为盲人设计的具有路况检测功能的手杖

这里提出的 A Stick for the Blind 是一种辅助设备，可帮助视障人士安全导航。它具有红外 （IR） 传感器，可检测障碍物并激活蜂鸣器以提醒用户。9V 电池供电电路，作方便。

这款摇杆重量轻、便于携带，通过提供周围环境的实时反馈来增强机动性。它集成了 IR 传感器模块、PNP 晶体管和压电蜂鸣器，用于检测障碍物并发出声音警报。该电路紧凑而高效，提高了视障人士的安全性。

IR 传感器模块通过发射和接收红外信号来工作。当检测到障碍物时，晶体管会放大信号，触发蜂鸣器。这种精确高效的系统增强了用户的信心和独立性。图 1 显示了作者的原型。

图 1： 作者的 Smart Blind Stick 原型

盲杆电路和工作

图 2 显示了盲注棒的电路图。它围绕一个跨 CON2 连接的红外传感器模块、一个 PNP 晶体管 BC558 （T1）、一个蜂鸣器 （PZ1） 和其他一些组件构建。9V 电池足以为电路供电。

图 2： 电路图

9V 电池通过 CON1 连接。稳压器 LM7805 将 9V 降至 5V 以为电路供电，因为 IR 模块的工作电压约为 5V。开关 S1 用于打开电路，当 LED1 亮起时，表示电路已准备好使用。

电路的核心是 IR 模块，它检测特定距离内的物体。该模块安装在摇杆底部。当检测到障碍物时，摇杆通过蜂鸣器发出声音向用户发出信号。

IR 模块可以发送和接收红外数据。换句话说，它将 IR 发射器和接收器安装在一个具有共享电路的单元中。IR 传感器模块有三个引脚 — VCC、GND 和 OUT，如图 3 所示。IR 模块中的白色 LED 用作发射器，而黑色 LED（光电二极管）用作接收器。IR 发射器持续发射红外光，IR 接收器检查反射光。

图 3： 红外传感器模块

如果光线从前面的物体上反射，红外接收器会检测到它，从而允许红外传感器模块识别物体。该模块有一个内置的电位器来调整范围。它还具有两个内置 SMD LED，一个用于电源，在运行期间保持亮起，另一个用于信号检测，在检测到物体时亮起。图 3 显示了 IR 传感器模块的图像。

电路的工作原理非常简单。当摇杆的下部（安装传感器的位置）接近障碍物时，红外光线被反射，导致红外模块在其数据引脚上产生低信号。这会激活晶体管 T1，触发蜂鸣器响起并提醒用户前方有障碍物，促使人改变方向。

总之，电路通过 IR 模块立即检测到障碍物，并且用户会收到来自蜂鸣器的声音警报。这有助于用户安全地避开障碍物而不会发生碰撞。

PCB 设计

盲棒电路的全尺寸单面 PCB 布局如图 4 所示，元件布局如图 5 所示。在 PCB 上组装电路后，将其封装在合适的机柜中，该机柜带有用于 IR 传感器模块的窗口。

或者，电路可以组装在通用 PCB 上并封装在塑料盒中，确保 IR 发射器和接收器 LED 都位于盒子之外。

Blind Stick 项目安装步骤

使用 IR 传感器将 PCB 安装在视障人士的拐杖上是一项精确的任务，需要循序渐进的方法。安装前，参见图 6。

图 6： 装有 IR 模块的棒

拿组装好的 PCB。

确定摇杆底部附近传感器可以检测到障碍物的位置。

将 IR 模块及其外壳固定在棒上，如图 6 所示。

使用螺钉将外壳固定到手杖上。

将 IR 传感器朝前或略微向下放置，以检测前方障碍物。

使用绝缘电线将电源沿 U 盘牢固地布线。