KR960012912B1 - 맹인용 길 안내장치 - Google Patents

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KR960012912B1
KR960012912B1 KR1019940005717A KR19940005717A KR960012912B1 KR 960012912 B1 KR960012912 B1 KR 960012912B1 KR 1019940005717 A KR1019940005717 A KR 1019940005717A KR 19940005717 A KR19940005717 A KR 19940005717A KR 960012912 B1 KR960012912 B1 KR 960012912B1
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박병용
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주식회사 피케이산업
박재룡
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

내용없음

Description

맹인용 길 안내장치
제1도는 본 발명의 외형도.
제2도의 (가),(나)는 본 발명의 착용 상태도.
제3도는 본 발명의 전체구성을 보인 블록도.
제4도는 제3도의 송수신부 상세 회로도.
제5도는 제3도의 제어부 상세 회로부.
제6도는 본 발명을 구성하는 회로 유니트의 각부출력 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 송신부200 : 수신부
300 : 제어부1 : 펄스발생회로
2 : 고주파발생회로3 : 출력게인증폭회로
4 : 송수신전환회로S1: 실외송수신센서
S2: 실내송수신센서5 : LC동조증폭회로
5' : 신호증폭회로ICB: 버퍼회로
6 : AM검파회로LCT1,LCT2: LC동조회로
7 : 지연회로8 : 비교회로
9 : 2차 거리지연회로10 : 1차 거리지연회로
11,12 : 스위칭회로13,14 : 지연회로
15,17 : 2차음 발생회로16,18 : 1차음 발생회로
ARM : 경보기M : 진동모터
TR1: 트랜지스터Q1,Q2,Q3,Q4: 트랜지스터
IC1: OP앰프IC2: 발진기
IC3-1∼IC3-4: 나트게이트IC4∼IC9: 비교기
IC10∼IC17: 낸드게이트IC18: 증폭기
R1∼R71: 저항D1∼D20: 다이오드
C1∼C26: 콘덴서VR1: 가변저항
JA1: 이어폰잭JA2: 직류전원연결잭
SW1: 전원스위치SW2: 경보스위치
SW3: 센서전환스위치
SW4: 센서전환스위치(SW3)와 연동하는 경보신호전환스위치
본 발명은 앞 못보는 맹인의 길을 안내해 주는 장치에 대한 것이다. 통상으로 맹인들은 지팡이에 의지해서 자력보형을 하는 것이 일반화되어 있다.
그러나, 지팡이에 의존해서 보행을 함에 있어서는 여러가지 위험요소들로부터 미연에 대처하기가 실질적으로 불가능하기 때문에 출입을 할때에는 반드시 보호자를 동행해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 이와 같이 신체장애로 말미암아 많은 불편을 겪는 맹인들을 위하여 이들의 보행길잡이가 될 수 있는 전자 길안내장치를 제공하여 신체 전체를 안전하게 보호할 수 있도록 안출한 것으로, 이하, 본 발명을 첨부예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 제품 외형도로써 전면에는 실외, 실내송수신센서(S1)(S2)와 경보기(ARM)가 병설되어 있고 위쪽에는 목걸이(NE)가 부착되어 있으며 아래쪽에는 벨트(BE)가 부착되어 있다. 본 장치는 제2도의 예시와 같이 목과 허리에 밴딩시켜 착용하게 되는데 그 위치는 가슴아래 배부위에 위치하게 ㄷ된다.
본 장치는 센서전환스위치(SW3)를 조작하여 외출의 경우는 실외송수신센서(S1)에 의한 전방의 장애물을 감지토록 하며, 실내에서는 실내송수신센서(S2)를 통한 전방의 장애물을 가지하도록 설계되어 있다. 즉, 실외송수신센서(S1)의 동작범위는 장애자의 무릎위부터 머리부분까지이며, 실내송수신센서(S2)의 동작범위는 목부위부터 발끝까지를 커버하게 된다.
본 장치는 제3도의 예시와 같이 송수신부(100)(200)와 제어부(300)로 크게 구성되며, 다시 송신부(100)는 펄스발생회로(1)와 고주파발생회로(2)와 출력게인증폭회로(3), 송수신전환회로(4)로 구성되며, 수신부(200)는 신호증폭회로(5')와 LC동조증폭회로(5)와 버퍼회로(ICB)와 AM검파회로(6)와 지연회로(7)와 비교회로(8)로 구성되며, 제어부(300)는 하이브리드 집적회로로 구성되는데 동 제어부(300)는 1차거리와 2차거리를 연산하기 위한 1,2차 거리지연회로(10)(9)와 신호유무를 확인하는 스위칭회로(12)(11)와 입력신호를 하이상태로 유지시켜 주기 위한 지연회로(14)(13)와 음의 간격을 조정해 주는 1,2차음 발진회로(16)(15)와 음의 주파수를 결정해 주는 1,2차음 발진회로(18)(17)로 구성된다.
본 발명의 송신부(100)를 구성하는 펄스발생회로(1)는 OP앰프의 발진회로를 응용한 것으로 OP앰프(IC1)의 -입력에는 저항(R5)(R6)과 콘덴서(C1)가 연결되어 있으며 +입력에는 저항(R2)(R3)(R4)이 접촉되어 전원스위치(SW1)와 연결된 상태를 취하고 있다. 그의 출력은 고주파발생회로(2)로 연결되고 동시에 수신부(200)를 구성하는 지연회로(7)과 제어부(300)의 1차, 2차 거리지연회로의 트리거신호로 들어간다. 이 펄스발생회로(1)의 출력에는 충방전시간차에 의해 형성되는 신호파형이 제6도의 (a)와 같이 나타난다. 즉 저항(R5)보다 저항값이 낮은 저항(R6)과 다이오드(D2)를 직접 접속함으로써 빠른 충전을 유도하고 그 저항(R5)으로 늦은 방전을 유도하여 펄스신호를 발생시킨다.
상기 고주파발생회로(2)는 40KHz의 고주파신호를 발생하는 회로로써 발진기(IC2)로 구성이 되는데, 그의 -입력은 콘덴서(C2)와 저항(R12)에 연결되어 있으며 상기 저항(R12)은 가변저항(VR1)을 통해 출력으로 연결되어 있다. 발진기(IC2)의 +입력에는 저항(R9)(R10)(R11)이 연결되어 있으며 상기 저항(R10)은 출력측에 접속되어 있다. 상기 발진기(IC2)의 출력은 나트게이트(IC3-1)를 거쳐 다수개의 나트게이트(IC3-2∼IC3-4)군으로 이루어진 출력게인증폭회로(3)에 연결된다.
상기 펄스발생회로(1)로부터 출력된 일정주기를 갖는 펄스신호가 다이오드(D3)를 통해 상기 고주파발생회로(2)로 입력되면 발진기(IC2)에서는 하이상태일때에 가변저항(VR1)과 저항(R12)을 거쳐 콘덴서(C2)로 충방전을 실시하여 제6도의 (b)와 같은 40KHz의 주파수를 발생시키게 된다. 여기서 주파수의 가변은 가변저항(VR1)으로 조정한다.
이와 같이 발진기(IC2)에서 출력된 신호는 3개의 나트게이트(IC3-2∼IC3-4)로 이루어지는 출력게인증폭회로(3)를 거쳐 송수신전환회로(4)를 통해 실외송수신센서(S1) 또는 실내송수신센서(S2)로 출력된다.
즉, 출력게인 증폭회로(3)를 거친 신호는 제6도의 (c)와 같은 파형의 양전위를 출력이 되는데, 이 신호(약 8V)는 송수신전환회로(4)를 구성하는 다이오드(D17)를 거쳐 센서전환스위치(SW3)를 통해 실외송수신센서(S1) 또는 실내송수신센서(S2)로 출력 발사된다. 이때 신호증폭회로(5')쪽으로도 신호가 흐르게 되나 다이오드(D9)를 통해 그라운드패스되므로 신호증폭회로(5')에는 영향을 미치지 않게 되는 것이다.
이렇게 실외송수신센서(S1) 또는 실내송수신센서(S2)로 발사된 초음파신호는 일정시간동안 발사되고(약 1mmsec) 일정시간 휴지기(약 70mmsec)를 갖게 되는데 이때 전방에 장애물에 반사된 신호가 외출시에는 실외 송수신센서(S1)로, 실내에서는 실내송수신센서(S2)로 들어오게 된다.
이 미세 수신신호는 송수신전환회로(4)로 유입되어 저항(R67)과 콘덴서(C3)를 거쳐 신호증폭회로(5')를 거치면서 1차로 신호증폭된다. 그리고 다시 이 신호는 LC동조증폭회로(5)를 거치면서 특정 주파수대역(40KHz)만 증폭된다.
상기 LC동조증폭회로(5)는 2단의 LC동조증폭회로(LCT1)(LCT2)로 구성된 회로로써 신호증폭회로(5')를 통하여 들어온 수신신호는 트랜지스터(Q2)와 저항(R15)(R14)(R16)의 저항값에 의해 바이어스가 정해지는데 트랜지스터(Q2)의 베이스단자와 콜렉터단자에 공통 접속되어 있는 저항(R15)을 통해 신호귀환이 이루어져 증폭 출력되는 신호의 안정이 유지된다.
그리고 코일(T1)과 콘덴서(C6)로 구성되는 1차 LC동조회로(LCT1)의 주파수 특성에 의해 특정주파수대에서만 최고의 증폭도를 가질 수 있기 때문에 외부에서 혼입되는 잡음을 막을 수가 있는 것이다.
전단의 트랜지스터(Q2)에서 증폭된 신호는 후단의 트랜지스터(Q3)의 베이스단으로 입력되는데, 이때 이 트랜지스터(Q3)의 베이스단에 병렬 설치된 서미스터(TH1:온도의 상승에 따라 그 제조부하 저항값이 감소함)에 의해 온도가 상승할시 트랜지스터(Q3)의 증폭도가 올라가는 것을 막아주게 된다. 즉, 서미스터(TH1)와 저항(R19)(R20)에 의해 바이어스가 변화하여 트랜지스터(Q3)의 증폭도를 떨어뜨려 외기의 온도변화에 민감히 대처하여 안정된 회로동작을 수행하게 되는 것이다.
여기서 재차로 코일(T2)과 콘덴서(C8)로 구성된 2차 LC동조회로(LCT2)에 의해 외부에서 들어오는 잡음을 차단하게 된다.
상기 LC동조증폭회로(5)를 통과한 신호는 제6도의 (e)에 도시된 바와 같이 40KHz의 잔향파와 반사파가 출력되는데 이 신호는 다시 버퍼회로(IC3)와 AM검파회로(6)로 입력되는 검파과정을 거치게 된다.
즉, 다이오드(D6)와 콘덴서(C13)와 저항(R29)으로 구성되는 AM검파회로(6)를 거치면서 AM검파방식으로 검파되어 제6도의 (f)와 같은 검파신호가 출력되어 비교회로(IC5)의 +입력단으로 인가된다.
한편, AM검파회로(6)를 거쳐 출력되는 신호에는 반사파가 아닌 잔향파가 혼입되어 출력될 수도 있는바, 본 발명에서는 이 잔향파를 제거하기 위해 송신부(100)를 구성하는 펄스발생회로(1)의 출력신호를 지연회로(7)를 거쳐 상기 비교회로(IC5)의 -입력단으로 입력되도록 하는 회로를 구성하였다.
다이오드(D4)를 통해 들어온 구형파 송신신호는 저항(R27)과 콘덴서(C12)에 의해 시간이 지연되어 비교기(IC4)의 +입력단으로 인가된다. 이 비교기에서는 -입력단으로 들어오는 비교잔위와 비교하여 펄스폭이 다소 확장된 신호를 출력하고, 또한 이 신호를 콘덴서(C14)와 저항(R32)(R33)으로 지연, 기준전위를 만들어 출력한다(제6도의 (g)신호).
이와 같이 비교회로(8)의 -입력으로 지연회로(7)의 출력신호(기준신호)가 입력되고 +입력으로 AM검파회로(6)의 출력신호가 입력되면 동 비교회로(8)에서는 이를 비교하여 간섭된 신호를 제거하고 반사판만을 출력시켜 제6도의 (h)와 같은 신호를 제어부(300)로 인가시키게 된다.
본 발명을 구성하는 제어부(300)는 제5도의 예시와 같이 비교기(IC6)로 구성되는 2차 거리지연회로(9)와, 비교기(IC7)로 구성되는 1차 거리지연회로(10)와, 상기 비교기(IC6)의 출력에 연결되며 다이오드(D13)(D15)(D17)와 저항(R47)으로 구성되는 스위칭회로(11)와 상기 비교기(IC7)의 출력에 연결되며 다이오드(D14)(D16)(D18)과 저항(R48)으로 구성되는 스위칭회로(12)와, +입력단이 상기 스위칭회로(11)의 출력에 연결된 비교기(IC8)로 구성되는 지연회로(13)와, +입력단이 상기 스위칭회로(11)의 출력에 연결된 비교기(IC9)로 구성되는 지연회로(14)와, 낸드게이트(IC10-IC17)군으로 구성되는 발진회로(15)(16)(17)(18)를 집적화한 하이브리드 집적회로로 이루어지며 여기서 거리연산이 실행된다.
즉, 송신부(100)를 구성하는 펄스발생회로(1)의 출력이 제어부(300)이 9번단자를 통해 1,2차 거리지연회로(10)(9)를 구성하는 각 비교기(IC7)(IC6)의 +입력단에 인가되면 각 비교기(IC6)(IC7)에서는 수신부(200)에서 인가되는 1차거리(2m) 및 2차거리(1m)에서 반사되어 들어오는 시간을 계산하여 그 신호만큼 시간을 지연시키게 된다(제6도의 i, j 참조).
그리고, 스위칭회로(11)(12)에서는 상기 2차 거리지연회로(9)와 1차 거리지연회로(10)에서 지연된 시간대내에 4번단자로 들어오는 신호(반사파)유무를 확인하여 있으면 동 입력신호를 지연회로(13)(14)로 출력하게 된다(제6도의 K).
만약 2차거리(1m)에서 반사된 입력신호가 지연회로(13)를 구성하는 비교기(IC8)에 인가되면 이 신호는 타임주기가 아주 작으므로 이 시간을 지연시켜 펄스로 들어오는 신호를 하이상태로 유지시켜 준다(제6도의 l).
마찬가지로 1차거리(2m)에서 반사된 신호가 들어오면 비교기(IC9)에서 시간을 지연시켜 펄스를 들어오는 신호를 하이상태로 유지시켜 주게 되는 것이다(제6도의 m).
지연회로(13)에서 하이신호가 출력되어 2차음 발진회로(15)로 인가되면 동 회로에서는 발진을 하여 음의 간격을 조정하게 되고 이 신호는 다시 2차음 발진회로(17)에서 다시 발진하되 음의 주파수가 결정되어 빠르게 발진신호가 출력됨으로써 경보기(ARM)를 통해 짧고 큰 단속경보음을 발생시켜 맹인에게 즉시 들려줌으로써 1m 거리에 장애물이 있음을 알려주게 된다(제6도의 n, o).
또한, 지연회로(14)에서 하이신호가 출력되어 1차음 발진회로(16)(18)로 인가되면 동 회로에서는 비교적 주기가 긴 신호를 출력하여 경보기(ARM)를 통해 비교적 긴 단속음을 발하게 된다. 그러나, 실내에서는 센서전환스위치(SW3)를 실내송수신센서(S2)로 전환시킨 상태이므로 이때에는 경보신호전환스위치(SW4)가 센서전환스위치(SW3)와 함께 연동하여 콘덴서(C17)(C18)와의 접속을 차단하게 되므로 실내에서는 전방 1m 범위의 장애물 신호만이 출력된다(센서전환스위치(SW3)의 접점이 a와 c가 연결되면 경보신호전환스위치(SW4)의 a접점과 c접점이 연결됨).
한편, 본 발명에서는 장치내부에 진동모터(M)를 설치하여 장애물이 감지를 피부적으로 느끼게 응용할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 맹인용 길안내장치는 초음파신호를 발사하여 반사되어 들어오는 반사파를 감지하여 원거리 및 단거리에 장애물이 있음을 청각 또는 촉각을 통해 즉시 알려주도록 함으로써 맹인들이 보호자가 없이도 혼자서 자유로운 보행을 훌륭히 해낼 수 있게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. 초음파신호를 이용한 맹인용 길안내장치를 구성함에 있어서, 일정주기로 구형파를 발생하는 펄스발생회로(1)와, 상기 펄스발생회로(1)의 펄스신호를 받아 발진주파수를 발생하는 고주파발생회로(2)와, 다수의 나트게이트군으로 구성되며 상기 고주파발생회로(2)와 병렬 연결되고 양전위신호를 출력하는 출력게인 증폭회로(3) 및 송신신호와 수신신호를 전환시켜 주는 송수신전환회로(4)로 구성되는 송신부(100); 상기 송수신전환회로(4)에 연결 설치되되 센서전환스위치(SW3)에 의해 선택 연결되는 실외송수신센서(S1)와 실내송수신센서(S2); 상기 실외송수신센서(S1) 또는 실내송수신센서(S2)를 통해 입력된 미세신호를 1차로 신호증폭시켜 주는 신호증폭회로(5')와 특정대역의 주파수만을 증폭시키는 LC동조증폭회로(5)와, 버퍼회로(IC3)와, 상기 LC동조증폭회로(5)의 출력신호에서 필요 반사파를 검파해내는 AM검파회로(6)와, 상기 송신부(100)를 구성하는 펄스발생회로(1)의 출력신호를 받아 비교회로(8)로 확장된 신호를 출력시키는 지연회로(7)와, 상기 AM검파회로(6)와 지연회로(7)의 신호를 입력받아 간섭된 신호를 제거하고 반사파만을 출력시키는 비교회로(8)로 구성되는 수신부(200); 상기 수신부(200)에서 입력되는 반사파의 입력시간을 계산하여 그 신호만큼 시간을 지연시켜 주는 1,2차 거리지연회로(10)(9)와, 상기 1,2차 거리지연회로(10)(9)에서 지연된 시간대내에 입력되는 반사파의 입력유무를 확인하여 신호를 출력하는 스위칭회로(11)(12)와, 상기 스위칭회로(11)(12)로부터 입력되는 펄스신호를 하이상태로 유지시켜 주는 지연회로(13)(14)와, 상기 지연회로(13)에서 입력되는 하이신호에 의해 빠른 발진주파수를 출력하는 2차음 발진회로(15)(17)와, 상기 지연회로(14)에서 입력되는 하이신호에 의해 비교적 느린 발진주파수를 출력하는 1차음 발진회로(16)(18)를 집적시켜 하이브리드 집적회로화한 제어부(300)를 연결 구비시켜 경보기(ARM)를 통한 전방 장애물의 청각감지가 가능토록 한 맹인용 길 안내장치.
  2. 제1항에 있어서, 진동모터(M)를 설치하여 전방 장애물의 촉각감지가 가능토록 한 맹인용 길 안내장치.
  3. 제1항에 있어서, 실외송수신센서(S1)와 실내송수신센서(S2)를 구분 설치하여 센서전환스위치(SW3)의 절환동작에 의해 실외에서는 초음파신호의 발사범위가 장애자의 머리위에서 무릎부분까지 커버토록 하고, 실내에서는 목부위에서 발끝까지 커버할 수 있도록 함을 특징으로 하는 맹인용 길 안내장치.
  4. 제1항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서, 제어부(300)에 상기 센서전환스위치(SW3)와 연동하는 경보신호전환스위치(SW4)를 설치하여 실내송수신센서(S2)의 사용과 동시에 경보신호전환스위치(SW4)에 의해 콘덴서(C17)(C18)와의 접속이 차단되도록 함으로써 1m 전방 장애물에 대한 경보신호만이 출력되도록 함을 특징으로 하는 맹인용 길 안내장치.
KR1019940005717A 1993-11-11 1994-03-22 맹인용 길 안내장치 KR960012912B1 (ko)

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KR100391761B1 (ko) * 2000-07-12 2003-07-12 서달원 시각 장애자를 위한 안내 시스템
KR100563193B1 (ko) * 2004-12-02 2006-03-22 한국과학기술원 시각 장애인의 실내/실외 보행을 위한 시각 정보를 청각및 촉각 정보로 변환하는 보행 안내 장치 및 방법

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