用报废耳机自制助听器

平常戴着跑步的外挂耳机被洗衣机洗了，不是进水马上捞起来的那种洗，就是全机包括充电盒都在洗衣机里走了一遍洗衣的流程，在晾晒衣服时才发现衣兜里的这付耳机，再进行啥挽救处理都已为时过晚，好在这付耳机并不贵，当时选它是因为它不入耳的设计可以在运动时也能听到环境声音，比较安全，且价格便宜，坏了也无大损失。耳机晾干后试了下，已无法正常工作和正常充电了，把耳机拆解后，耳机里就这点东西：上下外壳、佩戴挂钩、耳机主板，聚合物锂电池（400909）、10mm的扬声器喇叭。

图1. 耳机里的元件

图2. 充电盒开盖图

充电盒里也蛮简单，外壳、主板（带type-c充电接口）、电池、在两个耳机充电接口处还各有两个磁性吸盘。盒内充电电池的容量是2000mAh的。

用酒精清洗处理后试了发现耳机主板、电池、充电盒的主板都坏了不能用，本着废物利用的原则，想用这付坏耳机剩下的外壳和发声元件制作一付外挂的助听器，家里正好有老人需要，平时长期佩带内耳式助听器，中耳经常发炎，如果用外挂式的就不会出现这个问题。充电盒则换个通用的充电板继续用。

在利用原耳机外壳和发声器件这个思路下，助听器的设计方案就是选择合适的拾音和音频处理元件，然后按照耳机原主板的大小和形状设计PCB板，打样后焊上元件，选购与耳机空腔大小匹配的充电电池，然后主板连上电池、发声器件并装进原外壳里成为一个外挂式的助听器。

实测了下原耳机主板的尺寸，长度最大处约为1.7-1.8cm，宽度最大约为1.0-1.2cm，高度（双面器件再加上触摸感应杆高度）约0.65cm。这就为拾音和音频处理元件选型给出了限制条件：尽量小、薄，所以只能选择贴片元件，但因为最终还是要本人手工焊接，太小了焊接操作困难，所以电阻和电容首选0805封装，最大不超过1206封装；芯片选前置与功放一体的，耳机里的空间小，原耳机内电池的容量是30mAh，用来播放音乐连续2-3个小时应该不成问题，但助听器的续航能力我认为至少应该达到8-10小时，这样才不会对使用产生大的影响。因而低功耗也是音频芯片选择的重要指标。如果整机的静态电流能控制在3-4mA左右，则续航能力有望达到8小时以上。EQ是助听器应有的重要功能，但如果没有专业助听器芯片，用数字化音频处理芯片或者模拟器件搭建这个单元恐没有足够的空间和能量。因此这款助听器还是简易的，只是解决能听到声音的问题，更高级的个性化调节功能，还是让专业的助听器解决吧。不过我觉得奇怪的是国内很多机构都声称研制成功了专业的助听器芯片，比如MA1180、MT2110、HA601SC、Lark L158x...，但市场上一个也见不到，无论是某宝还是专业的芯片商城都不见踪影，包括国外专业的助听器芯片也是如此，都说助听器行业暴利，莫非专业芯片不向业外开放是助听器行业的潜规则？

在开始动手之前，学习了网上很多大师DIY助听器的文章，收益颇丰，也找到了一些助听器设计的原理图，看介绍效果应该是很不错的，但我曾经完全按照一个有很详尽信息的原理图在面包板上搭建了一个助听器，效果与介绍的相差太远，根本无法使用，也曾经用网购的MIC前置放大板+音频功放板+喇叭组建过声音的拾放系统，虽然效果说得过去，但无法装进耳机内，所以说还是亲自动手最实在！

按照小、薄的选件原则，拾音器件选择了Φ4mm高度1.5mm驻极体咪头，在某宝上单价从0.2元到几元不等，我买的是3.75元（包括邮费）5个的那种。实际上我也试过不同直径如Φ6和不同价格如进口原装的Φ4的咪头，但总的感觉从拾取到的声音效果来说，直径大的优于小的，而同样直径的咪头不管是便宜的还是贵的，基本听不出来有啥差别，也许我是木耳朵吧。

芯片的选择费了一些心思，虽然网上DIY助听器的文章不少，但单芯片的不多，我看到的文章中所用的芯片只有TDA2822和TDA2320两种，把这两种芯片买来试了下，TDA2822声音大，但音质不佳，有沙音，而且静态电流7mA多，能保证续航能力8小时又能放得进耳机壳里的电池难得找到。TDA2320声音效果可以，能耗也比较低，但体积有点大，看它的datasheet只有一种dip 8封装，占用空间10.92mm*6.6mm*3.3mm，用了它其他的元件怕没有地方放啦，所以只能放弃。看来只能自行再寻找芯片了，所幸有的芯片商城具有参数筛选功能，不需要大海捞针，最终从参数筛选后推荐的芯片中选择了两款：NJM2113和MC34119，选中它们除了功耗和尺寸都基本符合要求外的另一个重要原因它们都能在宝上买到，在功耗上，NJM2113的操作电流是2.7mA，MC34119的静态电流也是2.7mA，在尺寸上，两款芯片都有小于sop 8封装的ssop 8封装的产品，只不过MC34119的封装是tssop 8封装，比ssop 8封装更薄一些罢了，还有一个巧合，两款芯片的引脚分布完全相同，实验证明，它们完全可以相互替换，最终助听器芯片选用了ssop 8封状的NJM2113V，某个天猫店它的报价是0.85元/片，声称一片就包邮，原先以为这个是虚价，实价是这个报价的至少数倍到数十倍，宝上很多芯片店都这样，咨询客服才知道这个是实价，到手后实测其功能都是正常的，图3是显微镜下拍的芯片外观照。

图3. NJM2113V外观

用NJM2113设计的助听器的原理图如图4所示。

图4. 助听器原理图

图4电路是本人参照芯片datasheet中推荐的应用电路搭建实物，并经实验优化参数后的结果，暂且叫它V1版吧。它是不是最优的结果不得而知，但本人认为这个助听器有以下几个优点：

咪头安装在耳机内，使用时挂在耳朵上，拾取的声音就是佩戴者应该听到的声音，从而还原佩戴者的自然声场；
拾音和发音器件都没有外露的连线，所以不会产生听诊器效应或由导线与物体接触时产生的杂音；
外围元件少；
能耗较低，实测静态电流2.9-3.1mA;
芯片占用空间小，包括焊盘，占用面积为6.4mm*3.0mm;
音质较好，音量虽不及TDA2822，但也能听到隔壁房间正常谈话音量的说话声，对于助听足够了；

9、背噪声小，试了下输出接Φ16mm的骨传导振子，几乎感觉不到噪声；

10、推力强，并行推两只Φ16mm的骨传导振子（32Ω）不在话下，如果有合适的外壳，可以直接换骨传导助听器；

11、无须考虑外壳问题。

于是按图4的原理图和图1的耳机主板尺寸设计了PCB板，这个PCB板的形状跟原主板有些差别，耳机原主板的边缘有些部分是弧线，在这里我全都改成了直线，不影响使用就行了，不在乎那些形式。最后打样做出来助听器PCB板是这样的：

图5. V1版助听器的成品PCB板

把芯片和其他元件全部手工焊上后PCB板的顶面和底面如图6和图7所示。

图6. 焊上元件后PCB板顶面图

图7. 焊上元件后PCB板底面图

再把PCB板接上电池和喇叭，装进耳机外壳一只外挂式的助听器就完成啦，图8是PCB板接上电池和喇叭后的模样：

图8. 助听器元件接线完成

再来改造原耳机的充电盒，取下原充电主板，焊上网购的4056充电板板，如图9。把4056充电板固定在原type-c口附近，这样不用另外开口就能给充电盒内的电池充电啦，如图10。

图9. 在原充电盒内换上新的充电板

图10. 新的充电板的接口固定在原接口处

利用报废耳机制作的助听器和它的充电盒改造都已经完成，这个助听器可以使用啦，图11是它装完成的助听器和改造好的充电盒合影，看着不错吧。

图11. 制作完成的助听器与充电盒

美中不足的是在原接口处安装新的充电板后高度有点不合适，充电盒的面板跟后盖不能完全闭合，面板上原来的电量显示也没有了。但正常使用和充电是没有问题了。

到这里把报废耳机改成助听器的过程已经全部介绍完了，本来文章到这里也应该结束了，然而我还是分享一个新的发现，也许这个发现对于那些想做外挂式助听器的会有所帮助呢。这个新的发现就是我在1688上看到了与我报废耳机几乎一模一样的商品，喜人的是它的价格还不到30元，也就是一块稍贵芯片的价格，如果想做外挂式助听器，完全可以买付这种耳机，换块PCB板就成了，原充电器都不用改，可以拿来直接用的哦，为了对上面的助听器进行改进，我买了付这款耳机，图12和图13就是它的实物照。如果想做外挂式的助听器，买付这款耳机进行改装是个不错的选择，这也是我分享新发现的目的。

图12. 适合改外挂式助听器的TWS之一

图13. 适合改外挂式助听器的TWS之二

这款耳机的内部跟我的那个报废耳机还是有所差别的，但主板的形状的面积差别不大，图14是拆解了耳机后的样子。

图14. 耳机拆解后的散件

从结构上看，这款耳机的充电电极是焊在PCB板上的而不是装在外壳上的，所以要重新设计PCB板，借这个机会，我又稍微改进了一下电路，并针对V1完成后的元件布局的某些缺陷如咪头的拾音面向耳内等进行了改进，把所有高度稍大的元件放到PCB板的底层，以便加大电池空间选择容量更大的电池等等，改进后形成了助听器的V2版。图15是新的原理图，电路改变不大，精减了一只电容而已。