DE3942255A1 - Detektorvorrichtung einer stossberuehrung mit einem spielfeld-trennetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung zum Aufnehmen und signalisieren einer Stoßberührung eines Spielers oder Balles mit einem Spielfeld-Trennetzes, das stoßimpulsübertragend mit der Detektorvorrichtung verbunden ist, die jeweils einen aufgenommenen Stoßimpuls durch Personen wahrnehmbar signalisiert.

Es ist eine Vorrichtung zum Signalisieren einer Tennisball- Tennisnetz-Berührung bekannt, bei der am Spannseil des Tennisnetzes eine Detektorvorrichtung angehängt ist, die aus einer Blechdose besteht, auf deren Boden einige trockene Erbsen lose liegen, so daß diese bei einer stoßartigen Erregung infolge eines Ballkontaktes mit dem Netz hochspringen und beim anschließenden Aufprall auf den Dosenboden dort ein charakteristisches akustisches Signal erzeugen.

Diese rein mechanische Detektorvorrichtung ist sehr unzuverlässig, da sie im wesentlichen nur auf vertikale Seilschwingungen, die durch den Stoß entstehen, anspricht, und weil bei einer nur leichten Ballberührung mit dem Netz das abgegebene Geräuschsignal nur so leise ist, daß es von mehreren Spielern oder einem Schiedsrichter unterschiedlich wahrzunehmen ist. Deshalb hat diese Vorrichtung auch keine Verbreitung gefunden, und es werden bei Turnieren die sogenannten Netzrollerbälle über einen Fingerkontakt eines Hilfschiedsrichters mit dem Spannseil des Netzes ermittelt.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen zuverlässig arbeitenden Netzstoßberührungsdetektor zu offenbaren.

Die Lösung besteht darin, daß der Detektor aus mindestens einem mechanisch-elektrischen Umsetzer besteht dessen Ausgangssignal einer Filtervorrichtung und einem Diskriminator zugeführt ist, der jeweils bei einer Erfüllung vorgebbarer Diskriminatorkriterien eine Abgabe eines akustischen und/oder optischen Detektionssignales steuert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Eine besonders einfache Anordnung des Umsetzers besteht in der Einfügung eines Dehnungsmeßstreifens in das Netzspannseil und/oder in ein damit verbundenes Netzregulierband und/oder in ein Umlenk- oder Befestigungsmittel des genannten Seiles oder Bandes. Hierdurch wird der bei einer Ballberührung in diesem Seil oder dem Band auftretende axiale mechanische Spannungsstoß in ein elektrisches Stoßsignal umgesetzt. Dieses wird dynamisch, also bezüglich seiner zeitlichen Änderung ausgewertet und dazu durch eine Filterung der höheren Stoßfrequenzanteile von den niederfreguenten Signalanteilen getrennt, die ggf. durch eine auf das Netz auftreffende wechselnde Windlast entstehen, und von dem statischen Signalanteil getrennt.

Statt eines Dehnungsmeßstreifens läßt sich auch ein anderer Umsetzer, z. B. ein piezoelektrischer Geber, oder ein parallel zu einem Federelement angeordneter magnetodynamischer, kapazitiv-elektrodynamischer oder elektrooptischer Geber, zur Axialstoßsignalaufnahme verwenden. Diese Geber haben den Vorteil, daß sie kein, in diesem Zusammenhang unnötiges, statisches Signal abgeben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß an dem Spannseil oder Regulierband ein oder mehrere Transversalschwingungensumsetzer angeordnet sind. Besonders geeignet ist dazu ein piezoelektrischer Biegesensor, der längs des Seiles oder Bandes befestigt ist. Aber auch magneto- oder elektrodynamische oder elektrooptische Geber lassen sich elastisch am Seil lagern, so daß sie die transversalen Stoßschwingungen umsetzen.

Bevorzugt werden zwei um die Seilachse um 90° gegeneinander versetzte Transversalschwingungsumsetzer verwandt. Dadurch lassen sich Ballberührungen des Seiles sowohl von oben als auch von der Seite oder mit einem schrägen Auftreffwinkel detektieren, und eine äußerst sichere Anzeige erreichen. Die Auswertung des transversalen Stoßschwingung hat den Vorteil, daß kein statisches Signal und praktisch kein Windlastsignal bei der gewöhnlich relativ langsam wechselnden Windlast entsteht. Nur eine durch eine Stoßberührung eines Balles entstehende transversale Stoßwelle erzeugt ein kräftiges elektrisches Signal, das relativ einfach auszuwerten ist. Sofern zwei gegeneinander versetzte Geber am Seil angeordnet sind, werden deren Ausgangssignale gleichgerichtet und addiert, so daß danach eine einheitliche Signalauswertung erfolgen kann, die richtungsunabhängig in Bezug auf den Ballkontakt ist.

Das Erkennen des Stoßsignales ist mit elektronischen Mitteln in Analogtechnik und/oder in Digitaltechnik ausgeführt, wobei die Digitaltechnik den Vorteil bietet, daß das analog­ digitalgewandelte Signal durch Softwarefilterung und Stoßsignal-Erkennungsoftware auszuwerten ist, die sich leicht bezüglich der Auswertungsart und der verwandten Auswertungskriterien, z. B. der Filtercharakteristik, parametrisieren läßt.

Ausgestaltungen der Vorrichtungen sind in den Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Fig. 1 zeigt abschnittsweise ein Tennisnetz mit verschiedenen Umsetzern;

Fig. 2 zeigt die Anordnung eines Axialgebers im Seil;

Fig. 3 zeigt die Anordnung eines Axialgebers in der Seilstütze;

Fig. 4 zeigt die Anordnung zweier Transversalgeber am Seil;

Fig. 5 zeigt eine analog arbeitende Signalauswerteschaltung;

Fig. 6 zeigt eine digital arbeitende Auswerteschaltung.

Fig. 1 zeigt ein Tennisnetz (10) in dessen oberen Bund (11) ein Abspannseil (1) verläuft, das beidendig über im Boden eingelassene Stützen (12) geführt und an diesen befestigt ist. Zum genauen, verabredungsgemäßen Einstellen der Netzhöhe in der Netzmitte ist dort von oben nach unten verlaufend ein Netzregulierband (2) eingebracht, das bodenseitig verankert ist. Es sind an fünf verschiedenen bevorzugten Stellen Umsetzer (A-E) dargestellt, von denen jeweils einer oder mehrere vorhanden sein können.

Der Umsetzer (A) ist an der Stütze (12) vertikal gerichtet in einer Seilhalterung (13) eingebaut und somit einerseits an der Stütze und andererseits mit einem Haken oder einer Öse (14) versehen, woran das Spannseil (1) befestigt ist.

Der Umsetzer (B) ist in dem oberen Ende der Stütze (12) eingesetzt und in Richtung der Resultierenden der darauf wirkenden Seilkräfte ausgerichtet ist, so daß das Spannseil (1) mit seiner Umlenkung (15) den diese abstützenden Umsetzer (B) axial belastet, der andererseits an der Stütze (12) befestigt ist.

Die Umsetzer (C, D) sind in den beiden horizontal verlaufenden Enden des Abspannseiles zwischen den Stützen (12) und dem Netz (10) angeordnet. Es ist vorteilhaft, diese beiden Umsetzer (C, D) einzusetzen und deren Signale zu addieren, da das so entstehende Summensignal von dem Auftreffort eines Tennisballes entlang des Seiles (1) weitgehend unabhängig in seiner Größe ist.

Der Umsetzer (E) ist in das Netzreglierband (2) axial gerichtet eingesetzt.

Der oder die jeweils vorhandenen Umsetzer (A-E) sind über elektrische Leitungen mit der elektronischen Auswertevorrichtung (3) verbunden, die eine optische Anzeige (4) und einen akustischen Signalgeber (5) enthält.

Fig. 2 zeigt einen der Umsetzer (D), die in das Seil (1) oder das Band eingesetzt sind. Auf einem Trägerkörper (20), der jeweils endseitig eine Öse (21) aufweist, ist der Geber (6) befestigt. In den Ösen (21) sind die beiden Trennenden des durchtrennten Seiles (1) befestigt, so daß die Seilspannung durch den Trägerkörper (20) hindurchläuft und diesen meßbar dehnt. Es sind statt der Ösenbefestigung auch andere Befestigungsarten, z. B. mit beidendigen Klemmen, anzuwenden. Auf dem Trägerkörper (20) ist ein Dehnungssensor, z. B. ein Dehnungsmeßstreifen (6), dessen elektrische Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Dehnung in bekannter Weise meßbar ist, aufgekittet. Die Enden des Dehnungsmeßstreifens (6) sind an einen Verstärker (22) geführt, dessen Ausgangssignal über ein Kabel (23) an die Auswertevorrichtung geführt ist. Statt des Dehnungsmeßstreifens läßt sich auch ein Piezogeber einsetzen, der in seiner Wirkrichtung axial zwischen den Ösen (21) ausgerichtet ist. Sofern der Trägerkörper (20) ausreichend elastisch ist, lassen sich auch in der Nähe der Ösen (21) die Enden eines elektrodynamischen, kapazitiven oder eines magnetodynamischen Gebers oder eines anderen Längensensors befestigen, so daß die jeweilige Spannkraft des Seiles oder deren jeweilige Veränderung entsprechend der elastischen Dehnung des Trägerkörpers (20) durch den Geber (6) signalisiert wird.

Fig. 3 zeigt die Anordnung des Umsetzers (A) an dem Halter (13) an der Stütze (12). Der Dehnungskörper (30) ist an einem Ende mit dem Halter (13) verbunden und hat an dem anderen Ende eine Öse (14) mit dem er in den endseitigen Haken (32) des Seiles (1) eingehängt ist. Für die Art des Umsetzers gilt das gleich wie vorstehend beschrieben.

Fig. 4 zeigt eine Umsetzeranordnung (C) mit Transversalsensoren (60, 61). Diese ist auf das durchlaufende Seil (1), sich parallel zu dieser erstreckend, radial formschlüssig mit ihm aufgesetzt. Die Umsetzeranordnung (C) besteht aus einem elastischen Trägerkörper (70), der ein biegsames Rohr sein kann, das das Seil (1) axialverschieblich umgibt, oder aus einer elastischen Masse besteht, in der Biegesensoren (60, 61) eingbettet sind. Bevorzugt sind dort piezoelektrische Biegesensoren eingegossen; es lassen sich jedoch auch andere Längensensoren dort anordnen. Die beiden Sensoren (60, 61) sind auf die Seilachse bezogen um diese herum um 90° versetzt angeordnet.

Fig. 5 zeigt die Auswerteschaltung für die Umsetzersignale. Von den beiden Biegesensoren (60, 61) werden die beiden Signalverstärker (V1, V2) angesteuert, die zweckmäßig direkt am Umsetzer angeordnet sind. Die Verstärkerausgangssignale sind jeweils einer Doppelweggleichrichterschaltung (GL1, GL2) zugeführt, und deren Augänge sind addiv zusammengeführt, so daß eine stoßartige Auslenkung des Seiles in eine beliebige Richtung ein etwa gleich großes Summensignal am Ausgang der Addierschaltung (AD) erbringt. Dieses Summensignal wird einem Bandfilter, vorzugsweise einem Hochpaß (BF) zugeführt, das die Frequenzen, die ein Ballstoß im Seil erzeugt, bevorzugt durchläßt. Das Filterausgangssignal ist einem Eingang eines Vergleichers (VG) zugeführt, dessen anderen Eingang ein vorgebbarer Schwellwert (SW) zugeführt ist, so daß der Vergleicher (VG) immer dann ein aktivierendes Signal an einen monostabilen Impulsgenerator (IG) abgibt, wenn der Schwellwert (SW) von dem gefilterten Signal überschritten ist. Das so erzeugte Impulssignal dient der Steuerung eines Tonsignalgebers (TG), dessen gesteuertes Signal auf einen Lautsprecher (5) geführt ist. Außerdem ist das Impulssignal auf einen Setzeingang eines Flipflop (FF) geführt, das eine Anzeigelampe (4) ansteuert und durch einen Tasterkontakt (LT) rücksetzbar ist. Statt des bistabilen Flipflop (FF) läßt sich auch ein monostabiles Zeitglied zur Ansteuerung der Anzeige (4) verwenden. Dann entfällt das Rücksetzen von Hand.

Sofern nur ein einfacher Umsetzer vorhanden ist, entfällt der zweite Verstärker (V2), der zweite Gleichrichter (GL2) und der Addierer (AD). Falls mehr als zwei Geber vorhanden sind, dann sind entsprechend mehr Verstärker, Gleichrichter und Addierereingänge vorzusehen.

Statt der hier dargestellten Analogsignal- Verarbeitungsschaltung läßt sich wie Fig. 6 zeigt, auch an die Verstäker (V1) über einen Eingangsmultiplexer (MPX) ein Analog-Digitalwandler (ADW) anschließen, dessen zyklisch gesteuert von den Multiplexereingängen zugeordnet übernommenen Digitalsignale entsprechend programmgesteuert von einem Mikroprozessor (MP) zyklisch ausgewertet werden, und der ausgangsseitig den Lautsprecher (5) und die Anzeige (4) ansteuert. Der Schwellwert wird einer derartigen Vorrichtung zweckmäßig über eine Tastatur (T) in digitaler Form eingegeben. Weiterhin ist es vorteilhaft vorgesehen, die Filtercharakteristik durch eingebbare Parameter den jeweils auftretenden Signalformen der Stoßsignale anpassen, um eine hohe Empfindlichkeit für derartige Signale und eine relative Unempfindlichkeit für Störsignale zu erreichen.

Da die Spielfeld-Trennetze gewöhnlich mit einem verdrallten, gespannten Seil aufgehängt sind, läßt sich auch in dem Seil (1), Fig. 1, ein hochauflösender Drehmelder als mechanisch­ elektrischer Umsetzer (C, D) anordnen. Dieser arbeitet in bekannter Weise magnetisch oder optisch. Seine Drehimpulse werden zweckmäßig summiert oder integriert, und das so erzeugte Summen- oder Integralsignal wird dem Bandfilter und dann der weiteren Verarbeitung zugeführt. Da eine Spannungsänderung im Seil zu einer Torsion des verdrallten Seiles führt, läßt sich diese mit einem Drehmelder zur Erzeugung eines Spannungsmeldesignal ausnutzen. Wenn der Drehmelder richtungsabhängige Impulssignale abgibt, so werden diese zweckmäßig mit dementsprechenden Vorzeichen summiert oder integriert.

Die Vorrichtung ist insbes. für Tennis-, Tischtennis- und Volleyballnetze geeignet, wo Ball- bzw. Spielerberührungen zur Anwendung besonderer Spielregeln führen.

Claims (16)

1. Detektorvorrichtung zum Aufnehmen und signalisieren einer Stoßberührung eines Spielers oder Balles mit einem Spielfeld-Trennetzes (10), das stoßimpulsübertragend mit der Detektorvorrichtung verbunden ist, die jeweils einen aufgenommenen Stoßimpuls durch Personen wahrnehmbar signalisiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus mindestens einem mechanisch-elektrischen Umsetzer (A-E, 6; 61; 62) besteht, dessen Ausgangssignal einer Filtervorrichtung und einem Diskriminator (VG) zugeführt ist, der jeweils bei einer Erfüllung mindestens eines vorgebbaren Diskriminatorkriteriums (SW) eine Abgabe eines akustischen und/oder optische Detektionssignales steuert.

2. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz (10) über ein Abspannseil (1) oder ein Netzregulierband (2) mit dem oder den Umsetzer(n) (A-E) verbunden ist.

3. Detektorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (A, C-E) einerseits mit einem Ende des Seiles (1) oder Bandes (2) befestigt ist und andererseits an einer Seilstütze (12) oder bodenseitig oder an einem weiterlaufenden Seilabschnitt befestigt ist.

4. Detektorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (B) einenends im oberen Ende einer Stütze (12) eingesetzt und mit dieser verbunden ist und anderenends eine Seilumlenkung (15) trägt und mit seiner Wirkachse in Richtung einer Resultierenden der Seilkräfte orientiert ist.

5. Detektorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (A-E) ein zwischen seinen Befestigungen axial wirkender, mechanisch-elektrischer Geber (6) ist.

6. Detektorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber ein Dehnungsmeßstreifen (6) oder ein piezoelektrischer Geber ist, der auf einem Trägerkörper (20), in Richtung seiner Geber-Wirkachse zwischen Befestigungsenden, z. B. beidseitigen Ösen (21), des Trägerkörpers orientiert, aufgeklebt oder befestigt ist.

7. Detektorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (6) auf einen elastischen Trägerkörper (20) jeweils nahe dessen Befestigungsenden, z. B. Ösen (21), jeweils mit seinen mechanischen Wirkanschlüssen befestigt ist und der Geber (6) ein magnetodynamischer oder elektrodynamischer oder ein längenabhängiger optisch-elektrischer Sensor ist.

8. Detektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (A-E) mindestens einen transversal zum statischen Kraftverlauf des Seiles (1) oder Bandes (2), mit dem er verbunden ist, wirkenden mechanisch-elektrische Geber (60, 61) enthält.

9. Detektorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanisch-elektrische Geber (60, 61) ein piezoelektrischer Biegeumsetzer ist, der radial­ wirkschlüssig mit dem Seil (1) oder dem Band (2) verbunden ist.

10. Detektorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanisch-elektrische Geber (60, 61) ein sich über einen Seilabschnitt axial erstreckender an diesem gelagerter und mit seinen Wirkanschlüssen radial mit dem Seil (1) verbundener elektrodynamischer, magnetodynamicher oder längenabhängiger optisch-elektrischer Geber ist.

11. Detektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei transversale Geber (60, 61) umfangmäßig um das Seil (1) um ca. 90° versetzt angeordnet sind.

12. Detektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (1) aus verdrallten Adern besteht und in dem Seil (1) mindestens ein hochauflösender Torsionsmelder, z. B. Drehmelder, angeordnet ist, dessen Drehsignale einem Integrator oder Summierer richtungsabhängig zugeführt sind, dessen ausgangsseitiges Integral- oder Summensignal in der Filtervorrichtung zugeführt ist, das in einem oberen Frequenzbereich auf Zählschritte oder Integrationsschritte der Drehsignale glättend wirkt.

13. Detektorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebersignal einem Bandfilter oder Hochpaß (BF) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal dem Diskriminator (VG), der ein Schwellwertdetektor (VG) ist, zugeführt ist, dessen Ausgangssignal über einen monostabilen Impulsgenerator (IG) einen Tongenerator (TG) ansteuert, der einen akustischen Geber (5) speist, und/oder dessen Ausgangssignal eine optische Anzeige (4) ansteuert.

14. Detektorvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebersignale mehrerer Geber (60, 61) getrennt verstärkt und getrennt doppelweggleichgerichtet und addiert dem Bandfilter oder Hochpaß (BF) zugeführt sind.

15. Detektorvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Gebersignale über einen Eingangs-Multiplexer (MPX) einem Analog-Digital-Wandler (ADW) zugeführt sind, dessen digitalen Signale einem Mikroprozessor (MP) zyklisch gesteuert zugeführt sind und von diesem ausgewertet sind, wobei programmgesteuert eine Filterung und eine Diskriminierung bezüglich eines stoßbedingten Signalverlaufes erfolgt, und daß jeweils bei einer Diskriminierung eines Stoßsignalverlaufes der Mikroprozessor (MP) ausgangsseitig ein Tonfrequenzsignal an den akustischen Geber (6) und/oder ein Signal auf die optische Anzeige (4) abgibt.

16. Detektorvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung und die Diskriminierung, z. B. eine Schwellenhöhe und eine Bandfiltercharakteristik, durch über eine Tastatur (T) vorgebbare Parameter steuerbar sind.