CN1295660C - 计时系统 - Google Patents

Abstract

本发明的计时系统含有：待安装在某处的磁性构件；具有探测磁场并产生信号用磁性传感器的计时仪器；当经由磁性传感器响应于具有某一强度的磁场而产生信号时用以传输控制信号的控制装置；按照基于控制信号来起始和终止计时的计时用计时装置；储存所计时间用的存储装置；以及显示所储存时间用的显示装置，其中磁性构件包括多个排列成线的磁体，而诸磁体彼此相互靠近排列，使得相同的磁极面向某一近似垂直于其中排列有储磁体的直线方向。

Description

计时系统

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一计时系统，它配备有拟安置在某个地方的磁性构件和计时仪器，后者具有磁性传感器并基于其探测来自磁性构件上的外部磁场来控制计时操作。

2.相关技术的介绍

例如，业已众所周知的揭示在公开的日本专利申请8-122563上的计时系统，它具有磁性构件和磁性传感器。在该计时系统中，当磁性传感器探侧到一预定的磁场强度，也即当磁性传感器从磁性构件上探测到一外部磁场时，就控制计时的起始和终止操作。该磁性构件嵌在一附加有磁性传感器的车辆正在行驶的环行跑道的某个地方(起点/目标点或用以测量一区段行驶的时间的位置)。磁性传感器包括一小孔元件并将它附加在车辆的底部表面。如果该车辆行经通过嵌有磁性构件的某个位置，则附加到车辆的磁性传感器可探测到来自磁性构件的外部磁场。基于这种由磁性传感器对外部磁场的探测，计时的起始和终止得以控制从而使车辆的行驶时间得以测出。

对于该专利申请所揭示的嵌在环路跑道的磁性构件和附加至行驶在该跑道之车辆的磁性传感器的情况而言，在车辆正常的行驶条件下，保持磁性构件和磁性传感器之间一狭窄的距离范围是可能的。例如，在正常行驶条件下，可在跑道表面上保持附加至车辆的磁性传感器距离在15cm或相似的范围以内。这样，若磁性传感器处于离磁性构件的短距离范围内，则磁性传感器可探测到来自该磁性构件的外部磁场。

然而，当车辆遇上障碍物时，车辆可能偏离跑道的表面，而这就可导致磁性构件和磁性传感器之间的距离增加。正常情况下来自磁性构件的外部磁场可随与磁性构件的距离而迅速下降。这样，如果磁性构件和磁性传感器之间的距离增加，则磁性传感器就不可能探测到来自磁性构件的外部磁场。

另外，当装备有磁性传感器的的目标对象行经嵌有磁性构件的位置时，待要计时的目标对象可能并非如上述专利申请中诸如汽车或其相似物之类的车辆，而可能是探测来自磁性构件的外部磁场和控制计时用计时系统中的人类。例如，这可以是以下情况，即在跑道和运动场全体，足球，滑冰，滑雪等等的比赛，或者当对之进行练习时对参赛者某一区段的重复时间和分段时间或者相似的时间进行计时。

对于以上叙述的情况，由于来自嵌入磁场构件的外部磁场并未达到距离以内，故必需使磁性传感器尽可能多地则经至磁性构件附近以便探测到磁性构件的外部磁场。因此，例如可以考虑将磁性传感器附加至参赛者的鞋子，俾使磁性传感器尽可能多地带到靠近诸如跑道或其相似之类的竞技场的表面。然而，根据按每一比赛规则行至的参赛者的动作，其上附加有磁性传感器的鞋子可以脱离诸如跑道之类的竞技场表面。在该情况下并不保持磁性构件和磁性传感器之间的距离恒定，而磁性传感器不可能探测到由磁性构件产生的外部磁场，结果就无法完成计时。

有几类比赛，其中参赛者的身体部分，例如，参赛者的腰部同竞技场的表面保持一相对恒定的高度。然而，对这样一类的比赛，在以下情况下，即附加至，例如，行经通过嵌入竞技场的磁性构件的参赛者腰部的磁性传感器探测来自磁性构件的外部磁场时，磁性构件和磁性传感器之间的距离却变得十分之长。在这样一种情况下，就强制磁性传感器去探测来自与之相距颇远的磁性构件的外部磁场。

作为对于同磁性构件的距离加长而能经由磁性传感器加以探测的一种方法，可考虑提高诸如小孔元件等一类磁性传感器的灵敏度。然而，若采用具有高灵敏度的磁性传感器，则不仅对来自待测磁性构件的外部磁场，而且对来自位于测量环境中其它构件的外部磁场均可方便地探测得到。所以，同样产生一基于来自其它构件磁场的信号，从而使基于经由磁性传感器探测来自磁性构件的计时控制无法完成。因此，通过采用具有高灵敏度的磁性传感器是不可能可靠地进行计时的。

此外，作为另一种方法，可考虑采用使磁性构件经由强磁体加以制作以便使来自磁性构件的外部磁场更强。然而，如若采用强的磁体，则诸磁性构件彼此由强力吸引或排斥，或者诸磁性构件强烈地吸引包括磁体在内各种材料。结果，可使制作这样一种磁性构件的危险和安装或拆除这样一种磁性构件的危险。此外，当采用这种强磁体时，还存在使磁性构件变得昂贵的问题。

在配备有安装磁性构件于某个位置和基于对来自磁性构件的外部磁场经由磁性传感器加以探测的控制计时操作用计时仪器的计时系统中，存在这样的问题以致于该计时系统应如此加以构建，以便磁性构件除了使由经上述磁性传感器能加以探测的磁性构件的距离应作得更长的问题以外还得以可动地进行安装。

换言之，将磁性构件嵌在待计时的跑道中而嵌入的位置是固定的。然而，为了对各种应用都适用该计时系统，较可取的是能使磁性构件可动地安装，而磁性构件则以所要求的位置，所要求的比赛进行安装，并在所要求的时间进行计时。

作为这样一种可动磁性构件的一个方面，可以考虑不把磁性构件嵌在跑道中，而是使磁性构件在抬高的条件下进行安装。在该模式下，被抬高的磁性构件的参赛者的磁性传感器可探测到来自被抬高磁性构件的外部磁场。在该模式下，若能由磁性传感器加以探测的磁性构件的距离是短的话，则参赛者应通过磁性构件侧的边缘。因此，当行经通过该磁性构件侧时强迫参赛者具有一非自然的姿势。这样一种强迫给参赛者的非自然姿势对比赛本身具有损害作用，并从原始目的中加以去除从而使比赛时的通过时间得以记录下。另外，由于这种非自然的姿势以及同磁性构件的碰撞，该待计时的参赛者甚至可处于危险之中。

同样对于构建如被抬高那样可动地加以安装的磁性构件情况而言，有必要使经由磁性传感器可探测到的来自磁性构件的外部磁场的距离长些。

业已期望这样一种计时系统，使得磁性传感器能探测到来自磁性构件的外部磁场，该构件与传感器相距颇远而无需过度地增加磁性传感器的灵敏度，以及无需使构建该磁性构件的磁体作得过强。再者，在这样一种计时系统中，能可动地安装磁性构件乃是所期望的。

发明概要

在发明在考虑了这些问题后着手进行，其目的在于提供各种应用的计时系统，以使磁性传感器能探测到来自与之相距颇远的磁性构件的外部磁场而无需过度地增加磁性传感器的灵敏度且无需使构建磁性构件的磁体作得过强。

按照本发明的第一个方面，计时系统表征为：包含一待安装在某处的磁性构件；具有探测磁场和产生信号用的磁性传感器的计仪器；当经由磁性传感器产生响应于具有某一磁场强度的信号时传输该控制信号用的控制装置；按照基于控制信号进行计时起始和终止的计时用计时装置；储存所测得时间用的存储装置；显示所储存时间用的显示装置，其中磁性构件包括排列成线的多个磁体，而诸磁体则相互以这样的方式靠近，使得各相同的磁极对某一方向，后者同其中诸磁体得以排列的直线方向近似垂直。

通过排列磁性构件的磁体彼此相互靠近，使得诸相同的磁极面对着某一近似地垂直于其中排列有诸磁体的直线方向，来自磁性构件的外部磁场可到达相当远的距离，而磁性传感器则可探测到此来自与不相距颇远的磁性构件的外部磁场。这种结构导致以下结果成为可能，即使得计时系统中排列磁性传感器和磁性构件时的自由度变大且实现使该计时系统可适合于各种应用。尤其是甚至在待计时的目标对象是人类的情况下也可提供能以自然运动方式进行计时的计时系统。

按照本发明的第二个方面，其特征在于可动地安装磁性构件。

可动地安装磁性构件可从使之以所要求的位置，所要求的比赛以及所要求的时间进行计时。通过联合此结构，也即能可动地安装磁性构件结合磁性传感器能探测到来自与之相距颇远之磁性构件的外部磁场这一结构，就可使更多的各种应用成为可能。

正如在附图中所说明的那样，本发明进一步的目的和优点将从以下本发明择优实施例的描述中变得明朗起来。

附图简述

图1是按本发明计时系统的一计时仪器的外部透视图。

图2是显示计时仪器结构的方框图。

图3说明按本发明计时系统的一磁性构件例子。

图4A是磁通量的典型视图。

图4B是磁通量的典型视图。

图5说明应用于滑雪比赛的本发明计时系统的实施例。

图6说明应用于滑冰比赛的本发明计时系统的实施例。

图7A说明如加以抬高那样一可动安装磁性构件的实施例。

图7B说明图7A所示外壳已被卸去部分的磁性构件。

图8A说明一则穿过图7A所示磁性构件一侧的附加有计时仪器的参赛者。

图8B说明其中磁性构件被安装在跑道两侧的例子。

图8C说明其中磁性构件被安装在跑道两侧的例子。

图9A说明其中能可动地安装磁性构件的另一实施例。

图9B说明计时仪器和磁性传感器之间经一电缆进行连结。

图9C说明磁性构件，磁性传感器和计时仪器之间的关系。

图9D是磁性构件的横截面图。

图10说明其中计时仪器备有无线通信收发装置的实施例。

择优实施例介绍

图1是按本发明计时系统1之计时仪器1的外观透视图。图2是显示计时仪器1之结构的方框图。

图1所示计时仪器1在其外表配备有，例如，作为液晶显示的显示装置5，电源接通/断开用开关装置6，以及显示在显示装置5上的起始调整和选择数据等等。

再者，计时仪器1配以图2所示的各个装置。

控制装置8连至配备给计时仪器1的各个装置2至7，并控制相应装置2至7的操作，磁性传感器2是个小孔元件，且根据探测到的磁场产生信号。传输此信号至控制装置8，而当所传输的信号表明超过一预定的磁场强度时控制装置8就传输一控制信号至计时装置3。于是计时装置3基于接收到所传输的控制信号完成按照计时的起始和终止进行的计时。由计时装置3测得的时间传输给存储装置4。于是存储装置4储存此所传输的时间。显示装置5显示储存在存储装置4中的时间，或者按照由开关装置6所选拟欲加以显示的时间而显示出其它预定的一个时间。计时可以，例如1/1000秒的精度进行，而时间显示根据显示装置5可以，例如，1/100秒的精度加以进行。电源装置，例如是个电池，它在经由控制装置8的控制下的对应的装置2～7提供必需的电力。

计时仪器1构建成紧凑而又轻巧，所以参赛选手能参加比赛而并不意识到他或她附加有计时仪器1，而计时仪器1尽可能地不要影响比赛。

当使用按本发明的计时仪器1进行计时时，首先，通过合上开关装置6对计时仪器1的电源准备好。其次，在测试地点对周围环境进行测量，使得磁性传感器2并不受到除来自磁性构件以外的磁性影响。然后，进行有关磁性传感器2之灵敏度的起始调整。此后，在某个测试地点安置上磁性构件，而把计数仪器1安装至待计时的目标对象，例如，参赛者。这就完成了进行计时的准备。

对于在竞赛跑道上安装单个磁性构件的情况而言，当附加以具有磁性传感器2之计时仪器1的参赛者第一次行走穿过安装有此磁性构件的地点，而来自此磁性构件的相当于具有预定磁场强度的外部磁场经由磁性传感器2加以探测计时就开始计时。当参赛者第二次行走穿过此地点，而磁性传感器2探测到来自该磁性构件的相当于具有预定磁场强度的外部磁场时就结束计时，于是记录下跑满一圈所经过的时间。参赛者行走通过安装有磁性构件的地点而绕着跑道走了若干次，这导致测出对跑过每一圈的重复时间而成为可能。

假若在跑道的两个地点安装磁性构件，例如，各自在开始计时的起始位置和结束计时的终点目标位置，则有可能记录下起始位置和终点位置之间通过的时间。

另外，若在跑道的预定区段以内的一位置上安装多个磁性构件，则有可能测参赛者通过此预定区段的分段时间。

通过联合此磁性构件同磁性传感器，按照基于经由磁性传感器对来自磁性构件外部磁场的探测而控制计时的起始和终止的计时系统结构具有以下若干优点。也即，磁性构件无需电源，不需要对磁性构件进行维修，通过使用磁性传感器对来自磁性构件外部磁场的探测不受气候的影响，计时无需助于，参赛者他或她自己就可记录下各种时间(重复时间和分段时间或类似时间)，计时可独立进行而不管跑道上除参赛者以外是否有人，在接通计时仪器以完成预定的起始调整之后，仅当参赛者通过安装有磁性构件的地点时就可进行精确的化时。

图3说明按照本发明计时系统用磁性构件10的一个例子。

图3所示磁性构件构件10是个在竞技场，跑道中的嵌入型磁性构件10。此磁性构件10可包括多个，例如，由钕制作的排列成线的磁体11。磁体11彼此相互靠近排列，俾使相同的磁极均面向某一近似垂直于其中排列有诸磁体的直线方向。换句换说，按照图3所示的例子，诸磁体11彼此相互靠近排列，所以它们的南极均沿着基片12的长度方向对基片12的相应面。换言之，图3中面对基片12的磁体的一面为北极。将所排列的诸磁体11通过粘接剂或机械固定装置固定至基片12，并用橡皮或类似物加以包复(未示出)。图3中诸磁体11彼此之间排列成带有间隙，为的是使示图便于了解，然而实际上诸磁体11彼此几乎排列成接触状态。依照等欲计时之跑道的必要宽度以交叉的方向将诸磁体11嵌在跑道上。

图4A和4B是来自磁体构件10之磁量的典型视图。

图4A是诸磁体11彼此相互靠近排列以致于诸相同磁极场面向某一近似垂直于其中排列有这些磁体之直线的方向情况下磁通量的典型视图。图4B以下情况的典型磁通是图，即诸磁体11彼此相互靠近排列以致于各磁极交替地在某一近似垂直于其中排列有这些磁体的直线方向上交换。在该情况下基片12由诸如铁—类具有高导磁性的材料作成。

在图4A磁体11排列中可以看出，诸磁体11之间边界附近上的磁通量向着外界远伸。图4A中D表示磁通量从磁性构件10的表面向外伸展的范围。

在图4B中磁体11的排列中可以看出，诸磁体11之间边界附近上的磁通量向着相以磁极的邻近磁体11延伸，是无向外远伸的磁通量。图4B中D’表示磁通量从磁性构件10的表面向外伸展的范围。

按照某种例子，正如上述图4A和图4B所示改变相同磁体11的排列，导致使D为D’的四倍之外成为可能。按照一例子，通过使诸体11彼此相互靠近排列，以致于相同的磁极面向某一近似垂直于其中排列有诸磁体的直线方向，就使经由各小孔元件那样的磁性传感器2所能探测到的来自磁性构件的距离范围达到90cm至150cm成为可能。通过这样一种长距离的范围，有关安置磁性传感器和磁性构件的自由度就变大，因此可以实现供各种应用的计时系统。尤其是，它可提供即使待欲计时的目标对象是人类的情形也可计时的计时系统。

图5说明本发明适合于滑雪比赛用计时系统的实施例。

图5中将磁性构件10嵌在滑雪比赛路线的某二处(例如起始点和终点位置)。参赛者附加计时仪器1于滑雪护罩，滑雪鞋，或滑雪服的部分上。安装在参赛者30上的向计时仪器1提供的磁性传感器2能探测到来自磁性构件10的外部磁场，各果它们于离所嵌入的磁性构件10的距离范围例如，90cm至150cm的话。

若参赛者30通过嵌埋在起始位置的磁性构件10，则安装在参赛者30上的计时仪器1的磁性传感器2探测到来自起始位置上磁性构件10的具有预定强度的外部磁场以自动地开始计时。当参赛者30通过终点位置上的磁性构件10时，则安装在参赛者30上的计时仪器1的磁性传感器2就探测到来自终点位置上磁性构件10的具有预定强度的外部磁场而自动地结束计时。因此，测出起始位置和终点位置之间的通过时间。在这些位置上，参赛者30几乎不进行使他自己或她自己离开线路表面的动作，并导致磁性传感器2可充分地探测到来自磁性构件10的外部磁场。

图6说明按照本发明适合滑冰比赛用计时系统的实施例。

根据图6所示的实施例，把多个磁性构件10嵌埋在滑冰场中。参赛者30在其冰鞋或滑冰服的部分上附加计时仪器1。按照图6所示实施例，每次当参赛者30通过所嵌埋的多个磁性构件10时，安装在参赛者上计时仪器1的磁性传感器2探测到来自磁性构件10的外部磁场以完成计时的控制操作。这使获取其中嵌有磁性构件10的每一区段的诸如分段时间一类数据成为可能。

图7A和7B说明如加以抬高那样一可动安装的磁性构件10的实施例。

图7A所示磁性构件10安置在一圆锥体15上，后者拟欲可动安装于应被计时的某处。将外罩16附加在磁性构件10上作为着地标记。磁性构件10的安装高度范围包括近似如参赛者30所戴计时仪器1相同的高度。

图7B说明图7A中卸去外壳部分的磁性构件。在图7B中示出多个磁体10，它们彼此相互靠近排列，因此各磁极均面向某一近似垂直于其中排列有这些磁体的直线方向。事实上人们安装这些磁体11的同包含在由铝制作的外壳中。外罩16配以显示出方向的标记17，其中所包括的磁性构件10的磁场则得以伸展。

图8A说明通过图7A所示磁性构件10一侧的参赛者30，而后者附加有计时仪器1。若参赛者30通过磁性构件10的一侧，例如在90cm至150cm的距离范围内，则经由参赛者30所戴计时仪器1的磁性传感器2可探测到来自磁性构件10的外部磁性。根据经内此磁性传感器2对磁性构件10发出的外部磁性的探测，就可控制计时操作。在这样一种距离范围内，并不强制参赛者30具有非自然的姿势，当他通过磁性构件10一侧的时候，并不处在撞击磁性构件10的危险之中。

图8B说明其中在跑道的两侧安装磁性构件10的例子。

对图8A所示安装单个磁性构件10的情形，参赛者30不得能穿越通过距磁性构件10一侧90cm至150cm的距离范围，所以参赛30的比赛结果是有影响的，因为他或她并不能意识到参赛者和磁性构件10之间的距离。换句话说，当参赛者30集中一起的竞赛时，他或她可能使他自己或她自己从磁性构件10向外离开至能够被磁性构件10探测到磁场强度的距离范围之外。与此相反，正如图8B和8C所示那样，在跑道的两侧以相同的方向安装磁性构件10是可取的，因为磁性强度得以进一步伸展，并导致使磁性构件10之间的距离进一步伸展成为可能。

图9A说明其中能可动地安装磁性构件10的另一实施例。该实施例阐明用以测出自行在比赛时竞赛跑道上自行车的通过时间，重复时间和分容时间或相似时间的计时系统。

正如图9A所示，将一薄的磁性构件可动地安装于其上自行车正在行驶的竞赛跑道上，将计时仪器1安装在自行车的把手上，而将磁性传感器2从计时仪器1拉出来安装于自行车传动部分附近。正如图9B所示，得以安装的磁性传感器2和把手的计时仪器1通过电缆连接。将磁性传感器2安装在自行车踏板之一上，而这使它用可动地安装于竞赛跑道上的磁性构件10的距离减少成为可能。

若备有计时仪器的自行车通过可动地安装于竞赛跑道上的磁性构件10，则安装在自行车踏板上的磁性传感器2探测来自磁性构件10的外部磁场，以通过电缆传输其探测信号至计时仪器1。于是计时仪器1可根据通过电缆所传输的磁场探测信号完成计时的控制操作。图9C说明磁性构件10，磁性传感器2以及计时仪器1之间的关系。

图9D是拟欲利用在此实施例中的磁性构件10的横截面图。

按本发明的磁性构件10作成薄型，具有十分轻微的斜度。换言之，例如，高为3.2mm，相关的宽为50mm。如同示于图3中的磁性构件10那样，例如，此磁性构件10包括一在0.3mm厚铁基片上厚为2.2mm的钕磁体11，而基片12和磁体11则包复以橡皮。

这样一种具有十分轻微斜度的薄磁性构件对自行车比赛自车在磁性构件10上通过时因存在此磁性构件10而产生的影响不大。另外，基片12可对磁性构件10提供机械强度，所以即使自行车通过此磁性构件10，后者也能克服因自行车和参赛者的重量所产生的畸变。再者，即使正在排斥的磁体11被牢牢固定在基片12上，磁性构件10的畸变也受到磁体11排斥力的阻止。此外，橡皮包复能防止磁性构件不受外部环境侵害。再者，当诸磁性构件10相互靠近以便彼此牢牢地加以固定时，各磁性构件10由于此包复而得以防止彼此直接相互接触，而这导致使诸磁性构件10彼此分开成为可能。

更有甚者，可根据用途，自由地选择基片12，磁体11以及包复的材料，形状和尺寸。另外，磁性构件10纵向上的长度大约为1m，所以可方便地携带和贮存磁性构件10。这些磁性构件10以必需的量在必需的地点上进行安装，用以跨越在竞赛跑道上成线以进行计时。当要在其他地方计时时，可将这些磁性构件10移到所想要的地点。此外，若计时结束而此磁性构件10成为不必要了，则可卸下这些磁性构件10。

此外，通过在带有斜度的表面或不平的表面上排列对齐这些多个磁性构件10，即使对在不平之处进行的横穿乡村的比赛进行计时也是可能的。

图10说明其中计时仪器1备有无线通信收发装置9的实施例。

配备给计时仪器1的无线通信收发装置9能通过无线电传输由计时装置3记下的计时数据至处理仪器40。配备给处理仪器40的无线收发装置41接收此传输的计时数据。配备给处理仪器40的处理装置42可记录此接收到的数据，或可利用此计时数据进行各种处理。例如，处理装置42可基于磁性传感器2对来自所安装的多个磁性构件10的外部磁场的探测而从计时数据产生诸如重复时间和分段时间等等一类数据，或者处理装置42可产生同一参赛者的历次时间数据。再者，通过向计时仪器1给予特定的确认数据，并连同记时数据传输此确认的数据，也可在同一时间获取多个参赛者的记时数据。

由处理装置42处理过的处理数据也可通过处理仪器40的无线收发装置41传输至计时仪器1。计时仪器1也可在显示装置5上显示出传输自处理仪器40的处理数据。

按照本发明的计时系统，安装在某地点的磁性构件包括多个排列成线的磁体并通过排列磁性构件诸磁体彼此相互靠近，俾使相同的磁极面向某一近似垂直于其中排列有诸磁体的直接方向，则来自磁性构件的外部磁场可抵达相当远的距离，而磁性传感器可探测到来自与之相距颇远的磁性构件的外部磁场。这种结构导致使计时系统中磁性传感器和磁性构件的排列自由度变大成为可能，而此计时系统就可实现各种各样的应用。特别是，即使对拟欲计时的目标对象是人类的情况下，也可提供能以自然运动的方式进行计时的计时系统。

可以构建本发明的诸多种广为不同的实施例而并不偏离本发明的精神和范畴。应该明白，本发明并不限于说明书中所述的特定实施例，但所附权利要求中所限定的除外。

Claims (2)

1.一种计时系统，它包含：

待安装在某处的磁性构件；和具有以下部件的计时仪器，即，

用以探测磁场和产生信号的磁性传感器；

当响应于具有某一强度的磁场而经由所述磁性传感器产生信号时用以传输控制信号的控制装置；

按照基于所述控制信号来起始和终止计时的计时用计时装置；

储存所计时间用的存储装置；以及

显示所储存时间用的显示装置，

其特征在于，所述磁性构件包括多个排列成线的磁体，而所述诸磁体以这样的方式彼此相互靠近排列成使相同的磁极均面向近似垂直于某一其中排列有诸磁体的直线方向，并且相同的磁极均面向同一方向。

2.如权利要求1所述的计时系统，其特征在于，可动地安装所述磁性构件。

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