Прибор для ориентации слепых. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Медицина

 Комментарии к статье

Устройство, о котором пойдет речь, поможет человеку с ослабленным зрением не только вовремя обнаружить препятствие и оценить "наа слух" расстояние до него, но и определить уровень освещенности там, где он находится.

Среди приборов, облегчающих ориентацию слепых, наилучшие результаты дают портативные активные локаторы препятствий. Они излучают в направлении возможного препятствия зондирующие ультразвуковые или электромагнитные сигналы. Принятые отраженные от препятствий сигналы локатор преобразует в форму, доступную для восприятия слепым, - звук или вибрацию.

Приборы, использующие в качестве зондирующих сигналов излучение ИК диапазона волн, предложены довольно давно [1]. Об одном из вариантов подобного устройства, пригодного для самостоятельного изготовления, было рассказано в [2]. К недостаткам этой конструкции можно отнести небольшую дальность действия (всего 1,5 м) и плохую помехоустойчивость. Точно так же, как на препятствие, прибор реагирует на находящуюся значительно дальше обычную осветительную лампу накаливания. В предлагаемой ниже конструкции эти недостатки устранены за счет применения в приемной части селективного усилителя. Добавлен узел, оценивающий общую освещенность, причем звуковые сигналы, свидетельствующие о наличии препятствия и характеризующие освещенность, легко различимы на слух.

Схема прибора приведена на рис. 1. Выбор в качестве элементной базы транзисторов обусловлен небольшим ассортиментом микросхем, работающих при напряжении питания 2...3 В. Кроме того, в конструкции из дискретных элементов легче добиться минимального тока потребления. В данном случае он не превышает 5 мА.

(нажмите для увеличения)

Каждые 0,5 с излучающий диод VD3 посылает пачку импульсов ИК излучения длительностью 20 мс. Отказ от непрерывного излучения зондирующего сигнала - еще одна мера уменьшения среднего потребляемого тока. Генератор, задающий длительность пачек и пауз между ними, собран на транзисторах VT3 и VT4. Импульсы с его выхода поступают на базу транзистора VT5, включающего и выключающего мультивибратор на транзисторах VT6 и VT7, и он генерирует импульсы длительностью 58 мкс. Подстроечным резистором R15 устанавливают частоту повторения импульсов равной центральной частоте полосы пропускания селективного усилителя в приемной части прибора (2800 Гц). Чтобы достичь необходимой стабильности частоты, конденсаторы С6 и С7 должны иметь малый ТКЕ. Применять керамические конденсаторы групп H30-Н90 здесь недопустимо.

Импульсы частотой 2800 Гц поступают на усилитель мощности - транзистор VT8, в коллекторную цепь которого включен излучающий диод VD3. Ток диода в импульсе достигает 300 мА. Для быстрого поглощения выделяющегося тепла излучающему диоду необходим теплоотвод из материала с высокой теплопроводностью. В данном случае применен медный площадью 3 см2.

Отраженные от препятствия ИК импульсы, принятые фотодиодом VD1 и усиленные селективным усилителем на транзисторах VT9-VT12, слышны в наушнике BF1 от слухового аппарата. Громкость сигналов тем больше, чем ближе находится отражающий объект. При указанной выше длительности пачки человеческий слух субъективно воспринимает ее окрашенной в определенный звуковой тон, а не просто как неприятный щелчок.

Коэффициент усиления приемника - 2300, полоса пропускания (по уровню 0,5) - 300 Гц. Наибольший вклад в избирательность вносит колебательный контур L1C11 с резонансной частотой 2800 Гц. Чтобы не ухудшать его добротность, транзистор VT10 включен по схеме с общим коллектором. Колебательный контур небольшой добротности, настроенный на ту же частоту, образуют катушка наушника BF1 и конденсатор С19.

Высокое входное сопротивление малошумящего полевого транзистора VT9 служит оптимальной нагрузкой для фотодиода VD1. Когда фотодиод затемнен, напряжение шумов, приведенное ко входу усилителя, не превышает 0,9 мкВ. Приблизительно таков же порог слышимости отраженного сигнала.

Чувствительность приемника регулируют переменным резистором R25.

Мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2 генерирует импульсы, частота которых тем выше, чем больше освещенность включенного в базовую цепь транзистора VT2 фото резистора R1, чувствительного к видимому свету. Импульсы поступают на базу транзистора VT12 . В результате отраженные от препятствий сигналы слышны на фоне звука низкой частоты - от 100 Гц при освещенности в 1 л к (практически полная темнота) до 1000 Гц при освещенности в 1000 лк (лампа накаливания мощностью 75 Вт на расстоянии в несколько десятков сантиметров). Громкость фона регулируют переменным резистором R32. При необходимости узел оценки освещенности может быть отключен выключателем SA1.

Прибор собран в корпусе размерами 120x90x30 мм. Его масса вместе с источником питания - двумя гальваническими элементами типоразмера АА - 250 г. Излучающий диод VD3, фотодиод VD1 и фоторезистор R1 снабжены линзами из органического стекла. Ширина зоны, в которой возможно обнаружение препятствия, приблизительно 20°. Детали, помеченные на рис. 1 звездочками, подбирают при необходимости во время регулировки прибора.

Сплошной линией на графике рис. 2 показана экспериментально снятая зависимость напряжения сигнала U на выводах наушника BF1 от расстояния R до отражающего ИК излучение человека при максимальной чувствительности приемника и номинальном напряжении питания (3 В).

Субъективно, по усредненной оценке нескольких человек с нормальным слухом, уровень звукового сигнала в указанном на рис. 2 интервале дальности изменялся от очень громкого (близкого к болевому порогу) до тихого. Штриховая линия - результат усреднения экспериментальных данных. При разряженной до 2,2 В батарее GB1 напряжение сигнала уменьшилось не более чем в два раза.

Литература

1. Mims F. М. LED range-finders сап even provide eyes for the blind. - Electronic Design, 1972, № 11 (May 25), pp. 48-50.
2. Нечаев И. ИК локатор для слепых. - Радио, 1989, № 11, с. 85, 86.

Авторы: А.Гаврилов, А.Тереск, г.Таллин, Эстония

Смотрите другие статьи раздела Медицина.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Жесткие диски корпоративного класса 15000 об/мин от HGST 07.03.2014 Компания HGST (ранее Hitachi Global Storage Technologies, в настоящее время дочерняя компания Western Digital) выпустила новое семейство вместительных 2,5-дюймовых жестких дисков корпоративного класса со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. об/мин - Ultrastar C15K600. Новинки обеспечивают высокую производительность и емкость при небольшом размере и низкой рабочей температуре, обеспечивая, таким образом, увеличение плотности информации при снижении затрат на поддержку и общей стоимости владения. Об этом CNews сообщили в HGST. Высокая скорость работы жестких дисков, по информации HGST, была достигнута в том числе благодаря технологии медиа-кэширования, использующей алгоритмическую обработку входных данных для оптимизации процесса записи, по скорости значительно превышающей энергонезависимое кэширование на NAND или flash-памяти. В результате скорость доступа к случайному сектору в 2 раза выше 2,5-дюймовых конкурентов и в 2,5 раза - 3,5-дюймовых, скорость вращения шпинделя которых составляет 15 тыс. об/мин. Более того, Ultrastar C15K600 оснащен скоростным интерфейсом SAS 12 Гб/с и кэш-памятью 128 МБ с высоким быстродействием, что обеспечивает стабильную производительность системы, утверждают в компании. Ultrastar C15K600 обладает вдвое большей емкостью, чем современные 2,5-дюймовые жесткие диски с 15 тыс. об/мин, и соответствует показателям 3,5 дюймовых дисков с 15 тыс. об/мин. "Объем в 600 ГБ позволяет любой компании без труда перейти с 3,5-дюймовых дисков на платформы с 2,5-дюймовыми HDD и почувствовать разницу в производительности и энергопотреблении", - подчеркнули в HGST. По данным компании, за счет малого форм-фактора (SFF) 2,5 дюйма и технологии Advanced Power Management диск C15K600 обеспечивает снижение энергопотребления до 55% в рабочем режиме и до 54% во время простоя по сравнению с последними 3,5-дюймовыми дисками с 15 тыс. об/мин от HGST. В то же время, диски Ultrastar C15K600 SAS предлагают широкий выбор вариантов шифрования и безопасности: в частности, технологию Instant Secure Erase (ISE) и SSC-совместимую технологию самошифрования диска (Self-Encrypting Drives, SED) от Trusted Computing Group (TCG), сертифицированную по стандарту FIPS (Federal Information Processing Standard) 140-2, ур. 2. Среднее время безотказной работы для Ultrastar C15K600 составляет 2 млн часов, а ежегодная вероятность сбоя - менее 0,44%. Поскольку многие клиенты работают как с современными системами, так и с системами старого образца, линейка дисков Ultrastar C15K600 будут поставляться как в формате 4К Advanced, так и в форматах 512e и 512n, отметили в компании. Помимо линейки Ultrastar C15K600, HGST анонсировала корпоративные твердотельные диски Ultrastar с SAS 12 Гб/с, также сертифицированные по стандарту FIPS 140-2, ур. 2. Как пояснили в HGST, эти диски были разработаны для самых сложных целей - например, высокоскоростного трейдинга, онлайн-банкинга, облачных вычислений и анализа большого объема данных. FIPS 140-2 - стандарт ИТ-безопасности, используемый в государственных организациях и регулируемых отраслях, например, медицинских или финансовых учреждениях, хранящих и обменивающихся важной, но не засекреченной информацией.

Другие интересные новости:

▪ Игровой ноутбук Acer Nitro V 16

▪ Температура на вкус

▪ Угроза космического мусора для магнитного поля Земли

▪ Теплые окна

▪ Disney выпускает собственные Android-смартфоны

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детекторы напряженности поля. Подборка статей

▪ статья Грета Гарбо. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько времени провел Робинзон Крузо в России? Подробный ответ

▪ статья Старший помощник капитана. Должностная инструкция

▪ статья Автомобильный пейджер с микрофоном. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Собирание пазла. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025