盲人定向装置。方案、说明

盲人定向装置。无线电电子电气工程百科全书

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该设备不仅可以帮助视力受损的人及时发现障碍物并“通过耳朵”估计到障碍物的距离，还可以确定障碍物所在位置的照明水平。

在帮助盲人定向的设备中，便携式主动障碍物定位器提供的效果最好。它们向可能存在障碍物的方向发射探测超声波或电磁信号。定位器将接收到的从障碍物反射的信号转换成盲人可以感知的形式——声音或振动。

使用红外波长作为探测信号的设备很久以前就已经被提出[1]。 [2] 中描述了适合自行生产的这种设备的一种选择。这种设计的缺点包括距离短（仅1,5 m）和抗噪性差。与对待障碍物一样，该设备也会对距离较远的传统白炽灯做出反应。在下面提出的设计中，通过在接收部分使用选择性放大器来消除这些缺点。添加了一个评估整体照明的节点，并且指示障碍物存在和表征照明的声音信号很容易被耳朵辨别。

该装置的方案如图1所示。 2. 选择晶体管作为元件基础是因为在 3 ... 5 V 电源电压下运行的微电路种类较少。此外，在分立元件设计中更容易实现最小电流消耗。在这种情况下，它不会超过 XNUMX mA。

（点击放大）

每 0,5 秒，发射二极管 VD3 发送持续时间为 20 毫秒的红外辐射脉冲串。拒绝探测信号的连续发射是降低平均电流消耗的另一措施。设置突发持续时间和间歇时间的发生器安装在晶体管 VT3 和 VT4 上。其输出的脉冲被馈送到晶体管VT5的基极，晶体管VT6打开和关闭晶体管VT7和VT58上的多谐振荡器，并产生持续时间为15μs的脉冲。微调电阻器R2800将脉冲重复频率设置为等于装置接收部分中的选择性放大器的通带的中心频率（6Hz）。为了实现必要的频率稳定性，电容器 C7 和 C30 必须具有较小的 TKE。此处不能使用H90-HXNUMX组陶瓷电容器。

频率为2800Hz的脉冲被提供给功率放大器——晶体管VT8，在其集电极电路中连接有发光二极管VD3。每个脉冲的二极管电流达到 300 mA。为了快速吸收产生的热量，发光二极管需要采用高导热材料制成的散热器。本例中使用面积为 3 cm2 的铜。

从障碍物反射的红外脉冲，由光电二极管 VD1 接收，并由使用晶体管 VT9-VT12 的选择性放大器放大，在 BF1 耳机中从助听器中听到。反射物体越近，信号越大。根据上面所示的突发持续时间，人耳主观地将其感知为某种音调的颜色，而不仅仅是令人不快的咔嗒声。

接收器增益 - 2300，带宽（0,5 级） - 300 Hz。对选择性贡献最大的是谐振频率为 1 Hz 的 L11C2800 振荡电路。为了不降低其品质因数，晶体管VT10按照具有公共集电极的电路连接。耳机线圈BF1和电容器C19构成调谐到相同频率的低品质因数振荡电路。

低噪声场效应晶体管VT9的高输入阻抗充当VD1光电二极管的最佳负载。当光电二极管调光时，施加到放大器输入端的噪声电压不超过 0,9 µV。反射信号的可听度阈值大致相同。

接收器的灵敏度由可变电阻器 R25 调节。

晶体管VT1和VT2上的多谐振荡器产生脉冲，脉冲的频率越高，晶体管VT2基极电路中对可见光敏感的光敏电阻R1的照度越大。脉冲被馈送到晶体管VT12的基极。因此，在低频声音背景下可以听到从障碍物反射的信号 - 从 100 勒克斯照明（几乎完全黑暗）的 1 Hz 到 1000 勒克斯照明（远处 1000 W 白炽灯）的 75 Hz几十厘米）。背景音量由可变电阻R32调节。如有必要，可以使用开关 SA1 关闭照明评估单元。

该设备组装在尺寸为 120x90x30 毫米的外壳中。其质量连同电源 - 两个尺寸为 AA 的原电池 - 250 g。发光二极管 VD3、光电二极管 VD1 和光敏电阻 R1 配备有有机玻璃透镜。可检测到障碍物的区域宽度约为 20°。详细信息如图所示。 1 星号，在设备调整过程中如有必要，请选择。

图中图表中的实线。图 2 显示了通过实验测量的 BF1 耳机端子处的信号电压 U 与在接收器最大灵敏度和标称电源电压 (3 V) 下反射红外辐射的人的距离 R 的关系。

盲人定向装置

主观上，根据几个听力正常的人的平均评估，图2所示的声音信号水平。 2,2 范围间隔从非常响亮（接近疼痛阈值）变为安静。虚线是对实验数据进行平均的结果。当GB1电池放电至XNUMXV时，信号电压下降不超过一半。

文学

Mims F. M. LED 测距仪甚至可以为盲人提供光明。 -《电子设计》，1972 年，第 11 期（25 月 48 日），第 50 页。 XNUMX-XNUMX。
Nechaev I. 盲人红外定位器。 - 广播，1989 年，第 11 期，p。 85、86。

作者：A.Gavrilov，A.Teresk，爱沙尼亚塔林

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