CN2260329Y - 船速桨频测量仪 - Google Patents

Abstract

一种船速和桨频测量仪，由传感器、单片机、支管组成，单片机中安装有程序存贮器、信号放大电路、模数转换电路、数字显示等电路。本实用新型结构简单、重量轻、成本低，只用一只传感器实时同步测出船速和桨频，使运动员能直接、快速判断出自身划桨技术效果，桨频及用力程度的合理性，从而实现技、战术表现和体能释放的合理化、最佳化，是划船运动中一种数字化、微型化、智能化测量训练仪器。

Description

船速桨频测量仪

本实用新型涉及一种测量划船船速和划桨桨频的装置。

当代划船运动中，船速决定运动成绩，桨频(运动员每分钟划桨的次数)与船速密切相关，所以，在划船界进行运动训练科学化的进程中，世界各国都十分重视船速和桨频的测量，遗憾的是，以往船速和桨频的测量大多是分开单独进行的：手工测桨频时，教练员在教练艇上，尾随在运动员的船后，手持桨频表测定，赛艇上用仪器自动测桨频时，还必须在赛艇滑座下，另安装一只传感器才能完成。因皮艇和划艇上没有滑座，所以，桨频的自动测量只是教练员和运动员长期以来梦寐以求的幻想。在船速的测量上，皮划艇上至今还是个空白，国外Speed Boss和Paceccach两种仪器，虽然在赛艇上可以测出船速，但必须另安装一只专用的桨频传感器，而且价格较贵，因此，目前划船界急需一种结构简单、适用性广，价格低廉的船速、桨频方面的测量仪器。

本实用新型的目的就是针对目前船速、桨频测量方面的诸多不足，利用现代高科技手段，旨在提供一种只用一只传感器，可同时同步测出船速和桨频的，且可适用于皮、划、赛艇的船速、桨频测量仪。

本实用新型的技术方案是：一种船速桨频测量仪，由传感器1、支管2、单片机4等组成，单片机4中IC₂信号放大电路直联到IC₃模数(A/D)转换电路，IC₃的输出端与液晶显示的驱动芯片和打印机驱动电路相连，程序存贮器ROM_(27128)与CPU连接，其传感器1可以是电磁传感器或半导体压阻传感器，传感器1和单片机4之间用屏蔽电缆3连接。

本实用新型船速和桨频的测量是这样实现的：

启动单片机4工作，传感器1每秒钟采取M(₁₆≤M≤2048)个速度样，然后求出M个速度样的算术平均值进行模数(A/D)转换，即可在显示屏上显示瞬时速度值。

测桨频时，逐次对M个速度样进行扫描，设从t₁时刻至t_M时刻，其对应的速度样点分别是：D₁、D₂、D₃、………，D_M，现取：

    D₁、D₂、D₃、………，D_R，为第1组，

    D₂、D₃、D₄、………，D_R+1，为第2组，

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    D_K，D_K+1，D_K+2，……D_R+K-1为第K组，分别求出1，2，3，……，K组的算术平均值是：W₁，W₂，W₃，……，W_R+K-1，并两两判断其数值的大小，若W₁＜W₂＜W₃＜……＜W_R+K-1……①(上式中，2≤K＜M，2≤R＜M)，这时，M_R+K-1点可能是速度峰点，接着，向下判断：又取：

D_R+K-1，D_R+K+1，D_R+K+R-1，……，D_R+K+R-1  为第1′组

D_R+K，D_R+K+1，D_R+K+2……，D_2R+K           为第2′组

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D_R+K+E-1，D_R+K+E，D_R+K+E+1，……，D_2R+K+E-1，为第E′组再分别求出1′、2′、3′，……E′组的算术平均值是：

W₁′、W₂′、W₃′，……，W_E′，仍两两判断其数值的大小，若：W₁′＞W₂′＞W₃′＞……＞W_E′……②则M_R+K-1点就是速度峰点，同样，可按上述方法从M_2R+K+E-1点开始向下找出下一个速度峰点M_I1、M_I2，……，若在所判断的M个速度样中(即一秒钟的时间时域内)，有N个速度峰点，N个峰点间的时间间隔Δt(秒)是：

此时的桨频(F)即是：

判断峰点时，若W₂＞W₃＞W₄，则W₃前的W₂，W₁为干扰点，应删除，从W₃开始重新判断，直至满足W₃＜W₄＜……＜W_R+K+1，才能进行下降段的判断，同样，在下降段，对不满足W₁′＞W₂′＞W₃′＞……＞W_E′的点也应删除，然后从删除点以后的采样点开始，重新从上升段开始判断，直至同时满足公式①和②才是找到了真正原峰点。

本实用新型利用一只传感器，实时同步同时测出船速和桨频，使其结构简单，重量轻、成本低。使用该仪器能准确、及时、同步地反映出船速、桨频等参数的动态变化，使运动员能直接、快速判断出自身划桨技术效果、桨频及用力程度的合理性，从而实现技战术表现和体能释放的合理化、最佳化。这样，便于执行预定的训练方案，改进技术动作，提高战术水平，检查训练效果，探索新的训练途径，使划船运动训练科学化实现从定性到定量的质的飞跃。

本实用新型设置开创了用一只传感器同时测出船速和桨频的先例，填补了在皮艇和划艇上实时测定船速和桨频的空白，是划船运动中颇有发展前景的数字化、微型化、智能化测量训练仪器。

下面参照附图，详述本实用新型的内容。

图1本实用新型结构示意图。

图2本实用新型单片机方框图：5为传感器输入，6为信号放大，7为模数(A/D)转换，8为数值处理，9为显示和打印。

图3本实用新型单片机电路原理图。

图4本实用新型测桨频程序框图。

参照附图，船速传感器1选用半导体压阻传感器。根据流体力学原理和伯努利方程，流体的动压与流速的平方成正比，所以，当船速变化时，引起传感器1感受的动压也随之变化，使其内阻也发生相应的变化，这在传感器输入电压恒定的条件下，使传感器的输出电压也产生相应的变化，因此，只要对传感器1输出的信号进行检测，就可准确地测出船速。

本实用新型装置具体的检测过程是这样的：单片机4开机后，通过电缆3供给传感器1一个电压，传感器1处于工作状态，当船艇处于静止状态时，传感器1的输出为零，单片机4的显示屏上流速的读数也为零：当船艇前进时，这时传感器1上就输出一个不为零的电压，并经过电缆3传输至单片机4，按图2方框图所示，经过信号放大、A/D模数转换，数据处理直接在显示屏上显示出流速和桨频的数值读数。

图3中，CPU_(80C31)为中央处理机，RAM_(62256)为随机存取存储器，ROM_(27128)为程序存贮器，IC_1(7660)、C₂、组成负电压转换电路。IC₁为CMOS电压转换芯片，当C₁＝C₂＝C时，电路输出阻抗由 而定。这里f＝5KHZ，因此，输出阻抗由C值唯一确定。该电路用于为运放IC_2(7650)提供负电源，还经R₁₀、R₁₁到A/D器件IC_3(7109)的INLO引脚作为模拟信号低端输入。

IC₂为斩波稳零运算放大器，该芯片含主放大器A₁和校零放大器A₂，C₃和C₁为存贮电容。在内部时钟控制下，采样和校零不断交替进行，C₃和C₄各自存放A₂的信号输出电压和误差电压，分别送给主放大器A₁、和校零放大器A₂的校零输入端，使失调电压及温漂极小，共模抑制很大，达到有效放大传感器输出信号的目的。该电路为同相放大电路，传感器的输出信号与a₁连接，传感器地与a₃连接，经放大电路放大后，输出到IC₃的模拟信号高端输入INHI。

IC₃为双积分式A/D转换芯片，将IC₃的MODE脚接地，使其工作于直接输出工作方式。将RUN/ HOLD接+5V，这样IC₃可进行连续转换，将STATUS线与CPU芯片的INTO相连，每完成一次转换便向CPU发送一次中断请求信号，并通过IC₄芯片Y₆、Y₇脚IC₃的 HBEN、LBEN脚，作输出的辅助选通信号。IC₃将传感器1输入的模拟信号转化为数字信号并经80C₃₁处理后，通过B₁B₂B₃B₄送入液晶显示的驱动芯片，完成液晶显示。存贮器RAM与CPU的总线口相连，完成数据存储功能。

图3中，IC₄₍₁₃₈₎为译码芯片，OSC为石英晶振，C₆、R₁₃分别为集成电容和集成电阻，C₃为参考电容，电位器R₇用于调节参考电压，电位器R₁₂用于零点调整。

Claims (3)

1、一种船速桨频测量仪，它包括传感器(1)、支管(2)、单片机(4)，其特征是，单片机(4)中IC_2(7650)信号放大电路直联到IC₃模数(A/D)转换电路，IC_3(7109)的输出端与液晶显示的驱动芯片和打印机驱动电路相连，程序存贮器ROM_(27128)与CPU连接。

2、根据权利要求1所述的测量仪，其特征是传感器(1)可以是电磁传感器或半导体压阻传感器。

3、根据权利要求1或2所述的测量仪，其特征是传感器(1)和单片机(4)之间用屏蔽电缆(3)连接。

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