CN109603141A - 一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，包括：第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括多根液态金属纤维线，分布在我方和对方的击剑运动服预设有效区域；第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括击剑，用于其剑尖与我方或对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线发生接触后形成第一接触电容或第二接触电容；第一击剑裁判器包括第一电容检测器、第一微控制器、第一mos场效应晶体管开关和第一击中指示灯；第二击剑裁判器包括第二电容检测器、第二微控制器、第二mos场效应晶体管开关和第二击中指示灯。本发明能够在两个击剑运动员同时快速击中对方的身体时，判断具体哪方被先击中，保证运动员的正常技术发挥。

Description

一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统

技术领域

本发明涉及击剑运动裁判器技术领域，特别是涉及一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统。

背景技术

击剑运动是一种古老的运动竞技项目，也是比赛项目。在击剑运动过程中，通过电学回路的通断，来判断是否击中有效部位。

例如，现有的击剑裁判器工作原理为：击剑选手所执拿的剑与击剑运动服的金属部分，其实为两个电极，衣服金属部分与导线一端相连，导线另一端接计数器，每被击中一次，产生一次电脉冲，电脉冲经过导线被送至计数器内，计数器就为这名选手加上一次被击中的数字，比赛结束后被击中次数最少者为获胜方。

在击剑运动过程中，经常会出现双方几乎同时击中的情景，裁判用肉眼无法判断先后的击中次序，往往借助鹰眼系统对所采集图像的慢速回放，但是，这样需要耗费大量的时间，并且会干扰动员的进攻节奏，影响运动员的技术发挥，对击剑比赛产生不利的影响。

因此，目前迫切需要提出一种击剑裁判器，其结构科学合理，其能够在两个击剑运动员同时快速击中对方的身体时，自动判断击中的前后顺序，并就先被击中的一方进行提示，从而不会干扰运动员的进攻节奏，保证运动员的正常技术发挥。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，其结构科学合理，其能够在两个击剑运动员同时快速击中对方的身体时，自动判断击中的前后顺序，判断具体哪方被先击中，从而不会干扰运动员的进攻节奏，保证运动员的正常技术发挥，有利于广泛应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，包括第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，其中：

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括多根液态金属纤维线，多根液态金属纤维线分布在我方和对方的击剑运动服的预设有效区域；

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括击剑，所述击剑用于其剑尖与我方或对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线发生接触后，分别对应形成第一接触电容或第二接触电容；

第一击剑裁判器还包括第一电容检测器、第一微控制器、第一mos场效应晶体管开关和第一击中指示灯，其中：

第一电容检测器，设置在我方的击剑运动服上，其与我方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线相导电连接，用于实时检测击剑的剑尖与我方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线之间是否形成第一接触电容，当检测形成第一接触电容时，发送一个触发信号给第一微控制器；

第一微控制器，设置在我方的击剑运动服上，与第一电容检测器相连接，用于在接收到所述第一电容检测器发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第一mos场效应晶体管开关的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第二mos场效应晶体管开关的栅极G；

第一mos场效应晶体管开关的源极S与第一击中指示灯相连接，第一 mos场效应晶体管开关的栅极G与第二微控制器的信号输出端相连接；

第一mos场效应晶体管开关，设置在我方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第二微控制器的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相其具有的栅极G；

第一击中指示灯，设置在我方的击剑运动服表面，用于当第一mos场效应晶体管开关导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次；

第二击剑裁判器还包括第二电容检测器、第二微控制器、第二mos场效应晶体管开关和第二击中指示灯，其中：

第二电容检测器，设置在对方的击剑运动服上，其与对方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线相导电连接，用于实时检测击剑的剑尖与对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线之间是否形成第二接触电容，当检测形成第二接触电容时，发送一个触发信号给第二微控制器；

第二微控制器，设置在对方的击剑运动服上，与第二电容检测器相连接，用于在接收到所述第二电容检测器发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第二mos场效应晶体管开关的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第一mos场效应晶体管开关的栅极G；

第二场效应晶体管开关的源极S与第二击中指示灯相连接，第二场效应晶体管开关的栅极G与第一微控制器的信号输出端相连接；

第二mos场效应晶体管开关，设置在对方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第一微控制器的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相断开；

第二击中指示灯，设置在对方的击剑运动服表面，用于当第二mos场效应晶体管开关导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次。

其中，每根所述液态金属纤维线包括中空的弹性纤维管，所述弹性纤维管里面填充有液态金属；

所述弹性纤维管的一端封堵，另一端引出有导线电极。

其中，所述弹性纤维管的另一端插入有铜导线电极。

其中，所述导线电极与电容检测器相导电连接。

其中，所述弹性纤维管的外径为1mm，内径为0.8mm。

其中，所述第一击中指示灯和第二击中指示灯分别与接地端相连接。

其中，所述第一微控制器，还用于在每次接收到所述第一电容检测器发来的触发信号后，实时进行进行计数；

所述第二微控制器，还用于在每次接收到所述第二电容检测器发来的触发信号后，实时进行进行计数。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，其结构科学合理，其能够在两个击剑运动员同时快速击中对方的身体时，自动判断击中的前后顺序，判断具体哪方被先击中，从而不会干扰运动员的进攻节奏，保证运动员的正常技术发挥，有利于广泛应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统中并列的两根也太金属纤维的局部立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统的电路原理示意图；

图3为本发明提供的一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统中产生接触电容的原理图；

图中，1为弹性纤维管，2为液态金属，3为击剑，4为液态金属纤维线；

5为第一接触电容，6为第一击中指示灯，7为接地端，8为第一电容检测器，9为第一微控制器；

10为第一mos场效应晶体管开关，11为第二微控制器，12为第二电容检测器，13为第二接触电容，14为第二mos场效应晶体管开关，15为第二击中指示灯。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本发明提供了一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，包括第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，其中：

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括多根液态金属纤维线4，多根液态金属纤维线4分布(具体为缝制)在我方和对方的击剑运动服的预设有效区域；

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括击剑3(其主要会被对手所使用)，所述击剑3用于其剑尖与我方或对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线4发生接触后，分别对应形成第一接触电容5或第二接触电容13；

第一击剑裁判器还包括第一电容检测器8、第一微控制器9、第一mos 场效应晶体管开关10和第一击中指示灯6，其中：

第一电容检测器8，设置在我方的击剑运动服上，其与我方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线4相导电连接，用于实时检测击剑 3的剑尖与我方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线4之间是否形成第一接触电容5，当检测形成第一接触电容5时，发送一个触发信号给第一微控制器9；

第一微控制器9，设置在我方的击剑运动服上，与第一电容检测器8相连接，用于在接收到所述第一电容检测器8发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第一mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关10 的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第二mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关14的栅极G；

第一mos场效应晶体管开关10的源极S与第一击中指示灯6相连接，第一mos场效应晶体管开关10的栅极G与第二微控制器11的信号输出端相连接(有线导电连接或者无线连接)；

第一mos场效应晶体管开关10，设置在我方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第二微控制器11的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相断开；默认情况下，没有外部作用时，具有的栅极G为低电平状态，源极S和漏极D导通。

第一击中指示灯6，设置在我方的击剑运动服表面，用于当第一mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关10导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次；

第二击剑裁判器还包括第二电容检测器12、第二微控制器11、第二mos 场效应晶体管开关14和第二击中指示灯15，其中：

第二电容检测器12，设置在对方的击剑运动服上，其与对方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线4相导电连接，用于实时检测击剑 3的剑尖与对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线4之间是否形成第二接触电容13，当检测形成第二接触电容13时，发送一个触发信号给第二微控制器11；

第二微控制器11，设置在对方的击剑运动服上，与第二电容检测器12 相连接，用于在接收到所述第二电容检测器12发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第二mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关14的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第一mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关10的栅极G；

第二场效应晶体管开关14的源极S与第二击中指示灯15相连接，第二场效应晶体管开关14的栅极G与第一微控制器9的信号输出端相连接(有线导电连接或者无线连接)；

第二mos场效应晶体管开关14，设置在对方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第一微控制器10的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相断开；默认情况下，没有外部作用时，具有的栅极G为低电平状态，源极S和漏极D导通。

第二击中指示灯15，设置在对方的击剑运动服表面，用于当第二mos (金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关14导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次。

在本发明中，具体实现上，第一mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关10和第二mos(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管开关14，均为PMOS场效应晶体管开关，该PMOS场效应晶体管开关在栅极G为低电平时，(VGS<Vt)导通，栅极G为高电平时断开，一般可用来控制与电源之间的导通。

需要说明的是，对于本发明击剑裁判器，其在使用时，具有两套击剑裁判器，分别被我方和对方使用，从而可以显示双方的击中结果，当一方被击中时，其身上的击中指示灯可以实时发光，显示其被击中。

需要说明的是，击剑运动服的预设有效区域可以根据用户的需要进行设置，例如可以为胸部、背部、手部、腿部等部位。

在本发明中，具体实现上，每根所述液态金属纤维线4包括中空的弹性纤维管1，所述弹性纤维管1里面填充有液态金属2；

所述弹性纤维管1的一端封堵(即密封)，另一端引出有导线电极(例如，插入有铜导线电极)。

具体实现上，所述导线电极与电容检测器8相导电连接。

具体实现上，所述弹性纤维管1的外径为1mm，内径为0.8mm。

具体实现上，所述多根液态金属纤维线4为并排排列，具体缝制在击剑运动服的预设有效区域位置，覆盖在击剑运动服的预设有效区域表面。

在本发明中，具体实现上，所述击剑3以及击剑3的剑尖为金属材质，具体可以为常用的金属材质，例如铁。

具体实现上，所述液态金属2为金属材质，具有可以使用熔点为15.5 摄氏度的镓铟锡合金。

具体实现上，所述弹性纤维管1的材料可以是聚苯乙烯。

在本发明中，具体实现上，所述第一击中指示灯6和第二击中指示灯15 可以为发光二极管(LED)指示灯。

具体实现上，所述第一击中指示灯6和第二击中指示灯15分别与接地端7相连接。

需要说明的是，对于本发明，参见图3所示，当击剑击中击剑运动服上的预设有效区域时，击剑的剑尖段与预设有效区域上缝制的液态金属纤维线 4发生接触，形成了一个接触电容(如第一接触电容5)，其中，液态金属纤维线4中的液态金属2和剑尖3都是金属材质，因此可作为接触电容的电极板，弹性纤维管1作为介电层。

需要说明的是，对于本发明，与之前的传感方式不同，本发明采用电容传感方式，电容器是由两个电极及其间的介质材料构成的。介质材料是一种电介质，当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时，由于极化而在介质表面产生极化电荷，遂使束缚在极板上的电荷相应增加，维持极板间的电位差不变。这就是电容器具有电容特征的原因。击剑的剑是弹簧钢，液态金属是金属合金，弹性纤维管是聚苯乙烯一种介电常数约为4.5的介电材料，当剑与包裹液态金属的纤维管接触时，剑与液态金属相当于电容的电极板，弹性纤维材是介质材料。

在本发明中，具体实现上，所述第一电容检测器8和第二电容检测器12 可以选用Irvine Sensor公司的MS3110电容检测芯片。该MS3110电容检测芯片将电容量转换为电压量输出，微控制器A/D转换器对输出电压进行采样，并通过I/O端口对MS3110内部寄存器进行设置。从而可以计算出电容的值。当然，根据实际需要，还可以选择其他型号的电容检测芯片，只需要满足本发明所需要的功能即可。

在本发明中，具体实现上，所述第一微控制器9，还用于在每次接收到所述第一电容检测器8发来的触发信号后，实时进行进行计数，此计数的结果，即作为该第一微控制器9所安装的我方的击剑运动服被对方的击剑3所击中的次数。

所述第二微控制器11，还用于在每次接收到所述第二电容检测器12发来的触发信号后，实时进行进行计数，此计数的结果，即作为该第二微控制器11所安装的对方的击剑运动服被我方的击剑3所击中的次数。

对于本发明，具体实现上，将液态金属2注入弹性纤维管1内，弹性纤维管1的一端封好，另一端引出铜导线电极，用这种液态金属纤维线，织满运动员的击剑运动服的预设有效区域。我方的击剑运动员穿有效区带有液态金属纤维线的击剑运动服，击剑3击中对方的击剑运动服有效区的液态金属纤维线时，在对方的击剑运动服上形成第二接触电容13，对方的击剑运动服上的第二电容检测器检测到我方运动员的击剑和对方比赛服形成了接触电容，从而对方的击剑运动服上的第二电容检测器与对方的击剑运动服上的第二微控制器通信，该第二微控制器输出一个高电平的信号，控制点亮对方的击剑运动服上的击中指示灯6。反之，我方的击剑运动服上的击剑裁判器的工作原理相同。

需要说明的是，对手持有的击剑3的剑尖，一旦击中我方击剑运动服上的目标位置的液态金属纤维线，我方击剑运动服上的第一电容检测器8 能够检测到第一接触电容5的存在，构成回路，然后由第一微控制器9进行计分处理。反之，对方的击剑运动服上的击剑裁判器的工作原理相同。

在具体应用中，对于本发明提供的击剑裁判器系统，其包括括第一击剑裁判器和第二击剑裁判器两套裁判器，分别被我方和对手所使用，当我方的击剑3，击中对手的击剑运动服预设有效区域时，我方的击剑3与对手的击剑运动服预设有效区域的液态金属纤维线4发生接触，从而在对手的击剑运动服上产生第二接触电容13。对手的击剑运动服上的第二电容检测器12能检测到第二接触电容13的存在，并触发对手的击剑运动服自身安装的第二微控制器进行计数，以及控制点亮第二击中指示灯15。

当我方运动员自身的击剑运动服的预设有效区域先被对方的击剑先击中，我方的第一电容检测器9会检测到第一接触电容5，第一电容检测器与第一微控制器9通讯而触发高电平，此时第一mos场效应晶体管开关10 的栅极G为低电平(没有外部干扰状态)，从而使得第二击中指示灯6发光依次，同时第一微控制器9还发送高电平的信号来关断对方击剑运动服上的第二mos场效应晶体管开关14。这样，即使我方的击剑，接着又稍后瞬间击中对方运动员的击剑运动服时，对方的击剑运动服表面的第二击中指示灯15也不会亮起，从而可以获知，我方先被击中并亮灯，从而形成击剑先后的判断机制。

反之，对方的击剑运动服上的预设有效区域先被我方击中时，工作原理相同，在此不再累述。

与现有技术相比较，本发明由于采取以上技术方案，其具有以下的有益技术效果：

1、安全性，附加了液态金属纤维线的击剑防护服，具有更高的抗打击能力，液态金属有流动性，高弹性，这样可以抵消一部分击剑的冲力，对击剑运动员形成有力的保护。

2、灵活性，现有的金属电极不会和身体紧密贴合，本发明不会因为现有技术一样的大块的金属极板，而影响运动员的战术动作。

3、准确性，利用本发明，可以防止出现击剑运动员双方击剑指示灯同时触发的情况。

4、合身性，由于本发明采用液态金属纤维线4，其在缝制到击剑运动服上后，可以紧密的与身体贴合，运动员可以明确自己身体的有效区在哪，不会因为衣服与结合不紧密，而产生对自己位置的误判。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，其结构科学合理，其能够在两个击剑运动员同时快速击中对方的身体时，自动判断击中的前后顺序，判断具体哪方被先击中，从而不会干扰运动员的进攻节奏，保证运动员的正常技术发挥，有利于广泛应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种精准判断先被击中情况的击剑裁判器系统，其特征在于，包括第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，其中：

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括多根液态金属纤维线(4)，多根液态金属纤维线(4)分布在我方和对方的击剑运动服的预设有效区域；

第一击剑裁判器和第二击剑裁判器，分别包括击剑(3)，所述击剑(3)用于其剑尖与我方或对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线(4)发生接触后，分别对应形成第一接触电容(5)或第二接触电容(13)；

第一击剑裁判器还包括第一电容检测器(8)、第一微控制器(9)、第一mos场效应晶体管开关(10)和第一击中指示灯(6)，其中：

第一电容检测器(8)，设置在我方的击剑运动服上，其与我方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线(4)相导电连接，用于实时检测击剑(3)的剑尖与我方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线之间是否形成第一接触电容(5)，当检测形成第一接触电容(5)时，发送一个触发信号给第一微控制器(9)；

第一微控制器(9)，设置在我方的击剑运动服上，与第一电容检测器(8)相连接，用于在接收到所述第一电容检测器(8)发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第一mos场效应晶体管开关(10)的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第二mos场效应晶体管开关(14)的栅极G；

第一mos场效应晶体管开关(10)的源极S与第一击中指示灯(6)相连接，第一mos场效应晶体管开关(10)的栅极G与第二微控制器(11)的信号输出端相连接；

第一mos场效应晶体管开关(10)，设置在我方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第二微控制器(11)的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相其具有的栅极G；

第一击中指示灯(6)，设置在我方的击剑运动服表面，用于当第一mos场效应晶体管开关(10)导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次；

第二击剑裁判器还包括第二电容检测器(12)、第二微控制器(11)、第二mos场效应晶体管开关(14)和第二击中指示灯(15)，其中：

第二电容检测器(12)，设置在对方的击剑运动服上，其与对方的击剑运动服的预设有效区域分布的液态金属纤维线(4)相导电连接，用于实时检测击剑(3)的剑尖与对方的击剑运动服的预设有效区域的液态金属纤维线之间是否形成第二接触电容(13)，当检测形成第二接触电容(13)时，发送一个触发信号给第二微控制器(11)；

第二微控制器(11)，设置在对方的击剑运动服上，与第二电容检测器(12)相连接，用于在接收到所述第二电容检测器(12)发来的触发信号后，实时发送一个高电平的电信号给第二mos场效应晶体管开关(14)的漏极D，以及同时发送一个高电平的电信号给第一mos场效应晶体管开关(10)的栅极G；

第二场效应晶体管开关(14)的源极S与第二击中指示灯(15)相连接，第二场效应晶体管开关(14)的栅极G与第一微控制器(9)的信号输出端相连接；

第二mos场效应晶体管开关(14)，设置在对方的击剑运动服上，用于其具有的栅极G在接收到第一微控制器(10)的信号输出端输出的高电平信号时，将其具有的源极S和漏极D相断开；

第二击中指示灯(15)，设置在对方的击剑运动服表面，用于当第二mos场效应晶体管开关(14)导通时，接收到高电平信号时，实时发光一次。

2.如权利要求1所述的击剑裁判器系统，其特征在于，每根所述液态金属纤维线包括中空的弹性纤维管(1)，所述弹性纤维管(1)里面填充有液态金属(2)；

所述弹性纤维管(1)的一端封堵，另一端引出有导线电极。

3.如权利要求2所述的击剑裁判器系统，其特征在于，所述弹性纤维管(1)的另一端插入有铜导线电极。

4.如权利要求2所述的击剑裁判器系统，其特征在于，所述导线电极与电容检测器(8)相导电连接。

5.如权利要求1所述的击剑裁判器系统，其特征在于，所述弹性纤维管(1)的外径为1mm，内径为0.8mm。

6.如权利要求1所述的击剑裁判器系统，其特征在于，所述第一击中指示灯(6)和第二击中指示灯(15)分别与接地端(7)相连接。

7.如权利要求1至6中任一项所述的击剑裁判器系统，其特征在于，所述第一微控制器(9)，还用于在每次接收到所述第一电容检测器(8)发来的触发信号后，实时进行进行计数；

所述第二微控制器(11)，还用于在每次接收到所述第二电容检测器(12)发来的触发信号后，实时进行进行计数。