4. Глава.Разработка устройства.
Предлагаемое мной устройство предназначено для помощи слепым людям в безопасном перемещении в пространстве. Это устройство является альтернативой приборам которые описаны выше. Его можно использовать как отдельный инструмент либо совместить с обычной тростью, т.о. получаем устройство объединяющее замену чувств осязательного и дистанционного характера. Основная схема устройства взята с простого парковочного радара (партроник) служит для сигнализации при приближении автомобиля к какому-либо препятствию или другому автомобилю. Из схемы были убраны лишние элементы из за ненадобности (т.к. они просто не нужны слепому человеку) и изменения связанные с этим была немного доработана путем добавления переменного резистора (потенциометра) благодаря которому изменяем предельную дальность. Был сделан преобразователь напряжения чтобы схема "питалась" не от аккумулятора автомобиля (в случае с партроником ), а от трех обычных батареек по 1,5 В.
Принцип работы устройства заключается в следующем: инфракрасный светодиод постоянно излучает импульсы.
Инфракрасный луч попадая на препятствие, отражается от него и попадает на приемный фотодиод. Чем ближе препятствие, тем сильнее отраженный сигнал. Далее сигнал, детектируется и попадает на операционные усилители. Напряжение, попадающее на усилители, прямо пропорционально расстоянию до объекта. Усилители включают звуковую сигнализацию . Звуковая сигнализация позволяет слепому определять расстояние между ним и объектом.
рис.3. Структурная схема устройства.
Схема устройства состоит из: таймера на микросхеме NE555 с излучающим светодиодом; приёмного фотодиода с операционным усилителем и детектором; трёх компараторов. Операционный усилитель и компараторы собраны на микросхеме типа LM324. Выходная звуковая сигнализация собрана на таймере VD3 NE555 и звуковом элементе Z1. Из начальной схемы видно, что она "питается" напряжением 9в. Поэтому был собран преобразователь напряжения из 3В в 9В с током нагрузки 100мА, которого хватит для работы устройства.
4.1. Принцип работы устройства.
Таймер NE555 генерирует последовательность прямоугольных импульсов, частота которых определяется цепочкой R1, R2, C1 и равна в данной схеме 120 Гц со скважностью 91. Инфракрасный светодиод LED 1 постоянно излучает эти импульсы. Инфракрасный луч, попадая на препятствия, отражается от них и попадает в приемный фотодиод LED 2. С фотодиода LED2 сигнал поступает на операционный усилитель, собранный на ¼ микросхемы LM324. Усиленный сигнал детектируется диодами VD1-2 и поступает на компаратор, собранный на трёх оставшихся операционных усилителях микросхемы. Напряжение на входах компараторов прямо пропорционально расстоянию до препятствия. Делитель напряжения, собранный на резисторах R5–R9 определяет порог срабатывания компараторов. Через диоды VD3–5 и резисторы R11–R13 сигнал с компараторов поступает на таймер на микросхеме NE555. К выходу 3 таймера подключен звуковой пьезоэлемент Z1. При расстоянии до препятствия 3м будут слышны редкие звуковые сигналы примерно 1-2 раза в секунду. При расстоянии до препятствия 1.5м - будут слышны более частые 3-4 раза в секунду звуковые сигналы. При расстоянии до препятствия 0.75 м –будут слышны частые, более 4-х раз в секунду звуковые сигналы. Приведенные расстояния могут изменяться в зависимости от применённых в схеме типов инфракрасных элементов и свойств отражающей поверхности препятствия.