РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОНИКИ

«Электронное зрение» (Brainport) передает изображение на язык

Эта разработка электроники для инвалидов по зрению, совершенно не видящих людей, позволит им увереннее ориентироваться в пространстве, узнавать предметы в квартире и на улице, позволит во многих случаях обходиться без проводника. Читать с помощью «электронного зрения» они не смогут, конечно, но «увидеть» стоящий на столе стакан, катящийся по полу мяч, подошедшую любимую собаку, точно войти в дверной проем, обойти на улице фонарный столб… всё это станет вполне возможным для них. Разработка электронных устройств и производство электроники в нашей компании выполняются по вашему заказу в самые оптимальные сроки.

 

 

Основной принцип действия этого прибора – передача изображения с видеокамеры, располагаемой между глазами человека, на матрицу электродов, прижимаемую к языку. Матрица представляет собой прямоугольное поле точечных электродов с размером примерно 3x3 сантиметра. При работе устройства, электрический потенциал каждого такого электрода точно совпадает по уровню с яркостью соответствующей точки изображения, получаемого видеокамерой. Таким образом, изображение с видеокамеры фактически проецируется на язык человека, который ощущает отображаемый предмет (на языке) в виде легких покалываний. Большинство людей сравнивают ощущения на языке с пузырьками шампанского. Сначала это несколько непривычно, но через некоторое время человек настолько привыкает «опознавать языком» окружающие его предметы, что они сразу начинают представляться ему соответствующими образами в сознании. Он начинает уверенно ориентироваться в пространстве и легко узнавать знакомые ему предметы, постепенно всё более осваиваясь и запоминая образы всё большего числа окружающих его вещей.

 

Принципиальная схема устройства «Электронное зрение»

 

 

Разработка электроники для этого устройства выполнена на 32-х разрядном микроконтроллере Atmel AT32UC3A0512. Использован готовый модуль видеокамеры TGA130V10 с видео-чипом OV9650 производства OmniVision Technologies. Для питания устройства применяется батарея аккумуляторов, напряжение которой стабилизируется импульсный преобразователем MAX1685, который был выбран из-за своей экономичности, надежности, достаточной мощности и высокого КПД. Следует заметить, что этот современный преобразователь имеет два, автоматически переключающихся, режима работы для оптимизации преобразования в случаях потребления малого и большого тока, что позволяет значительно экономить расход энергии батареи. Схема предусматривает подключение по стандарту S-Video внешнего монитора для контроля изображения, поступающего с видеокамеры. Для этой цели возможно также использование любого компактного LCD-телевизора, имеющего вход S-Video или самый обычный видеовход «тюльпан» для полного видеосигнала. Изображение на матрице, приложенной к языку, формируется точным 8-ми разрядным цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) DAS081S101CIMK от National Semiconductor. Максимальный размах напряжения на матрице задается простым резистивным ЦАП - набором весовых резисторов, образующих делитель напряжения.

 

Принципиальная схема электронной матрицы для языка

(подключается к прибору «Электронное зрение» кабелем)

 

 

Электронная схема матрицы целиком состоит из транзисторов BC847, которые нужны в качестве ключевых элементов для включения напряжения на конкретной, выбираемой программой, точке матрицы, являющейся пересечением горизонтальных и вертикальных линий управления. Уровень напряжения на выбранной точке формируется с помощью ЦАП DAS081S101. Программа последовательно, на высокой скорости, выбирает и подключает (по одной) все точки матрицы, формируя на каждой точке уровень сигнала, соответствующий яркости сопоставленной ей точки изображения, получаемого от видеокамеры.

 

 

 

 

На матрице (размером 3х3 сантиметра) расположены 400 транзисторов BC847 структуры «n-p-n» в корпусах SOT-883 (SC-101). Размер такого транзистора всего 1х0,6х0,5 миллиметра, выводы расположены снизу, полностью скрытые корпусом, наподобие корпусов QFN или BGA, только без шариков-выводов.

 

 

При разработке электроники для этого прибора, в целях компактности и исключения лишних проводов, все элементы электронной схемы были размещены на одной печатной плате, включая звуковой излучатель, четыре кнопки управления, видеокамеру и прочие компоненты.

 

 

 

 

Кнопки служат для установки максимального уровня размаха напряжения на контактах матрицы, для увеличения или уменьшения изображения (функция «zoom»), для навигации и выполнения установок в меню настроек прибора.

 

Разработка электроники этого устройства предполагала размещение печатной платы в корпусе маски для плавания под водой. Таким образом, удается избавиться от внешнего, дополнительного блока управления и мешающего движениям кабеля, соединяющего внешний блок с видеокамерой, расположенной на лице человека. В такой маске можно даже заниматься спортом, не опасаясь за падение видеокамеры, и не боясь зацепиться проводами за какие-либо предметы.

 

На фотографиях ниже показан модуль видеокамеры TechToys TGA130V10

 

 

 

Проект N36. Разработка электроники для приборов «Электронное зрение» (Brainport) была выполнена Протопоповым Александром Петровичем, г. Москва, сайт автора-разработчика: https://razrabotka.pro.