Прибор для ориентации слепых "Никита"

Опубликовано Юрий Петрович С... в Втр, 12/02/2013 - 09:45

выполнил Андрющенко Никита, 5 кл,
2009-2010 учебный год

Аннотация

Изготовленный прибор ориентации слепых «Никита», имеет ряд преимуществ перед предлагаемыми в разных публикациях. А главное его достоинство то, что расстояние до препятствия определяется не только уменьшением или увеличением звука в наушниках, но и это расстояние определяется вибрацией в ручке трости. Кроме того обладателю этого прибора легко определить освещено ли помещение, в которое он входит, а так же интенсивность этого освещения.

Изготовленный прибор малогабаритен, потребляет мало энергии и, кроме того, выполнен из доступных дешевых деталей.

Описание

Предлагаемый прибор поможет человеку с ослабленным зрением не только вовремя обнаружить препятствие и оценит расстояние до него, но и определит уровень освещенности там, где он находится.

В приборе в качестве зондирующего сигнала используется излучение ИК диапазона волн. Принятые отраженные от препятствий сигналы локатор преобразует в форму, доступную для восприятия слепым, - звук и вибрация. Кроме того предлагаемый прибор имеет узел, оценивающий общую освещенность, причем звуковые сигналы, свидетельствующие о наличии препятствия и характеризующие освещенность, легко различимыми на слух. В наличии прибора входит и трость, оборудованная без проводным приемом информации от основного блока о расстоянии до препятствий в виде вибрации.

Прибор для ориентации слепых «Никита» [Приложение 1. Фото], функциональная схема которого показана в Приложении 2, выполнен в виде основного блока и трости. Основной блок имеет разъемы для подключения наушников и зарядного устройства, а также выключатель питания и выключатель определения освещенности. В трости имеется только выключатель питания.

Основой прибора является ИК локатор, выполненный на доступной элементарной базе, схема которого показана в Приложении 3. Каждые 0,5 с излучающий диод VD посылает пачку импульсов ИК излучения длительностью 20 мс.

Прерывистое излучение зондирующего сигнала мера уменьшения среднего потребления тока. Генератор, задающий длительность пачек и пауз между ними, собран на двух логических элементах микросхемы К561ЛА7, на остальных двух элементах собран генератор заполнения формируемых пачек импульсов. Частота заполнения 2800Гц. Импульсы этой частоты поступают на усилитель мощности – транзистор VT, в коллекторную цепь которого включен излучающий диод VD.

Отраженный от препятствия ИК импульс, принятые фотодиодом и VD2 и усиленный селективным усилителем выполненным на микросхеме А1 типа К157УД2, слышны в наушниках BP1. 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 неприятные щелчки. Высокое входное сопротивление микросхемы А1 служит оптимальной нагрузкой для фотодиода VD2. Когда фотодиод затемнен, напряжение шумов минимальны, приблизительно равны порогу слышимости отраженного сигнала, который достигает 2,5 метров, при ширине зоны приблизительно 20*. На элементах D2.3 и D2.4 микросхемы D2 типа К561ЛН2, и транзисторе VT4 выполнен генератор импульсов частота которого зависит от освещенности фотодиода VD3, чувствительному к видимому свету. В результате отраженные от препятствий сигналы слышны на фоне звука низкой частоты от 20 Гц при полной темноте до 1500Гц при освещенности лампой накаливания мощностью 75Вт на расстоянии в несколько десятков сантиметров. Узел оценки освещенности включается при необходимости.

На транзистор VT2 и VT3 и остальных элементах микросхемы D2 собран формирователь сигнала, модуляции передатчика трости. Работает он следующим образом. Принятые отраженные от препятствия ИК импульсы и усиленные селективным усилителем поступают в наушники, а также на вход формирователя сигнала модуляции, на транзисторе VT3 собран усилитель пришедшего сигнала. Усиленный сигнал поступает на выпрямитель с удвоением напряжения. Полученное напряжение открывает транзистор VT2, его сопротивление меняется от величины этого напряжения. На элементах D2.2, D2.1 и D2.6 собран управляемый генератор с периодом повторения, определяемым величиной полученного отраженного сигнала. Чем ближе препятствие, тем выше частота этого генератора. Этими импульсами и модулируется передатчик трости. Передатчик трости кварцованный собран на двух транзисторах с 100% амплитудой модуляции. При отсутствии модуляции практически не потребляет энергии. Мощность передатчика мала, но достаточна, чтобы передать сигнал на трость на расстоянии до 1 метра.

В трости расположен приемник на транзисторе VT4, который работает в режиме сверхрегенератиного детектора. При работе сверхрегенеративного детектора, в цепи его питания имеется шумовой сигнал, амплитуда которого резко увеличивается при наличии приема сигнала передатчика, и приобретает форму модулирующих импульсов. Дальнейшее формирование пришедших импульсов происходит на элементах микросхемы D3 типа K561ЛА7. Сформированные импульсы поступают на усилитель на транзисторе VT5, который нагружен на вибратор.

Итак, чем ближе к препятствию, тем чаще в трости происходит вибрация. При необходимости приемник трости можно отключить.

Приложение 1. Прибор для ориентации слепых