Устройство для регистрации времени движения спортсмена

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1432572 А 1 (51) 4 <: 07 С 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с дены расположенная в зоне старта вторая петлевая антенна и триггер, выход первого передатчика соединен с входом петлевой антенны, выход формирователя импульсов старта через второй передатчик подключен к входу

" второй петлевой антенны, выход формирователя импульсов через последовательно соединенные триггеры и измеритель временных интервалов соединен с входом блока индикации, приемник, формирователь импульсов, триггер, измеритель временных интервалов и блок индикации объединены в укрепленный на одежде спортсмена автономный узел с источником питания.

2. Устройство по п. 1, . о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что источник питания выполнен из последовательно соединенного колебательного контура и детектора, выход третьего передатчика соединен с входом третьей петлевой антенны, которая расположена вокруг зоны движения спортсменов. (21) 3921149/24-24 (22) 02.07.85 (46) 23 . 10.88 . Бюл . Р 39 (71) Ленинградский электромеханический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) И.А.Боровицкий, В.С.Иванов, 10.Д.Ульяницкий и А.P.Åëèñååâ (5Ý) 681. 178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 860105, кл. G 07 С 1/24, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1193706, кл. Г 07 С 1/24, 1984. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВРЕМЕНИ ДВИЖЕНИЯ СПОРТСМЕНА, содержащее первую петлевую антенну, расположенную в зоне финиша, передатчики, формирователь импульса старта, измеритель временных интервалов, блок индикации приемник, выход которого соединен с входом формировате. ля импульсов, отличающее— с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации устройства, в него ввеОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.

1432572

Изобретение относится к автоматике, s частности к устройствам измерения времени в спортивных состязаниях, и может быть использовано для судейства соревнований по легкой атлетике и ряду других видов спорта.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации устройства и унификации аппаратуры спортсменов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регистрации вре- мени движения спортсмена;на фиг.2— вариант выполнения источника питания аппаратуры спортсменов с помощью электромагнитной цепи накачки; на

1 фиг. 3 - функциональная схема формирователя импульсов.

В состав устройства для регистрации времени движения спортсмена вхо- 20 дят вторая, и первая петлевые антенны t и 2, подключенные к выходам второго и первого передатчиков 3 и 4, Е входу второго передатчика 3 подключен формирователь 5 импульсов старта. 25

Автономный узел 6 каждого иу спортсменов включает в себя источник 7 питания и последовательно соединенные приемник 8, формирователь 9 импульсов, триггер 10 измеритель 11 временных интервалов и блок 12 индикации. Источник 7 питания представляет собой малогабаритный автономный источник питания, или функции источника питания выполняет цепь накачки, состоящая иэ передатчика 13, подключенного к третьей петлевой антенне

14, охватывающей беговую дорожку, и в узел 6 — колебательного контура

15 и детектора 16, Формирователь 9 содержит первый компаратор 17, диф40 ференцирующий ::элемент 18, второй компаратор 19 и элемент И 20.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом забега все его участники снабжаются. узлом 6, одинаковым для всех спортсменов. Непосредственно перед стартом все спортсмены находятся на линии старта в зоне, охваченной стартовой петлевой антенной 1. По выстрелу стартового пистолета формирователь 5 импульсов старта формирует короткий импульс, эапускакиций передатчик 3, генерирующий в течение импульса старта колебания частоты ниже 150 кГц, отведенной для системы индуктивной связи, В стартовой петлевой антенне 1 протекает переменный ток частоты передатчика 3, возбуждающий переменное магнитное поле. Это поле создает .в приемных антеннах (на фиг. 1 не показаны) приемников 8, входящих в аппаратуру всех спортсменов, сигналы, поступающие на приемники 8, которые осуществляют усиление и фильтрацию сигналов на фоне случайных помех в индуктивном канале связи между аппаратурой спортсменов и петлевыми стартовой и финишной антеннами.

Приемники 8 выполняются по схеме прямого усиления и включают в себя последовательно соединенные фильтр сосредоточенной селекции, усилитель, детектор и фильтр нижних частот.

Устройство работает при больших отношениях сигнал/помеха на выходе приемников 8, поэтому полоса пропускания фильтров нижних частот, входящих в состав приемников, без существенных потерь в точности измерения может быть выбрана достаточно широкой для того, чтобы задержка сигналов в фильтрах была меньше требуемой точности измерения времени (0,01 с).

Это позволяет не учитывать задержку в фильтре приемника при измерении временных интервалов между сигналами старта и финиша.

Для простоты реализации формирователя импульса старта форма этого импульса может быть выбрана прямоугольной. Длительность импульса выбирается согласованной с полосой пропускания фильтра нижних частот приемников 8, поэтому прямоугольный импульс старта после прохождения приемника 8 преобразуется по форме в близкий к треугольнику с максимумом в момент окончания импульса на входе приемника. С учетом указанного по выбору полосы пропускания фильтра нижних частот задержка появления максимума выходного сигнала приемников

8 по отношению к началу импульса старта на входе приемников (что соответствует выстрелу стартового пистолета) составляет менее 0,01 с.

Сигнал старта с выхода приемников

8 всех участников забега поступает на формирователь 9 импульсов, который по максимуму этого сигнала формирует нормированный импульс, временное положение переднего фронта которого соответствует максимуму входного сигнала. Импульс, формируемый формирова1432572 телем 9, устанавливает в состояние единицы триггер 10, который предварительно (перед стартом) бып установлен в состояние нуля по внешней цепи установки (например, с помощью спе5 циальной кнопки на аппаратуре спортсменов или по включению питания), Единичный сигнал с выхода триггера

10 запускает измеритель 11 временных интервалов, разрешая в нем счет меток времени эталонного генератора. При этом измерители 11 временных интервалов входящие в аппаратуру всех спортсменов, начинают подсчет времени от сигнала старта.

При пробегании сопртсменами дистанции они входят в зону финиша, охваченную финишной петлевой антенной

2, подключенной к выходу передатчика

4, вырабатывающего непрерывные колебания с той же частотой, что и передатчик 3. Этот сигнал воспринимается приемниками 8 в аппаратуре финиширующих спортсменов и далее проходят те же цепи обработки, что и сигнал старта.

Амплитуда сигнала, создаваемого полем финишной петлевой антеннь; 2 в приемниках 8, находится в сильной зависимости от взаимного расположения проводов финишной петлевой антенны 2 и приемных антенн приемников 8.

При этом максимум сигнала на входе каждого из приемников 8 наблюдается

35 при нахождении несущего его спортсмена над центром петлевой антенны 2, т.е. над линией финиша. По максимуму своего сигнала формирователь 9 импульсов в аппаратуре каждого из спортсменов вырабатывает импульс, опрокидывающий триггер 10 в нулевое состояние, запрещая счет в измерителе 11 временных интервалов. Таким образом, после финиша каждого из спортсменов в его измерителе 11 временных интервалов записано время, затраченное им на преодоление дистанции. Это время отображается на блоке

12 индикации в аппаратуре всех спорт50 сменов.

Таким образом по окончании забега все спортсмены автоматически получают свой результат на дистанции, В тренировочных забегах, когда этот результат нет необходимости фиксиро55 вать, процесс измерения на этом saканчивается, т.е. спортсмен имеет возможность измерить свой результат без привлечения операторов, обслуживающих устройство измерения, Во время соревнований для формирования финишных протоколов необходимо считать показания индикаторов всех сйортсменов, Это может делаться вручную на финише нли должна быть предусмотрена возможность автоматизации процесса считывания (подключения аппаратуры спортсменов к специальному устройству).

Аппаратура спортсменов, включающая блоки приемника, формирователя импульсов, счетного триггера, измерителя временных интервалов и блока индикации, выполняется малопотребляю-" щей и миниатюрной (последнее может быть достигнуто путем создания специальных микросхем при массовом ггроизводстве аппаратуры). Блок индикации с целью минимизации потребления реализуется на малогабаритном цифровом жидкокристаллическом индикаторе, применяемом для электронных наручных часов. Питание аппаратуры спортсменов осуществляется от малогабаритного ,автономного источника питаться.

Использование индуктивной связи позволяет исключить из аппаратуры спортсмена автономный источник питания, чем сводится до минимума работа по текущему обслуживанию аппаратуры.

В этом случае питание всех блоков аппаратуры спортсменов осуществляется по специальной цепи накачки с помощью переменного магнитного поля петлевой антенны 14, охватывающей всю боковую дорожку (фиг. 2). Петлевая антенна 14 запитывается от передатчика 13, вырабатывающего непрерывные колебания частоты, отличающийся от частот передатчиков 3 и 4 настолько, чтобы обеспечить надежное разделение сигнальных стартового и финишного импульсов от сигнала накачки входным фильтром сосредоточенной селекции приемников 8 в аппаратуре спортсменов.

Переменное магнитное поле антенны

14 возбуждает напряжение в колебательном контуре 15, настроенном на частоту передатчика 13 и имеющем в качестве индуктивности приемную антенну индуктивной связи, принимающих сигнал петлевой антенны 14. Сигнал, наводимый в контуре 15, детектируется детектором 16, и выпрямленное

1+32572 напряжение используется для питания блоков автономного узла б.

Приемники 8 выполняются по схеме прямого усиления и содержат последо5 вательно соединенные входной фильтр сосредоточенной селекции, усилитель высокой частоты, детектор и фильтр нижних частот. Поскольку частоты всех приемников 8 одинаковы и яа входе их присутствуют достаточно сильные сигналы стартовой и финишной петлевых антенн 2 и 3, то к выполне-! нию всех элементов приемников 8 не . :предъявляется жестких требований.

: Входной фильтр сосредоточенной селек--. !

; ции выполняется на одном контуре, в, качестве катушки индуктивности кото" ., рого включается приемная рамочная ! ,,антенна индуктивной связи, настраи-! ваемая в резонанс на частоты пере датчиков 3 и 4. Необходимое усиление . в усилителе высокой частоты обеспечивается одной микросхемой. Усилитель высокой частоты может быть исключен, из. аппаратуры спортсменов. Сигнал на детектор в этом случае снимается непосредственно с входного контура, а необходимый его уровень обеспечи-- вается соответствующей мощностью r — нераторов передатчиков 3 и 4. После детектирования простейшим диодным

6 детектором сигналы поступают на фильтр нижних частот, выполненный в виде пассивного фильтра. формирователь 9 импульсов работает следующим образом.

Сигналы старта и финиша после фильтра нижяих частот приемников

8 поступают на компаратор 17, где они сравниваются с пороговым уровнем с целью выделения зоны основного максимума сигналов для исключения грубых ошибок фиксации максимума. На выходе компаратора 17 формируются прямоугольные импульсы превышения порога. Точное определение положения максимумов сигналов старта и финиша осуществляется путем их дифференцирования с помощью дифференцирующего элемента 18 по моментам прохода производной через ноль. В момент пересечения дифференцированным сигналом нулевого уровня компаратор 19 формирует на выходе герепад напряжения.

После совпадения на элементе И 20 выходных сигналов компараторов 17 и

19 на выходе элемента И 20 формируется импульс, временное положение переднего фронта которого соответствует положению максимума сигнала старта и финиша.

1432572

Фаад корректор Г.Решетник

Техред М.Дидык

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 5445/44

Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4