CN103216122A - 一种竞技泳池用减波隔离带 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种竞技泳池赛道的水波隔离装置。竞技泳池用减波隔离带，包括减波隔离装置，减摇板、弹性胶质吸波带，10自由度惯性传感器、加速度传感器，建波隔离装置安装于泳道浮标线的固定钢轨节点上，减摇板安装于减波隔离装置下方，节点之间铺置弹性胶质吸波带吸收水波能量，弹性胶质吸波带还覆盖减摇板上，减波隔离装置上有直流电机；直流电机连接减摇板上的控制轴，控制减摇板的双自由度运动；10自由度惯性传感器分别安装在控制轴末端和减波隔离装置上采集控制杆和减波隔离装置的运动数据，加速度传感器安装在减摇板两侧采集水波方向、能量数据。本发明可减弱水波对运动员的干扰，进一步减小运动员成绩受水波影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种竞技泳池赛道的水波隔离装置。
技术背景
赛道隔离带作为常用的泳池竞赛配套设施，其作用为隔离不同泳道的参赛运动员。在比赛过程中，相邻赛道参赛者游泳过程中产生的水波、水纹将会对参赛者的比赛成绩产生一定的影响。为此可通过建立隔离设备将各个泳道进行水体密闭隔离，但上述的完全密闭式隔离本身又会因反射参赛者本体的划水水波而加重无关水波影响。如何保持运动员划水过程中的有益波并阻挡相邻泳道运动员划水过程中产生的干扰波成为保障运动员竞赛水平、维护比赛公正性的重要问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低游泳比赛中泳池中的无效干扰波，以保证运动员正常比赛的竞技泳池用减波隔离带。
本发明的目的是这样实现：
竞技泳池用减波隔离带，包括减波隔离装置，减摇板、弹性胶质吸波带，10自由度惯性传感器、加速度传感器，建波隔离装置安装于泳道浮标线的固定钢轨节点上，减摇板安装于减波隔离装置下方，节点之间铺置弹性胶质吸波带吸收水波能量，弹性胶质吸波带还覆盖减摇板上，减波隔离装置上有直流电机；直流电机连接减摇板上的控制轴，控制减摇板的双自由度运动；10自由度惯性传感器分别安装在控制轴末端和减波隔离装置上采集控制杆和减波隔离装置的运动数据，加速度传感器安装在减摇板两侧采集水波方向、能量数据。
直流电机能够控制控制轴沿平行于水平面与固定钢轨重合和垂直两个轴向摆动。
减波隔离装置采用TMS320F2808作为数据处理器；加速度传感器可以选用MMA7260三轴加速度传感器；10自由度惯性传感器可以选用ADIS1640710自由度惯性传感器；采用DRV8837电机驱动模块实现直流电机的控制。
减波隔离装置还包括电源模块电路提供电源、数据处理器控制直流电机的运转。
本发明的有益效果在于：
本发明可通过传感器实时监测竞技泳道中水波的变化情况，智能控制弹性胶质吸波带以减弱水波对运动员的干扰，进一步减小运动员成绩受水波影响。
附图说明
图1竞技泳池用减波隔离带外观图；
图2竞技泳池用减波隔离装置结构组成图；
图3竞技泳池用减波隔离装置传感器分布图；
图4竞技泳池用减波隔离装置电源模块电路原理图；
图5竞技泳池用减波隔离装置数据处理模块电路原理图；
图6竞技泳池用减波隔离装置传感器模块电路原理图；
图7竞技泳池用减波隔离带程序流程图。
具体实施方式
本发明通过在隔离带上安装水波减摇装置实现平稳水波的作用；
通过在每个节点上安装多个加速度传感器实现水波方向、能量大小的采集；
通过在每个节点上安装2个直流电机实现减摇板的双自由度运动，并以此实现对水波的减摇运动；
通过在节点之间铺置弹性胶质吸波带实现水波能量的吸收。
本发明还有这样一些特点：
该竞技泳池用减波隔离带以TMS320F2808作为数据处理器；
该竞技泳池用减波隔离带采用MMA7260三轴加速度传感器、ADIS1640710自由度惯性传感器进行节点及水波方向方位采集；
该竞技泳池用减波隔离带采用DRV8837电机驱动模块实现直流电机的控制.
下面结合附图对本发明作进一步说明如下：
结合图一，为竞技泳池减波隔离带外观图。其中T为隔离带固定钢轨、E泳道浮标线、A为本专利所涉减波隔离装置（A1、A2、A3、A4，等）、及其相应的控制轴（M1、M2、M3、M4，等）以及配套的减摇板（N1、N2、N3、N4，等）和覆盖于减摇板上延伸于泳道两端的弹性胶质吸波带P。
结合图二以A1为例，对本发明装置的组成部分及工作原理进行阐述。OY轴与钢轨T平行、OZ轴垂直于水平面、OX轴与平面ZOY垂直。固定在A1上的直流电机G1的作用为控制M1在XOZ平面上运动，OW轴为贯穿M1，其与OZ轴的夹角为α1、固定在M1上的直流电机F1的作用为控制N1绕OW轴运动，板N1与XOY平面的夹角为β1。弹性胶质吸波带P覆盖于N1两侧并与相邻节点的减摇板连接。本发明装置通过控制控制减摇板N1的角度，带动吸波带P中和水体波动，实现减波。
结合图三，所示为本发明装置的传感器分布图。D1、D2为ADIS1640710自由度惯性传感器的安装位置，其作用是采集节点A1与控制杆M1的运动状态。Q1、Q2、Q3、Q4为MMA7260加速度传感器，其分布在减摇板两侧以采集当前泳池内水波运动情况。节点A1通过采集D1、D2、Q1、Q2、Q3、Q4的数据信息驱动电机控制模块对F1、G1进行控制以实现 对减摇板N1的控制，并最终实现削弱水波对游泳运动员的影响。
图四所示为本发明装置电源模块电路原理图。本专利的总输入电压为VIN，其电压值为2节锂电池串联所得到的7.4V。U1为7805降压芯片，其管脚1与VIN相连，管脚3为输出电压端、其电压值为+5V，管脚4接地（GND）。电容C1（470uF）、电容C3（0.1uF）两端分别接于VIN与GND之间，电容C2（470uF）、电容C4（0.1uF）两端分别接于+5V与GND之间。电感L01的两端分别接+5V及U9的管脚2。U9为TPS75733，其管脚1与管脚3接GND、管脚4端产生+3.3V电压VCC。R35(10kΩ)两端分别接U9管脚5及VCC。C2（1uF）、CT2（100uF）起降噪作用两管脚分别接于+5V与GND之间，C121（1uF）、CT6（10uF）起降噪作用两管脚分别接于U9管脚2与GND之间。C128（1uF）、CT3（100uF）起降噪作用两管脚分别接于VCC与GND之间。U10为SPX1117M3-1.8，其管脚3接+5V，管脚1接GND，管脚2端产生1.8V电压。C35（0.1uF）、C34（100uF）起降噪作用两管脚分别接于1.8V与GND之间。1.8V电压经过电感L1一端，其另一端记为VDDA1.8V，VCC电压经过电感L2一端，其另一端记为VDDA3.3V，GND经过电感L3一端，其另一端记为AGND，+5V电压经过电感L0一端，其另一端记为VDDA5V。
图五所示为本发明装置数据处理模块电路原理图。其中U2为TMS320F2808，其管脚3、46、65、82及96接VCC，管脚10、42、59、68、85、93接1.8V，管脚2、11、41、49、55、62、69、77、87、89、94接GND。Y11为20MHz石英晶振，其两端分别接U2管脚86及88。电容C181（24pF）两端分别接U2管脚88及GND。电容C191（24pF）两端分别接U2管脚86及GND。U2管脚90接GND。CN31为14针JTAG接口，其引脚1与U2管脚74连接，其引脚2与U2管脚84连接，其引脚3与U2管脚73连接，其引脚7与U2管脚76连接，其引脚9与U2管脚75连接，其引脚11与U2管脚75连接，其引脚13与U2管脚80连接，其引脚14与U2管脚81连接，其引脚4、8、10、12均接GND，其引脚5接VCC。电阻R141（4.7kΩ）两端分别接U2管脚81及VCC、电阻R131（4.7kΩ）两端分别接U2管脚80及VCC、电阻R91（2.2kΩ）两端分别接U2管脚84及GND。C23（0.1uF）两端分别接U2管脚26及AGND。U2管脚26与管脚15接VDDA3.3V。U2管脚25、14、13、39均接于AGND。U2管脚12与管脚40接于VDDA1.8V。C24（0.1uF）、C25（0.1uF）两端分别接于VDDA1.8V及AGND之间。R711（10kΩ）两端分别接于VCC与U2管脚78之间。C681（0.1uF）两端分别接于GND与U2管脚78之间。C721（22uF）两端分别接于GND与U2管脚78之间。按键KEY51两端分别接于GND与U2管脚78之间。C17（2.2uF）两端分别接AGND与U2管脚37。C16（2.2uF）两端分别接AGND与U2管脚36。R3（22.1kΩ）两端分别接AGND与U2管脚38。U2管脚24接AGND。U15为ADR421ARM电压基准源芯片，其管脚2接+5V。 电容CT8（10uF）、电容C83（0.1uF）两端分别接于U15管脚2与GND之间。U15管脚4接GND。U15管脚6产生基准电压记为VREF。U15管脚4与管脚6之间接电容C84（0.1uF）。U15管脚6与U2管脚35连接。电容C61（0.1uF）、C71（0.1uF）、C81（0.1uF）、C91（0.1uF）、C911（0.1uF）、C511（0.1uF）为降噪电容其两端均接于VCC与GND之间。电容C101（0.1uF）、C111（0.1uF）、C121（0.1uF）、C131（0.1uF）、C141（0.1uF）、C142（0.1uF）为降噪电容其两端均接于1.8V与GND之间。U13为电机驱动芯片DRV8837，其功能为控制节点A1的G1电机。U13管脚8接VCC、管脚1接+5V、管脚4接GND。U13管脚5接U2管脚6、管脚6接U2管脚7、管脚7接U2管脚43。U13管脚2、3分别接直流电机G1的两个接线端。U14为电机驱动芯片DRV8837，其功能为控制节点A1的F1电机。U14管脚8接VCC、管脚1接+5V、管脚4接GND。U14管脚5接U2管脚100、管脚6接U2管脚5、管脚7接U2管脚43。U14管脚2、3分别接直流电机T1的两个接线端。
图六所示为本发明装置传感器模块电路原理图。其中U3为加速度传感器MMA7260，其位置对应为节点A1的Q1采集点。U3管脚3接VCC、管脚4接GND。U3管脚13接U2管脚23、管脚14接U2管脚22、管脚15接U2管脚21、U3管脚1接U2管脚47、管脚2接U2管脚44、管脚12接U2管脚45。U4为加速度传感器MMA7260，其位置对应为节点A1的Q2采集点。U4管脚3接VCC、管脚4接GND。U3管脚13接U2管脚20、管脚14接U2管脚19、管脚15接U2管脚18、U3管脚1接U2管脚48、管脚2接U2管脚51、管脚12接U2管脚53。U5为加速度传感器MMA7260，其位置对应为节点A1的Q3采集点。U5管脚3接VCC、管脚4接GND。U3管脚13接U2管脚17、管脚14接U2管脚16、管脚15接U2管脚27、U3管脚1接U2管脚56、管脚2接U2管脚58、管脚12接U2管脚60。U6为加速度传感器MMA7260，其位置对应为节点A1的Q4采集点。U3管脚3接VCC、管脚4接GND。U3管脚13接U2管脚28、管脚14接U2管脚29、管脚15接U2管脚30、U3管脚1接U2管脚61、管脚2接U2管脚64、管脚12接U2管脚70。U12为ADIS1640710自由度惯性传感器，其位置对应为节点A1的D1采集点，其管脚1与U2管脚8连接、管脚2与U2管脚9连接、管脚3与U2管脚54连接、管脚4与U2管脚52连接、管脚5与U2管脚50连接、管脚6与U2管脚57连接、管脚7与U2管脚1连接、管脚8与U2管脚92连接、管脚9与U2管脚95连接、管脚21与U2管脚32连接。U12管脚10、11、12接+5V。U12管脚13、14、15接GND。U11为ADIS1640710自由度惯性传感器，其位置对应为节点A1的D2采集点，其管脚1与U2管脚99连接、管脚2与U2管脚79连接、管脚3与U2管脚71连接、管脚4与U2管脚67连接、管脚5与U2管脚63连接、管脚6与U2管脚72连接、管脚7与U2管脚83连接、管脚8与U2管脚4连接、管脚9与U2管脚91连接、管脚 21与U2管脚31连接。U11管脚10、11、12接+5V。U11管脚13、14、15接GND。
结合图七，竞技泳池用减波隔离带程序流程包括以下步骤：
步骤1.系统初始化，采集D1、D2数据信息确定当前节点A1及减摇板N1状态信息，完成后进入步骤2；
步骤2.控制控制电机G1、T1，将节点A1及减摇板N1调节至原始水平，即使得α1=00、β1=00，完成后进入步骤3；
步骤3.采集Q1、Q2、Q3、Q4加速度传感器数据信息，对当前泳道内水波信息进行采集，完成后进入步骤4；
步骤4.对加速度传感器获取的数据进行数据融合，分析泳道内水波状态，完成后进入步骤5；
步骤5.根据水波状态，控制电机T1、G1以操作减摇板N1，进行减波控制，完成后，返回步骤3。
Claims (5)
1.一种竞技泳池用减波隔离带，包括减波隔离装置，减摇板、弹性胶质吸波带，10自由度惯性传感器、加速度传感器，其特征在于：建波隔离装置安装于泳道浮标线的固定钢轨节点上，减摇板安装于减波隔离装置下方，节点之间铺置弹性胶质吸波带吸收水波能量，弹性胶质吸波带还覆盖减摇板上，减波隔离装置上有直流电机；直流电机连接减摇板上的控制轴，控制减摇板的双自由度运动；10自由度惯性传感器分别安装在控制轴末端和减波隔离装置上采集控制杆和减波隔离装置的运动数据，加速度传感器安装在减摇板两侧采集水波方向、能量数据。
2.根据权利要求1所述的一种竞技泳池用减波隔离带，其特征在于：所述的直流电机能够控制控制轴沿平行于水平面与固定钢轨重合和垂直两个轴向摆动。
3.根据权利要求1或2所述的一种竞技泳池用减波隔离带，其特征在于：所述的减波隔离装置采用TMS320F2808作为数据处理器；加速度传感器可以选用MMA7260三轴加速度传感器；10自由度惯性传感器可以选用ADIS1640710自由度惯性传感器；采用DRV8837电机驱动模块实现直流电机的控制。
4.根据权利要求1或2所述的一种竞技泳池用减波隔离带，其特征在于：所述的减波隔离装置还包括电源模块电路提供电源、数据处理器控制直流电机的运转。
5.根据权利要求3所述的一种竞技泳池用减波隔离带，其特征在于：所述的减波隔离装置还包括电源模块电路提供电源、数据处理器控制直流电机的运转。
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