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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo de orientación para invidentes. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Medicina El dispositivo, que se discutirá, ayudará a una persona con discapacidad visual no solo a detectar un obstáculo a tiempo y estimar la distancia hasta él "de oído", sino también a determinar el nivel de iluminación donde se encuentra. Entre los dispositivos que facilitan la orientación de los ciegos, los localizadores de obstáculos activos portátiles son los que mejores resultados dan. Emiten señales ultrasónicas o electromagnéticas de sondeo en la dirección de un posible obstáculo. El localizador convierte las señales recibidas reflejadas por los obstáculos en una forma accesible para la percepción de los ciegos: sonido o vibración. Los dispositivos que utilizan radiación IR como señales de sondeo se propusieron hace mucho tiempo [1]. Una de las opciones para un dispositivo de este tipo, adecuado para la producción propia, se describió en [2]. Las desventajas de este diseño incluyen un alcance corto (solo 1,5 m) y poca inmunidad al ruido. De la misma forma que ante un obstáculo, el dispositivo reacciona ante una lámpara incandescente convencional situada mucho más lejos. En el diseño que se propone a continuación, estas deficiencias se eliminan mediante el uso de un amplificador selectivo en la parte receptora. Se ha agregado un nodo que evalúa la iluminación general, y las señales de sonido que indican la presencia de un obstáculo y caracterizan la iluminación se distinguen fácilmente de oído. El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 1. La elección de los transistores como base del elemento se debe a una pequeña variedad de microcircuitos que funcionan con una tensión de alimentación de 2 ... 3 V. Además, es más fácil lograr un consumo mínimo de corriente en un diseño de elementos discretos. En este caso, no supera los 5 mA.
Cada 0,5 s, el diodo emisor VD3 envía una ráfaga de pulsos de radiación IR con una duración de 20 ms. El rechazo de la emisión continua de la señal de sondeo es otra medida para reducir el consumo medio de corriente. El generador que establece la duración de las ráfagas y las pausas entre ellas está ensamblado en los transistores VT3 y VT4. Los pulsos de su salida se alimentan a la base del transistor VT5, que enciende y apaga el multivibrador en los transistores VT6 y VT7, y genera pulsos con una duración de 58 μs. La resistencia de corte R15 establece la tasa de repetición de pulso igual a la frecuencia central de la banda de paso del amplificador selectivo en la parte receptora del dispositivo (2800 Hz). Para lograr la estabilidad de frecuencia necesaria, los condensadores C6 y C7 deben tener un TKE pequeño. Es inaceptable usar condensadores cerámicos de los grupos H30-H90 aquí. Los pulsos con una frecuencia de 2800 Hz se alimentan a un amplificador de potencia, un transistor VT8, en cuyo circuito colector se incluye un diodo radiante VD3. La corriente del diodo por pulso alcanza los 300 mA. Para absorber rápidamente el calor generado, el diodo emisor necesita un disipador de calor de un material con alta conductividad térmica. En este caso se utiliza cobre con un área de 3 cm2. Los pulsos IR reflejados por el obstáculo, recibidos por el fotodiodo VD1 y amplificados por un amplificador selectivo basado en transistores VT9-VT12, se escuchan en el auricular BF1 del audífono. Cuanto más fuertes son las señales, más cerca está el objeto reflectante. Con la duración del estallido indicado anteriormente, el oído humano lo percibe subjetivamente como coloreado en un cierto tono de sonido, y no solo como un clic desagradable. Ganancia del receptor - 2300, ancho de banda (0,5 niveles) - 300 Hz. La mayor contribución a la selectividad la realiza el circuito oscilatorio L1C11 con una frecuencia de resonancia de 2800 Hz. Para no empeorar su factor de calidad, el transistor VT10 está conectado de acuerdo con un circuito de colector común. Un circuito oscilatorio de factor de calidad pequeño, sintonizado a la misma frecuencia, está formado por la bobina de auriculares BF1 y el condensador C19. La alta impedancia de entrada del transistor de efecto de campo de bajo ruido VT9 sirve como una carga óptima para el fotodiodo VD1. Cuando se atenúa el fotodiodo, el voltaje de ruido aplicado a la entrada del amplificador no supera los 0,9 µV. Aproximadamente el mismo umbral de audibilidad de la señal reflejada. La sensibilidad del receptor está regulada por una resistencia variable R25. El multivibrador en los transistores VT1 y VT2 genera pulsos, cuya frecuencia es mayor cuanto mayor es la iluminación de la fotorresistencia R2 incluida en el circuito base del transistor VT1, que es sensible a la luz visible. Los pulsos se alimentan a la base del transistor VT12. Como resultado, las señales reflejadas por los obstáculos se escuchan sobre un fondo de sonido de baja frecuencia: desde 100 Hz con una iluminación de 1 lk (oscuridad casi total) hasta 1000 Hz con una iluminación de 1000 lx (lámpara incandescente de 75 W a una distancia de varias decenas de centímetros). El volumen de fondo está regulado por una resistencia variable R32. Si es necesario, el nodo de evaluación de iluminación se puede apagar con el interruptor SA1. El dispositivo está ensamblado en una caja con dimensiones de 120x90x30 mm. Su masa junto con la fuente de alimentación - dos celdas galvánicas de tamaño AA - 250 g El diodo emisor VD3, el fotodiodo VD1 y la fotorresistencia R1 están equipados con lentes de vidrio orgánico. El ancho de la zona en la que se puede detectar un obstáculo es de aproximadamente 20°. Detalles marcados en la fig. 1 asteriscos, seleccione si es necesario durante el ajuste del dispositivo. La línea continua en el gráfico de la Fig. La Figura 2 muestra la dependencia experimental del voltaje de la señal U en las salidas del auricular BF1 de la distancia R a la radiación IR reflectante de una persona con la máxima sensibilidad del receptor y el voltaje de suministro nominal (3 V).
Subjetivamente, según la valoración media de varias personas con audición normal, el nivel de la señal sonora en el indicado en la Fig. El intervalo de 2 rangos cambió de muy alto (cerca del umbral del dolor) a silencioso. La línea discontinua es el resultado de promediar los datos experimentales. Con la batería GB2,2 descargada a 1 V, el voltaje de la señal disminuyó no más de dos veces. Literatura
Autores: A.Gavrilov, A.Teresk, Tallinn, Estonia
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