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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de orientação para cegos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Medicina O aparelho, que será discutido, ajudará o deficiente visual não só a detectar um obstáculo a tempo e estimar a distância até ele “de ouvido”, mas também a determinar o nível de iluminação onde ele está localizado. Entre os dispositivos que facilitam a orientação dos cegos, os localizadores ativos portáteis de obstáculos apresentam os melhores resultados. Eles emitem sinais ultrassônicos ou eletromagnéticos de sondagem na direção de um possível obstáculo. O localizador converte os sinais recebidos refletidos dos obstáculos em uma forma acessível à percepção dos cegos - som ou vibração. Dispositivos que utilizam radiação IR como sinais de sondagem foram propostos há muito tempo [1]. Uma das opções para tal dispositivo, adequado para autoprodução, foi descrita em [2]. As desvantagens deste projeto incluem curto alcance (apenas 1,5 m) e baixa imunidade a ruídos. Da mesma forma que a um obstáculo, o dispositivo reage a uma lâmpada incandescente convencional localizada muito mais longe. No projeto proposto a seguir, essas deficiências são eliminadas com a utilização de um amplificador seletivo na parte receptora. Foi adicionado um nó que avalia a iluminação geral, e os sinais sonoros que indicam a presença de um obstáculo e caracterizam a iluminação são facilmente distinguíveis de ouvido. O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. A escolha dos transistores como base do elemento se deve a uma pequena variedade de microcircuitos operando com uma tensão de alimentação de 2 ... 3 V. Além disso, é mais fácil atingir um consumo mínimo de corrente em um projeto de elementos discretos. Neste caso, não excede 5 mA.
A cada 0,5 s, o diodo emissor VD3 envia uma rajada de pulsos de radiação IR com duração de 20 ms. A rejeição da emissão contínua do sinal de sondagem é outra medida para reduzir o consumo médio de corrente. O gerador que define a duração dos bursts e pausas entre eles é montado nos transistores VT3 e VT4. Os pulsos de sua saída são alimentados na base do transistor VT5, que liga e desliga o multivibrador nos transistores VT6 e VT7, e gera pulsos com duração de 58 μs. O resistor de corte R15 define a frequência de repetição do pulso igual à frequência central da banda passante do amplificador seletivo na parte receptora do dispositivo (2800 Hz). Para alcançar a estabilidade de frequência necessária, os capacitores C6 e C7 devem ter um pequeno TKE. É inaceitável usar aqui capacitores cerâmicos dos grupos H30-H90. Pulsos com frequência de 2800 Hz são alimentados a um amplificador de potência - um transistor VT8, no circuito coletor do qual está incluído um diodo radiante VD3. A corrente do diodo por pulso atinge 300 mA. Para absorver rapidamente o calor gerado, o diodo emissor necessita de um dissipador de calor feito de um material com alta condutividade térmica. Neste caso, utiliza-se cobre com área de 3 cm2. Os pulsos IR refletidos do obstáculo, recebidos pelo fotodiodo VD1 e amplificados por um amplificador seletivo baseado em transistores VT9-VT12, são ouvidos no fone de ouvido BF1 do aparelho auditivo. Quanto mais altos forem os sinais, mais próximo estará o objeto refletido. Com a duração do burst indicada acima, o ouvido humano o percebe subjetivamente como colorido em um determinado tom sonoro, e não apenas como um clique desagradável. Ganho do receptor - 2300, largura de banda (nível 0,5) - 300 Hz. A maior contribuição para a seletividade é dada pelo circuito oscilatório L1C11 com frequência de ressonância de 2800 Hz. Para não piorar seu fator de qualidade, o transistor VT10 é conectado segundo um circuito coletor comum. Um circuito oscilatório de pequeno fator de qualidade, sintonizado na mesma frequência, é formado pela bobina do fone de ouvido BF1 e pelo capacitor C19. A alta impedância de entrada do transistor de efeito de campo de baixo ruído VT9 serve como uma carga ideal para o fotodiodo VD1. Quando o fotodiodo é regulado, a tensão de ruído aplicada à entrada do amplificador não excede 0,9 µV. Aproximadamente o mesmo limite de audibilidade do sinal refletido. A sensibilidade do receptor é regulada por um resistor variável R25. O multivibrador nos transistores VT1 e VT2 gera pulsos cuja frequência é tanto maior quanto maior for a iluminação do fotorresistor R2 incluído no circuito base do transistor VT1, que é sensível à luz visível. Os pulsos são alimentados na base do transistor VT12. Como resultado, os sinais refletidos dos obstáculos são ouvidos contra o fundo do som de baixa frequência - de 100 Hz com iluminação de 1 lk (escuridão quase completa) a 1000 Hz com iluminação de 1000 lx (lâmpada incandescente de 75 W em um distância de várias dezenas de centímetros). O volume de fundo é regulado por um resistor variável R32. Se necessário, o nó de avaliação de iluminação pode ser desligado pela chave SA1. O dispositivo é montado em uma caixa com dimensões de 120x90x30 mm. Sua massa junto com a fonte de alimentação - duas células galvânicas de tamanho AA - 250 G. O diodo emissor VD3, o fotodiodo VD1 e o fotorresistor R1 são equipados com lentes de vidro orgânico. A largura da zona na qual um obstáculo pode ser detectado é de aproximadamente 20°. Detalhes marcados na fig. 1 asteriscos, selecione se necessário durante o ajuste do dispositivo. A linha sólida no gráfico da Fig. A Figura 2 mostra a dependência experimental da tensão do sinal U nas saídas do fone de ouvido BF1 na distância R à radiação infravermelha refletida de uma pessoa na sensibilidade máxima do receptor e na tensão nominal de alimentação (3 V).
Subjetivamente, de acordo com a avaliação média de várias pessoas com audição normal, o nível do sinal sonoro indicado na Fig. O intervalo de 2 faixas mudou de muito alto (próximo ao limiar de dor) para baixo. A linha tracejada é o resultado da média dos dados experimentais. Com a bateria GB2,2 descarregada para 1 V, a tensão do sinal diminuiu não mais que duas vezes. Literatura
Autores: A.Gavrilov, A.Teresk, Tallinn, Estônia
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