專利名稱：徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)。
分段計時測速是徑賽運動員訓(xùn)練中的重要環(huán)節(jié)。例如，在短跑訓(xùn)練中通過分段計時測速可以了解運動員的起跑加速能力，中途最高絕對速度及其持續(xù)時間和最后階段的速度變化情況。國外優(yōu)秀運動員在100米跑的訓(xùn)練中甚至要測量運動員每10米的分段時間和速度。國家體委1988年頌布的《田徑教學(xué)訓(xùn)練大綱》對選撥和訓(xùn)練運動員的分段成績均有明確要求。
目前，徑賽運動員訓(xùn)練的分段計時測速尚無專用設(shè)備。極少數(shù)的專業(yè)體育科研機構(gòu)和國家級的運動員采用大型電動計時系統(tǒng)來測量運動員跑某段距離的成績。如西德專利DE3716-987-C和3937-977-C等所構(gòu)成的電動計時系統(tǒng)，均是由攝象機、錄象機、監(jiān)視器及硬拷貝設(shè)備等組成。此類系統(tǒng)設(shè)備龐大、價格昂貴、使用復(fù)雜，適合于大型比賽，但在徑賽運動員訓(xùn)練中無法普及應(yīng)用。所以國內(nèi)外一般的專業(yè)體育代表隊和體育學(xué)校等均使用秒表人工分段計時來訓(xùn)練和選撥運動員，由于人為因素影響大，準確性很差。
本發(fā)明提供的系統(tǒng)，可以普及應(yīng)用于各種徑賽運動員訓(xùn)練中的分段計時測速，重點解決短跑運動員訓(xùn)練中的分段計時測速的難題。也可用于速度滑冰、競走和自行車等各種跑道運動項目的分段計時測速，以及在小型比賽中作為電動計時器或供促裁人員作為監(jiān)視系統(tǒng)使用。
本系統(tǒng)的功能為(1)測量一個或多個運動員完成各種距離的全程跑的時間和速度;(2)測量運動員跑所設(shè)置的各分段距離所用的時間和速度，一次最多可以設(shè)置十個分段距離;(3)單獨或在各種距離跑中測量運動員的起跑反應(yīng)時間;(4)測量各種跑的過程中某些特定點的瞬時速度;(5)測量運動員的耳-手反應(yīng)時。
下面結(jié)合


本系統(tǒng)的最佳實施例圖1-1給出了本系統(tǒng)的總方框圖。它由發(fā)令裝置[1]、起跑開關(guān)[2]、無線電發(fā)射機組[3a～3k]、紅外發(fā)射器組[4b～4k]、紅外接收器組[5b～5k]、無線電接收機[6]、微型計算機子系統(tǒng)[7]、鍵盤[8]、顯示器[9]打印機[10]組成。
本系統(tǒng)工作時，發(fā)令裝置[1]放置在起跑端，各紅外發(fā)射器[4b～4k]分別相對置于各分段距離的跑道兩側(cè)，微型計算機子系統(tǒng)[7]可放置在終點或跑道附近的其它位置。訓(xùn)練開始時，由發(fā)令裝置[1]或發(fā)令槍發(fā)令，發(fā)令信號由無線電發(fā)射機[3a]發(fā)射，經(jīng)無線電接收機[6]接收后，傳至微型計算機子系統(tǒng)[7]，啟動機內(nèi)的計時器開始計時，顯示器[9]開始連續(xù)顯示時間。起跑開關(guān)動作信號和各分段距離上的紅外檢測信號分別由無線發(fā)射機[3a]和[3b～3k]發(fā)射，經(jīng)無線電接收機[6]傳至微型計算機子系統(tǒng)[7]作為各自的計時信號，計時結(jié)束后，由微型計算機子系統(tǒng)[7]計算各分段距離所用的時間和各分段的速度，并由鍵盤[8]中的各功能鍵控制顯示器[9]顯示各段的時間和速度，需要保存時由打印機[10]打印。
圖1-2為發(fā)令裝置的框圖。它由予備開關(guān)[11]、發(fā)令開關(guān)[12]、反應(yīng)時開關(guān)[13]、發(fā)令方式切換開關(guān)[14]、呼叫開關(guān)[15]、控制電路[16]、音頻功率放大器[17]和揚聲器[18]等組成?？刂齐娐穂16]是由圖1-3中的R-S觸發(fā)器[19]和[22](各為(1/2)4011)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器[21]和[23](各為(1/2)4528)、多諧振蕩器[24]((1/3)4069)以及控制門[20]和[25](各為(1/4)4011)等組成。音頻功率放大器[17]的電原理圖為圖2-7，其中TBA820M為低功耗集成功率放大器。起跑發(fā)令有兩種方式，第一種為由發(fā)令開關(guān)控制發(fā)令裝置產(chǎn)生發(fā)令聲信號;第二種為由普通發(fā)令槍發(fā)令。這兩種方式由發(fā)令方式切換開關(guān)[14]選擇。在發(fā)令的同時，控制電路[16]產(chǎn)生啟動計時的脈沖信號輸出至無線電發(fā)射機[3a]。呼叫開關(guān)[15]用來通知終點的微型計算機操作人員做好準備。反應(yīng)時開關(guān)[13]用于測量運動員的耳-手反應(yīng)時間。
起跑開關(guān)[2]的作用是測量運動員的起跑反應(yīng)時間。此開關(guān)動作時，產(chǎn)生起跑計時信號，經(jīng)發(fā)令裝置[1]輸出至無線電發(fā)射機[3a]?？刂齐娐穂16]具有搶碼檢測功能，當(dāng)起跑開關(guān)先于發(fā)令開關(guān)動作時，不產(chǎn)生發(fā)令信號，計時器也不開始計時。
無線電發(fā)射機組[3a～3k]的電原理圖均為圖2-1。其中U1((1/3)4069)為多諧振蕩器，U2和U3為控制門(各(1/4)4011)，晶體管T1等組成高頻晶體振蕩器，晶體管T2為調(diào)制器，晶體管T3等組成高頻功率放大器。當(dāng)有控制信號自U2輸入時，發(fā)射機發(fā)射受調(diào)制的高頻脈沖。發(fā)射機[3a]中的U3的輸入信號來自呼叫開關(guān)[15]，其余的發(fā)射機[3b～3k]中的U3僅作為倒相器。
紅外發(fā)射器組[4b～4k]中的各紅外發(fā)射器的電原理圖均為圖2-2。其中U4(NE555)等組成多諧振蕩器，U5為紅外發(fā)射探頭。各紅外發(fā)射器發(fā)射受脈沖調(diào)制的紅外光。
紅外接收器組[5b～5k]中的各紅外接收器的電原理圖均為圖2-3。其中U6為紅外接收探頭，U7(LM258)等組成放大器，U8(LM567)等組成鎖相解調(diào)器。U9為光軸對準指示燈。各紅外接收器接收與之相對應(yīng)的紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光。
在每個分段距離上設(shè)置一套紅外發(fā)射器和紅外接收器及一個無線電發(fā)射機。紅外發(fā)射探頭和紅外接收探頭用支架相對架設(shè)在跑道兩側(cè)規(guī)定的高度上，當(dāng)運動員跑到二探頭連線位置時，遮斷紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光，紅外接收器中的鎖相解調(diào)器輸出分段計時控制信號，控制相應(yīng)的無線電發(fā)射機發(fā)射受調(diào)制的高頻脈沖。
圖2-4為無線電接收機[6]的電原理圖。其中T1等組成高頻晶體振蕩器，U10(TDA1083)為單片收音機集成電路，U11(4528)為單穩(wěn)態(tài)能發(fā)器，T2等組成整形電路。此接收機接收本系統(tǒng)各無線電發(fā)射機[3a～3k]發(fā)射的信號，由T2和U11輸出至微型計算機子系統(tǒng)[7]作為計時控制信號，同時推動揚聲器發(fā)聲。
圖2-5為微型計算機子系統(tǒng)[7]的電原理圖。其中U12(8031)為單片微型計算機，U13(74LS373)為地址鎖存器，U14(8155)為并行接口擴展器，U15(2732)為程序存貯器。微型計算機子系統(tǒng)的功能為計時;計算各分段距離的時間和速度;計算某些分段的時間和或速度差等;將計算結(jié)果輸出至顯示器[9]或打印機[10]。計時由8031內(nèi)部定時器完成，計時控制采用中斷方式，中斷信號來自無線電接收機[6]。微型計算機子系統(tǒng)的工作狀態(tài)由鍵盤[8]中的各功能鍵控制。
本微型計算機子系統(tǒng)[7]亦可使用通用微型計算機(如IBM-PC等機型)，但由于其使積較大，現(xiàn)場使用時，不如上述的專用微型計算機方便。
圖2-6為鍵盤[8]和顯示器[9]的電原理圖。其中U16和U17(各為7407)為顯示驅(qū)動器，U18為鍵盤，U19為八位LED顯示器(亦可為液晶顯示器)。U16和U17輸入信號分別來自圖2-6中8155和PA0～PA7和PB0～PB7，鍵盤的輸出送至8155的PC0～PC2。鍵盤共設(shè)21個鍵，其數(shù)字鍵10個，功能鍵11個。各功能鍵用于控制微型計算機子系統(tǒng)[7]的工作狀態(tài)。顯示器的最高位顯示各段的序號，低7位顯示時間(最低位為0.01秒)或速度(最低位為0.01米/秒)。在測反應(yīng)時間時，最低位顯示毫秒。需要時顯示器亦可采用大屏幕數(shù)字顯示器。
在無線電干擾較嚴重或測量距離較近時，本系統(tǒng)可以不使用無線傳輸方式，而組成有線傳輸系統(tǒng)。有線傳輸系統(tǒng)由發(fā)令裝置[1]、起跑開關(guān)[2]、紅外射器組[4b～4k]、紅外接收器組[5b～5k]、微型計算機子系統(tǒng)[7]、鍵盤[8]、顯示器[9]和打印機[10]組成。各部分與微型計算機子系統(tǒng)之間由電纜線連接。
權(quán)利要求
1.一種徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)，其特征在于它是由發(fā)令裝置[1]、起跑開關(guān)[2]、無線電發(fā)射機組[3o～3k]、紅外發(fā)射器組[4b～4k]、紅外接收器組[5b～5k]、無線電接收機[6]、微型計算機子系統(tǒng)[7]、鍵盤[8]、顯示器[9]和打印機[10]所組成。
2.如權(quán)利要求1中所述的徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)，其特征在于發(fā)令裝置[1]是由予備開關(guān)[11]、發(fā)令開關(guān)[12]、反應(yīng)時開關(guān)[13]、發(fā)令方式切換開關(guān)[14]、呼叫開關(guān)[15]、控制電路[16]、音頻功率放大器[17]和揚聲器[18]所組成。
3.如權(quán)利要求2中所述的徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控計時測速系統(tǒng)，其特征在于發(fā)令裝置[1]中的控制電路[16]是由R-S觸發(fā)器[19]、控制門[20]、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器[21]、R-S觸發(fā)器[22]、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器[23]、多諧振蕩器[24]和控制門[25]所組成。
4.如權(quán)利要求1中所述的徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)，其特征在于本系統(tǒng)可以簡化成有線傳轉(zhuǎn)系統(tǒng)。有線傳輸系統(tǒng)是由發(fā)令裝置[1]、起跑開關(guān)[2]、紅外發(fā)射器組[4b～4k]、紅外接收器組[5b～5k]、微型計算機子系統(tǒng)[7]、鍵盤[8]、顯示器[9]和打印機[10]組成。各部分與微型計算機子系統(tǒng)之間以電纜線連接。
全文摘要
一種徑賽運動員訓(xùn)練用無線遙控分段計時測速系統(tǒng)。它由發(fā)令裝置、起跑開關(guān)、無線電發(fā)射機、無線電接收機、紅外發(fā)射器、紅外接收器、微型計算機子系統(tǒng)、鍵盤、顯示器和打印機等組成。該系統(tǒng)主要用于在徑賽運動員訓(xùn)練中實時測量運動員跑全程和所設(shè)置的各分段距離的時間和速度以及起跑反應(yīng)時間，測量運動員的耳-手反應(yīng)時等。亦可用于速度滑冰，競走和自行車等跑道運動項目的分段計時測速，以及在小型比賽中作為電動計時器或供仲裁人員作為監(jiān)視系統(tǒng)使用。
文檔編號G04F10/10GK1071267SQ9110933
公開日1993年4月21日 申請日期1991年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月28日
發(fā)明者艾秀蘭 申請人:艾秀蘭