DE4140976A1

DE4140976A1 - Warning device for blind or visually handicapped - has electromagnetic radiation transmitter and receiver for triggering signal warning of edge of kerb

Info

Publication number: DE4140976A1
Application number: DE19914140976
Authority: DE
Inventors: Ernst Twarawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1992-07-02

Abstract

The warning device comprises a transmitter and a receiver for electromagnetic radiation arranged such that the radiation is transmitted diagonally to the floor in the walking direction of the carrier, and a portion of the radiation is reflected from the floor. The transmitter/receiver are angled so that no radiation is received if the transmitted beam falls on the edge of a kerb or lower plane. The portion of the radiation reflected by the lower plane is blocked by the kerb-stone and causes the receiver to trigger a warning signal which may be acoustic or tactile. USE - For mounting in walking stick.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blindenwarngerät mit einer vom Blinden oder Sehbehinderten zu tragenden Sende- und im Abstand dazu angeordneten Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung, welche Abstufungen oder Vertiefungen im Boden ortet und durch ein entsprechendes Warnsignal dem Träger des Gerätes meldet. Sie beruht im wesentlichen darauf, daß sie die Rückwand des Bordsteins oder einer Vertiefung dazu nutzt, die vom Boden in Richtung zum Empfänger reflektierte Teilmenge des Sendestrahls aufzufangen, so daß dieser nicht zum Empfänger gelangen kann, was im Empfänger die Auslösung eines Warnsignals bewirkt.The invention relates to a blind warning device with one from the blind or visually impaired Broadcast and at a distance from it arranged receiving device for electromagnetic Radiation what gradations or depressions in the ground and by a corresponding one Warning signal to the wearer of the Device reports. It is based on essential that they the back wall of the curb or a deepening that from the ground towards Receiver reflected subset of the broadcast beam, so that this is not the recipient can get what's in the receiver triggering a warning signal causes.

Neben dem klassischen Blindenstock gibt es verschiedene Geräte, die auf Ultraschallbasis beruhen oder mit Hilfe elektromagnetischer Wellen arbeiten. Die Geräte beruhen darauf, daß sie über dem Boden befindliche Hindernisse erfassen, indem sie die von Hindernissen reflektierten Wellen eines auf diese gerichteten Sendestrahls empfangen und in entsprechende Warnsignale umsetzen.In addition to the classic cane there are different devices which are based on ultrasound or with the help of electromagnetic Waves work. The Devices rely on them obstacles above the ground capture by the reflected from obstacles Waves one aimed at this Broadcast beam received and convert into appropriate warning signals.

Andere Blindengeräte signalisieren grob die Entfernung des Hindernisses vom Empfänger in Abhängigkeit von der Intensität der reflektierten Welle. So kleine Unterschiede, wie sie zwischen der Straßenebene und der des Bürgersteigs bestehen, können mit diesen Geräten nicht gemessen werden, da die Intensität der reflektierten Welle nicht nur von seiner Entfernung zum reflektierenden Medium, sondern auch von dessen Reflektions- und Absorbationsgrad abhängt.Signal other blind devices roughly the distance of the obstacle depending on the recipient on the intensity of the reflected wave. So little Differences as they are between the street level and that of the sidewalk can exist with not measured on these devices be because the intensity of the reflected wave not only from its distance from the reflective Medium but also from its degree of reflection and absorption depends.

Für Blinde und besonders Sehbehinderte stellen jedoch Abstufungen und Vertiefungen im Boden größere Gefahren dar als Hindernisse, die sich über dem Boden befinden, weil sie zu Stürzen und schweren Verletzungen oder Brüchen führen können.For the blind and especially the visually impaired however make gradations and depressions in the ground pose greater dangers than obstacles, which is above the floor because they are falling and serious injuries or Can cause breaks.

Die gestellte Aufgabe besteht darin, ein wirksames und preiswertes Gerät zu entwickeln, welches auch Vertiefungen oder Abstufungen im Boden in einer Größenordnung von ca. 7 cm bis unendlich ortet (bei Verwendung eines scharf gebündelten Laserstrahls lassen sich Vertiefungen von ca. 4 cm bis unendlich orten), unabhängig von kleinen Schwankungen, die durch das Fortbewegen der Person entstehen, die das Gerät trägt.The task is there in being an effective and inexpensive Device to develop which also deepening or grading in the ground in an order of magnitude from approx. 7 cm to infinity located (when using a sharply focused laser beam, indentations can be made from approx. 4 cm to infinite locations), regardless of small fluctuations caused by the moving of the person arise that the device carries.

Die Arbeitsweise des Geräts soll anhand der Abb. 1a, b, c und Abb. 2 beschrieben werden.The mode of operation of the device will be described with reference to Fig. 1a, b, c and Fig. 2.

Abb. 1a stellt schematisch die wichtigsten Bestandteile des Gerätes dar. Es besteht aus einer Sammellinse S1, in deren Brennpunkt sich eine Infrarot-Sendediode IRS oder eine Laserdiode mit einer Wellenlänge von λ=850 nm befindet. Fig. 1a shows schematically the most important components of the device. It consists of a converging lens S 1 , in the focus of which is an infrared transmitter diode IRS or a laser diode with a wavelength of λ = 850 nm.

In einem Abstand von einigen cm befindet sich unterhalb der Sammellinse S1 die Sammellinse S2 und in deren Brennpunkt eine IR-Empfangsdiode IRE. Sende- und Empfangseinrichtung sind starr miteinander verbunden.At a distance of a few cm is below the converging lens S 1, the converging lens S 2 and at its focal point an IR receiving diode IRE. Transmitter and receiver are rigidly connected.

Die Sendediode wird von einem pulsierenden Gleichstrom von ca. 25 kHz gespeist. Der in der Sendediode entstehende pulsierende Lichtstrahl wird durch die Sammellinse gebündelt schräg zur Ebene E1 gesendet, wo er als Streulicht in allen Richtungen reflektiert wird. Ein Teil des Streulichtes wird in Richtung zum Empfänger in die Sammellinse S2 reflektiert, von wo es zur Empfangsdiode IRE gelangt und in entsprechende Stromimpulse umgewandelt wird. Die Impulse werden über einen selektiven LC-Schwingkreis an die integrierte Schaltung z. B. TDA 4050 geleitet, die außer der empfindlichen Verstärkerstufe einen Schwellwertschalter enthält. Die verstärkten und gleichgerichteten Signale gelangen an das Relais S, welches einen Signalgeber steuert (Abb. 2).The transmitter diode is fed by a pulsating direct current of approx. 25 kHz. The pulsating light beam that arises in the transmitter diode is transmitted through the converging lens in a diagonal direction to plane E 1 , where it is reflected as scattered light in all directions. Part of the scattered light is reflected towards the receiver in the converging lens S 2 , from where it reaches the receiving diode IRE and is converted into corresponding current pulses. The pulses are applied to the integrated circuit via a selective LC resonant circuit. B. TDA 4050 passed, which contains a threshold switch in addition to the sensitive amplifier stage. The amplified and rectified signals reach relay S, which controls a signal generator ( Fig. 2).

Solange sich die Sende- und Empfangseinrichtung in Gehrichtung fortbewegt, erzeugt das von der Ebene E1 reflektierte Strahlenbündel in der Empfangseinrichtung einen elektrischen Strom, welcher den Signalgeber über das Relais R ausschaltet.As long as the transmitting and receiving device moves in the direction of walking, the beam of rays reflected by the plane E 1 generates an electrical current in the receiving device which switches the signal generator off via the relay R.

Sobald das Strahlenbündel IS jedoch über die Bordkante K der Ebene E1 auf die tiefer gelegene Ebene E2 trifft, wird die in Richtung zum Empfänger reflektierte Teilmenge IR von der Rückseite der Bordwand des Bordsteins oder einer Vertiefung aufgehalten und der zum Empfänger gerichtete Strahl I unterbrochen. Damit wird auch der Strom im Empfänger unterbrochen. Der Arbeitskontakt im Relais fällt ab und schließt den Stromkreis des Signalgebers.However, as soon as the beam of rays IS strikes the lower level E 2 via the curb K of level E 1 , the subset IR reflected in the direction of the receiver is stopped by the rear of the curb or a depression and the beam I directed to the receiver is interrupted . This also cuts off the power in the receiver. The normally open contact in the relay drops out and closes the signal generator circuit.

Bewegt sich die Sende- Empfangseinrichtung weiter in Gehrichtung um die Entfernung 1 fort, so kann der reflektierte Strahl IR wieder zum Empfänger gelangen, wodurch der alte Zustand wieder hergestellt ist und das Signal aussetzt. Beim Herabschreiten auf die tiefer gelegene Ebene E2, Abb. 1c stellt sich die normale Bedingung von Abb. 1a wieder ein, die erst wieder unterbrochen wird, wenn erneut eine Vertiefung oder Abstufung auftritt.If the transceiver moves further in the walking direction by the distance 1 , the reflected beam IR can reach the receiver again, as a result of which the old state is restored and the signal is interrupted. When descending to the lower level E 2 , Fig. 1c, the normal condition of Fig. 1a is restored, which is only interrupted when a deepening or gradation occurs again.

Die Dauer der Unterbrechung des Strahls IR ist im wesentlichen vom Winkel ϕ zwischen Sendestrahl IS und Reflektionsstrahl IR abhängig; zum anderen von der Geschwindigkeit, mit welcher das Gerät fortbewegt wird.The duration of the interruption of the Beam IR is essentially of the angle ϕ between the transmission beam IS and reflection beam IR dependent; on the other hand from the Speed at which that Device is moved.

Die Empfangseinrichtung kann auch neben der Sendeeinrichtung angebracht werden, sofern der Winkel ϕ optimal eingehalten wird und die Empfangs- von der Sendeeinrichtung gegen elektromagnetische Seitenstrahlen gut abgeschirmt ist.The receiving device can also next to the transmitter be attached if the Angle ϕ optimally observed will and the receiving from the Transmitting device against electromagnetic Side beams good is shielded.

Die Winkelhalbierende von ϕ ist zugleich das Lot auf die Muldenflächen F eines porösen Bodens, die für die Reflektion in eine bestimmte Richtung relevant sind.The bisector of ϕ is at the same time solder on the trough surfaces F of a porous floor, the one for reflection into one certain directions are relevant.

Da die Unterbrechung bei schneller Fortbewegung nur ein Bruchteil einer Sekunde dauert, wird anstelle eines normalen Relais ein Relais mit wählbarem Ausschaltzeitpunkt benutzt. Damit kann die notwendige Signaldauer unabhängig von der Unterbrechungszeit des reflektierten Strahls eingestellt werden.Because the break at faster Locomotion only a fraction takes a second instead of a normal relay a relay with selectable switch-off time used. In order to can the necessary signal duration regardless of the break time of the reflected beam can be set.

Abb. 2 zeigt das Blockschaltbild der Empfangseinrichtung. In den Abb. 3, 4 und 5 sind drei praktische Ausführungen der Erfindung dargelegt. Fig. 2 shows the block diagram of the receiving device. In Figs. 3, 4 and 5, three practical embodiments of the invention are set forth.

Abb. 3 zeigt einen Blindenstock aus Alu-Rohr von ca. 10 mm Durchmesser. An seinem vorderen Ende befindet sich in einer Metallfassung die Sammellinse S2 mit der dazugehörigen Empfangsdiode. Als Empfangsdiode wurde eine Silizium-Fotodiode für den Infrarotbereich mit einer Empfindlichkeit von 70 µA/1× gewählt. Fig. 3 shows a cane made of aluminum tube with a diameter of approx. 10 mm. At its front end there is the metal lens S 2 with the associated receiving diode in a metal frame. A silicon photodiode for the infrared range with a sensitivity of 70 µA / 1 × was chosen as the receiving diode.

Im Abstand von ca. 8 cm oberhalb des Empfangsteils ist eine Fassung befestigt, welche die Sammellinse S1 und eine Infrarot-Sendediode mit einem Öffnungswinkel von 20° enthält. Der Winkel ϕ zwischen Sende- und Reflexionsstrahl beträgt ca. 10°.At a distance of about 8 cm above the receiving part, a holder is attached which contains the converging lens S 1 and an infrared transmitter diode with an opening angle of 20 °. The angle ϕ between the transmission and reflection beam is approx. 10 °.

Etwa eine halbe Armlänge vom hinteren Ende des Stocks entfernt befindet sich ein Kunststoffgriff, in welchem ein taktischer Signalgeber untergebracht ist, während an seinem hinteren Ende eine kleine Armstütze befestigt ist. Dadurch wird die durch die am vorderen Ende montierte Sende-Empfangseinrichtung entstehende Hebelwirkung des Stocks aufgehoben und der Stock leichter zu tragen. Sein Gewicht mit Aufbauten beträgt etwa 250 g.About half an arm's length from the back Removed end of stick there is a plastic handle, in which a tactical signal generator is housed while a small one at its rear end Armrest is attached. Thereby will be the one at the front End-mounted transceiver resulting leverage of the stick and the Stick easier to carry. His weight with superstructures is about 250 g.

Die benötigten Batterien und der Multivibrator für die Erzeugung der Stromimpulse für die Sendediode sind in einer kleinen Tasche untergebracht, die über der Schulter getragen wird. Ihr Gewicht einschl. Batterien beträgt ca. 350 g.The required batteries and the Multivibrator for generation the current pulses for the transmitter diode are in a small bag housed that over the shoulder will be carried. Your weight including batteries is approx. 350 g.

Als Batterien können aufladbare NC-Sinterzellen von insgesamt 12 Volt verwendet werden.As batteries can be rechargeable Total NC sintered cells 12 volts can be used.

Abb. 4 zeigt die Montage der Sende-Empfangseinrichtung auf einem Krückstock. Die Vorrichtung ist für Gehbehinderte gedacht, welche zusätzlich auf Krückstöcke angewiesen sind. Auch hier werden die benötigten Batterien in einer Umhängetasche untergebracht. Fig. 4 shows the assembly of the transceiver on a crutch. The device is intended for the handicapped, who also rely on crutches. Here too, the required batteries are stored in a shoulder bag.

Abb. 5 zeigt die Unterbringung des Blinden-Warngerätes in einer Tragetasche. Sende- und Empfangseinrichtung sind hier zweckmäßig horizontal hintereinander in einem Abstand von ca. 10 cm angebracht. Sonst ist alles so beschaffen wie bei den Geräten der Abb. 3 und 4, nur daß sich die Batterien auch in der Tasche befinden. Fig. 5 shows the accommodation of the blind warning device in a carrying bag. Transmitter and receiver are expediently mounted horizontally one behind the other at a distance of approx. 10 cm. Otherwise everything is the same as for the devices in Figs. 3 and 4, except that the batteries are also in your pocket.

Die Wirkung der Unterbrechung des reflektierten Strahls bei horizontaler Anordnung von Sender und Empfänger ist schematisch angedeutet.The effect of the interruption of the reflected beam at horizontal Arrangement of transmitters and receiver is indicated schematically.

Der Signalgeber befindet sich im Tragegurt der Tasche. The signal generator is in the Carrying strap of the bag.

Die Erfindung beruht darauf, daß eine Teilmenge eines von der Sendeeinrichtung in Gehrichtung schräg zum Boden gesendeten, elektromagnetischen Strahls, sobald er die Kante des Bordsteins oder einer Vertiefung überschreitet und auf die tiefer gelegene Ebene fällt, nicht zum Empfänger gelangen kann, da sie von der Rückseite der Bordwand oder der Vertiefung aufgehalten wird.The invention is based on the fact that a subset of one from the transmitter oblique in the walking direction electromagnetic signals sent to the ground As soon as he gets the Edge of the curb or one Deepening exceeds and on the lower level falls, cannot reach the recipient, since they are from the back of the drop side or the deepening becomes.

Die Unterbrechung des Strahlflusses zum Empfänger bewirkt, daß im Verstärker des Empfangsgeräts der Stromfluß unterbrochen und ein Warnsignal ausgelöst wird. Die Dauer des Signals ist einstellbar.The interruption of the beam flow to the receiver causes in Amplifier of the receiver of the Current flow interrupted and on Warning signal is triggered. The The duration of the signal is adjustable.

Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen Beispiele praktischer Ausführungen der Erfindung. Fig. 3, 4 and 5 show examples of practical embodiments of the invention.

Alle Geräte können mit einer zusätzlichen Sendediode versehen werden, welche zusätzliche Hindernisse über dem Boden ortet.All devices can be equipped with an additional Provide transmitter diode what additional obstacles located above the ground.

Es wurden nachstehende Patentschriften gesichtet:
Patentschrift DE 37 43 696 C2
Patentschrift 28 13 905
Patentschrift 28 16 530
Patentschrift 28 31 430
Patentschrift DE 31 33 645 A1
Patentschrift 35 44 047
Auslegeschrift 29 32 404The following patents were sighted:
Patent specification DE 37 43 696 C2
Patent Specification 28 13 905
Patent Specification 28 16 530
Patent Specification 28 31 430
Patent DE 31 33 645 A1
Patent Specification 35 44 047
Design specification 29 32 404

Claims

1. Blind warning device consists of a transmitting and connected receiving device for electromagnetic radiation, which is worn by the blind or visually impaired and warns of dangers due to deepening of the ground or gradations in the ground by an acoustic or tactile signal, characterized in that the distance between the receiver and Transmitter and their angle of inclination to each other is set so that the subset of the electromagnetic beam reflected obliquely to the ground in the direction of the receiver cannot reach the receiver as soon as the transmitted beam falls over the curb or the edge of the depression to the lower level.

2. Blind warning device according to claim 1, characterized, that the one from the lower one Flat towards Receiver reflected subset of the broadcast beam from the back the curb or the Deepening is caught what to power failure in the receiver and triggering the warning signal leads.