Binoreille

 
Tutoriel
Fabrication d'une aide auditive pour malentendant d'une oreille.
  • Difficulté : Abordable
  • Durée réalisation : 4h
  • Budget : 120 euros
 

Avant-propos

Le projet Binoreille s'adresse aux personnes sourdes d'une oreille. L'appareillage permet de recevoir le son du côté de l'oreille sourde et de le transférer vers l'oreille fonctionnelle. Dans ce prototype, l'appareillage est composé d'un casque et d'un boitier contenant l'électronique de traitement du son.

La toute première version a été réalisée lors des Abilympics 2016 à Bordeaux. Simon Juif avait proposé une solution utilisant une carte Teensy qui est suffisamment puissante et petite pour envisager une miniaturisation pour des développements futurs. La limite que nous avions alors rencontré concernait le dispositif d'écoute, un casque basique, qui venait s'ajuster au dessus de l'oreille de manière à ne pas empêcher l'oreille saine d'entendre son environnement.

Equipe du Fabrikarium :
Prototypeurs : Valérie Guichon, Guillaume Pirou, Pierre Merssadier, Adrien Schmouker, Patrice Caule, Jérôme Terrier, Jean-René Coulon, delphine Bézier
Documentation Flossmanuals : Pierre Commenge

En prenant connaissance des conceptions, designs, plans, composants ou assemblages relatifs aux prototypes liés à My Human Kit, je comprends et accepte que toute information ou matériel indiqué par quiconque associé à une équipe de conception est délivré tel quel, sans garantie de quelque nature que ce soit et est destiné à être partagé dans le but que le plan soit répliqué, modifié ou amélioré. Je comprends que ces prototypes visent à développer des solutions alternatives open source pour des personnes touchées par un handicap. Je comprends et j’accepte que toute personne associée à l’association My Human Kit ne soit pas responsable des blessures ou des dommages résultant de la fabrication ou de l’utilisation de ces prototypes.

 
 

Choix du casque

Afin de ne pas perturber l'audition de l'oreille entendante, le casque choisi est un casque à conduction osseuse qui se place sur la tempe plutôt que dans le creux de l'oreille. Un petit micro fixé sur le casque, du côté de l'audition déficiente conduit le son reçu vers l'oreille entendante, après traitement.

 
 

La conduction osseuse

La conduction osseuse (ou ostéophonie) est une forme d’audition alternative. Le son émis par le transducteur du casque est transmis par les os du crâne jusqu’aux organes internes de l’audition, sans passer par le tympan.

Principe de fonctionnement

Le son extérieur est capté du côté de l’oreille sourde par un micro électret. Ce micro transforme le signal acoustique en signal électrique, qui est filtré par un premier circuit afin de limiter les parasites et d’adapter le niveau de tension. Puis, le signal entre dans l’entrée micro de la carte audio pour recevoir un traitement numérique.

Trois filtres successifs sont appliqués au signal : un filtre passe-haut à 300 Hz, un filtre passe-bas à 12000 Hz et un filtre passe-bande défini par les 2 potentiomètres de réglage : fréquence (pour la fréquence centrale), largeur (pour définir la largeur de la bande de fréquence). Le 3e potentiomètre fixe le volume de sortie vers le casque.

Ce prototype est basé sur une carte à microcontrôleur Teensy 3.2

 

Pré-requis

  • avoir l’environnement Arduino installé
  • savoir utiliser une imprimante 3D
  • savoir utiliser une découpe laser
  • savoir souder
 

Prototype

Lors de la fabrication du prototype au Fabrikarium (oct. 2016), les versions suivantes de logiciel et de matériel ont été utilisées :

  • carte audio adapter « audio shield rev.b »
  • carte Teensy v3.2
  • Arduino IDE version 1.6.12
  • Teensyduino version 1.30
  • Teensyloader version 1.15
  • Imprimante 3D Bicephale Mark One
  • Découpeuse laser Trotec
 

Téléchargement

Télécharger le dossier suivant sur github.

 

 

Soudure des composants

Préparer les composants dans l'ordre suivant :
- Souder les deux barrettes de connexion femelles (14 pins) sur la carte audio adapter
- Souder les deux barrettes de connexion mâles (14 pins) sur la carte Teensy
- Souder la barrette sur les pins d'entrée micro de la carte audio adapter
- Souder la barrette femelle de connexion pour l'alimentation sur la Teensy

 

Préparation des 3 potentiomètres

1- Couper 3 fils multibrin sur une longueur d'environ 7 cm.
2- Dénuder les fils de chaque côté sur une longueur de 1 cm
3- Etamer les fils (mettre de l'étain) sur chaque partie dénudée
4- Souder les fils de connexion sur les 3 potentiomètres comme sur la photo ci-dessous

 
 

Préparation du micro

Dénuder le câble blindé mono à chaque extrémité. Dénuder le fil qui se trouve à l'intérieur du câble blindé mono afin de l'étamer à chaque extrémité. Enrouler le fil de cuivre sur-lui-même et l'étamer également de chaque côté.
Souder ensuite le fil de cuivre sur le (-) du micro Electret et l'autre fil sur le (+) du micro.
Le micro est prêt à l'emploi.

 

Circuit du filtre

Afin de réduire les bruits parasites dus à la longueur du câble du micro, il est conseillé d'ajouter un filtre.
Souder le circuit du filtre (le câble est long et fait antenne, ce filtre réduit les parasites et réduit la tension par un diviseur de tension avant l'entrée dans la carte audio).

 
 

Connexions du filtre

Connecter le filtre à la carte Teensy en vous référant au schema ci-dessous.
Connecter également le micro (+) sur l'entrée micro de la carte audio et la masse du micro (-) sur le ground à côté de l'entrée MIC sur la carte audio.
Ajouter un bouton ON/OFF avec le SPST (switch) entre la masse de la batterie (-) et le Ground de la Teensy comme indiqué dans le schéma.

 
 

Schéma d'assemblage Teensy + Adaptateur audio + composants externes

Empiler la carte Teensy sur la carte audio en respectant le sens indiqué dans le schéma suivant.
Relier ensuite les potentiomètres et la batterie en vous aidant du schéma.

 
 

Installation de la carte Teensy

https://www.pjrc.com/teensy/tutorial.html

Télécharger le programme « Teensy loader et les exemples de clignotement de LED «  . Par défaut le cignotement de LED lent est présent sur la Teensy.

Brancher la Teensy en USB sur votre ordinateur. Vous devriez voir la LED clignoter lentement. Essayez ensuite l’exemple de clignotement rapide. (blink_fast.hex) en choisissant la version correspondante à votre carte Teensy (32 pour la version 3.2)

File>Open>blink_fast32.hex

Cliquer sur le bouton « Auto », et la LED devrait maintenant clignoter rapidement.

 

 

 

 

Installation Teensyduino et configuration Arduino pour charger le programme Binoreille sur la carte Teensy

  1. Installer Teensyduino (plugin pour l’IDE arduino) https://www.pjrc.com/teensy/td_download.html
  2. Relier la carte Teensy à un port USB de l’ordinateur
  3. Ouvrir l’environnement de programmation Arduino
  4. Ouvrir le fichier du code téléchargé sur github
  5. Dans l’IDE arduino, choisir la carte Teensy 3 dans le menu Outils/type de carte
  6. Dans l’IDE arduino, choisir le port adapté dans le menu Outils/port série
  7. Dans l’IDE arduino, cliquer sur l’icone « vérifier » (le premier à gauche!)
  8. Dans l’IDE arduino, cliquer sur uploader
 

Fabrication du boitier à la découpeuse laser

La boite réalisée ici est encore très grande pour être facilement transportable mais elle est tout à fait fonctionnelle pour un prototype en cours de développement.

Le fichier SVG original du modèle de la boite a été réalisé grâce au générateur de boite paramétrique de la Cité des Sciences. Des orifices ont été ajoutés avec InkscapeSVG à la découpeuse laser.

Coller tous les éléments exceptés le couvercle pour constituer une boite solide.

 
 

Montage

Monter le boitier et fixer les 3 potentiomètres.

 

Précautions d'utilisation

Bravo! Le montage est terminé et vous pouvez tester le prototype. Afin de ne pas endommager votre audition, il est impératif de baisser le volume au maximum avant de mettre sous tension le prototype et d’augmenter le niveau sonore progressivement pour l’ajuster.

Vous pouvez utiliser ce prototype en plaçant le micro sur votre manche par exemple, ou en le tenant à la main à une distance raisonnable (20 cm minimum) du casque. Merci de le tester en respectant ces conseils au risque de vous endommager l’audition!

Problème à résoudre pour développement futur: Nous avons testé une intégration du micro sur le casque, mais ce prototype étant encore en phase de développement, nous n’avons pas encore réussi à résoudre le problème de larsen que cela provoque.

Nous serons ravis d’avoir vos retours d’expériences et/ou vos améliorations que nous pourrons intégrer à ce tutoriel, alors n’hésitez pas à nous contacter 🙂

 

Fabrication du support de micro pour le casque par impression 3D (non utilisable en l'état actuel du prototype)

Vous trouverez sur le thingiverse de My Human Kit le modèle 3D du support de micro ajusté au modèle de casque que nous avons utilisé.

Ce modèle est un support de micro electret MCE-100 destiné à terme, à être fixé sur un casque à conduction osseuse Aftershokz Sports M3.

La modélisation a été réalisée par Jérôme Terrier lors du Fabrikarium en octobre 2016 dans le cadre de la réalisation du prototype Binoreille.

L'intégration du micro sur le casque grâce à ce support présente aujourd'hui un danger pour l'audition pour les raisons de larsen évoquées ci-dessus. Il est donc à tester avec précaution et uniquement si vous l'associez à une solution qui empêcherait le larsen.