為盲人設計的具有路況檢測功能的手杖

這里提出的 A Stick for the Blind 是一種輔助設備，可幫助視障人士安全導航。它具有紅外 （IR） 傳感器，可檢測障礙物并激活蜂鳴器以提醒用戶(hù)。9V 電池供電電路，作方便。

這款搖桿重量輕、便于攜帶，通過(guò)提供周?chē)h(huán)境的實(shí)時(shí)反饋來(lái)增強機動(dòng)性。它集成了 IR 傳感器模塊、PNP 晶體管和壓電蜂鳴器，用于檢測障礙物并發(fā)出聲音警報。該電路緊湊而高效，提高了視障人士的安全性。

IR 傳感器模塊通過(guò)發(fā)射和接收紅外信號來(lái)工作。當檢測到障礙物時(shí)，晶體管會(huì )放大信號，觸發(fā)蜂鳴器。這種精確高效的系統增強了用戶(hù)的信心和獨立性。圖 1 顯示了作者的原型。

圖 1： 作者的 Smart Blind Stick 原型

盲桿電路和工作

圖 2 顯示了盲注棒的電路圖。它圍繞一個(gè)跨 CON2 連接的紅外傳感器模塊、一個(gè) PNP 晶體管 BC558 （T1）、一個(gè)蜂鳴器 （PZ1） 和其他一些組件構建。9V 電池足以為電路供電。

圖 2： 電路圖

9V 電池通過(guò) CON1 連接。穩壓器 LM7805 將 9V 降至 5V 以為電路供電，因為 IR 模塊的工作電壓約為 5V。開(kāi)關(guān) S1 用于打開(kāi)電路，當 LED1 亮起時(shí)，表示電路已準備好使用。

電路的核心是 IR 模塊，它檢測特定距離內的物體。該模塊安裝在搖桿底部。當檢測到障礙物時(shí)，搖桿通過(guò)蜂鳴器發(fā)出聲音向用戶(hù)發(fā)出信號。

IR 模塊可以發(fā)送和接收紅外數據。換句話(huà)說(shuō)，它將 IR 發(fā)射器和接收器安裝在一個(gè)具有共享電路的單元中。IR 傳感器模塊有三個(gè)引腳 — VCC、GND 和 OUT，如圖 3 所示。IR 模塊中的白色 LED 用作發(fā)射器，而黑色 LED（光電二極管）用作接收器。IR 發(fā)射器持續發(fā)射紅外光，IR 接收器檢查反射光。

圖 3： 紅外傳感器模塊

如果光線(xiàn)從前面的物體上反射，紅外接收器會(huì )檢測到它，從而允許紅外傳感器模塊識別物體。該模塊有一個(gè)內置的電位器來(lái)調整范圍。它還具有兩個(gè)內置 SMD LED，一個(gè)用于電源，在運行期間保持亮起，另一個(gè)用于信號檢測，在檢測到物體時(shí)亮起。圖 3 顯示了 IR 傳感器模塊的圖像。

電路的工作原理非常簡(jiǎn)單。當搖桿的下部（安裝傳感器的位置）接近障礙物時(shí)，紅外光線(xiàn)被反射，導致紅外模塊在其數據引腳上產(chǎn)生低信號。這會(huì )激活晶體管 T1，觸發(fā)蜂鳴器響起并提醒用戶(hù)前方有障礙物，促使人改變方向。

總之，電路通過(guò) IR 模塊立即檢測到障礙物，并且用戶(hù)會(huì )收到來(lái)自蜂鳴器的聲音警報。這有助于用戶(hù)安全地避開(kāi)障礙物而不會(huì )發(fā)生碰撞。

PCB 設計

盲棒電路的全尺寸單面 PCB 布局如圖 4 所示，元件布局如圖 5 所示。在 PCB 上組裝電路后，將其封裝在合適的機柜中，該機柜帶有用于 IR 傳感器模塊的窗口。

或者，電路可以組裝在通用 PCB 上并封裝在塑料盒中，確保 IR 發(fā)射器和接收器 LED 都位于盒子之外。

Blind Stick 項目安裝步驟

使用 IR 傳感器將 PCB 安裝在視障人士的拐杖上是一項精確的任務(wù)，需要循序漸進(jìn)的方法。安裝前，參見(jiàn)圖 6。

圖 6： 裝有 IR 模塊的棒

拿組裝好的 PCB。

確定搖桿底部附近傳感器可以檢測到障礙物的位置。

將 IR 模塊及其外殼固定在棒上，如圖 6 所示。

使用螺釘將外殼固定到手杖上。

將 IR 傳感器朝前或略微向下放置，以檢測前方障礙物。

使用絕緣電線(xiàn)將電源沿 U 盤(pán)牢固地布線(xiàn)。