EP1789148B1 - Schlagkraftmesseinrichtung - Google Patents

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EP1789148B1
EP1789148B1 EP05785120A EP05785120A EP1789148B1 EP 1789148 B1 EP1789148 B1 EP 1789148B1 EP 05785120 A EP05785120 A EP 05785120A EP 05785120 A EP05785120 A EP 05785120A EP 1789148 B1 EP1789148 B1 EP 1789148B1
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EP
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chambers
impact force
measuring means
force measuring
measuring
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Alt Marion
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Definitions

  • the present invention relates to a percussion force measuring device comprising a plurality of measuring chambers provided in an elastic material, which are arranged and configured such that an impact to be measured on at least one of the measuring chambers changes their volume, an outflow line connected to the measuring chambers and a sensor arranged in the outflow line.
  • the invention further relates to a combat vest, boxing gloves, an impact training device, and a competition and / or training evaluation device.
  • Such a percussion force measuring device is made EP 1 090 661 A1 known.
  • This document teaches to provide as a sensor a temperature-dependent resistor for measuring the flow in the discharge line.
  • Such sensors have several disadvantages. First, they are relatively expensive and relatively bulky, both of which are disadvantageous for the realization of enforceable on the market impact measuring devices. Far more problematic, however, is the inherent inertia of such sensors. In martial arts such as Taekwondo the fighters try to land according to certain rules with the hands or feet, with scores are rated only from a certain clout. Up to three or four hits per second are not uncommon, and an impact measuring device must be able to resolve these impacts and process them one by one.
  • the outflow line is only a closed branch line, which does not allow unimpeded outflow of the fluid.
  • this closed system is so gastight that set by inaccuracies or falling of the ambient pressure or heating of the gas by the body heat of the athlete measurement inaccuracies that do not allow a reproducible evaluation of the pressure measurement signals.
  • this object is achieved in that, in addition to the measuring chambers, further chambers are provided which are not connected to the discharge line with the sensor.
  • the further chambers can be designed substantially like the measuring chambers. But they are not connected via the discharge line to the pressure sensor.
  • the further chambers can be closed, for example, each by themselves or they can also be connected to the environment via separate outflow lines.
  • the measuring chambers and the further chambers may be provided in a plate-like measuring body, which is formed from the elastically yielding material.
  • the plate-like measuring body may for example be incorporated in the manner of a layer in a combat vest or it may be incorporated into a training device.
  • the plate-like design has the advantage that the measuring body can be made relatively thin. In addition, such a plate-like measuring body can be relatively easily manufactured.
  • the measuring chambers may be elongate and they may have a substantially constant cross-section. In the same way, the other chambers may be formed.
  • the measuring chambers and the further chambers can all be arranged in a common plane with, for example, substantially the same distance from the surface of the elastic material.
  • the measuring chambers and / or the further chamber may have a round cross-section with, for example, a diameter of about 2 to 7 mm, wherein the distance between the measuring chambers with each other and / or the other chambers is about 1 to 5 mm and wherein the measuring chamber and / or the further chambers are provided in a plate-like measuring body having a thickness of about 5 to 15 mm such that the distance from the impact side of the measuring body is at least 0.5 mm, preferably about 1 to 3 mm.
  • the round cross section it is also possible to provide an oval or a rectangular cross section for the measuring chambers. In particular, for manufacturing reasons, a round cross-section has been proven.
  • the discharge line is preferably formed with a round cross-section.
  • the discharge line may have a diameter of about 2 to 10 mm, preferably in the range of about 3 to 5 mm.
  • the dimensions for the diameter are to be understood in such a way that corresponding flow cross sections result for non-round cross sections.
  • a further layer can be provided only by further chambers, which ensures a better shock absorption.
  • the respective positionally parallel measuring chambers and further chambers of the different layers with an angle, for example of 90 °, relative to each other, as long as they are elongate measuring chambers.
  • the sensor may be a temperature, acceleration and / or position compensated sensor, in particular a pressure sensor.
  • an anemometer e.g. a temperature-dependent resistor, used for flow measurement. Due to the special arrangement of the measuring chambers and other chambers sufficient results can be achieved with such a sensor.
  • a significant problem with the use of a sensor in a percussion force measuring device is to ensure that the sensor only measures the pressure changes caused by the impact and in particular has no effect on combat movements such as impacts, etc., caused changes in position and accelerations have the sensor signal.
  • the pressure sensor can be a double-chip sensor, ie it can have two sensor elements connected electrically in antiparallel, of which only one is connected to the measuring chambers, and a semiconductor sensor can be provided.
  • the other sensor element which is not connected to the measuring chambers, may be connected to the environment.
  • the two sensor elements like twins, are essentially identical in design and substantially arranged in such a way that, provided they have the same cause, they produce the same signals. Due to the antiparallel electrical circuit of the individual sensor elements, position-dependent, caused by acceleration and / or temperarturverursachte sensor signals delete each other and it remains only the actual change in volume or pressure fluctuation due to the impact as a signal generated by the sensor.
  • the semiconductor sensor may comprise a semiconductor diaphragm whose deformation under pressure is used for pressure measurement.
  • the pressure sensor may have a measuring space, one wall of which is formed by the membrane and has a connection for connecting the outflow line, but otherwise is closed.
  • the discharge line can open into the measuring space, so that the discharge line is closed by the measuring space like a dead end.
  • the membrane may be open to the environment on its side opposite the measuring space. The pressure fluctuations are applied directly to the membrane and the relative pressure to the environment can be measured ("dynamic pressure measurement"). In this case, in a pressure sensor with two antiparallel-connected sensor elements only the membrane of a sensor element is connected to the discharge line.
  • the membrane of the second sensor element may be open to the environment on both sides, so that the membrane of the second sensor element only detects effects caused by temperature changes, changes in position and / or acceleration and compensates for the corresponding signals of the other sensor element.
  • the dynamic pressure measurement it is also possible instead of the dynamic pressure measurement to perform an indirect measurement of the pressure fluctuations based on the flow rate.
  • the pressure drop over a known throttle in the discharge line such as a diaphragm, a constriction, a Venturi distance, etc., measured.
  • the pressure drop can be used to determine the pressure fluctuation that caused this flow.
  • the compensated double-chip sensor can also be used for this measurement.
  • the one sensor element can measure the relative pressure between before the throttle and after the throttle while the other of the compensation is used. It is also possible with the one sensor element to measure the relative pressure against the environment upstream of the throttle and with the other sensor element the relative pressure against the environment downstream of the throttle, but To do this, connect the opposite sides of the membrane to the discharge line.
  • the pressure sensor is preferably highly sensitive and preferably has a measuring range of ⁇ 100 mbar, preferably a maximum of 75 mbar. Preferably, it is an absolute pressure sensor.
  • the present invention utilizes the pressure variations in the discharge conduit resulting from impact to measure the impact force rather than the flow rate through the discharge conduit.
  • the Ausström is open to the environment after the pressure sensor.
  • the fluid in the system can thus flow out through the discharge line into the environment, for example in the event of a blow or else during movement of the fighter, in the event of air pressure fluctuations or in the event of volume changes as a result of temperature change. Accordingly, the fluid can also flow back into the system through the discharge line.
  • the fluid flows off after the pressure sensor into a closed large-volume chamber.
  • the elastically yielding material is a plastic foam material having a high and fast resilience.
  • the resilience must be high enough and fast enough to accommodate the high beat frequency.
  • the approximately complete recovery after impact occurs in a period of less than 0.45, less than 0.3 s, and preferably in a period of 0.25 s and less.
  • a suitable plastic is, for example, polyurethane.
  • the discharge line can be formed at least partially by the elastically yielding material.
  • the outflow line can be made integral with the measuring chambers and / or the further chambers in the production, so it may for example be provided integrally with the plate-like measuring body.
  • the discharge line may be reinforced such that impacts applied to the discharge line in the respective reinforced area do not provide a hit indication.
  • the reinforcement may for example be provided such that a substantially pressure-resistant hose is used.
  • the impact force measuring device may further comprise a microprocessor, to which the measurement signals of the pressure sensor are transmitted and which is designed such that it can determine the impact quality therefrom.
  • the temporal change of the pressure in the outflow line can be the measure to be evaluated, from which the impact quality can be determined.
  • the slope of the time derivative of the pressure blows and impact forces can be distinguished.
  • the impact quality affects the power and, on the other hand, the speed of the hit.
  • the impact force is the relevant criterion for the assessment, for example, in Taekwondo.
  • the evaluation is done by a score based on the impact of landings hit.
  • the microprocessor can be configured such that it only identifies measurement signals as shock when a threshold value is exceeded and further evaluates them.
  • This microprocessor threshold is used to eliminate pressure fluctuations that occur as a result of the athlete's movements or extremely weak touches. In this way, the microprocessor only counts when the pressure exceeds this threshold.
  • the microprocessor may be configured to divide impacts into different categories depending on the force applied during impact. For example, in Taekwondo, punches are scored only when a certain minimum impact force, which is typically based on weight classes, is exceeded. Accordingly, the impact force measuring device or the microprocessor is favorably designed so that it only recognizes a point when this minimum value is exceeded. If necessary, several points can be awarded per stroke if the stroke is executed particularly strongly.
  • the impact force measuring device is thus able to objectively award points per stroke.
  • the microprocessor may be designed such that it has an evaluation routine, which subjects the measurement signals to a Fourier transformation or integration.
  • the Fourier analysis is particularly favorable, because it is very well possible to analyze the waveform of the beats and derive indications for training in particular. So, in general, between fast, i. technically good, slow and pushing strokes are distinguished.
  • the measurement signal rises abruptly after a beat, and then oscillates in a subdued manner around the offset voltage of the pressure sensor.
  • the Fourier transformation is particularly suitable for evaluating such a measurement signal. Just for the determination of the impact force, a surface calculation after a full-wave rectification of the curve is sufficient. Other evaluation methods are also conceivable. Again, this feature is considered to be inventive in its own right.
  • a buffer may be provided for buffering measurement signals prior to processing by the microprocessor. It is favorable to also utilize those portions of the measurement signal which are detected before the microprocessor threshold value is exceeded. In this way, the entire increase immediately after the blow can be used for the evaluation. As soon as the microprocessor has identified a measurement signal as a beat when the microprocessor threshold value is exceeded, it reads out earlier values from the buffer memory and includes them in the evaluation.
  • the buffer memory can be a ring buffer.
  • the invention further relates to a combat vest, boxing gloves or a stroke training device, for.
  • a combat vest boxing gloves or a stroke training device
  • a sandbag or punching bag comprising a impact force measuring device according to the present invention.
  • the invention is particularly applicable to boxing gloves. Boxing is very vulnerable to a high degree. So it always comes back to heavy Head injuries due to blows to the head.
  • the use of boxing gloves with an impact measuring device allows an objective evaluation of hits regardless of the effect that a hit shows on an opponent.
  • the impact force measuring device can be arranged very close to the fist in the boxing glove and outside the impact force measuring device can be provided very good padding, which can significantly minimize the impact of the hits in the opponent.
  • the invention further relates to a competition and / or training evaluation device for use with two combat vests to be worn by martial artists according to the present invention and a computer to which the batting data of the two combat vests are fed, the computer being designed such that it is suitable To record beat data, to calculate scoring points from the batting data and to further process the scoring points assigned to the individual fighters and finally to determine the winner. In this way, a very objective combat evaluation can be realized.
  • the Fig. 1 is a combat vest for Taekwondo shown.
  • the combat vest 2 has an integrated impact force measuring device 4.
  • the impact force measuring device 4 consists essentially of a plate or mat-like measuring body 6, which is incorporated into the textile material of the combat vest 2 or is arranged on the textile material on the inside or the outside of the combat vest 2.
  • the plate-like measuring body 6 is arranged in the textile material of the combat vest, which is represented by the broken lines.
  • the plate-like measuring body 6 is connected by means of two discharge lines 8 to a measuring device 10.
  • the measuring device 10 has a pressure sensor 12 and a processing and / or transmitting device 14.
  • the pressure sensor 12 is connected via a short line piece 16 with the environment. That is to say, the impact force measuring device 4 of the figures is an "open system", ie the measuring chambers arranged in the measuring body 6 are in substantially unobstructed fluid communication via the discharge lines 8, the pressure sensor 12 and the discharge line 16 from the pressure sensor 12.
  • the pressure sensor 12 essentially measures only the pressure fluctuation in the fluid, which is vibrationally excited by the impact on the measuring body 6, through the outflow lines 8.
  • the pressure sensor 12 closes off the discharge line 8 and the short line piece 16 provides a reference ambient pressure connection to the pressure sensor 12.
  • the pressure sensor 12 used is a highly sensitive pressure sensor, preferably an absolute pressure sensor with a relatively low measuring range, for example up to less than 100 mb. Particularly suitable is a low pressure sensor, the ACLA series of ASensTec GmbH in double-chip technology with amplifier has been found to be particularly suitable. These sensors meet the general requirements for sensors for this application, ie position independence, precision, long-term stability and temperature compensation. The sensors will be described below with reference to FIGS FIGS. 4 and 5 described in more detail.
  • An electronic compensation for the elimination of environmental influences, measurement errors, etc. may also be provided in the processing and / or transmitting device 14.
  • the discharge lines 8 from the measuring body to the pressure sensor 12 are amplified, so that impacts on these discharge lines 8 do not produce a fluid signal at the pressure sensor 12 and thus are not detected.
  • the pressure sensor 12 and the processing and / or transmitting device 14 are preferably arranged on the back, for example, in the region of the shoulder or the neck of the vest 2, as far away as possible from the set of matches for the specific sport. Accordingly, the measuring range of the measuring body 6 preferably covers exactly the corresponding parts of the hit.
  • the vest 2 is preferably designed as a protective vest to mitigate the effect of the hits on the body.
  • the vest 2 has straps 18, with which it can be worn over the shoulder. It also has fastening straps 20, which are suitable with corresponding counterparts 22 to securely attach the vest to the body.
  • the measuring signals of the pressure sensor 12 are transmitted either directly to an external evaluation circuit.
  • a radio link is suitable, for example in blue-tooth technology or any other type of radio link.
  • cable connection especially when as in fencing only movements are carried out in one direction or when the impact force measuring device is used in a fixed training device. It is also possible to save the measurement data only and only read out and evaluate after the fight. It is also possible to evaluate the measuring signals in the processing and / or transmitting device 14 and to send only the evaluated results.
  • the power requirement of the impact force measuring device 4 can be covered, for example, by means of an entrained battery, etc.
  • the processing and / or transmitting device 14 may essentially have a structure in which, depending on the type of the pressure sensor 12, the measuring signals of the pressure sensor 12 are supplied via an amplifier to an AD converter.
  • Amplifier and AD converter are optional and at least dispensable if the pressure sensor 12 has its own amplifier and / or already outputs digital signals.
  • the digitized measurement signals are fed to a buffer memory, for example a ring memory, and it is essentially simultaneously checked whether a predetermined threshold value is exceeded, above which a measurement signal is identified as a "beat".
  • This threshold should be chosen so that usual pressure fluctuations, which are z. B. as a result of the movements of the fighter, not to be understood as a "blow".
  • this threshold value is exceeded, the measuring signals of a specific predetermined measuring interval are used for calculating and evaluating the beat.
  • this measurement interval also includes measurement signals from a period before the threshold is exceeded in order to evaluate the total increase in the measurement signal, which contains essential information about the impact.
  • the actual evaluation can then take place, for example, by means of a Fourier analysis or by an area calculation after a full-wave rectification of the curve, preferably by the offset voltage of the pressure sensor 12 as a zero value.
  • the data thus obtained are reproducible and, after a corresponding calibration, can give the impact force in kP of the corresponding impact exactly.
  • the measuring body 6 is made of an elastic, well-restoring plastic, for example polyurethane PU. Particularly suitable is a foamed plastic has been found, as it is also used for the production of elastic upholstery, for example in the automotive and furniture industry.
  • the solid material preferably has a density of 200 to 600 kg / m 3 and a Shore A hardness of 20 to 50, possibly also up to about 80 or about 90.
  • a suitable material is for example Elastofoam I 309/098 / OF the company Elastogran with a molding density of 200 to 600 kg / m 3 with an elastic integral foam part.
  • An alternative material is crosslinked rubber-like materials that can be used foamed or unfoamed.
  • Such a material is, for example, crosslinked thermoplastic elastomer, TPE-V.
  • the material can be fully cross-linked or partially cross-linked, eg to about 98% cross-linked. It can be a crosslinked PP-EPDM alloy, such as is offered for example under the trade name Forprene used.
  • the measuring body 6 - whether foamed or unfoamed - preferably has a Shore hardness of about 30 to 70, 40 to 60, 45 to 55 or about 50. Such Shore hardness can be achieved with different Shore hardness of the starting material in foamed materials. With foamed material, a specific weight of about 0.76 kg / dm 3 of the measuring body 6 can be achieved, with solid material of about 0.98 kg / dm 3 .
  • the measuring body 6 has a plate-like or mat-like shape and is relatively flat so that it can be easily incorporated in a combat vest, etc. A thickness of about 7-9 mm, preferably 8mm, has been found suitable.
  • measuring chambers 24 are formed, which extend substantially over the entire length of the measuring body 6.
  • the measuring chambers 24 open at 26 in the arranged in the measuring body 6 Part 28 of the Ausströmtechnisch 8.
  • a throttle may be provided at this mouth. However, it seems to be preferred if no throttling points are provided in the system to allow as undisturbed as possible flow.
  • the part 28 of the discharge line 8 fulfills the function of a manifold. In the Fig. 2 open both ends of the measuring chamber 24 in the discharge line 8.
  • You can also connect the other chambers to a (not shown) Ausström ein and supply them to its own pressure sensor. This can increase the system redundancy and realize a better and more accurate impact evaluation.
  • Measuring chambers 24 and also further chambers 30 with a substantially uniform longitudinal cross-section in the longitudinal direction, which is circular, for example, have been found to be preferred in terms of manufacturing technology and with respect to the measurement signal quality.
  • a suitable diameter for the chambers is about 5 mm, a suitable distance between two chambers is about 3 mm.
  • the present invention measures the pressure fluctuations resulting from the swinging of the measuring body 6, and not just the singular pressure build-up as measured in the prior art with pressure sensors for "closed systems".
  • Fig. 3 shows a section through the measuring body 6 of Fig. 2 along the line AA.
  • the measuring body 6 In the section of the Fig. 3 can be seen the measuring body 6 and arranged in a regular sequence measuring chambers 26 and other chambers 30.
  • the chambers and 34 denotes a web between two chambers 32.
  • Fig. 4 shows a schematic section through a pressure sensor 12 in dual-chip technology.
  • a housing having two shell halves 36, 38 can be seen on either side of a circuit board 40.
  • the circuit board 40 can be made of any suitable material, a preferred material being ceramic material. From the circuit board 40 is a connection line 42, via which the sensor 12 is supplied with power, but also the measurement data are forwarded. On the circuit board 40 are substantially aligned with each other 2 sensor elements 44, 46 are arranged. Furthermore, one recognizes further components 48, which may in particular have an amplifier.
  • the "stems" 50 with which the sensor elements 44, 46 are connected to the circuit board 40, are a permanently elastic adhesive, with which the sensor elements 44, 46 are glued to the circuit board 40.
  • the mechanical effects of the shocks on the sensor elements 44, 46 can be damped relatively well, or the sensor elements 44, 46 thereof are relatively well decoupled, which increases the accuracy and the sensor elements 44, 46 additionally protects against excessive vibration.
  • the two shell halves 36, 38 close tightly against the circuit board 40, so that on both sides of the circuit board 40, a space 52, 54 is formed.
  • the spaces 52, 54 are sealed against each other and for each space 52, 54 is a terminal 56, 58, e.g. for the discharge line 8, provided.
  • a sensor element 44, 46 shows Fig. 5 a pressure sensor 12 in single-chip technology.
  • a pressure sensor 12 in single chip technology in the present invention, eg with a separate eg electronic temperature, acceleration and / or position compensation.
  • the sensor element 46 is similar to that in FIG Fig. 4 on a solid base, such as a circuit board 40, fixed with a permanently elastic adhesive.
  • the sensor element 46 has essentially two plate-like interconnected sensor halves 60, 62.
  • a recess 64 is etched by anisotropic etching, so that in the region of this recess 64, only a relatively thin measuring diaphragm 66 is present, which is typically a rectangular or square in plan view Has shape. 4 tensile or compressive stress-dependent resistors are provided on the diaphragm 66 and interconnected in the manner of a Wheatstone bridge. Thus, the slightest deformations of the diaphragm 66 can be measured.
  • the lower sensor half 62 protects the diaphragm 66 and stabilizes it.
  • the two sensor halves 60, 62 are firmly connected to each other.
  • the lower and upper sensor halves 60, 62 behave as if they consisted of a single single crystal.
  • the recess or the measuring chamber 64 can be connected to a (not shown) terminal.
  • the space 52 on the other side of the membrane 66 is in contact with the environment through the passage 70, so that the sensor element 46 measures the relative pressure in the measuring space 64 to the environment ("dynamic pressure measurement").
  • the double-chip sensor 12 and the sensor element 46 of the Fig. 4 be used for ram pressure measurement when the discharge line 8 is connected to the terminal 58 and the terminal 56 is in contact, for example, with the line 16 with the environment. If a shock strikes the measuring body 6, the relative pressure to the environment and in particular the pressure rise or the temporal pressure curve can be measured with the sensor element 46 and used for impact evaluation.
  • the membrane 66 of the second sensor element 44 is in contact only with the terminal 56, so that the pressure on both sides of the membrane is ideally the same.
  • the membrane 66 of the second sensor element 44 is aligned substantially parallel and in a plane with that of the first sensor element 46. Accordingly, it learns all the other influencing variables, which also experiences the first sensor element 46, but disturb the measurement result and are therefore undesirable, such as acceleration, temperature change, position change, etc. By a simple electrically antiparallel circuit of the two sensor elements to each other, these disturbances can be simple and reliable be compensated.
  • the transmitted or transmitted by cable data are preferably forwarded for example via a receiving module to a computer, such as a conventional personal computer and evaluated there.
  • a computer such as a conventional personal computer and evaluated there.
  • On the computer for example, runs a program that includes the framework conditions of a competition such as lap times, break times, etc., and the different weight classes and the evaluation of the strokes possibly also weight class dependent.
  • the data of martial artists' combat vests are processed by the PC so that the PC can display a current score of the fight between the two martial artists.
  • the data is transmitted in substantially real time to the PC or possibly to multiple PCs so that the referee can compare a strike detected by the impact force meter with what they actually see or hear from the martial artists.
  • the referee (s) are thus able to check the plausibility of the measurement results of the impact force measuring device 4.
  • the program on the PC may also be designed to handle the entire tournament schedule with all of the pre-fight, quarterfinal, semi-final and final matches, depending on which mode the tournament is running and, accordingly, the entire tournament, including the draw of the martial artists and the Manage the result lists.
  • the processing and / or transmitting device 14 or the PC may also be able to perform a data analysis of the stroke characteristics, for example, to distinguish the training for training control the strokes for fast, good technical or slow or pushing strokes, creating a very immediate Feedback for the trainee in terms of the quality of the blows and not only in terms of maximum impact force. Corresponding data can of course also be recorded during a competition and used for further training control.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlagkraftmesseinrichtung aufweisend mehrere in einem elastischen Material vorgesehene Messkammern, die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass ein zu messender Schlag auf mindestens eine der Messkammern deren Volumen verändert, eine an die Messkammern angeschlossene Ausströmleitung und einen in der Ausströmleitung angeordneten Sensor.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Kampfweste, Boxhandschuhe, ein Schlag-Trainingsgerät, und eine Wettkampf- und/oder Trainingsauswerteeinrichtung.
  • Eine derartige Schlagkraftmesseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP 1 090 661 A1 bekannt. Diese Schrift lehrt, als Sensor einen temperaturabhängigen Widerstand zur Messung der Strömung in der Ausströmleitung vorzusehen. Derartige Sensoren haben verschiedene Nachteile. Zum einen sind sie relativ teuer und relativ voluminös, was beides zur Realisierung von auf dem Markt durchsetzbaren Schlagkraftmesseinrichtungen von Nachteil ist. Weitaus problematischer ist aber die derartigen Sensoren innewohnende Trägheit. Bei Kampfsportarten wie beispielsweise Taekwondo versuchen die Kämpfer, nach bestimmten Regeln mit den Händen oder den Füßen Treffer zu landen, wobei Treffer nur ab einer bestimmten Schlagkraft gewertet werden. Bis zu drei oder vier Treffer pro Sekunde sind dabei keine Seltenheit, und eine Schlagkraftmesseinrichtung muss in der Lage sein, diese Schläge aufzulösen und einzeln zu verarbeiten. Bei einer derart hohen Schlagfrequenz kommt man jedoch in den Grenzbereich, in dem derartige temperaturabhängige Widerstände noch sinnvoll einsetzbar sind, und während manche Einzelereignisse noch individuell aufgelöst werden können, werden andere zu einem Schlagereignis verschmolzen. Derart unzuverlässige Schlagkraftmesseinrichtungen lassen sich in der Praxis nicht einsetzen und sind untauglich.
  • Das in EP 1 090 661 A1 beschriebene "offene System", bei dem das im System befindliche Fluid bei der Messung aus dem System im wesentlichen ungehindert abströmen kann und nach dem Ende des Schlags auch typischerweise wieder durch die Ausströmleitung in das System zurückströmt, ist eine Weiterentwicklung der in EP 1 033 152 B1 beschriebenen Schlagkraftmesseinrichtung der gleichen Entwicklergruppe, die aufgegeben wurde, weil sie sich als zu unzuverlässig herausgestellt hat. Insbesondere ist in EP 1 033 152 B1 ein "geschlossenes System" mit einem Druckmesssensor beschrieben, bei dem das Fluid aus der Ausströmleitung nicht aus dem System abströmen kann, sondern in dem System gehalten ist. Die Ausströmleitung könnte auch weggelassen werden, sie dient lediglich dazu, den Drucksensor räumlich entfernt von dem Schlagbereich zu positionieren, um eine Verletzung der Kampfsportler durch den harten Sensor zu vermeiden. Hier ist die Ausströmleitung lediglich eine geschlossenen Stichleitung, die ein ungehindertes Abströmen des Fluids nicht erlaubt. Es wird zwar in der Schrift vorgeschlagen, im System mit Umgebungsdruck zu arbeiten, da ansonsten der Aufbau absolut gasdicht sein müsste. Dennoch ist dieses geschlossene System so gasdicht, dass sich durch Steigen oder Fallen des Umgebungsdrucks oder eine Erwärmung des Gases durch die Körperwärme des Sportlers Messungenauigkeiten einstellen, die eine reproduzierbare Auswertung der Druckmesssignale nicht zulassen.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlagkraftmesseinrichtung bereitzustellen, mit der zuverlässig Einzelschläge hoher Schlagfrequenz aufgelöst werden können und die die mit dem geschlossenen System einhergehenden Nachteile vermeidet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass neben den Messkammern weitere Kammern vorgesehen sind, die nicht an die Ausströmleitung mit dem Sensor angeschlossen sind.
  • Es hat sich überraschend gezeigt, dass bei einer solchen abwechselnden Anordnung von Messkammern und weiteren Kammern ein besonders gut auswertbares und informationshaltiges Messsignal von dem Drucksensor generiert wird. Insbesondere ist es mit einer derartigen Anordnung möglich, Schläge in ihrer zeitlichen Abfolge und ihrer Schlagkraft feiner auszulösen. Die weiteren Kammern können im wesentlichen so wie die Messkammern ausgebildet sein. Sie sind aber nicht über die Ausströmleitung an den Drucksensor angeschlossen. Die weiteren Kammern können z.B. jeweils für sich selbst abgeschlossen sein oder sie können auch über separate Ausströmleitungen mit der Umgebung in Verbindung stehen.
  • Die Messkammern und die weiteren Kammern können in einem plattenartigen Messkörper vorgesehen sein, der aus dem elastisch nachgiebigen Material gebildet ist. Der plattenartige Messkörper kann beispielsweise in der Art einer Schicht in eine Kampfweste eingearbeitet sein oder er kann in ein Trainingsgerät eingearbeitet sein. Die plattenartige Ausbildung hat den Vorteil, dass der Messkörper relativ dünn ausgebildet sein kann. Außerdem kann ein derartiger plattenartiger Messkörper relativ einfach hergestellt werden.
  • Die Messkammern können länglich sein und sie können einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen. In gleicher Weise können auch die weiteren Kammern geformt sein.
  • Die Messkammern und die weiteren Kammern können alle in einer gemeinsamen Ebene mit beispielsweise im Wesentlich gleichem Abstand von der Oberfläche des elastischen Materials angeordnet sein.
  • Die Messkammern und/oder auch die weitere Kammer können einen runden Querschnitt mit beispielsweise einem Durchmesser von etwa 2 bis 7 mm aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Messkammern untereinander und/oder den weiteren Kammern etwa 1 bis 5 mm beträgt und wobei die Messkammer und/oder die weiteren Kammern in einem plattenartigen Messkörper mit einer Stärke von etwa 5 bis 15 mm derart vorgesehen sind, dass der Abstand von der Schlagseite des Messkörpers mindestens 0,5 mm vorzugsweise etwa 1 bis 3 mm beträgt. Anstelle des runden Querschnitts kann auch ein ovaler oder ein rechteckiger Querschnitt für die Messkammern vorgesehen sein. Insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen hat sich ein runder Querschnitt bewährt. Ebenso ist die Ausströmleitung vorzugsweise mit einem runden Querschnitt ausgebildet. Die Ausströmleitung kann einen Durchmesser von etwa 2 bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von etwa 3 bis 5 mm aufweisen. Im Falle von nicht runden Querschnitten sind die Maßangaben für den Durchmesser so zu verstehen, dass sich entsprechende Strömungsquerschnitte bei nicht runden Querschnitten ergeben. Es ist auch möglich, mehrere Lagen von Messkammern und/oder weiteren Kammern übereinander vorzusehen, beispielsweise kann eine weitere Lage lediglich von weiteren Kammern vorgesehen sein, die für eine bessere Schlagdämpfung sorgt. Es ist auch möglich, die jeweils lageweise parallelen Messkammern und weiteren Kammern der unterschiedlichen Lagen mit einem Winkel, beispielsweise von 90°, relativ zueinander vorzusehen, sofern es sich um längliche Messkammern handelt.
  • Der Sensor kann ein temperatur-, beschleunigungs- und/oder lagekompensierter Sensor, insbesondere ein Drucksensor, sein. Es kann aber auch ein Anemometer, z.B. ein temperaturabhängiger Widerstand, zur Strömungsmessung verwendet werden. Durch die spezielle Anordnung der Messkammern und weiteren Kammern können auch mit einem solchen Sensor ausreichende Ergebnisse erzielt werden.
  • Ein wesentliches Problem bei der Verwendung eines Sensors in einer Schlagkraftmesseinrichtung ist es, dafür zu sorgen, dass mit dem Sensor lediglich die durch den Schlag verursachten Druckänderungen gemessen werden und insbesondere durch die Kampfhandlungen, wie Schläge, etc., verursachten Lageänderungen und Beschleunigungen keine Auswirkung auf das Sensorsignal haben.
  • Der Drucksensor kann ein Doppelchipsensor sein, d.h. er kann zwei elektrisch antiparallel geschaltete Sensorelemente aufweisen, von denen nur eines an die Messkammern angeschlossen ist, und es kann ein Halbleitersensor vorgesehen sein. Das andere Sensorelement, das nicht an die Messkammern angeschlossen ist, kann an die Umgebung angeschlossen sein. Die beiden Sensorelemente sind wie Zwillinge im Wesentlichen identisch ausgebildet und im Wesentlichen so angeordnet, dass sie gleiche Ursache vorausgesetzt gleiche Signale erzeugen. Durch die antiparallele elektrische Schaltung der einzelnen Sensorelemente löschen sich lagebedingte, durch Beschleunigung verursachte und/oder temperarturverursachte Sensorsignale gegenseitig aus und es bleibt nur die tatsächlich auf den Schlag zurückgehende Volumenänderung bzw. Druckschwankung als vom Sensor erzeugtes Signal. Der Halbleitersensor kann eine Halbleitermembran aufweisen, deren Verformung unter Druckeinfluß zur Druckmessung herangezogen wird. Der Drucksensor kann einen Messraum aufweisen, dessen eine Wand von der Membran gebildet ist und der einen Anschluß zum Anschließen der Ausströmleitung aufweist, aber ansonsten geschlossen ist. Insbesondere kann die Ausströmleitung in den Messraum münden, so dass die Ausströmleitung durch den Messraum wie eine Sackgasse verschlossen ist. Die Membran kann auf ihrer dem Messraum entgegengesetzten Seite zur Umgebung offen sein. Die Druckschwankungen werden so direkt auf die Membran aufgebracht und der Relativdruck zur Umgebung kann gemessen werden ("Staudruckmessung"). Dabei ist bei einem Drucksensor mit zwei antiparallel geschalteten Sensorelementen lediglich die Membran des einen Sensorelements an die Ausströmleitung angeschlossen. Die Membran des zweiten Sensorelements kann beidseitig zur Umgebung offen sein, so dass die Membran des zweiten Sensorelements lediglich durch Temperaturänderungen, Lageänderungen und/oder Beschleunigung verursachte Effekte erfasst und die korrespondierenden Signale des anderen Sensorelements kompensiert. Dieses Merkmal, d.h. die Verwendung eines Drucksensors mit zwei elektrisch antiparallel geschalteten Sensorelementen als ein Drucksensor für eine Schlagkraftmesseinrichtung, wird für sich alleine betrachtet, d.h. ohne alle oder mit nur einem Teil der Merkmale des Anspruchs 1 als erfinderisch angesehen.
  • Es ist auch möglich statt der Staudruckmessung eine indirekte Messung der Druckschwankungen anhand der Durchflußmenge durchzuführen. Dazu wird der Druckabfall über eine bekannte Drossel in der Ausströmleitung, z.B. eine Blende, eine Verengung, eine Venturistrecke etc., gemessen. Aus dem Druckabfall lässt sich die Druckschwankung bestimmen, die diese Strömung verursacht hat. Auch für diese Messung kann der kompensierte Doppelchipsensor verwendet werden. Z.B. kann das eine Sensorelement den Relativdruck zwischen vor der Drossel und nach der Drossel messen während der andere der Kompensation dient. Man kann auch mit dem einen Sensorelement den Relativdruck gegen die Umgebung vor der Drossel und mit dem anderen Sensorelement den Relativdruck gegen die Umgebung nach der Drossel messen, aber dazu die jeweils entgegengesetzten Seiten der Membran an die Ausströmleitung anschließen.
  • Es können mehrere Ausströmleitungen und/oder mehrere Drucksensoren der Schlagkraftmesseinrichtung vorgesehen sein. Der Drucksensor ist vorzugsweise hoch empfindlich und hat bevorzugt einen Messbereich von <100 mbar, bevorzugt maximal 75 mbar. Vorzugsweise handelt es sich um einen Absolutdrucksensor. Die vorliegende Erfindung nutzt also die sich durch einen Schlag ergebenden Druckschwankungen in der Ausströmleitung zur Messung der Schlagkraft anstelle der Strömungsmenge durch die Ausströmleitung.
  • Vorzugsweise ist die Ausströmleitung nach dem Drucksensor zur Umgebung hin geöffnet. Das Fluid in dem System kann somit durch die Ausströmleitung in die Umgebung abströmen, beispielsweise bei einem Schlag oder aber auch bei einer Bewegung des Kämpfers, bei Luftdruckschwankungen oder bei Volumenänderungen infolge von Temperaturveränderung. Entsprechend kann das Fluid durch die Ausströmleitung auch wieder in das System zurück strömen. Vorstellbar ist aber generell auch, dass das Fluid nach dem Drucksensor in eine geschlossene großvolumige Kammer abströmt.
  • Vorzugsweise ist das elastisch nachgiebige Material ein Kunststoffschaummaterial mit einer hohen und schnellen Rückstellfähigkeit. Insbesondere muss die Rückstellfähigkeit hoch genug und schnell genug sein, um die hohe Schlagfrequenz aufzunehmen. Vorzugsweise erfolgt die annähernd vollständige Rückstellung nach einem Schlag in einem Zeitraum von weniger als 0,45, weniger als 0,3 s und vorzugsweise in einem Zeitraum von 0,25 s und weniger. Ein geeigneter Kunststoff ist beispielsweise Polyurethan.
  • Die Ausströmleitung kann mindestens bereichsweise von dem elastisch nachgiebigen Material gebildet sein. Insbesondere kann die Ausströmleitung integral mit den Messkammern und/oder den weiteren Kammern bei der Herstellung mit hergestellt werden, so kann sie beispielsweise in den plattenartigen Messkörper integral mit vorgesehen sein.
  • Die Ausströmleitung kann derart verstärkt sein, dass auf die Ausströmleitung in dem betreffenden verstärkten Bereich aufgebrachte Schläge keine Trefferanzeige liefern. Die Verstärkung kann beispielsweise derart vorgesehen sein, dass ein im wesentlichen druckfester Schlauch verwendet wird.
  • Die Schlagkraftmesseinrichtung kann ferner einen Mikroprozessor aufweisen, an den die Messsignale des Drucksensors übermittelt werden und der derart ausgebildet ist, dass er daraus die Schlagqualität bestimmen kann. Insbesondere kann die zeitliche Änderung des Drucks in der Ausströmleitung das auszuwertende Maß sein, aus dem sich die Schlagqualität bestimmen lässt. So lassen sich an der Steigung der zeitlichen Ableitung des Drucks Schläge und Schlagkräfte unterscheiden. Die Schlagqualität betrifft zum einen die Kraft und zum anderen die Geschwindigkeit des ausgeführten Schlags. Insbesondere ist die Schlagkraft beispielsweise bei Taekwondo das einschlägige Kriterium für die Bewertung. Insbesondere erfolgt die Bewertung durch eine Punktvergabe, die auf der Schlagkraft gelandeter Treffer basiert.
  • Der Mikroprozessor kann derart ausgebildet sein, dass er Messsignale erst bei Überschreitung eines Schwellenwerts als Schlag identifiziert und weiter auswertet. Dieser Mikroprozessorschwellenwert dient dazu, Druckschwankungen, die durch Ausströmen bei der Bewegung des Sportlers oder infolge extrem schwacher Berührungen auftreten, von vornherein auszusondern. Auf dieses Weise rechnet der Mikroprozessor nur dann, wenn der Druck diesen Schwellenwert überschreitet.
  • Der Mikroprozessor kann derart ausgebildet sein, dass er Schläge je nach der beim Schlag aufgebrachten Kraft in unterschiedliche Kategorien einteilen kann. So werden bei Taekwondo Schläge erst bei Überschreiten einer bestimmten Mindestschlagkraft, die typischerweise gewichtsklassenabhängig ist, gewertet. Entsprechend ist die Schlagkraftmesseinrichtung bzw. der Mikroprozessor günstigerweise so ausgebildet, dass er einen Punkt erst dann zuerkennt, wenn dieser Mindestwert überschritten ist. Pro Schlag können ggf. auch mehrere Punkte vergeben werden, wenn der Schlag besonders kräftig ausgeführt wird.
  • Die Schlagkraftmesseinrichtung ist somit in der Lage, objektiv Punkte pro Schlag zu vergeben.
  • Der Mikroprozessor kann derart ausgebildet sein, dass er eine Auswerteroutine aufweist, welche die Messsignale einer Fourier-Transformation oder einer Integration unterwirft. Die Fourier-Analyse ist besonders günstig, weil es mit ihr sehr gut möglich ist, die Kurvenform der Schläge zu analysieren und daraus Hinweise insbesondere für das Training herzuleiten. So kann generell zwischen schnellen, d.h. technisch guten, langsamen und schiebenden Schlägen unterschieden werden. Das Messsignal steigt nach einem Schlag abrupt an, und oszilliert dann gedämpft um die Offsetspannung des Drucksensors. Die Fourier-Transformation ist besonderes geeignet, ein derartiges Messsignal auszuwerten. Allein für die Bestimmung der Schlagkraft reicht eine Flächenberechnung nach einer Vollweggleichrichtung der Kurve aus. Andere Auswertverfahren sind ebenfalls vorstellbar. Auch dieses Merkmal wird für sich alleine betrachtet als erfinderisch angesehen.
  • Es kann ein Pufferspeicher zur Zwischenspeicherung von Messsignalen vor der Verarbeitung durch den Mikroprozessor vorgesehen sein. Es ist günstig, auch diejenigen Anteile des Messsignals mit zu verwerten, die vor dem Überschreiten des Mikroprozessorschwellenwerts erfasst werden. Auf diese Weise kann der gesamte Anstieg unmittelbar nach dem Schlag zur Auswertung mit herangezogen werden. Sobald der Mikroprozessor bei der Überschreitung des Mikroprozessorschwellenwerts ein Messsignal als Schlag identifiziert hat, liest er frühere Werte aus dem Pufferspeicher aus und bezieht sie mit in die Auswertung ein.
  • Der Pufferspeicher kann ein Ringspeicher sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Kampfweste, Boxhandschuhe bzw. ein Schlag-Trainingsgerät, z. B. einen Sandsack oder Boxsack, aufweisend eine Schlagkraftmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung ist insbesondere auch für Boxhandschuhe anwendbar. Der Boxsport ist in einem hohen Maße verletzungsträchtig. So kommt es immer wieder zu schweren Kopfverletzungen durch Schläge auf den Kopf. Die Verwendung von Boxhandschuhen mit einer Schlagkraftmesseinrichtung erlaubt eine objektive Trefferauswertung unabhängig von der Wirkung, die ein Treffer bei einem Gegner zeigt. So kann beispielsweise die Schlagkraftmesseinrichtung sehr nahe bei der Faust in dem Boxhandschuh angeordnet sein und außerhalb der Schlagkraftmesseinrichtung kann eine sehr gute Polsterung vorgesehen sein, die die Auswirkung der Treffer bei dem Gegner erheblich minimieren kann.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Wettkampf- und/oder Trainingsauswerteeinrichtung zur Verwendung mit zwei von Kampfsportlern zu tragenden Kampfwesten gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Computer, dem die Schlagdaten der beiden Kampfwesten zugeleitet werden, wobei der Computer derart ausgebildet ist, dass er geeignet ist, die Schlagdaten zu erfassen, aus den Schlagdaten Wertungspunkte zu berechnen und die Wertungspunkte den einzelnen Kämpfern zugeordnet weiter zu verarbeiten und schließlich den Sieger zu ermitteln. Auf diese Weise lässt sich eine sehr objektive Kampfauswertung realisieren.
  • Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Kampfweste für eine Kampfsportart wie bei- spielsweise Taekwondo;
    Fig. 2
    eine vergrößerte Darstellung der Schlagkraftmesseinrichtung in der Kampfweste von Fig. 1;
    Fig. 3
    einen Schnitt durch den Messkörper der Schlagkraftmesseinrichtung von Fig. 2 entlang der Linie A-A;
    Fig. 4
    einen schematischen Schnitt durch eine Drucksensor in Doppelchip- Technologie; und
    Fig. 5
    einen schematischen Schnitt durch einen Drucksensor in Einzelchip- Technologie
  • In der Fig. 1 ist eine Kampfweste für Taekwondo gezeigt. Die Kampfweste 2 weist eine integrierte Schlagkraftmesseinrichtung 4 auf. Die Schlagkraftmesseinrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einem platten- oder mattenartigen Messkörper 6, der in das Textilmaterial der Kampfweste 2 eingearbeitet ist oder auf dem Textilmaterial an der Innenseite oder der Außenseite der Kampfweste 2 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der plattenartige Messkörper 6 im Textilmaterial der Kampfweste angeordnet, was durch die unterbrochenen Linien dargestellt ist.
  • Der plattenartige Messkörper 6 ist mittels zweier Ausströmleitungen 8 an einer Messeinrichtung 10 angeschlossen. Insbesondere weist die Messeinrichtung 10 einen Drucksensor 12 und eine Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 auf. Der Drucksensor 12 ist über ein kurzes Leitungsstück 16 mit der Umgebung verbunden. D.h., die Schlagkraftmesseinrichtung 4 der Figuren ist ein "offenes System", d.h. die in dem Messkörper 6 angeordneten Messkammern sind über die Ausströmleitungen 8, den Drucksensor 12 und die Abströmleitung 16 von dem Drucksensor 12 mit der Umgebung in im wesentlichen ungehinderter Fluidverbindung. Der Drucksensor 12 misst im wesentlichen nur die Druckschwankung in dem durch den Schlag auf den Messkörper 6 schwingungsangeregten Fluid durch die Ausströmleitungen 8.
  • Alternativ schließt der Drucksensor 12 die Ausströmleitung 8 ab und das kurze Leitungsstück 16 schafft eine Anschluß für Referenzumgebungsdruck bis zum Drucksensor 12.
  • Als Drucksensor 12 wird ein hoch empfindlicher Drucksensor, vorzugsweise ein Absolutdrucksensor mit einem relativ niedrigen Messbereich, beispielsweise bis weniger 100 mb verwendet. Als besonders geeignet hat sich ein Niederdrucksensor, der Serie ACLA der Firma ASensTec GmbH in Doppelchip-Technologie mit Verstärker als besonders geeignet herausgestellt. Diese Sensoren erfüllen die generellen Anforderung an Sensoren für diese Anwendung, d.h. Lageunabhängigkeit, Präzision, Langzeitstabilität sowie Temperaturkompensation. Die Sensoren werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 detaillierter beschrieben.
  • Eine elektronische Kompensation zur Ausschaltung von Umgebungseinflüssen, Messfehlern, etc. kann auch in der Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 vorgesehen sein.
  • Die Ausströmleitungen 8 von dem Messkörper zu dem Drucksensor 12 sind verstärkt, so dass Schläge auf diese Ausströmleitungen 8 kein Fluidsignal an dem Drucksensor 12 erzeugen und somit nicht erfasst werden.
  • Der Drucksensor 12 und die Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 sind vorzugsweise am Rücken beispielsweise im Bereich der Schulter oder des Nackens der Weste 2 angeordnet, möglichst weit weg von den für die spezielle Sportart festgelegten Trefferpartien. Entsprechend deckt der Messbereich des Messkörpers 6 vorzugsweise genau die entsprechenden Trefferpartien ab. Die Weste 2 ist vorzugsweise als Schutzweste ausgelegt, um die Wirkung der Treffer auf den Körper abzuschwächen. Die Weste 2 hat Gurte 18, mit denen sie über der Schulter getragen werden kann. Sie weist ferner Befestigungsgurte 20 auf, die mit entsprechenden Gegenstücken 22 geeignet sind, die Weste sicher am Körper zu befestigen.
  • In der Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 werden die Messsignale des Drucksensors 12 entweder direkt an eine externe Auswerteschaltung übermittelt. Zur Übermittlung von Daten eignet sich beispielsweise eine Funkverbindung, beispielsweise in Blue-Tooth-Technologie oder jede andere Art von Funkverbindung. Es ist auch eine Kabelverbindung vorstellbar, insbesondere dann, wenn wie beim Fechten nur Bewegungen in eine Richtung ausgeführt werden oder wenn die Schlagkraftmesseinrichtung in einem fest installierten Trainingsgerät verwendet ist. Es ist auch möglich, die Messdaten lediglich zu speichern und erst nach dem Kampf auszulesen und auszuwerten. Es ist auch möglich, die Messsignale in der Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 auszuwerten und lediglich die ausgewerteten Ergebnisse zu senden. So kann man sich beispielsweise vorstellen, dass nur die Wucht des Schlages, beispielsweise "250 kP" gesendet wird und ansonsten kein Signal gesendet wird, was den Stromverbrauch der Schlagkraftmesseinrichtung verringert. Der Strombedarf der Schlagkraftmesseinrichtung 4 kann beispielsweise über eine mitgeführte Batterie, etc. gedeckt werden.
  • Es kann günstig sein, eine Einrichtung vorzusehen, mittels derer die Zuverlässigkeit der Sendeverbindung überprüft wird, beispielsweise indem die Schläge eines Kampfes für jeden Kämpfer aufsteigend nummeriert werden, und diese Indexzahl bei dem Schlag mit übermittelt wird, beispielsweise in der Form von "1 250 kP", und zusätzlich am Ende des Kampfes die Gesamtanzahl der Schläge für jeden Kämpfer übermittelt wird. Damit kann zumindest bei jedem Treffer empfängerseitig überprüft werden, ob der vorherige Treffer empfangen wurde. Es kann günstig sein, zusätzlich die gesendete Information in der Schlagkraftmesseinrichtung zu speichern, so dass es in jedem Fall nach dem Kampf möglich ist, die kompletten Daten zu erhalten.
  • Insbesondere kann die Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 im wesentlichen einen Aufbau haben, bei dem je nach dem Typ des Drucksensors 12 die Messsignale des Drucksensors 12 über einen Verstärker einem AD-Wandler zugeführt werden. Verstärker und AD-Wandler sind optional und mindestens dann entbehrlich, wenn der Drucksensor 12 einen eigenen Verstärker hat und/oder bereits digitale Signale ausgibt. Die digitalisierten Messsignale werden einem Pufferspeicher, beispielsweise einem Ringspeicher zugeführt und im wesentlichen gleichzeitig wird überprüft, ob ein vorgegebener Schwellenwert überschritten wird, ab dem ein Messsignal als "Schlag" identifiziert wird. Dieser Schwellenwert sollte so gewählt sein, dass übliche Druckschwankungen, die sich z. B. infolge der Bewegungen des Kämpfers ergeben, nicht als "Schlag" verstanden werden. Bei Überschreiten dieses Schwellenwerts werden die Messsignale eines bestimmten vorgegebenen Messintervalls zur Berechnung und Auswertung des Schlags herangezogen. Insbesondere umfasst dieses Messintervall auch Messsignale aus einem Zeitraum vor dem Überschreiten des Schwellenwerts, um den gesamten Anstieg des Messsignals auszuwerten, der wesentliche Informationen über den Schlag beinhaltet. Die eigentliche Auswertung kann dann beispielsweise mittels einer Fourier-Anlalyse erfolgen oder durch eine Flächenberechnung nach einer Vollweggleichrichtung der Kurve, vorzugsweise um die Offsetspannung des Drucksensors 12 als Nullwert. Die so ermittelten Daten sind reproduzierbar und können nach einer entsprechenden Eichung die Schlagkraft in kP des entsprechenden Schlages genau angeben.
  • In den Fig. 2 und 3 ist insbesondere der Messkörper 6 deutlicher dargestellt. Der Messkörper 6 ist aus einem elastischen, gut rückstellenden Kunststoff, beispielsweise Polyurethan PU hergestellt. Als besonders geeignet hat sich ein geschäumter Kunststoff herausgestellt, wie er auch für die Herstellung elastischer Polster, beispielsweise in der Automobil- und Möbelindustrie verwendet wird. Das massive Material hat vorzugsweise eine Dichte von 200 bis 600 kg/m3 und eine Shore A Härte von 20 bis 50 ggf. auch bis ca. 80 oder ca. 90. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Elastofoam I 309/098/OF der Firma Elastogran mit einer Formteildichte von 200 bis 600 kg/m3 bei einem elastischen Integralschaumteil. Ein alternatives Material sind vernetze gummiähnliche Werkstoffe, die aufgeschäumt oder nicht aufgeschäumt verwendet werden können. Ein derartiges Material ist beispielsweise vernetztes thermoplastisches Elastomer, TPE-V. Das Material kann vollvernetzt oder teilvernetzt, z.B. zu ca. 98% vernetzt sein. Es kann eine vernetzte PP-EPDM Legierung, wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Forprene angeboten wird, verwendet werden. Der Messkörper 6 - ob geschäumt oder ungeschäumt - hat vorzugsweise eine Shore-Härte von ca. 30 bis 70, 40 bis 60, 45 bis 55 bzw. ca. 50. Eine derartige Shore-Härte kann mit unterschiedlichen Shore-Härten des Ausgangsmaterials bei geschäumten Materialien erreicht werden. Bei geschäumtem Material kann ein spezifisches Gewicht von ca. 0,76kg/dm3 des Messkörpers 6 erreicht werden, bei Vollmaterial von ca. 0,98kg/dm3.
  • Der Messkörper 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat eine plattenartige oder mattenartige Gestalt und ist relativ flach, so dass er in einer Kampfweste, etc., leicht eingearbeitet sein kann. Eine Dicke von etwa 7-9 mm, vorzugsweise 8mm, hat sich als geeignet herausgestellt. In dem Messkörper 6 sind Messkammern 24 ausgebildet, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Messkörpers 6 erstrecken. Die Messkammern 24 münden bei 26 in den im Messkörper 6 angeordneten Teil 28 der Ausströmleitung 8. Eine Drossel kann an dieser Mündung vorgesehen sein. Es scheint jedoch bevorzugt zu sein, wenn keine Drosselstellen in dem System vorgesehen sind, um ein möglichst ungestörtes Strömen zuzulassen. Der Teil 28 der Ausströmleitung 8 erfüllt die Funktion einer Sammelleitung. In der Fig. 2 münden beide Enden der Messkammer 24 in die Ausströmleitung 8. Es ist generell ausreichend, nur ein Ende der Messkammern 24 in die Ausströmleitung 8 münden zu lassen. Man erkennt in der Fig. 2 auch, dass weitere Kammern 30 in dem Messkörper vorhanden sind, die nicht in die Ausströmleitung 8 münden. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass die Messsignale des Drucksensors 2 deutlich besser sind, wenn nicht sämtliche Kammern 24, 30 an die Ausströmleitung 8 angeschlossen sind. Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn geringfügig mehr Messkammern 24 als weitere Kammern 30 vorhanden sind. Es hat sich weiterhin als günstig herausgestellt, einen regelmäßigen Rhythmus der Anordnungen zwischen Messkammern 24 und weiteren Kammern 30 vorzusehen. Besonders günstig ist eine Folge X, Y, X, Y..., wobei gilt X > Y und X die Messkammern 24 bezeichnet und Y die weiteren Kammern 30 bezeichnet. Besonders günstig scheint zu sein, wenn gilt X = 3 und Y = 2, wie das auch in der Fig. 2, gezeigt ist. Man kann die weiteren Kammern ebenfalls an eine (nicht gezeigte) Ausströmleitung anschließen und diese einem eigenen Drucksensor zuführen. Damit läßt sich die Systemredundanz erhöhen und eine bessere und genauere Schlagauswertung realisieren. Messkammern 24 und auch weitere Kammern 30 mit einem in Längsrichtung wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt, der beispielsweise kreisförmig ist, haben sich als herstellungstechnisch und hinsichtlich der Messsignalgüte bevorzugt herausgestellt. Ein geeigneter Durchmesser für die Kammern beträgt etwa 5 mm, ein geeigneter Abstand zwischen zwei Kammern beträgt etwa 3 mm.
  • Bei einem Schlag auf den Messkörper 6 wird dieser elastisch verformt und schwingt beim Relaxieren geringfügig um seine Ausgangsgestalt. Diese dynamische Bewegung des Messkörpers 6 wird durch die Luft in den Messkammern 24 über die Ausströmleitung 8 durch den Drucksensor 12 geleitet. Anders als bei einem "geschlossenen" System, bei dem von einem Drucksensor an einer Messleitung ein Druckaufbau in dem Fluid bzw. in der Luft gemessen und ausgewertet wird, misst die vorliegende Erfindung die Druckschwankungen, die sich aus dem Schwingen des Messkörpers 6 ergeben, und nicht nur lediglich den singulären Druckaufbau, wie er im Stand der Technik mit Drucksensoren für "geschlossene Systeme" gemessen wurde.
  • Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Messkörper 6 der Fig. 2 entlang der Linie A-A. In dem Schnitt der Fig. 3 erkennt man den Messkörper 6 und die in regelmäßiger Folge angeordneten Messkammern 26 bzw. weiteren Kammern 30. Darin sind mit 32 die Kammern generell bezeichnet und mit 34 ein Steg zwischen zwei Kammern 32 bezeichnet.
  • Fig. 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Drucksensor 12 in Doppelchip-Technologie. Insbesondere erkennt man ein zwei Schalenhälften 36, 38 aufweisendes Gehäuse zu beiden Seiten einer Leiterplatte 40. Die Leiterplatte 40 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, ein bevorzugtes Material ist Keramikmaterial. Von der Leiterplatte 40 geht eine Anschlußleitung 42 ab, über die der Sensor 12 mit Strom versorgt wird, aber auch die Messdaten weitergeleitet werden. Auf der Leiterplatte 40 sind im Wesentlichen miteinander ausgerichtet 2 Sensorelemente 44, 46 angeordnet. Ferner erkennt man weitere Bauelemente 48, die insbesondere einen Verstärker aufweisen können.
  • Die "Stelzen" 50, mit denen die Sensorelemente 44, 46 an der Leiterplatte 40 angeschlossen sind, sind ein dauerelastischer Klebstoff, mit dem die Sensorelemente 44, 46 auf die Leiterplatte 40 geklebt sind. Damit können die mechanischen Auswirkungen der Schläge auf die Sensorelemente 44, 46 relativ gut gedämpft werden, bzw. die Sensorelemente 44, 46 davon relativ gut entkoppelt werden, was die Messgenauigkeit erhöht und die Sensorelemente 44, 46 zusätzlich gegen zu starke Erschütterungen schützt.
  • Die beiden Schalenhälften 36, 38 schließen dicht gegen die Leiterplatte 40 ab, so dass auf beiden Seiten der Leiterplatte 40 ein Raum 52, 54 gebildet ist. Die Räume 52, 54 sind gegeneinander abgedichtet und für jeden Raum 52, 54 ist ein Anschluß 56, 58, z.B. für die Ausströmleitung 8, vorgesehen.
  • Aufbau und Funktion eines Sensorelements 44, 46 werden nachfolgend an Hand der Fig. 5 erläutert. Generell zeigt die Fig. 5 einen Drucksensor 12 in Einzelchip-Technologie. Generell ist es auch möglich, einen solchen Drucksensor 12 in Einzelchip-Technologie bei der vorliegenden Erfindung zu verwenden, z.B. mit einer separaten z.B. elektronischen Temperatur-, Beschleunigungs-und/oder Lagekompensation. Das Sensorelement 46 ist ähnlich wie in der Fig. 4 auf einer festen Unterlage, z.B. einer Leiterplatte 40, mit einem dauerelastischen Klebstoff befestigt. Das Sensorelement 46 weist im Wesentlichen 2 plattenartige miteinander verbundene Sensorhälften 60, 62 auf. In die obere Sensorhälfte 60, die typischerweise aus einem Silizium-Einkristall besteht, ist durch anisotropes Ätzen eine Ausnehmung 64 geätzt, so dass im Bereich dieser Ausnehmung 64 lediglich eine relativ dünne Messmembran 66 vorhanden ist, die typischerweise in der Draufsicht eine rechteckige bzw. quadratische Gestalt hat. 4 Zug- bzw. Druckspannungs-abhängige Widerstände sind auf der Membran 66 vorgesehen und miteinander in der Art einer Wheatstone'schen Brücke verschaltet. Damit können geringste Verformungen der Membran 66 gemessen werden. Die untere Sensorhälfte 62 schützt die Membran 66 und stabilisiert sie. Die beiden Sensorhälften 60, 62 sind miteinander fest verbunden. Im Idealzustand verhalten sich die untere und die obere Sensorhälfte 60, 62 als bestünden sie aus einem einzigen Einkristall. Durch eine Öffnung 68 in der unteren Sensorhälfte 62 ist die Ausnehmung bzw. der Messraum 64 an einen (nicht gezeigten) Anschluß anschließbar. Der Raum 52 auf der anderen Seite der Membran 66 ist durch den Durchlass 70 in Kontakt mit der Umgebung, so dass das Sensorelement 46 den Relativdruck im Messraum 64 zur Umgebung misst ("Staudruckmessung").
  • Ähnlich kann der Doppelchip-Sensor 12 bzw. das Sensorelement 46 der Fig. 4 zur Staudruckmessung verwendet werden, wenn an den Anschluß 58 die Ausströmleitung 8 angeschlossen ist und der Anschluß 56 beispielsweise mit der Leitung 16 mit der Umgebung in Kontakt ist. Trifft ein Schlag auf den Messkörper 6, kann mit dem Sensorelement 46 der Relativdruck zur Umgebung und insbesondere der Druckanstieg bzw. der zeitliche Druckverlauf gemessen werden und zur Schlagauswertung herangezogen werden.
  • Dabei ist die Membran 66 des zweiten Sensorelements 44 nur mit dem Anschluß 56 in Kontakt, so dass der Druck auf beiden Seiten der Membran idealerweise gleich ist. Die Membran 66 des zweiten Sensorelements 44 ist aber im Wesentlichen parallel und in einer Ebene mit der des ersten Sensorelements 46 ausgerichtet. Entsprechend erfährt sie alle andere Einflußgrößen, die auch das erste Sensorelement 46 erfährt, die aber das Messergebnis stören und daher unerwünscht sind, wie Beschleunigung, Temperaturänderung, Lageänderung, etc. Durch eine einfache elektrisch antiparallele Schaltung der beiden Sensorelemente zueinander können diese Störgrößen einfach und zuverlässig kompensiert werden.
  • Anstelle des Staudrucks ist es auch möglich, aus der Druchflußmenge über eine vorgegebene Drossel in der Ausströmleitung 8 Druckdaten zu Schlagauswertung zu erhalten. Dazu sind die Anschlüsse 56 und 58 an einer Stelle vor bzw. nach der Drossel an die Anschlußleitung 8 angeschlossen, so dass das Sensorelement 46 den Relativdruck bzw. die Druckdifferenz über die Drossel misst. Das Sensorelement 44 dient auch hierbei lediglich zur Kompensation. In ähnlicher Weise kann auch mit dem Sensor der Fig. 5 eine Differenzdruckmessung über die fest vorgegebene Drossel erfolgen.
  • Die gesendeten oder per Kabel übertragenen Daten werden vorzugsweise beispielsweise über ein Empfangsmodul an einen Computer, beispielsweise einen konventionellen Personalcomputer weitergeleitet und dort ausgewertet. Auf dem Computer läuft beispielsweise ein Programm, das die Rahmenbedingungen eines Wettkampfes wie beispielsweise Rundenzeiten, Pausenzeiten, etc. sowie die unterschiedlichen Gewichtsklassen und die Bewertung der Schläge ggf. auch gewichtsklassenabhängig beinhaltet. Die Daten der Kampfwesten der Kampfsportler werden durch den PC verarbeitet, so dass der PC eine aktuelle Wertung des Kampfes zwischen den beiden Kampfsportlern anzeigen kann. Vorzugsweise werden die Daten im wesentlichen in Echtzeit auf den PC oder ggf. auf mehrere PCs übertragen, so dass der/die Kampfrichter einen von der Schlagkraftmesseinrichtung erfassten Schlag mit dem vergleichen können, was sie tatsächlich bei den Kampfsportlern sehen bzw. hören. Der/die Schiedsrichter sind somit in der Lage, die Plausibilität der Messergebnisse der Schlagkraftmesseinrichtung 4 zu überprüfen. Das Programm auf dem PC kann weiterhin so ausgelegt sein, dass es den kompletten Turnierplan mit sämtlichen Vorausscheidungskämpfen, Viertelfinalkämpfen, Halbfinalkämpfen und Finalkämpfen verarbeiten kann, je nachdem nach welchem Modus das Tournier abläuft und entsprechend das gesamte Tournier ggf. einschließlich der Auslosung der Kampfsportler und der Erstellung der Ergebnislisten verwalten kann. Die Verarbeitungs- und/oder Sendeeinrichtung 14 bzw. der PC können auch in der Lage sein, eine datentechnische Auswertung der Schlagcharakteristika vorzunehmen, um beispielsweise zur Trainingssteuerung die Schläge nach schnellen, technisch guten bzw. langsamen oder schiebenden Schlägen zu unterscheiden, wodurch eine sehr unmittelbare Rückkopplung für den Trainierenden hinsichtlich der Qualität der Schläge und nicht nur hinsichtlich der maximalen Schlagkraft erfolgt. Entsprechende Daten können natürlich auch während eines Wettkampfes aufgenommen werden und für die weitere Trainingssteuerung verwendet werden.

Claims (26)

  1. Schlagkraftmesseinrichtung (4) aufweisend mehrere in einem elastischen Material vorgesehene Messkammern (24), die derart angeordnet und ausgebildet sind, dass ein zu messender Schlag auf mindestens eine der Messkammern (24) deren Volumen verändert, eine an die Messkammern (24) angeschlossene Ausströmleitung (8) und einen in der Ausströmleitung (8) angeordneten Sensor (12),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass weitere Kammern (30) vorgesehen sind, die nicht an die Ausströmleitung (8) mit dem Sensor (12) angeschlossen sind.
  2. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei die Messkammern (24) und die weiteren Kammern (30) in einem plattenartigen Messkörper (6) vorgesehen sind.
  3. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messkammern (24) länglich sind und einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen.
  4. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messkammern (24) und die weiteren Kammern (30) im Wesentlichen die gleiche Gestalt haben.
  5. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messkammern (24) und die weiteren Kammern (30) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind.
  6. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messkammern (24) und die weiteren Kammern (30) in einem regelmäßigen Rhythmus angeordnet sind.
  7. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 6, wobei die Messkammern (24) und die weiteren Kammern (30) in einer Folge X, Y, X, Y, ... angeordnet sind, wobei X die Anzahl von Messkammern (24) und Y die Anzahl von weiteren Kammern (30) bezeichnet, und wobei gilt X > Y.
  8. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 7, wobei X = 3 und Y = 2 gilt.
  9. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Messkammern (24) und/oder die weiteren Kammern (30) einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 7 mm aufweisen, wobei der Abstand zwischen Messkammern (24) und/oder zwischen weiteren Kammern (30) und/oder zwischen Messkammern (24) und weiteren Kammern (30) etwa 1 bis 5 mm beträgt und die Messkammern (24) und/oder die weiteren Kammern (30) in einem plattenartigen Messkörper (6) mit einer Stärke von etwa 5 bis 15 mm derart vorgesehen sind, dass der Abstand von der Schlagseite des Messkörpers (6) etwa 1 bis 3 mm beträgt.
  10. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sensor ein temperatur-, beschleunigungs- und lagekompensierter Drucksensor (12) ist.
  11. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 10, wobei der Drucksensor (12) zwei elektrisch antiparallel geschaltete Sensorelemente () aufweist.
  12. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Drucksensor ein Halbleitersensor ist.
  13. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Ausströmleitung (8) nach dem Drucksensor (12) zur Umgebung geöffnet ist.
  14. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das elastisch nachgiebige Material ein Kunststoffschaummaterial mit einer hohen und schnellen Rückstellfähigkeit ist.
  15. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Ausströmleitung (8) mindestens bereichsweise von dem elastisch nachgiebigen Material gebildet ist.
  16. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Ausströmleitung (8) mindestens bereichsweise derart verstärkt ist, dass auf die Ausströmleitung (8) in dem betreffenden Bereich aufgebrachte Schläge keine Trefferanzeige liefern.
  17. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner aufweisend einen Mikroprozessor, an den die Messsignale des Sensors (12) übermittelt werden und der derart ausgebildet ist, dass er daraus die Schlagqualität bestimmen kann.
  18. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 17, wobei der Mikroprozessor derart ausgebildet ist, dass er Messsignale erst bei Überschreitung eines Schwellenwerts als "Schlag" identifiziert und weiter auswertet.
  19. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Mikroprozessor derart ausgebildet ist, dass er Schläge je nach der beim Schlag aufgebrachten Kraft in unterschiedliche Kategorien einteilen kann.
  20. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Mikroprozessor derart ausgebildet ist, dass er eine Auswerteroutine aufweist, die die Messsignale einer Fourier-Transformation und/oder einer Integration unterwirft.
  21. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei ein Pufferspeicher zur Zwischenspeicherung von Messsignalen vor der Verarbeitung durch den Mikroprozessor vorgesehen ist.
  22. Schlagkraftmesseinrichtung (4) nach Anspruch 21, wobei der Pufferspeicher ein Ringspeicher ist.
  23. Kampfweste (2) aufweisend eine Schlagkraftmesseinrichtung (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22.
  24. Boxhandschuhe aufweisend eine Schlagkraftmesseinrichtung (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22.
  25. Schlag-Trainingsgerät aufweisend eine Schlagkraftmesseinrichtung (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22.
  26. Wettkampf- und/oder Trainingsauswerteeinrichtung aufweisend zwei von Kämpfern zu tragende Kampfwesten (2) gemäß Anspruch 23 und einen Computer, dem die Schlagdaten der beiden Kampfwesten zugeleitet werden, wobei der Computer derart ausgebildet ist, dass er geeignet ist, die Schlagdaten zu erfassen, aus den Schlagdaten Wertungspunkte zu berechnen und die Wertungspunkte den einzelnen Kämpfern zugeordnet weiterzuverarbeiten und schließlich den Sieger zu ermitteln.
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