный механизм и использовать маломощный двигатель типа ЭДГ-1М.

Кассета аппарата представляет собой пластмассовую коробку с рулоном ленты длиной 230 м, которая намотана на дисковом основании, свободно вращающемся на оси кассеты. Рабочий диаметр ведущего вала 5 мм. Благодаря применению бесконечной петли ленты в перемотке нет необходимости, и аппарат всегда готов к действию. Лентопротяжный механизм приводится в действие тумблером, включающим питание двигателя и прижимающим ведущий ролик к валу. Две стереофонические головки расположены непосредственно под корпусом кассеты.

Для надежного контакта магнитной ленты с головками применен специальный фетровый прижим, который отводится в момент включения аппарата.

Конструктивно весь аппарат выполнен в виде отдельного блока (рис. 4). Вес аппарата 5 кг. Его размеры 230Х150Х105 мм. Верхняя крышка съемная.

На верхней панели аппарата укреплены кассета с устройством для установки и прижима магнитной ленты к валу, две стереофонические головки и тумблер включения и выключения (рис. 5). Cтepeофoничecкиe головки закрыты предохранительной крышкой.

Под панелью находится плата из сплава В-95 толщиной 6 мм. На ней укреплен лентопротяжный механизм, в состав которого входят электродвигатель типа ЭДГ-1М, маховик с ведущим  валом,  тяги  управления  и  прижима (рис. 6). На этой же плате укреплена вся электронная часть, состоящая из четырехканального усилителя воспроизведения, блока питания, силового трансформатора и соединительных колодок.

Предварительные усилители воспроизведения выполнены в виде отдельного блока. Он смонтирован на коробчатом стальном шасси. Размеры шасси 160Х80Х40 мм. Все четыре усилителя собраны на текстолитовых платах и отделены друг от друга экранами (рис. 5).

Оконечные усилители собраны на двух текстолитовых платах и расположены по другую сторону от монтажа предварительных усилителей. Пульт управления изготовлен в виде отдельного блока. В состав этого блока входят два сдвоенных потенциометра, играющих роль регуляторов уровня, и выходные колодки для подключения головных телефонов врача и пациента.

Рис. 3. Кинематическая схема лентопротяжного механизма: 1. Фасонный диск,  2. Рулон  пленки,  3. Втулка  диска, 4. Основание, 5. Прижимной ролик, 6. Направляющая колонка, 7. Ведущий вал, 8. Магнитная воспроизводящая стереоголовка,   9. Прижимная   планка,   10. Фетровая   накладка,   11. Петля   магнитной   ленты.    12. Маховик. 13. Лавсановый ремень, 14. Ось двигателя, 15. Подпятник маховика, 16. Электродвигатель.