專利名稱：集成電路超聲導(dǎo)盲眼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種供盲人(包括白內(nèi)障等眼疾患者)探路的裝置，尤其是電子線路已全部集成化的高可靠性超聲導(dǎo)盲眼鏡。
本實用新型可以對比的技術(shù)是中國科學(xué)院聲學(xué)研究所的專利申請CN85100707·4所提出的超聲導(dǎo)盲眼鏡，由于該專利換能器的制作技術(shù)要求甚高，制作難度較高，成品率不高，因此不能大批量進行生產(chǎn)，據(jù)了解不少廠都曾因為換能器不能大批量生產(chǎn)而導(dǎo)致工廠下馬停產(chǎn)，也就是說該專利換能器的設(shè)計，生產(chǎn)還僅停留在實驗型階段(非生產(chǎn)型)。同時由于采用分立元件，調(diào)試困難，工人技術(shù)要求較高，產(chǎn)品的可靠性也較差，因此實施較為困難，這是該專利至今不能大量推廣，造福于盲人的主要原因之一。另外，由于采用分立元件，電子線路體積較大，需要帶有香煙盒大的電子盒，外接一些電線，盲人在使用過程中，感到不便，提出希望減小電子盒體積，免去連線。
本實用新型的目的就是克服以上缺點，提供一種實施方便，調(diào)試容易，可靠性高，電子盒體積小，并能安裝在眼鏡架上，外觀無導(dǎo)線連接的超聲波導(dǎo)盲眼鏡，從而能進行大批量生產(chǎn)，造福于盲人。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的電子線路采用數(shù)字及模擬相結(jié)合的電路，以減少電容數(shù)目符合集成電路的設(shè)計特點，由元件生產(chǎn)單位，制成18腳專用的集成電路，命名5G047集成電路。電路的設(shè)計方案是利用超聲波遇障礙物即反射的原理，通過振蕩器、發(fā)射電路、經(jīng)過換能器，不斷定向地向空間發(fā)射脈沖信號，當(dāng)遇有障礙物則反射回來，然后通過接收電路，時間門及工作門的處理，及音頻振蕩器的作用，使反射回來的信號發(fā)出聲音，根據(jù)聲音的重復(fù)頻率及音調(diào)的高低來判別前方障礙物的距離，即距離越近，音調(diào)及重復(fù)頻率越高，反之，距離越遠，則重復(fù)頻率及音調(diào)就越低。另外，換能器是采用市場上大量有售的HTCK型超聲傳感器，由于HTCK靈敏度不夠因而在發(fā)射電路的設(shè)計上采用電感沖擊振蕩電壓(40KC)作為發(fā)射訊號，幅度可達300V左右，彌補了換能器靈敏度的不足，使整機靈敏度較高，從而避免了換能器的制作，又能達到較高的整機靈敏度，這是能夠進行大批量生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。
由于采用了上述方案，電子線路全部做成專用集成電路，則使整機的調(diào)試大大簡化，體積及重量大大減小，整機的小電子盒能全部按裝在眼鏡架上，外觀上沒有一根電線出現(xiàn)。另外，采用了市面上有售的現(xiàn)成傳感器HTCK，避免換能器的制作，從而，實施上大大方便了，這樣就能生產(chǎn)更多的產(chǎn)品造福于盲人。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明，


圖1是本實用新型電路連接圖。
圖2是本實用新型專用集成電路5G047電路原理圖。
圖1中5G047－專用集成電路T－發(fā)射換能器R－接收換能器H－蜂鳴片L1－電感 D1－二極管 K1、K2－開關(guān)W1、W2－電位器 R2、R5、R8、R9－電阻器C1～C14－電容器其中T及R安裝在眼鏡片二側(cè)，H及其他所有元件均安裝在小電子盒內(nèi)，小電子盒安裝在眼鏡架左耳或右耳側(cè)，并可自由調(diào)節(jié)電子盒同耳朵的相對位置以控制音量。
在圖2中(1)～(18)是18腳專用集成電路的引腳點，本實用新型專用集成電路5G047電路工作原理如下當(dāng)12V電源開關(guān)一旦開機，由T20～T24組成的穩(wěn)壓電源產(chǎn)生5.2V穩(wěn)壓，其中T20、T21、T22是過流保護，以避免集成電路短路時燒毀調(diào)整管T20、T21。一旦穩(wěn)壓電源有電壓，則由T11～T19組成的密勒電路開始振蕩，在C5上有重復(fù)頻率約450ms的鋸齒波，原理是電源通過R5C3在T12基極上有一正向電壓的突跳，通過T13、T14正反饋的作用，使T12集電極電位很快下降，T16集電極電位很快上升，T17集電極電位很快下降，這時C5通過R34、R33及T15恒流源放電，當(dāng)C5放電到T17到達飽和點，同時T12飽和、T16截止，則T13、T14正向電流增加的趨勢減弱，則有相反增長的趨勢，很快T12退出飽和，這時由于T13、T14正反饋的作用又趨使T12很快截止，則T16飽和，T17截止，則C5通過電阻R34、R33及T16進行充電，如此C5充電放電，由于充放電時間常數(shù)不同，則產(chǎn)生上升沿短，下降沿長的鋸齒波電壓。當(dāng)T12截止，T18飽和，則在T18集電極產(chǎn)生一負向階躍，加到由T27、T28、T29、T30、T31組成的與門輸入端，及電容器C10、R52時間常數(shù)的作用，在T26基極產(chǎn)生約400μS的正向脈沖，然后通過射極跟隨T26加到發(fā)射電路T25的基極上，使T25在400μS時間內(nèi)突然導(dǎo)通，電感L1通過電流儲存能量。當(dāng)400μS過后，則T25突然截止，L1則同發(fā)射換能器中的電容產(chǎn)生幅度約300V的沖擊振蕩電壓，經(jīng)換能器T轉(zhuǎn)換為頻率約40KC的超聲波信號，定向向空間發(fā)射。當(dāng)遇有障礙物則反射回信號，經(jīng)接收換能器R轉(zhuǎn)換為微弱電信號，經(jīng)過放大(1)、T1、T2、T3約108倍的放大，再進入放大，(2)、由T4、T5組成射極跟隨，而T6、T7設(shè)計在飽和區(qū)，調(diào)節(jié)W1，改變T5發(fā)射極直流電位，使T6、T7正好處在臨界飽和狀態(tài)，這時在T5發(fā)射極上的負向脈沖信號能獲得最大觸發(fā)靈敏度，即在T7集電極上得到正向觸發(fā)信號，通過二極管的反向限幅，正向脈沖信號直接觸發(fā)振蕩器T12的基極，這時T12處在截止狀態(tài)，則使T12提前導(dǎo)通從而改變了振蕩器的振蕩頻率。振蕩器T17的集電極直接引到音頻振蕩器的輸入端，T48的基極，音頻振蕩器由T56、T58、T57組成施密持電路，又由T51、T52、T53、T55、T54組成恒流源，對C7進行充放電，充放電的大小由T17集電極鋸齒波的電位控制T48基極，使T49、T50的發(fā)射極，及集電極電位隨T17集電極的鋸齒波電位而決定。從而通過T59、T60的射極輸出器在蜂鳴片上得到隨障礙物距離的改變而變化重復(fù)頻率及音調(diào)的音頻信號。另外又設(shè)置了時間門及工作門，使在指定距離內(nèi)、發(fā)音，在指定距離以外就不發(fā)音(設(shè)有三檔距離即1米、2米、4米，以適應(yīng)不同場合下使用，如1米多用在室內(nèi)行走，4米多用在室外空曠環(huán)境，一般情況用2米)。時間門由T33～T39及R8、R9組成，工作門由T40～T47組成，其中T42、T43、T44組成與門，只有時間門的時間常數(shù)組成的高電位信號到位，及工作門由C8時間常數(shù)組成的20ms的開啟電位到位，則音頻振蕩器T57基極才能處于高電位，從而T57才能導(dǎo)通，這時音頻振蕩器才發(fā)出時間為20ms的音頻一次，而重復(fù)頻率是隨鋸齒波的重復(fù)頻率而改變，也就是反射信號的重復(fù)頻率而改變。因此障礙物越近，反射次數(shù)越多，則重復(fù)頻率及音調(diào)越高，從而可以根據(jù)蜂鳴片的音頻信號有無及高低來判斷障礙物有無及近遠。為了克服發(fā)射換能器直接通過眼鏡架固體傳輸?shù)浇邮論Q能器來的“直達聲”干擾，設(shè)置了三個開關(guān)，由T8、T9、T10組成，由C6、W2組成的時間常數(shù)，控制發(fā)射信號發(fā)射的瞬間，阻止“直達聲”進入。
權(quán)利要求1.一種集成電路超聲導(dǎo)盲眼鏡，換能器裝在眼鏡鏡片二側(cè)，電子線路，蜂鳴片，電池全部裝在小電子盒內(nèi)，并按裝在眼鏡架左耳側(cè)或右耳側(cè)，其特征是電子線路制成專用集成電路5G047，換能器采用HTCK超聲傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路超聲導(dǎo)盲眼鏡，其特征是專用集成電路5G047是18腳引腳，由振蕩器、發(fā)射電路、接收電路、時間門、工作門、及音頻振蕩器，連接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路超聲導(dǎo)盲眼鏡，其特征是發(fā)射電路有一個儲能電感通過電容同發(fā)射換能器相連接。
專利摘要一種專門供盲人(白內(nèi)障等眼疾患者)導(dǎo)盲探測的裝置——集成電路超聲導(dǎo)盲眼鏡。電子線路全部制成專用的18腳集成電路，采用市上可以買到的HTCK超聲波傳感器作換能器。除換能器安裝在眼鏡片二側(cè)外，其他所有元件，包括蜂鳴片，電池均裝在小電子盒內(nèi)，并安裝在眼鏡架左耳或右耳側(cè)，并可自由調(diào)節(jié)小電子盒同耳朵的相對位置，以控制音量。
由于以上方案，則制造調(diào)試方便，可靠性高，成本低，靈敏度高，使用方便、美觀、能有效地進行大批量生產(chǎn)，造福于盲人。
文檔編號A61F9/08GK2132503SQ9221553
公開日1993年5月12日 申請日期1992年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月11日
發(fā)明者葉筑生 申請人:葉筑生