Dispositivo di orientamento per non vedenti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo, di cui si parlerà, aiuterà una persona ipovedente non solo a rilevare un ostacolo nel tempo ea stimarne la distanza "a orecchio", ma anche a determinare il livello di illuminazione in cui si trova.

Tra i dispositivi che facilitano l'orientamento dei non vedenti, i localizzatori di ostacoli attivi portatili danno i migliori risultati. Emettono segnali ultrasonici o elettromagnetici di tastatura in direzione di un possibile ostacolo. Il localizzatore converte i segnali ricevuti riflessi dagli ostacoli in una forma accessibile per la percezione da parte dei non vedenti: suono o vibrazione.

I dispositivi che utilizzano la radiazione IR come segnali di sondaggio sono stati proposti molto tempo fa [1]. Una delle varianti di tale dispositivo, adatta all'autoproduzione, è stata descritta in [2]. Gli svantaggi di questo design includono una portata ridotta (solo 1,5 m) e una scarsa immunità al rumore. Allo stesso modo di un ostacolo, il dispositivo reagisce a una lampada a incandescenza convenzionale situata molto più lontano. Nel progetto proposto di seguito, questi inconvenienti vengono eliminati utilizzando un amplificatore selettivo nella parte ricevente. È stato aggiunto un nodo che valuta l'illuminazione complessiva, ei segnali sonori che indicano la presenza di un ostacolo e caratterizzano l'illuminazione sono facilmente distinguibili ad orecchio.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 1. La scelta dei transistor come base dell'elemento è dovuta a un piccolo assortimento di microcircuiti che funzionano a una tensione di alimentazione di 2 ... 3 V. Inoltre, è più facile ottenere un consumo di corrente minimo in un progetto di elementi discreti. In questo caso, non supera i 5 mA.

(clicca per ingrandire)

Ogni 0,5 s, il diodo emittente VD3 invia un burst di impulsi di radiazione IR con una durata di 20 ms. Il rifiuto dell'emissione continua del segnale di sondaggio è un'altra misura per ridurre il consumo medio di corrente. Il generatore che imposta la durata dei burst e delle pause tra di loro è assemblato sui transistor VT3 e VT4. Gli impulsi dalla sua uscita vengono inviati alla base del transistor VT5, che accende e spegne il multivibratore sui transistor VT6 e VT7 e genera impulsi con una durata di 58 μs. Il resistore di regolazione R15 imposta la frequenza di ripetizione dell'impulso pari alla frequenza centrale della banda passante dell'amplificatore selettivo nella parte ricevente del dispositivo (2800 Hz). Per ottenere la necessaria stabilità di frequenza, i condensatori C6 e C7 devono avere un piccolo TKE. È inaccettabile utilizzare qui condensatori ceramici dei gruppi H30-H90.

Gli impulsi con una frequenza di 2800 Hz vengono inviati a un amplificatore di potenza: un transistor VT8, nel circuito del collettore di cui è incluso un diodo radiante VD3. La corrente del diodo per impulso raggiunge i 300 mA. Per assorbire rapidamente il calore generato, il diodo emettitore necessita di un dissipatore di calore in materiale ad alta conducibilità termica. In questo caso viene utilizzato rame con un'area di 3 cm2.

Gli impulsi IR riflessi dall'ostacolo, ricevuti dal fotodiodo VD1 e amplificati da un amplificatore selettivo basato su transistor VT9-VT12, vengono uditi nell'auricolare BF1 dall'apparecchio acustico. Più forti sono i segnali, più vicino è l'oggetto riflettente. Con la durata della raffica sopra indicata, l'orecchio umano la percepisce soggettivamente come colorata di una certa tonalità sonora, e non solo come un clic sgradevole.

Guadagno del ricevitore - 2300, larghezza di banda (livello 0,5) - 300 Hz. Il maggior contributo alla selettività è dato dal circuito oscillatorio L1C11 con una frequenza di risonanza di 2800 Hz. Per non peggiorare il suo fattore di qualità, il transistor VT10 è collegato secondo un circuito collettore comune. Un circuito oscillatorio di un piccolo fattore di qualità, sintonizzato sulla stessa frequenza, è formato dalla bobina per cuffie BF1 e dal condensatore C19.

L'elevata impedenza di ingresso del transistor ad effetto di campo a basso rumore VT9 funge da carico ottimale per il fotodiodo VD1. Quando il fotodiodo è dimmerato, la tensione di rumore applicata all'ingresso dell'amplificatore non supera 0,9 µV. Approssimativamente la stessa soglia di udibilità del segnale riflesso.

La sensibilità del ricevitore è regolata da un resistore variabile R25.

Il multivibratore sui transistor VT1 e VT2 genera impulsi, la cui frequenza è maggiore, maggiore è l'illuminazione del fotoresistore R2 incluso nel circuito di base del transistor VT1, che è sensibile alla luce visibile. Gli impulsi vengono inviati alla base del transistor VT12. Di conseguenza, i segnali riflessi dagli ostacoli vengono ascoltati sullo sfondo del suono a bassa frequenza - da 100 Hz con un'illuminazione di 1 lk (oscurità quasi completa) a 1000 Hz con un'illuminazione di 1000 lx (lampada a incandescenza da 75 W a distanza di diverse decine di centimetri). Il volume di fondo è regolato da un resistore variabile R32. Se necessario, il nodo di valutazione dell'illuminazione può essere disattivato dall'interruttore SA1.

Il dispositivo è assemblato in una custodia con dimensioni di 120x90x30 mm. La sua massa insieme all'alimentatore - due celle galvaniche di dimensioni AA - 250 g Il diodo emettitore VD3, il fotodiodo VD1 e la fotoresistenza R1 sono dotati di lenti in vetro organico. L'ampiezza della zona in cui è possibile rilevare un ostacolo è di circa 20°. Particolari contrassegnati in fig. 1 asterischi, selezionare se necessario durante la regolazione del dispositivo.

La linea continua nel grafico di Fig. La figura 2 mostra la dipendenza sperimentale della tensione del segnale U alle uscite dell'auricolare BF1 dalla distanza R dalla radiazione IR riflettente di una persona alla massima sensibilità del ricevitore e dalla tensione di alimentazione nominale (3 V).

Soggettivamente, secondo la valutazione media di più persone con udito normale, il livello del segnale sonoro nell'area indicata in Fig. 2 Intervallo di gamma cambiato da molto forte (vicino alla soglia del dolore) a silenzioso. La linea tratteggiata è il risultato della media dei dati sperimentali. Con la batteria GB2,2 scaricata a 1 V, la tensione del segnale è diminuita di non più di due volte.

Letteratura

1. I telemetri Mims F.M. LED possono fornire occhi anche ai non vedenti. - Electronic Design, 1972, n. 11 (25 maggio), pp. 48-50.
2. Nechaev I. Localizzatore IR per non vedenti. - Radio, 1989, n. 11, pag. 85, 86.

Autori: A.Gavrilov, A.Teresk, Tallinn, Estonia

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