Устройство для дистанционного измерения скорости и пути спортсмена

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соииалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Уе

Заявлено 17.VII.1969 (Ме 1349189/28-12) с присоединением заявки Ме

Приоритет

Опубликовано 23.VI I 1.1972. Бюллетень Хе 25

Дата опубликования описания 13.IX.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Б. К. Давыдов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ И ПУТИ СПОРТСМЕНА

Изобретение относится к техническим средствам для дистанционного контроля за физической нагрузкой и скоростными качествами игроков в хоккей с шайбой, хоккей с мячом, футбол и др. игры.

Известны устройства для получения по радиоканалу данных о физиологических функциях спортсменов (частота пульса, дыхание и др.). Однако эти данные пглезны при получении их от спортсменов по таким видам спорта, как бег, плавание (т. е. по неигровым видам спорта), Для игровых видов спорта эгих данных недостаточно, так как неизвестно в каком состоянии в каждый данный отрезок времени находился игрок: стоял на месте, передвигался и, если передвигался, то с какой скоростью.

Предлагаемое устройство позволяет получить данные о пройденном каждым игроком пути за любой промежуток игрового времени, а так же о скорости передвижения игрока на любом отрезке пути. Это достигается использованием принципа беспроводной передачи информации на небольшие расстояния при помощи петли связи, питаемой током низкой частоты, и приемника с магнитной антенной, размещаемых на человеке, находящемся внутри петли связи.

На фиг. 1 показана схема питания и укладки под игровым полем сигнальных проводов; на фиг. 2 — структурная схема аппаратуры, размещаемой на игроке; на фиг. 3 — структурная схема приемного устройства, размещаемого вне игрового поля; на фиг. 4 — электрическая схема сравнения действующих значений напряжений кодовых частот; на фиг. 5 — пример записи на самописце пройденного пути и скорости передвижения для одного игрока.

Под игровым полем на небольшой глубине

10 (10 — 20 см) прокладывают четыре одножильных сигнальных провода А, Б, В и Г, заключенных в неэкранированную оболочку (см. фиг. 1), (пунктиром обозначены границы игрового поля). Схема питания включает блок

1s питания 1, низкочастотные кодовые генераторы 2, 8, 4 и 5 на частоты F„F, F3 и F„каждый из которых питает один из сигнальных проводов. При прохождении по сигнальным проводам тока низкой частоты вокруг них об20 разуются концентрические переменные магнитные силовые поля. Для нормальной раооты устройства необходимо, чтобы все токопроводящие провода, расположенные вне игрового поля, были экранированы.

25 Аппаратура, размещаемая на игроке (см. фиг. 2), состоит из магнитной антенны 1, в которой наводятся э.д.с. с частотами F„F„F,, F при нахождении ее в полях сигнальных проводов. Э.д.с. усиливаются в усилителях 2< и вмес30 те с выоскочастотными колебаниями задаю349008

50 щегд генератора 8ь усиленными блоком 4ь подаются на модулятор 5ь В результате высокочастотные колебания, промодулированные низкой частотой F„F„F3 и F„, усиливаются в выходном каскаде б и излучаются антенной 7I—

8I источник питания. Каждый игрок (передатчик) должен иметь свою несущую частоту, отличную от частот других игроков (передатчиков).

При движении игрока, например, слева направо (см. фиг. 1) его передатчик будет генерировать УКВ частоту, модулированную F, и

F>, а прй движении игрока в перпендикулярном направлении — частотами F3, FI.

В общем случае несущая частота может быть модулирована всеми четырьмя частотами, причем в магнитной антенне будут наводиться э.д.с., различные не только по часготе, но и по амплитуде.

В связи с тем, что обычная магнитная антенна со стержневым сердечником обладает на правленностью, лучше в качестве сердечника магнитной антенны применить ферритовый тор диаметром 10 — 12 л м и магнитной проницаемостью р 2000 — 4000. Для лучшей работы схемы магнитная антенна должна быгь вынесена как можно ближе к поверхности земли, антенна может крепиться на ноге спортсмена, например в нижней части гетр.

Приемное устройство (см. фиг. 3) включает следующие элементы: антенну 1, усилитель высокой частоты 2, полосовой фильтр 8>, настроенный на одну из несущих частот, детектор 4, усилитель низкой частоты 5, избирающие фильтры б, 7, 82 и 92> настроенные на кодовые частоты F, F, F3, F4, схема сравнения 10> и 11,. действующих (амплитудных) значений напряжений кодовых частот, исполнительное устройство 12 и 18,, регистрирующее устройство 14>.

Приемное устройство работает следующим образом.

Несущая частота каждого из,передатчиков улавливается антенной 1, усиливается в усилителе 2>, проходит через соответствующий полосовой фильтр 8 и детектируется детектором 4>. Выделенные в детекторе кодовые частоты подаются попарно на фильтры кодовых частот, на фильтры б> и 7, например, подаются частоты FI u Fg на 8 и 9 — F3 и F4.

В элементах схемы (10 и 11 ) выделяется одна из продольных или поперечных кодовых частот и поступает на исполнительное устройство (12, 18 ), с которого информация в виде импульсов подается на самописец.

На фиг, 4 приведена одна из возможных схем устройства (10,, 11 ), предназначенного для выделения одной из двух поперечных и продольных кодовых частот, работа которого заключается в следующем. Напряжение с частотой FI (Р,) выпрямляется диодом Д и выделяется на звене В С . Диодом Л одновременно выделяется напряжение с частотой

F (F4), которое выделяется íà RgCg, па выход

65 схемы «1» поступает разность напряжений, выделенных на Л,С, и Й,С, т. е. И1 — И2.

Таким образом, при передвижении игрока по полю на выходе «1» схемы будет выделяться попеременно то +, то — (минус), благодаря чему можно осуществить счет импульсов, используя в качестве устройств (12, 18 ), например, триггер.

Необходимо отметить, что антенна 1> и широкополосный усилитель 2, могут быть общим для всего приемного устройства, элементы схемы (8q — 18 ) должны быть свои для каждого передатчика.

Самописец 14 желательно иметь один (многоперьевой) на несколько игроков для удобства сравнения их показателей между собой, При условии, что а = Ь = const = с (см. фиг. 1) путь, пройденный игроком при его передвижении вдоль игрового поля $прод или поперек

Я„„. подсчитывается по формулам: прод. = СКпрод. (1) поп. = С Кпоп. (2) где К,род — количество полученных в приемном устройстве импульсов при перемещении игрока вдоль игрового поля;

К о . — то же, поперек игрового поля.

В общем случае путь S, пройденный игроком при его передвижении в любом направлении, подсчитывается по теореме Пифагора по формуле:

Я = с)/К + К . (3)

На фиг. 5 приведен пример записи на самописце для одного игрока. Путь, пройденный игроком, подсчитывается следующим образом.

На участке А: общий путь — по формуле 3, путь в продольном и поперечном направлении соответственно по формулам 1 и 2.

На участке Б: в продольном направлении— по формуле 1, в поперечном направлении — игрок не передвигается.

На участке В: в продольном направлении— игрок не передвигается, в поперечном направлении— по формуле 2.

На участке Г: в продольном и поперечном направлении игрок не передвигается.

Для определения скорости передвижения игроков необходимо знать скорость передвижения бумажной ленты самописца. Скорость передвижения игроков в общем случае обратно пропорциональна расстояниям между отдельными импульсами. Если на выходе приемного устройства установить несложное вычислительное устройство, то можно будет этому устройству поручить производство всех промежуточных вычислительных этапов, à íà BIIxoде машины будут конечные данные для каждого игрока в отдельности.

349008

Для хоккеистов скорость передвижения игрока имеет решающее значение. Имея документальные данные, снятые с самописцев, тренер и врач смогут более глубоко проанализировать причины отдельных неудач, а так же потенциальные возможности как каждого игрока, так и всей команды в целом.

Предмет изобретения

1. Устройство для дистанционного измерения скорости и пути спортсмена, например хоккеиста, отличающееся тем, что, с целью оперативного получения объективной информации, оно содержит передатчики, размещенные на спортсмене, общий широкополосный усилитель, полосовые фильтры, усилители, де5 текторы, исполнительные и регистрирующие устройства, ферритовые антенны, систему низкочастотных кодовых генераторов и кабелей, служащих нагрузкой этих генераторов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 10 что кабели неэкранированы и расположены под игровым полем вдоль и поперек его на заданном расстоянии друг от друга.

349008

Фаг 4

Фиг 5

Составитель В. Трунин-Донской

Редактор О. Филиппова

Техред Л. Богданова Корректор Е. Миронова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3004/1 Изд. № 1248 Тираж 406 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совеге Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5