УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ СЛЕПЫХ Российский патент 1995 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в радиоэлектронных системах ночного видения, а также для ориентации слепых в пространстве.

Известно устройство для обнаружения препятствий инфракрасного, ультразвукового диапазонов со звуковой индикацией их наличия [1]
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет получать сигнал о непосредственном приближении к препятствию, т.е. о допустимом пределе сближения.

Наиболее близким решением к изобретению является устройство, выбранное в качестве прототипа, представляющее собой локатор для слепых, содержащий последовательно соединенные электроакустический преобразователь, приемник излучения, блок масштабного измерения интервалов времени, мультивибратор и индикатор, а также передатчик, включенный между выходом мультивибратора и входом электроакустического преобразователя, при этом второй вход блока масштабного измерения интервалов времени соединен с выходом мультивибратора, соединенного также с вторым входом приемника [2]
Это устройство позволяет обнаруживать препятствия на малых расстояниях и снабжено звуковым индикатором, наличие сигнала на выходе которого свидетельствует о наличии препятствия. Однако это устройство не дает информацию о допустимом уровне сближения, т.е. имеет низкое разрешение по дальности.

Технический результат формирование сигналов опасности.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство для ориентации слепых, содержащее передатчик, приемник, электроакустический преобразователь и индикатор, введены выпрямитель, вход которого соединен с выходом приемника, и первый и второй каналы обратной связи, входы которых подсоединены к выходу выпрямителя, передатчик выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, причем задающий генератор выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго мультивибраторов, вход первого мультивибратора и второй вход второго мультивибратора являются соответственно первым и вторым входами задающего генератора и соответственно первым и вторым входами передатчика, приемник выполнен в виде последовательно соединенных приемной антенны и усилителя с выходным каскадом, охваченным отрицательной обратной связью через конденсатор, первый канал обратной связью через конденсатор, первый канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных первого фильтра нижних частот, вход которого является входом первого канала обратной связи, усилителя постоянного тока, второго фильтра нижних частот и первого согласующего резистора, выход которого является выходом первого канала обратной связи, а второй канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных порогового блока, вход которого является входом первого канала обратной связи, и второго согласующего резистора, выход которого является выходом второго канала обратной связи, при этом электроакустический преобразователь включен между выходом приемника и индикатором, параллельно обмотке электроакустического преобразователя включен резистор, а выходы первого и второго каналов обратной связи соединены соответственно с вторым и первым входами передатчика.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства для ориентации слепых; на фиг. 2 структурная электрическая схема второго канала обратной связи; на фиг. 3 структурная электрическая схема первого канала обратной связи; на фиг. 4 диаграмма изменения амплитуд формируемых звуковых сигналов в различных зонах.

Устройство для ориентации слепых содержит последовательно соединенные приемник 1, состоящий из приемной антенны 2, усилителя 3 с выходным каскадом 4, электроакустический преобразователь (ЭАП) 5 и индикатор 6, последовательно соединенные задающий генератор 7, состоящий из последовательно соединенных первого и второго мультивибраторов 8, 9, и передатчик 10, включающий усилитель мощности 11 и передающую антенну 12, а также выпрямитель 13, подключенный к выходу усилителя 3, и первый и второй каналы обратной связи (ОС) 14, 15, включенные соответственно между выходом выпрямителя 13 и вторыми входами второго и первого мультивибраторов 8, 9 соответственно. При этом выходной каскад 4 охвачен отрицательной обратной связью посредством конденсатора 16, а параллельно обмотке ЭАП 5 включен резистор 17, причем первый канал ОС 14 состоит из последовательно соединенных первого фильтра нижних частот (ФНЧ) 18, усилителя постоянного тока (УПТ) 19, второго фильтра нижних частот (ФНЧ) 20 и первого согласующего резистора 21. Второй канал ОС 15 состоит из последовательно соединенных порогового блока 22 и второго согласующего резистора 23.

Устройство для ориентации слепых работает следующим образом.

Мультивибратор 8 задающего генератора 7 находится в автоколебательном режиме и вырабатывает сигнал с частотой собственных колебаний f₁, который запускает мультивибратор 9, реализующий заполнение пачки импульсами с частотой f₂. Сигнал с выхода задающего генератора 7 усиливается усилителем мощности 11 и изучается передающей антенной 12. При наличии препятствия 24 отраженная от него энергия принимается приемной антенной 2, усиливается в усилителе 3, преобразуется в звуковой или тактильный сигнал преобразователем ЭАП 5 и воспроизводится индикатором 6, соответственно звуковым или тактильным (фиг. 4, зона I). При приближении пользователя с устройством к препятствию за счет увеличения амплитуды А выходного сигнала усилителя 3 и амплитудных характеристик индикатора 6 происходит увеличение амплитуды (громкости) индикации (фиг. 4, зона II). Однако факт столкновения с препятствием либо вхождения в зону опасности не определяется, что приводит к столкновению инвалидов по зрению с препятствием (почтовые ящики, телефонные будки и др).

Сигнал "опасность" формируется следующим образом.

Принятый и усиленный отраженный от препятствия 24 сигнал с выхода усилителя 3 поступает на вход ЭАП 5 и на вход выпрямителя 13. Выпрямленный сигнал через ФНЧ 18 подается на вход УПТ 19 первого канала ОС 14 и на вход порогового блока 22 второго канала ОС 15. В первом канале ОС 14 сигнал фильтруется фильтром ФНЧ 18, усиливается усилителем 19, вновь фильтруется вторым ФНЧ 20. Затем сигнал подается на первый согласующий резистор 21, предназначенный для согласования канала обратной связи 14 с мультивибратором 9.

При увеличении амплитуды сигнала в приемном канале, обусловленном приближением устройства к препятствию, происходит плавное увеличение амплитуды и частоты заполнения пачек импульсов, что идентифицируется пользователем как факт приближения к препятствию (фиг. 4, зона III). При этом включение конденсатора 16 в цепь отрицательной обратной связи выходного каскада 4 позволяет устранить искажения формы сигнала, обусловленное переходными процессами, возникающими в обмотке электроакустического преобразователя 5 при открывании транзистора усилителя 3. С той же целью параллельно обмотке ЭАП 5 включен резистор 17. Как показали натурные исследования, амплитудно-частотная зависимость сигнала в этой зоне выражено резко и определяется всеми пользователями, участвовавшими в исследованиях.

При превышении амплитуды сигнала на выходе усилителя 7 некоторого (выбранного или заданного) порогового уровня, соответствующего зоне непосредственного сближения с препятствием, включается второй канал обратной связи 15. Уровень срабатывания порогового блока 22 является регулируемым и пользователь применительно к конкретной обстановке может устанавливать их величины самостоятельно. При превышении входного сигнала порогового значения пороговый блок 22 открывается и на выходе устройства формируется сигнал "опасность" постоянной высокой амплитуды и увеличенной в несколько раз частоты посылки импульсов и их заполнения (фиг. 4, зона III). Наличие этого сигнала предупреждает о возможности столкновения пользователя с препятствием 24, требует его остановки и проведения пространственного сканирования устройством с целью определения свободной трассы перемещения.

Устройство может быть выполнено в микроэлектронном исполнении, где в качестве передающего и приемного излучателей могут быть использованы свето- и фотодиоды соответственно, задающий генератор может быть выполнен на основе бескорпусной интегральной схемы 765 серии, блоки приемного канала и каналов обратной связи на бескорпусных транзисторах и операционных усилителей. Выполнение устройства на принципах микроминиатюризации позволяет сделать его общую массу до 28 г (без источников питания).

Использование устройства позволяет повысить надежность и безопасность самостоятельного перемещения инвалидов по зрению за счет обеспечения формирования и индикации сигналов "опасно".

Использование: для ориентации слепых в пространстве. Сущность изобретения: в устройство, содержащее передатчик, приемник, электроакустический преобразователь и индикатор, введены выпрямитель, вход которого соединен с выходом приемника, и первый и второй каналы обратной связи, входы которых подсоединены к выходу выпрямителя, передатчик выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, причем задающий генератор выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго мультивибраторов, вход первого мультивибратора и второй вход второго мультивибратора являются соответственно первым и вторым входами задающего генератора и соответственно первым и вторым входами передатчика, приемник выполнен в виде последовательно соединенных приемной антенны и усилителя с выходным каскадом, охваченным отрицательной обратной связью через конденсатор, первый канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных первого фильтра нижних частот, вход которого является входом первого канала обратной связи, усилителя постоянного тока, второго фильтра нижних частот и первого согласующего резистора, выход которого является выходом первого канала обратной связи, а второй канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных порогового блока, вход которого является входом первого канала обратной связи, и второго согласующего регистра, выход которого является выходом второго канала обратной связи. При этом электроакустический преобразователь включен между выходом приемника и индикатором, параллельно обмотке электроакустического преобразователя включен резистор, а выходы первого и второго каналов обратной связи соединены соответственно с вторым и первым входами передатчика. 4 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ СЛЕПЫХ, содержащих передатчик, приемник электроакустический преобразователь и индикатор, отличающееся тем, что введены выпрямитель, вход которого соединен с выходом приемника, и первый и второй каналы обратной связи, входы которых подсоединены к выходу выпрямителя, передатчик выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности и передающей антенны, причем задающий генератор выполнен в виде последовательно соединенных первого и второго мультивибраторов, вход первого мультивибратора и второй вход второго мультивибратора являются соответственно первым и вторым входами задающего генератора и соответственно первым и вторым входами передатчика, приемник выполнен в виде последовательно соединенных приемной антенны и усилителя с выходным каскадом, охваченным отрицательной обратной связью через конденсатор, первый канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных первого фильтра нижних частот, вход которого является входом первого канала обратной связи, усилителя постоянного тока, второго фильтра нижних частот и первого согласующего резистора, выход которого является выходом первого канала обратной связи, а второй канал обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных порогового блока, вход которого является входом первого канала обратной связи, и второго согласующего резистора, выход которого является выходом второго канала обратной связи, при этом электроакустический преобразователь включен между выходом приемника и индикатором, параллельно обмотке электроакустического преобразователя включен резистор, а выходы первого и второго каналов обратной связи соединены соответственно с вторым и первым входами передатчика.