Прилад орієнтації сліпих. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Прилад орієнтації сліпих. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Медицина

Коментарі до статті

Пристрій, про який йтиметься, допоможе людині з ослабленим зором не тільки вчасно виявити перешкоду і оцінити "наа слух" відстань до неї, а й визначити рівень освітленості там, де вона знаходиться.

Серед приладів, що полегшують орієнтацію сліпих, найкращі результати дають активні портативні локатори перешкод. Вони випромінюють у напрямку можливої перешкоди зондувальні ультразвукові або електромагнітні сигнали. Прийняті відбиті від перешкод сигнали локатор перетворює на форму, доступну сприйняття сліпим, - звук чи вібрацію.

Прилади, що використовують як зондувальні сигнали випромінювання ІЧ діапазону хвиль, запропоновані досить давно [1]. Про один із варіантів такого пристрою, придатного для самостійного виготовлення, було розказано в [2]. До недоліків цієї конструкції можна віднести невелику дальність дії (всього 1,5 м) і погану стійкість до перешкод. Так само, як на перешкоду, прилад реагує на звичайну освітлювальну лампу розжарювання, що знаходиться значно далі. У запропонованій нижче конструкції ці недоліки усунуті за рахунок застосування у приймальній частині селективного підсилювача. Доданий вузол, що оцінює загальну освітленість, причому звукові сигнали, що свідчать про перешкоду і характеризують освітленість, легко помітні на слух.

Схему приладу наведено на рис. 1. Вибір як елементної бази транзисторів обумовлений невеликим асортиментом мікросхем, що працюють при напрузі живлення 2...3 В. Крім того, у конструкції з дискретних елементів легше досягти мінімального струму споживання. У разі він вбирається у 5 мА.

(Натисніть для збільшення)

Кожні 0,5 с випромінюючий діод VD3 посилає пачку імпульсів ІЧ випромінювання тривалістю 20 мс. Відмова від безперервного випромінювання зондувального сигналу - ще одна міра зменшення середнього струму, що споживається. Генератор, що задає тривалість пачок та пауз між ними, зібраний на транзисторах VT3 та VT4. Імпульси з його виходу надходять на базу транзистора VT5, що включає та вимикає мультивібратор на транзисторах VT6 та VT7, і він генерує імпульси тривалістю 58 мкс. Підстроювальним резистором R15 встановлюють частоту повторення імпульсів, що дорівнює центральній частоті смуги пропускання селективного підсилювача в приймальній частині приладу (2800 Гц). Щоб досягти необхідної стабільності частоти, конденсатори С6 та С7 повинні мати малий ТКЕ. Застосовувати керамічні конденсатори груп H30-Н90 тут неприпустимо.

Імпульси частотою 2800 Гц надходять на підсилювач потужності - транзистор VT8, колекторний ланцюг якого включений випромінюючий діод VD3. Струм діода в імпульсі досягає 300 мА. Для швидкого поглинання тепла, що виділяється випромінюючому діоду необхідний тепловідведення з матеріалу з високою теплопровідністю. В даному випадку застосований мідний площею 3 см2.

Відбиті від перешкоди ІЧ імпульси, прийняті фотодіод VD1 і посилені селективним підсилювачем на транзисторах VT9-VT12, чути в навушнику BF1 від слухового апарату. Гучність сигналів тим більше, чим ближче знаходиться об'єкт, що відображає. При зазначеній вище тривалості пачки людський слух суб'єктивно сприймає її забарвленою у певний звуковий тон, а не просто як неприємне клацання.

Коефіцієнт посилення приймача – 2300, смуга пропускання (за рівнем 0,5) – 300 Гц. Найбільший внесок у вибірковість робить коливальний контур L1C11 з резонансною частотою 2800 Гц. Щоб не погіршувати його добротність, транзистор VT10 увімкнений за схемою із загальним колектором. Коливальний контур невеликої добротності, налаштований ту саму частоту, утворюють котушка навушника BF1 і конденсатор С19.

Високий вхідний опір малошумного польового транзистора VT9 є оптимальним навантаженням для фотодіода VD1. Коли фотодіод затемнений, напруга шумів, що приведена до входу підсилювача, не перевищує 0,9 мкВ. Приблизно такий самий поріг чутності відбитого сигналу.

Чутливість приймача регулюють змінним резистором R25.

Мультивібратор на транзисторах VT1 і VT2 генерує імпульси, частота яких тим вища, чим більше освітленість включеного в базовий ланцюг транзистора VT2 фото резистора R1, чутливого до видимого світла. Імпульси надходять з урахуванням транзистора VT12 . В результаті відбиті від перешкод сигнали чути на тлі звуку низької частоти - від 100 Гц при освітленості в 1 л (практично повна темрява) до 1000 Гц при освітленості в 1000 лк (лампа розжарювання потужністю 75 Вт на відстані кілька десятків сантиметрів). Гучність фону регулюють змінним резистором R32. При необхідності вузол оцінки освітленості може бути вимкнений вимикачем SA1.

Прилад зібраний у корпусі розміром 120x90x30 мм. Його маса разом із джерелом живлення - двома гальванічними елементами типорозміру АА - 250 г. Випромінюючий діод VD3, фотодіод VD1 і фоторезистор R1 забезпечені лінзами з органічного скла. Ширина зони, де можливе виявлення перешкоди, приблизно 20°. Деталі позначені на рис. 1 зірочками підбирають при необхідності під час регулювання приладу.

Суцільною лінією на графіку рис. 2 показана експериментально знята залежність напруги сигналу U на висновках навушника BF1 від відстані R до відбиває ІЧ випромінювання людини при максимальній чутливості приймача та номінальній напрузі живлення (3 В).

Прилад для орієнтації сліпих

Суб'єктивно, за усередненою оцінкою кількох осіб із нормальним слухом, рівень звукового сигналу у вказаному на рис. 2 інтервалі дальності змінювався від дуже гучного (близького до больового порога) до тихого. Штрихова лінія – результат усереднення експериментальних даних. При розрядженій до 2,2 В батареї GB1 напруга сигналу зменшилася не більше ніж у два рази.

література

Mims F. М. LED range-finders сап even provide eyes for the blind. - Electronic Design, 1972 № 11 (May 25), pp. 48-50.
Нечаєв І. ІЧ локатор для сліпих. – Радіо, 1989, № 11, с. 85, 86.

Автори: А.Гаврилов, А.Тереск, м.Таллін, Естонія

Дивіться інші статті розділу Медицина.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Дирижаблі гасять пожежі 27.08.2002

Каліфорнійська компанія Wetzone Engineering займається проектуванням величезних дирижаблів для боротьби з лісовими пожежами, з якими досі не вдається впоратися з іншою авіатехнікою.

Розробники вважають, що їх повітряні кораблі завдовжки понад 300 м зможуть нести до 1 млн. л води, скидаючи її різними способами на ліс, що палає. Способів гасіння пожеж для дирижабля Wetzone Engineering передбачено два: штучний дощ із безлічі клапанів у нижній частині та точковий "полив" вогнища із брандспойтів.

Залежно від розміру повітряного корабля на площу загоряння безперервно виливатиметься 50100 тис. л води на годину. Для порівняння: найбільші протипожежні літаки (модернізовані військові транспортники Hercules), які нині використовуються, можуть нести до 13 тис. л.

Заправку водою дирижабль зможе здійснювати за допомогою спеціальних шлангів та насосів з будь-якої водойми.

Інші цікаві новини:

▪ Мікросхеми допомагають збирати меблі

▪ Зв'язок між дефіцитом цинку та гіпертонією

▪ Радіокеровані ферменти

▪ Заряджання електромобіля за 10 хвилин

▪ Новий верблюд

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Освітлення. Добірка статей

▪ стаття Фен маляра. Поради домашньому майстру

▪ стаття Навіщо в Англії 19 століття одягали чохли на ніжки роялів? Детальна відповідь

▪ стаття Відеомагнітофони. Секрети ремонту

▪ стаття Генератор для вимірювального мосту Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Вогняна рука. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт