Distanzsensoren: Objektwarner für Sehbehinderte

Inhaltsverzeichnis

Als ich vor einigen Jahren Hilfsmittel zur Hinderniserkennung für Blinde entwickelte, nutzte ich eine Holzhammermethode: Ich sendete eine Folge von Hochstromimpulsen an eine Hochleistungs-LED im Nahinfrarot-Bereich. Der gepulste Infrarotstrahl wurde von Objekten mit einem Abstand von bis zu 20 Metern reflektiert und von einer großen Solarzelle aufgefangen, verstärkt und an einen kleinen Ohrhörer geschickt. Der Hörer gab einen hörbaren Ton mit der Frequenz des pulsierenden Infrarotstrahls ab; die Lautstärke des Tons entsprach dem Abstand zum Objekt.

Das Problem bei dieser Methode war, dass weiter entfernte Ziele, die Infrarotstrahlen gut reflektieren, etwa weiße Objekte oder grüne Baumblätter, einen ähnlich lauten Ton erzeugen wie nahe gelegene dunkle Objekte mit deutlich geringerem Reflexionsgrad. Deshalb begann ich, mit der Triangulationsmethode zu experimentieren, mit der sich der Abstand deutlich besser schätzen lässt. Das mobile Handgerät wies eine Fotodiode auf, die in einem Röhrchen hinter einer Linse installiert war; das Röhrchen ließ sich leicht drehen, wenn es nach unten gedrückt wurde. Sobald das Hilfsmittel per Tonsignal auf ein Objekt in der Nähe hinwies, betätigte die blinde Person einen Knopf, der das Röhrchen mit der Fotodiodenlinse nach unten drückte. Die Position des Röhrchens, bei der der Ton am lautesten war, gab grob den Abstand zum Objekt an.

Kurzinfo

• So funktioniert Time of Flight
• Abstandsmessung per Triangulation
• Objektwarner per Sound

Checkliste

Zeitaufwand: 1 bis 2 Stunden
Kosten: circa 45 Euro
Löten: leichte Lötarbeiten
Programmieren: Arduino-IDE

Material

• Nahinfrarot-Abstandsmesser mit Triangulation, Pololu #2474
• Batterien, 2 × AAA
• Batteriehalterung, 2 × AAA
• Wickeldraht mit Drahtstärke 30 AWG (0,255 mm Durchmesser)
• Timer-IC-Chip TLC555
• Mini-Lautsprecher, 8 Ohm
• Widerstände, 68 Ohm und 680 Ohm
• Kondensatoren, 2,2 µF und 47 µ

Werkzeuge

• Seitenschneider
• Abisolierzange

Diese Methode funktionierte zwar, war aber ein Steinzeitwerkzeug im Vergleich zu den Abstandsmeldern, die man heutzutage kaufen kann. Heute bekommt man tragbare Laserentfernungsmesser mit hoher Reichweite, die früher 20.000 Euro kosteten, für wenige Hundert Euro. Es gibt heute auch Kurzstreckendetektoren wie Ultraschall- und aktive Nahinfrarot-Systeme, die die Entfernung zu Objekten im Abstand von wenigen Metern anzeigen. Einige dieser Kurzstreckensensoren sind für weniger als 20 Euro in Form von Breakout-Boards erhältlich, die man an einen Arduino oder einen vergleichbaren Controller anschließt. Andere liefern eine analoge Spannungsausgabe, die proportional zum Abstand ist. Solche Geräte sind zur Entfernungsmessung für Robotikgeräte, Drohnen und Spielzeug geeignet. Sie lassen sich außerdem zum Ein- und Ausschalten von Türklingeln und verschiedenen Geräten nutzen, sobald sich eine Person nähert.

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