Устройство для регистрации финиша в спортивных состязаниях

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ФИНИША В СПОРТИВНЫХ СОСТЯЗАНИЯХ, содержащее генератор перемейного напряжения, выход которого через первый усилитель тока соединен с входом источника света,фотоприемник, выход которого через последовательно соединенные селективный усилитель и детектор подключен к первому входу порогового элемента, о т л. и ч а ющ е е с я тем, что-, с целью повышения точности устройства, в него введены источник опорного напряжения, элемент развязки, делитель напряжения , второй усилитель тока и элемент аналоговой памяти, выход котот рого соединен с вторым входом порогового элемента, выходы детектора и источника опорного напряжения через § элемент развязки подключены к входу (Л делителя напряжения, выход которого через второй усилитель тока соедиС нен с входом элемента аналоговой памяти. LLhlZtJlp ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) 0 0 7 С 1 / 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 352162 О/ 18-24 (22) 09.12.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) А.В.Бородин и Ю.Д.ульяницкий (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И.ульянова (Ленина) (53) 681.178(088.8) (56) 1. Грозин E.A. и др. Регистрация скорости движения при прыжках с трамплина.-"Теория и практика физической культуры", 197 2, )) 5.

2. Кравцов И.Н. и др. Система комплексной оценки параметров стартовой реакции спортсменов. — В кн.

"Электроника и спорт — У1". Краткие тезисы У1 Всесоюзной конференции, М., 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ФИНИША В СПОРТИВНЫХ СОСТЯЗАНИЯХ, содержащее генератор перемеЯного напряжения, выход которого через первый усилитель тока соединен с входом источника света,фотоприемник, выход которого через последовательно соединенные селектив ный усилитель и детектор подключен к первому входу порогового элемента, о т л.и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены источник опорного напряжения, элемент развязки, делитель напряжения, второй усилитель тока и элемент аналоговой памяти, выход кото-. рого соединен с вторым входом порогового элемента, выходы детектора и источника опорного напряжения через Е

O элемент развязки подключены к входу делителя напряжения, выход которого через второй усилитель тока соединен с входом элемента аналоговой ( памяти.

1075282

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет введения автоматически регулируемого порогового напряжения, зависящего . от мощности сигнала на входе фотоприемника.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации финиша в спортивных состязаниях, 60 содержащее генератор переменного напряжения, выход которого через первый усилитель тока соединен с входом источника света, фотоприемник, выход которого через последовательно 65

Изобретение относится к технике измерений в спорте, а именно к устройствам фиксации момента финиширования в спортивных состязаниях, и может быть использовано для определения момента пересечения финишного створа телом, частями тела спортсмена или спортывным техническим средством.

Для решения этой задачи наиболее часто используются фотосворы с ак- 0 тивным истс ником немодулированного света и фотоприемником типа "фотореле" (1) .

Недостатками указанных устройств является низкая точность фиксации 15 пересечения луча света, что связано с использованием в качестве источника ламп накаливания, значительные неудобства в эксплуатации из-за наличия проводной линии питания источника света и возможности засветки фотоприемника посторонними источниками света.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является . устройство для регистрации финиша, содержащее генератор переменного напряжения, выход которого через первый усилитель тока соединен с входом источника .света, фотоприемник, ЗО выход которого через последовательно соединеные селективный усилитель и детектор подключены к первому вхо-. ду порогового элемента )2j .

Характерной особенностью известного устройства является использование в, пороговом элементе постоянного значения порогового напряжения.

Такое техническое решение приводит к тому, что задержка срабатывания порогового устройства и, следовательно,40 точность фиксации зависит от уровня, сигнала на выходе детектора при отсутствии пересечения луча. Этот эффект наблюдается из-за изменения мощности сигнала, поступающего на 45 вход фотоприемника, которая зависит от расстояния между источником света н фотоприемником и от величины напряжения питания источника света, которое изменяется в значительных преде- 5О лах. соединенные селективный усилитель и детектор подключен к первому входу порогового элемента, введены источник опорного напряжения, элемент развязки, делитель напряжения, второй усилитель тока и элемент аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом порогового элемента, выходы детектора и источника опорного напряжения через элемент развязки подключены к входу делителя напряжения, выход которого через второй усилитель тока соединен с входом элемента аналоговой памяти.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, на фиг. 2 и 3 временные диаграммы напряжений соответственно для известного и предлагаемого устройств, на фиг. 4 — статическая характеристика блока регулирования порога; на фиг. 5 — электрическая схема выполнения данного блока.

Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, источник 2 напряжения, первый усилитель 3 тока, источник 4 света, фотоприемник 5, селективный усилитель 6, детектор 7, пороговый элемент 8, источник 9 опорного напряжения и блок 10 регулирования порога, который состоит из элемента 11 развязки, делителя 12 напряжения, второго усилителя 13 тока и аналогового элемента 14 памяти.

Устройство функционирует следующим образом.

Источник 4 света и фотоприемник 5 устанавливаются в плоскости финиша по разные стороны финишной прямой таким образом, Чтобы луч света источника попадал на вход фотоприемника.

Источник 4 света излучает световой сигнал, модулированный по интенсивности периодическим колебанием с периодом 3-10 см, вырабатываемым генератором 1. Питание источника 4 света осуществляется от автономного источника 2 напряжения, которым может служить батарея или коммутатор. Сигнал генератора 1 усиливается первым усилителем 3 тока и подается на источник 4 света, которым осуществляется модуляция интенсивности светового сигнала. Автономность источника 4 света необходима для удобства в эксплуатации устройства в целом, поскольку во многих случаях наличие стационарных источников питания на разных сторонах беговой дорожки или трассы движения недопустимо.

Модулированный световой сигнал попадает на вход фотоприемника 5 и преобразуется в периодический электрический сигнал. Для усиления

1075282 электрического сигнала служит селективный усилитель б, обеспечивающий частотную фильтрацию и усиление, необходимое для работы последующих каскадов, и выделяющий первую гармонику модулированного колебания.

Усиленный сигнал с выхода усилителя

6 подается на вход детектора 7, выходной сигнал которого пропорционален амплитуде периодического сигнала с выхода фотоприемника 5 и, следовательно,-интенсивности свето.вого сигнала. Сигнал с выхода детектора 7 поступает на первый вход порогового элемента 8 и на первый вход блока 10 регулирования порога.

Одновременно от источника 9 опорного напряжения опорное напряжение подается на второй вход блока 10 регулирования порогового напряжения..

Напряжение с выхода блока 10 подается на второй вход порогового элемента 8 для регулировки порога срабатывания последнего. В пороговом элементе происходит сравнение напряжения с выхода детектора 7 с пороговым напряжением. Выходной сигнал порогового элемента 8 принимает значение, соответствующее логической единице при превышении сигналом детектора порогового напряжения и логическому нулю при непревышении.

Таким образом, сигнал логической единицы свидетельствует о свободном прохождении светового сигнала от источника 4 света до фотоприемника 5 а сигнал логического нуля — о затенении фотоприемника 5. В дальнейшем сигнал с выхода порогового элемента

8 используется для остановки измерителя времени при фиксации результата прохождения дистанции.

На фиг. 2 проиллюстрирован механизм измерения задержки срабатывания порогового элемента в отсутствие регулирования порогового напряжения в зависимости от уровня сигнала на выходе детектора или, что то же самое, от мощности светового сигнала на входе фотоприемника.

Напряжения U и U соответствуют

I 2 двум уровням мощности светового сигнала на входе фотоприемника при неза тенении последнего (0 „, например, расстоянию между источником света и фотоприемником 2 м, Ug — 10 м).

Напряжение Upped соответствует фиксированному значению порога срабатывания порогового элемента.

Пусть в момен. времени tp npoucxo дит затенение фотоприемника (пересечение луча света телом спортсмена)

В силу инерционности детектора огибакшей напряжение на его выходе мгновенно измениться не может, и, следовательно; пороговое устройство

Инерционность блока регулирования

35 порогового напряжения должна быть

Ф выше инерционности детектора. Это необходимо для того, чтобы пороговое напряжение оставалось неизменным до окончания переходного процесса на

40 выходе детектора при затенении фотоприемника. Однако при длительных затенениях фотоприемника и отсутствии сигнала на выходе детектора возможно снижение порогового напря45 жения (поскольку-оно связано с уровнем сигнала на выходе детектора) до уровня, недопустимого с точки зрения уменьшения помехоустойчивости фотоприемника. Для устранения указанного эффекта в устройство введен источник 9 опорного напряжения,который соединен с вторым входом блока 10 регулирования порогового напряжения. В этом случае алгоритм работы будет следующим. Если напряжение Ug больше некоторого опорного напряжения ()цд, то значение "ор определяется этим значением() и регулирование происходит. Если, наоборот, Ug меньше 0О„, что возможно при

60 длительных затенениях фотоприемника, то значением фиксируется на

gpoBHeUppp „, не зависящем от Ug таком, что вероятность ложного сра. батывания порогового устройства при отсутствии светового сигнала не пре-, 5

30 сработает через некоторый промежуток времени. Эта задержка будет варьироваться в зависимости от величины Ug .

Для Ug, она будет равна t< - tp, для

Ug — t — tp . Таким образом, точ1 ность фиксации момента финиширования будет зависеть от мощности светового сигнала на входе фотоприемника, что во многих случаях применения устройства недопустимо. Уменьшение абсолютного значения задержки срабатываЪ ния путем уменьшения постоянной времени детектора огибающей нецелесообразно, поскольку это приведет к уменьшению помехоустойчивости устройства.

В данном случае устранение влияния вариации мощности светового сигнала на входе фотоприемника на точность фиксации момента финиширования достигается введением автоматического регулирования порогового напряжения в зависимости от мощности светового сигнала. Принцип регулирования иллюстрируется временными диаграммами на фиг. 3. По-прежнему 0 и напряжения на выходе детектоЬ2 ра огибающей при двух значениях мощности светового сигнала. Однако пороговые напряжения различаются для значений Мк и Up., автоматиь ср 2 чески устанавливаясь йа уровне, обеспечивающем постоянную задержку срабатывания порогового устройства (" — tp ° t а — tp ) °

1075282 вышает требуемого значения. График зависимости 0. « Og представлен йа фиг. 4.

Выполнение блока 1D регулирования порогового напряжения представлена на фиг. 5, Элемент 11 развязки осуществляет выбор напряжений 0g или

0 „ . Делитель 12 напряжения устанавлйвает требуемое Моор мин . Аналоговый элемент 14 памяти определяет инерционность устройства, а второй усилитель 13 тока служит для развязки входных и выходного напряжений.

Таким образом, регулирование порогового напряжения стабилизирует задержку срабатывания порогового з элемента.и,тем самым, повышает точность фиксации момента финиширования, поскольку задержка постоянна, может быть измерена и учтена при измерении времени прохождения дистанции спорт10 сменом.

1075282 и, фиа5

Составитель Г. Усачев

Редактор Н. Пушненкова Техред A.ÁàáèíåU, Корректор Г. Решетник

Заказ 504/43

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэббретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4