电子止鼾器

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很多人睡眠中打鼾或说梦话,这会干扰他人睡眠,为防止出现这些现象,笔者试制了这只电子止鼾器。该装置可在捡拾到鼾声后,立即发出短促的低压电脉冲,送至手指,使用者即有受轻微电击的感觉,从而可中止打鼾,并且一旦鼾声消失,电脉冲即随之消失,故不会中断正常睡眠。尽管电脉冲幅度较大,峰值有50V,但其作用时间极短,不会对人体造成伤害。

电路原理

该装置由音频放大、控制、指示及间歇振荡等部分组成,整机方框图见图1,电路原理图见图2。

图1
图1 🔍原图 (729×167)
图2
图2 🔍原图 (1320×479)

当使用者在睡眠中打鼾,这种声音便会被传声器捡拾,并转换为微弱的音频信号,经耦合电容C\(_{1}\)送至BG1和BG\(_{2}\)放大,后经C5、C\(_{7}\)、D1、D\(_{2}\)进行倍压整流,在C7两端获得直流控制电压。该直流控制电压直接作用在BG\(_{3}\)的发射结上,只要其大小超过该管的导通电压,BG3即可导通。本装置采用继电器来控制指示电路和间歇振荡器的直流供电。继电器工作电压为3V,吸合电流为40mA。当传声器捡拾到一定强度的声音信号后,继电器J\(_{0}\)即可动作,常开触点j0-1闭合。为减小耗电量,指示电路和间歇振荡器与电源平时是断开的,只有当继电器动作,触点闭合后,这两部分才与电源接通。接通后发光二极管点亮,间歇振荡器有脉冲输出。间歇振荡器设计成自激式,它由BG\(_{6}\)、BG7、D\(_{3}\)、R12、W、C\(_{8}\)和脉冲变压器B组成。在触点J0-1闭合,电路与电源接通的瞬间,由L\(_{3}\)输出低电压脉冲。由于R12、W数值较大、C\(_{8}\)放电缓慢,故电路具有脉冲持续时间短、间隔时间长的特点。本装置正是利用了这一特点,通过适当选择各绕组的匝数,获得的脉冲幅度较大而平均值很低,达到了既能产生有效的电刺激,又不至于造成伤害的目的。电路图中D3有保护BG\(_{6}\)的发射结不至因承受过高的反向电压而击穿的作用。B为脉冲变压器,其中L1、L\(_{2}\)的接法必须符合图示同名端关系。电路的振荡频率与R12、W、C\(_{8}\)有关,对于图示参数,通过改变电位器的阻值,重复频率在0.3-3Hz范围内连续可调;在声音信号的控制下,振荡频率随声音强度和间隔时间变化。由于人体对电刺激的生理特性由作用电量的时间平均值决定,其值越大反应越强烈,因而通过改变W值既可改变振荡频率,又可改变作用于人体的电量,即电位器有调整振荡频率和刺激强度的双重作用。脉冲输出取自L3两端,并由插口CK送至机外。图中R\(_{1}\)为驻极体电容话筒的偏置电阻,调整其值可使话筒获得适当的极化工作电压,并可改变受话灵敏度。

元件选择、制作与调试

BG\(_{7}\)应选用反向击穿电压较高的管子。考虑到本装置对脉冲波形要求不甚严格,且脉冲重复频率很低,B采用晶体管收音机用小型输出变压器改绕。其中原边绕组不动作为L1、L\(_{2}\)、L3用0.07mm漆包线分别绕200匝和500匝。增加L\(_{3}\)的匝数可提高空载输出幅度,但不一定能增加刺激强度,其值需经实验确定。片状电极用厚度为1mm的黄铜板制作,形状见图4。整机印制板见图3,大小为原尺寸的2/3。

图3
图3 🔍原图 (916×610)
图4
图4 🔍原图 (814×222)

该装置的调试应首先调整指示电路和间歇振荡器。调整时将这部分电路直接接上电源,调整R\(_{1}\)0使发光二极管正常发光,再通过示波器观察输出脉冲波形和频率。在各线圈匝数已定的条件下,改变R12、W可改变脉冲频率,改变C\(_{8}\)可改变脉冲宽度。若无示波器也可用手指直接与片状电极接触,通过感觉到的刺激强度和刺激频率来调整。首先将电位器调至阻值最大,以便在振荡频率很低的情况下感受单个脉冲对手指的作用时间(即调脉宽),一般以能产生转瞬即逝感为宜。作用时间长需要减小电容,反之则增大电容。然后减小电位器的阻值,只要振荡频率能随之改变即可认为电路工作正常。这两级调试完成后,便可将电源接入电路,用嘴对着传声器吹气,正常情况下发光二极管应能同步闪亮,L3有脉冲输出。此后调整R\(_{1}\)使话筒对声音的响应更灵敏些。在用示波器调整的情况下,可逐级观察输出波形,调整工作状态,使该级无失真且输出最大。

本机用两节5号电池供电,无信号输入时耗电2mA。使用时需将传声器放在枕头附近适当位置上,戴上松紧指套以保证片状电极与手指有良好的接触。(夏文彬)