ES2319693T3 - Dispositivo y metodo para la medicion de una frecuencia de rotacion de un aparato de juego movil. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la medición de una frecuencia de rotación de un aparato de juego móvil (3) mediante el uso de una señal de radio de alta frecuencia, con las siguientes características: un equipo (120) para el suministro de una señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo; y un equipo (122) para la detección de una frecuencia de baja frecuencia modulada a la señal de radio de alta frecuencia mediante el uso de la señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo, en el que la frecuencia de baja frecuencia de la señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo representa la frecuencia de rotación del aparato de juego móvil.
Description
Dispositivo y método para la medición de una
frecuencia de rotación de un aparato de juego móvil.
La presente invención se refiere a dispositivos
móviles y particularmente a aparatos de juego como, a modo de
ejemplo, pelotas y a conceptos para la medición de una frecuencia de
rotación de un aparato de juego móvil.
Desde hace tiempo, diferentes grupos de interés
han deseado estudiar la evolución del movimiento de objetos o
personas en movimiento o poder comprender la misma, lo que requiere
la indicación exacta de la posición del objeto en el espacio y el
tiempo. Son de particular interés, entre otras cosas, pelotas de
juego, particularmente en tipos de deporte comercializados como,
por ejemplo, las pelotas de fútbol altamente aceleradas en el
espacio tridimensional así como pelotas de tenis o golf. El
planteamiento de quién ha tocado en último lugar el objeto con el
que se juega, cómo se golpeó y en qué dirección se continuó
acelerando, puede ser decisivo para el final del juego dependiendo
del tipo de juego.
Los aparatos de juego que se utilizan en el
deporte de alta competición como, por ejemplo, pelotas de tenis,
pelotas de golf, balones de fútbol y similares, se pueden acelerar
entre tanto hasta velocidades extremadamente altas, de tal forma
que la detección del objeto durante el movimiento requiere una
tecnología muy diferenciada. Los medios técnicos utilizados hasta
ahora, sobre todo cámaras, no cumplen o cumplen de forma solamente
insuficiente los requerimientos que se han planteado anteriormente;
incluso los métodos conocidos hasta ahora para la determinación de
la posición mediante diferentes combinaciones de emisor y receptor
dejan todavía un gran intervalo con respecto a la resolución en el
espacio de las indicaciones de la posición, con respecto a la
capacidad de manipulación de los componentes necesarios de
emisor/receptor y sobre todo con respecto a la evaluación de los
datos obtenidos mediante el sistema de emisor/receptor, de tal forma
que todavía no es posible una valoración lo más rápida posible de
los resultados obtenidos a partir de estos datos o, al menos, es muy
compleja.
No solamente en el deporte comercial, en el que
se pueden utilizar aparatos de juego móviles, sino también en el
ámbito privado, los usuarios cada vez están más acostumbrados a
aparatos electrónicos, que indican diversas informaciones, para
proporcionar a un usuario una información sobre resultados de cómo
ha actuado sobre un objeto o para proporcionar al mismo
informaciones con respecto a cómo ha actuado un jugador sobre un
aparato de juego
móvil.
móvil.
De este modo, los actuales métodos estadísticos
trabajan en aplicaciones comerciales como, a modo de ejemplo, la
liga alemana de fútbol, indicando estadísticas relativamente
sencillas como, a modo de ejemplo, el contacto con el balón
porcentual de un equipo o el número de saques de esquina, tiros
libres o faltas.
Por otro lado, particularmente en el tenis,
donde existe un entorno muy claro planificable con solamente dos
actores, hay equipos que miden, por ejemplo, la velocidad de la
pelota de tenis durante el saque, de tal forma que un espectador es
capaz de estimar si un saque fue "fuerte" o "suave".
En tales mediciones de velocidad, que se pueden
producir mediante métodos ópticos, es problemático que no funcionan
en un entorno en el que existe una "multitud" de actores como,
a modo de ejemplo, en un campo de fútbol, donde no actúan solamente
dos personas, sino que actúan 22 personas que, además no se sitúan
prácticamente en el mismo sitio, como en el tenis para el saque,
sino que pueden adoptar cualquier constelación sobre el campo de
juego. Por otro lado, es interesante, particularmente en el fútbol,
tanto para la información sobre resultados para los jugadores
durante el entrenamiento como para los espectadores, cómo se ha
producido realmente un lanzamiento o cómo de grande ha sido una
fuerza de lanzamiento.
De este modo, el lanzamiento de una pelota en el
fútbol o en el tenis representa de cierto modo la propia actuación
"básica" sobre el aparato de juego, que siempre es decisiva
para cómo continua un juego, ya que finalmente siempre se trata de
realizar algo con el aparato de juego móvil, llevar el mismo, a modo
de ejemplo, al campo de un contrario (como en el tenis) o
introducir el mismo en una portería (como en el fútbol) o introducir
el mismo en una cesta (como en el baloncesto) o poner el mismo en
contacto con el suelo en un campo de juego del contrario (como en
el balonvolea). Debido a las dificultades de las constelaciones que
se modifican constantemente en juegos dinámicos, particularmente de
equipo, sin embargo, también en el tenis, cuando en ese momento no
se está jugando ningún saque, sino que la pelota se está jugando en
un juego continuo, las mediciones de velocidad externas fallarán,
lo que ha conducido a que actualmente no existan sistemas de
detección de fuerza de lanzamiento que se puedan utilizar de forma
flexible.
Por otro lado, para el ámbito deportivo, sin
embargo, también para el ámbito de ocio existe una limitación
adicional que se produce porque estos ámbitos están altamente
comercializados. De este modo, todos los sistemas que suministran
informaciones adicionales, particularmente cuando están concebidos
para el ámbito del ocio o para el ámbito de ocio deportivo, se
tienen que poder ofrecer a un precio bajo, ya que se trata en este
caso de objetos que un usuario nunca "necesita necesariamente",
sin embargo, que posiblemente le gustaría tener. Particularmente en
un mercado de este tipo es decisivo que se pueda ofrecer un sistema
de forma económica y al mismo tiempo robusta. De este modo, un
sistema no tiene que requerir mucho mantenimiento o requerir una
gran medida de aparejos como, a modo de ejemplo, una instalación de
medición de velocidad para la medición del saque de un jugador de
tenis. Debido a los costes relativamente elevados asociados a esto,
un club de tenis pequeño nunca adquiriría una instalación de este
tipo con propósitos de entrenamiento, se puede aplicar más bien a
un usuario privado, que en su tiempo libre quiere jugar al tenis de
una forma más ambiciosa.
Cuando se considera qué efectos se producen
sobre un aparato de juego cuando, por ejemplo, se realiza un
lanzamiento por una raqueta o una pierna o un brazo o una mano de
un jugador, se comprobará que la mayoría de las veces el aparato de
juego móvil se impele hasta rotación. De este modo, una parte de la
energía transmitida al aparato se transforma en energía de rotación
y no, por ejemplo, en energía cinética o potencial. Esta rotación
del aparato de juego móvil tiene un efecto considerable para una
trayectoria de vuelo del aparato de juego móvil, ya que de este
modo se puede conseguir influir en una trayectoria de vuelo para que
la trayectoria de vuelo se desvíe de una trayectoria de vuelo
normal, que realizaría un objeto que no está en rotación, a modo de
ejemplo, en el aire. Del fútbol se conocen los denominados
"centros con efecto", que se producen debido al hecho que una
pelota rota en el aire y se influye en su trayectoria de vuelo por
la rotación. También se conocen tiros libres que descienden después
de pasar la barrera al interior de la portería y que representan un
desafío para cualquier portero. También en este caso desempeña un
papel la rotación del aparato de juego.
Una rotación desempeña un papel decisivo
adicional cuando el objeto en rotación impacta sobre el suelo. Todo
el mundo conoce este hecho, a modo de ejemplo, en el tenis de mesa,
el tenis o incluso en el fútbol. La pelota, cuando rota, rebotará
de otro modo que cuando no rota. De este modo, una denominada pelota
"parada" en el tenis, cuando rebota, apenas continuará su
dirección de vuelo, sino que se frenará fuertemente y más bien
rebotará a gran altura y, de este modo, contribuirá a la confusión
del contrario. Por el contrario, una pelota acelerada, cuando
impacta con el suelo, rebotará con un ángulo mucho menor con
respecto al suelo y muy acelerada, lo que se produce solamente
debido a la rotación de la pelota.
La medición de una rotación de un aparato de
juego móvil, por tanto, es una buena medida para poder predecir el
comportamiento de un aparato de juego móvil o para obtener una
información sobre resultados o para producir otros datos
estadísticos con respecto a un partido de fútbol, a modo de ejemplo,
con respecto a qué jugador no solamente tiene el lanzamiento más
fuerte, sino que también puede proporcionar la rotación más fuerte a
una pelota cuando realiza el lanzamiento.
La patente de Estados Unidos Nº 6.151.563
describe un aparato para la medición de un objeto móvil como, a
modo de ejemplo, una pelota de béisbol, pelota de fútbol americano,
disco de hockey, pelota de fútbol, pelota de tenis, bolas para
bolos o pelotas de golf. Una unidad de detección aplicada en la
pelota comprende un circuito de detección de giro, un circuito de
procesador electrónico, un sensor de campo magnético y un
radioemisor. Un usuario lleva una unidad de comprobación y sirve
como interfaz de usuario para el aparato de detección. La unidad de
comprobación tiene un radiorreceptor, un procesador, un teclado y
una indicación de salida, que indica diferentes características del
movimiento medidas del objeto móvil como, a modo de ejemplo, el
tiempo de vuelo, velocidad, altura de trayectoria, velocidad de
giro o curva del objeto móvil. Particularmente se realiza una
detección de giro realizando mediante un sensor magnetoinductivo,
que es un elemento inductivo en un oscilador, efectuando una
medición de campo magnético terrestre. Cuando el sensor gira 180º
con respecto al campo magnético terrestre, se puede conseguir un
desplazamiento de frecuencia hasta del 100% del oscilador. De este
modo, la frecuencia del oscilador, que se ajusta por la inductividad
variable, se varía entre un valor máximo y uno mínimo, donde se
mide un intervalo entre picos de frecuencia para determinar la
velocidad de giro del objeto.
En este concepto es desventajoso el hecho de que
toda la detección se basa en el campo magnético terrestre, que
puede variar muy considerablemente de lugar a lugar y, por tanto,
dependiendo de la intensidad del campo magnético de la tierra
conducirá a una variación de frecuencia intensa o débil.
Además de esto, la medición del campo magnético
terrestre es compleja, ya que se tiene que proporcionar un
oscilador, que además se tiene que alimentar con energía. Esta
problemática es particularmente grande ya que este oscilador se
debe disponer dentro de la pelota, sin embargo, una sustitución de
batería dentro de la pelota o una carga de la pelota es
problemática si no incluso completamente imposible. Además, este
concepto del oscilador ajustado también es problemático desde el
punto de vista del consumo energético, ya que independientemente de
si se detecta una rotación, el oscilador tiene que funcionar y, por
tanto, consume la misma cantidad de energía de batería valiosa de
la pelota que cuando no se mide ninguna rotación.
Además de esto, la provisión de un oscilador con
un intervalo de ajuste alto es compleja y particularmente
problemática para frecuencias menores, a no ser que se recurra a
circuitos digitales, que, sin embargo, requieren a su vez mucha más
energía que circuitos analógicos y, además, tienden más a errores.
Por otro lado, para construir circuitos analógicos con
característica de oscilación a frecuencias bajas, estos circuitos
tienen que tener capacidades altas o inductividades altas, lo que
contribuye a su vez a costes elevados del sensor, a un gran volumen
necesario y, en un caso dado, incluso a un alto peso del sensor. Sin
embargo, particularmente el volumen, el consumo energético y
especialmente también el peso del sensor son medidas que se deben
mantener tan pequeñas como sea posible, ya que una pelota sin
sensor en realidad no se debe diferenciar de una pelota con sensor
desde el punto de vista de sus propiedades para el jugador.
El objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un concepto eficaz, económico y, a pesar de esto,
flexible para la medición de una frecuencia de rotación de un
aparato de juego móvil.
Este objetivo se resuelve mediante un
dispositivo para la medición de una frecuencia de rotación de un
aparato de juego móvil de acuerdo con la reivindicación 1, un
método para la medición de la frecuencia de rotación de un aparato
de juego móvil de acuerdo con la reivindicación 21, un aparato de
juego móvil de acuerdo con la reivindicación 22 o un programa
informático de acuerdo con la reivindicación 25.
La presente invención se basa en el conocimiento
de que no se recurre al campo magnético natural, que se desvía muy
considerablemente para diferentes puntos en la tierra y, por tanto,
puede provocar los problemas de sensibilidad, sino a un campo de
radio, que no existe de forma natural, sino que se produce por el
ser humano y existe con una intensidad suficiente en todas las
partes donde realmente existe la necesidad de utilizar aparatos de
juego móviles. Los campos de radio, que existen prácticamente en
todos sitios, son campos de onda larga, campos de onda media,
campos de onda corta o campos de onda ultracorta. En cualquier
región más o menos urbanizada, sin embargo, no solamente existen
tales campos de radio, sino también campos de mayor frecuencia, que
tienen todavía más energía como, a modo de ejemplo, campos de
comunicación por móvil. De este modo, los campos de comunicación
por móvil de alta frecuencia así como los campos de radio y de
televisión tienen la propiedad de que se irradian prácticamente con
características de emisión omnidireccional y, por tanto, están
disponibles en todos los lugares en los que se debe medir la
rotación de aparatos de juego móviles. Dependiendo del campo
"portador" pretendido se pueden montar diferentes antenas de
recepción en el aparato de juego móvil, que, sin embargo, tienen
todas la propiedad de que prácticamente apenas tienen peso, se
pueden implementar de forma sencilla y, particularmente debido al
gran estado de investigación/conocimientos de antenas de radio, son
económicas y están disponibles en el mercado incluso en soluciones
de un chip junto con un circuito correspondiente de
front-end de RF. Para frecuencias menores se pueden
utilizar antenas de ferrita. Para frecuencias más altas se pueden
utilizar simplemente antenas dipolo, que se montan, por ejemplo,
dentro de la pelota, por ejemplo, dentro en la cubierta externa o
que se montan en la propia pelota.
De acuerdo con la invención simplemente se tiene
que evaluar la variación de intensidad de campo de una antena de
este tipo para detectar la frecuencia de rotación, ya que
prácticamente cada antena, se quiera o no, tiene una característica
direccional y, por tanto, cuando se gira en un campo de radio
electromagnético existente, emitirá una intensidad de campo mayor o
menor dependiendo de la orientación de la característica direccional
de la antena con el campo electromagnético.
Esta intensidad de campo representa una magnitud
fácil de medir y que se puede continuar procesando fácilmente como,
a modo de ejemplo, tensión o corriente en la salida de la antena,
cuya curva envolvente se tiene que detectar para obtener la
frecuencia de la curva envolvente, que es igual a la frecuencia de
rotación del aparato de juego. Por el acceso de acuerdo con la
invención al campo de radio existente en todos los sitios en los
que se tienen que medir aparatos de juego móviles con respecto a la
frecuencia de rotación se resuelven todos los problemas
relacionados con el campo magnético con volumen, peso, variaciones
de sensibilidad, etc.
Las antenas para la detección de cualquier
intervalo de longitud de onda para antenas de radio existen en
cualquier tamaño y se pueden adaptar de este modo de forma aleatoria
al tamaño del aparato de juego móvil, ya que, típicamente, en cada
intervalo de longitud de onda y particularmente también en el
intervalo de ondas de alta frecuencia en o por encima de un GHz hay
suficiente energía de radio, sobre cuya base se puede realizar la
medición de la rotación.
Incluso si no existe ningún campo de entorno, el
aparato de detección de acuerdo con la invención puede trabajar de
forma segura cuando por el aparato de juego, que se comunica
típicamente siempre por una interfaz de radio con un emisor
externo, se emite la orden al emisor externo de generar un campo de
radio, cuya modulación se mide después de forma sencilla por la
propia antena del aparato de juego móvil, con la que el aparato de
juego móvil ya se comunica con el aparato externo. De este modo se
puede implementar sin más un sistema en sí cerrado como alternativa
al sistema de radio abierto, donde no se necesitan etapas de gran
consumo de energía dentro del propio aparato de juego móvil. En el
sistema cerrado, solamente el aparato de comunicación externo tiene
que enviar energía. Cuando esto se realiza por un reloj o algo
similar, la batería en este reloj se tiene que cambiar con
frecuencia. Sin embargo, alternativamente también se puede usar una
línea de suministro de energía, que se instala de forma fija, por
ejemplo, en un campo de deporte, de tal forma que no se necesita
ningún mantenimiento de batería. Incluso cuando a pesar de esto se
necesita un mantenimiento de batería, un cambio de batería y
particularmente el uso de acumuladores son esencialmente más
sencillos y económicos que si se necesitara un cambio de batería
dentro de la pelota, que no es posible o que solamente se puede
realizar con un gran esfuerzo de costes y tiempo de parada del
aparato de juego, sin influir en gran medida sobre las
características del aparato de juego.
Preferiblemente, el aparato de juego móvil tiene
además un equipo de medición de fuerza del lanzamiento, que se basa
en que se puede conseguir una medición de fuerza de lanzamiento
exacta, con poco mantenimiento y que se puede utilizar al mismo
tiempo de forma flexible cuando se suministra un desarrollo en el
tiempo de una aceleración o un desarrollo en el tiempo de una
presión interna de un aparato de juego móvil, para procesar después
este desarrollo en el tiempo y, de hecho, con el objetivo de obtener
una medida de energía que depende de una energía transmitida al
objeto por el lanzamiento. Además se proporciona un equipo para el
suministro de una información con respecto a la fuerza del
lanzamiento, que usa la medida de sinergia para la determinación de
la fuerza del lanzamiento. De este modo no se realiza ninguna
medición directa de la velocidad, sino que, en ejemplos de
realización preferidos, como mucho una medición indirecta de la
velocidad, de manera que se detectan un desarrollo de la
aceleración en el tiempo y un desarrollo de la presión en el tiempo
y este desarrollo en el tiempo se procesa para obtener una medida
de energía, es decir, cualquier magnitud que esté relacionada de
algún modo de forma lineal o no lineal o de cualquier otro modo con
la energía. Esta medida se usa después para suministrar una
información de fuerza de lanzamiento. Esta información de fuerza de
lanzamiento puede ser un valor cuantitativo, pero sin unidades, por
ejemplo, en una escala entre 1 y 10 o, sin embargo, puede ser un
valor en una escala abierta por la parte superior o un valor para
una fuerza ejercida sobre el aparato de juego móvil en el momento
del lanzamiento o puede ser un valor de energía, es decir, un valor
para la energía que se ha introducido en el aparato de juego móvil
durante el lanzamiento.
Alternativamente, la fuerza de lanzamiento
también puede ser una indicación del longitud, que suministra una
medida de hasta dónde habría volado, a modo de ejemplo, la pelota,
si se hubiera lanzado la pelota en el ángulo óptimo y sin rotación.
Un resultado de fuerza de lanzamiento de este tipo es interesante
particularmente para tipos de deportes con pelota, como fútbol o
fútbol americano, ya que en ese caso los jugadores podrían usar en
mayor medida de forma intuitiva una medida de longitud de hasta
dónde, por ejemplo, habría llegado un pase o disparo, que valores
cuantitativos o unidades físicas de fuerza o energía. Sin embargo,
para la comparación con otros jugadores, también es de gran interés
la escala cuantitativa sin unidades, independientemente de si es
cerrada o abierta por la parte superior.
En ejemplos de realización preferidos se realiza
además una detección de contacto con la pelota. Para esto se pueden
utilizar diferentes componentes para ambos objetivos. Para esto es
óptimo el uso de dos señales, que tienen diferentes velocidades de
señal, para conseguir una detección robusta y, a pesar de esto,
eficaz y precisa de un contacto con un dispositivo móvil. De este
modo, un detector en el dispositivo móvil, es decir, por ejemplo,
en una pelota de fútbol, detecta si en proximidad de la pelota de
fútbol se encuentra un objeto como, a modo de ejemplo, la pierna de
un jugador de fútbol. Esto tiene lugar, por ejemplo, por una
medición de presión, aceleración o vibración o incluso por una
medición sin contacto.
En cuanto se ha detectado que el objeto se sitúa
en proximidad del dispositivo móvil, se controla el modulo de
emisor para emitir dos señales que tienen diferentes velocidades de
señal. Un dispositivo de receptor unido con el objeto detecta la
primera señal y espera después un tiempo determinado a la recepción
de la segunda señal con velocidad de señal más lenta. Si la señal
con la velocidad de señal más lenta se detecta dentro del intervalo
de tiempo predeterminado, que comienza con la recepción de la
primera señal rápida, se parte del hecho de que el objeto, que ha
recibido tanto la primera como la segunda señal dentro del intervalo
de tiempo predeterminado, ha tenido un contacto con el dispositivo
móvil. Esto se reproduce por el hecho de que un detector, que ha
detectado la recepción de la segunda señal en el intervalo de tiempo
predeterminado, suministra una señal de salida de detector, donde
después se almacena por una memoria que ha habido una señal de
salida del detector, que, por tanto, (muy probablemente) ha
existido un contacto con la pelota. Alternativamente o
adicionalmente se puede almacenar un momento absoluto, en el que ha
existido la señal del detector, en la memoria, de tal forma que
cuando se piensa en un partido de fútbol se obtiene una secuencia de
momentos que se pueden leer entonces, por ejemplo, después de un
partido o durante un partido para determinar, dependiendo de esto,
cuántos contactos con el balón ha tenido un jugador o, dicho de
forma general, cuántos contactos ha tenido un objeto con el
dispositivo móvil.
Cuando se parte de que se sitúan, por ejemplo,
varios jugadores de fútbol en proximidad de la pelota, la señal
rápida se detectará por varios dispositivos de receptor. Sin
embargo, si el periodo de tiempo predeterminado se selecciona de
tal forma que con alta probabilidad realmente solamente el
dispositivo de receptor, que se dispone más próximo al dispositivo
móvil, puede recibir dentro del intervalo de tiempo predeterminado
la segunda señal, mientras que dispositivos de receptor situados
más alejados también reciben la segunda señal, sin embargo, después
de transcurrir el periodo de tiempo predeterminado, de tal forma que
para estos jugadores no se registra ningún contacto con la
pelota.
Por el ajuste del periodo de tiempo
predeterminado en los dispositivos de receptor que lleva el jugador,
se puede ajustar de este modo la precisión o el alcance que se
tiene que detectar. Para esto no se quiere ningún uso de la propia
pelota.
Además, el uso de dos señales con diferente
velocidad posibilita que no se necesite en la propia pelota ningún
instrumento electrónico complicado y, por tanto, que tienda a
errores. Solamente se tiene que garantizar que la pelota tenga un
detector de proximidad, que trabaje controlado por contacto o sin
contacto, que controla la emisión de las dos señales con diferentes
tiempos de recorrido. En la propia pelota, por tanto, no se necesita
ningún instrumento electrónico complicado, lo que es de
considerable ventaja particularmente debido al hecho de que las
fuerzas y aceleraciones que presionan sobre la pelota pueden ser
inmensas, de tal forma que para los instrumentos electrónicos en la
pelota existe un entorno muy duro.
En el lado del receptor no se necesitan
identificaciones personales o similares, particularmente cuando se
piensa que se trata de un producto industrial, es decir, que se
deben proporcionar dispositivos de receptor a muchos jugadores, lo
que es de considerable ventaja, ya que de este modo todos los
dispositivos de receptor pueden trabajar de forma idéntica y no
necesitan ninguna identificación especial, lo que también hace que
los dispositivos de receptor sean sencillos y requieran poco
mantenimiento o incluso no requieran mantenimiento. Además, por una
construcción sencilla y robusta también se garantiza la seguridad de
manipulación.
A continuación se explican de forma detallada
ejemplos de realización preferidos de la presente invención con
referencia a los dibujos adjuntos. Se muestra:
En la Figura 1, un dibujo esquemático de un
campo de juego con un dispositivo móvil y varios objetos provistos
de receptores;
En la Figura 2, un jugador con un balón de
fútbol como ejemplo de un dispositivo móvil;
En la Figura 3, un dibujo de sistema
esquemático;
En la Figura 4a, una vista más detallada de los
grupos de función en el dispositivo móvil;
En la Figura 4b, una representación más
detallada del módulo de emisor de la Figura 4a;
En la Figura 5a, una representación de diagrama
de bloques del dispositivo de receptor; y
En la Figura 5b, una representación más
detallada del dispositivo de receptor de la Figura 5a;
En la Figura 6a, un desarrollo esquemático
cualitativo de la aceleración a lo largo del tiempo durante un
lanzamiento;
En la Figura 6b, un desarrollo cualitativo de la
velocidad a lo largo del tiempo durante un lanzamiento;
En la Figura 6c, un desarrollo cualitativo de la
fuerza, que se ejerce sobre el aparato de juego móvil, durante un
lanzamiento,
En la Figura 6d, un desarrollo cualitativo de la
fuerza como función del recorrido, que se ejerce durante un
lanzamiento sobre un aparato de juego móvil;
En la Figura 6e, una tabla de asignación
preferida entre la medida de energía y la fuerza de
lanzamiento;
En la Figura 7, un desarrollo cualitativo de la
presión interna de un aparato de juego móvil;
En la Figura 8, un grupo de rectas para la
determinación de la fuerza de lanzamiento con una presión interna
en reposo como parámetro;
En la Figura 9, un diagrama de bloques
esquemático del dispositivo para la medición de una fuerza de
lanzamiento ejercida sobre un aparato de juego móvil;
En la Figura 10, un diagrama de desarrollo para
una medición de fuerza de lanzamiento preferida mediante un
desarrollo de presión en el tiempo;
En la Figura 11, un diagrama de bloques
esquemático del concepto de acuerdo con la invención para la
medición de una frecuencia de rotación de un aparato de juego
móvil;
En la Figura 12a, un espectro de una señal de
recepción de antena de radio antes de la selección;
En la Figura 12b, un espectro de la señal de
recepción de antena de radio después de la selección;
En la Figura 13, una representación esquemática
de la orientación de dos antenas de recepción con características
direccionales, que tienen diferentes direcciones de máxima
sensibilidad;
En la Figura 14, un escenario sobre un campo de
fútbol con diferentes emisores como, a modo de ejemplo, emisoras de
radio, teléfonos móviles u otros radioemisores;
En la Figura 15, un diagrama de flujo de la
comunicación en un sistema cerrado; y
En la Figura 16, un diagrama de bloques de una
implementación preferida del grupo constructivo dentro del aparato
de juego móvil.
Para poder mejorar la habilidad durante el juego
o poderse comparar con otros jugadores se tienen que obtener datos
objetivos de forma sencilla. Estos se tienen que visualizar de tal
forma que sea posible una información sobre resultados para
entrenamiento o una comparación con otros jugadores. Para esto se
proporcionan componentes correspondientes en el aparato de juego y
un aparato de detección de datos, si es necesario, con unidad de
indicación.
Con un sistema económico, la detección de la
persona no se puede realizar por los tiempos de recorrido de las
señales de radio. Para esto, las señales de radio de entrada se
tendrían que comparar con una referencia de tiempo de alta
precisión. Además, se tendría que construir una red en la que se
compararan todos los tiempos medidos para determinar el jugador
situado más próximo a la pelota. Por tanto, a continuación, a partir
de la emisión de una señal de radio y una señal acústica se deduce
quién tuvo el último contacto con la pelota.
Por la medición de las fuerzas que actúan sobre
el aparato de juego también se puede deducir la fuerza de
lanzamiento o la velocidad de rotación del aparato de juego. Si se
realiza una consideración de la energía, el jugador individual
puede aprender a controlar su efecto sobre el aparato de juego.
Se obtienen ventajas adicionales a partir de las
demás reivindicaciones y reivindicaciones dependientes y a partir
de la siguiente descripción.
Antes de describir la invención con detalle se
indica que la misma no se limita a los respectivos componentes del
dispositivo o al funcionamiento explicado, ya que estos componentes
y métodos pueden variar. Las expresiones usadas en este documento
solamente tienen por objeto describir realizaciones particulares y
no se usan de forma limitante. Cuando en la descripción y en las
reivindicaciones se usa el singular o artículos indeterminados, los
mismos también se refieren al plural de estos elementos, a menos que
el contexto global lo indique claramente de otro modo. Lo mismo se
aplica en sentido inverso.
La Figura 3 muestra un dibujo de sistema
esquemático. Particularmente muestra un dispositivo para la
detección de las relaciones de fuerza y/o movimiento en un aparato
de juego 7, como una pelota, donde en la pelota se proporciona un
grupo constructivo 15 que está equipado con varios componentes
electrónicos. En vez del grupo constructivo, los componentes
electrónicos también se pueden disponer en la cubierta de la pelota,
por ejemplo, en el lado interno o por una suspensión en el centro
de la pelota.
En el aparato de juego se proporciona al menos
uno de los siguientes componentes electrónicos:
- -
- un emisor 4 para ondas sonoras o de ultrasonidos para la emisión de una señal acústica,
- -
- un sensor de presión 10,
- -
- un sensor de aceleración,
- -
- al menos un sensor Hall 16,
- -
- al menos dos sensores magnetorresistivos,
- -
- al menos dos bobinas.
Por el emisor 4 para las ondas sonoras o de
ultrasonidos o por al menos un radioemisor 3, los componentes
electrónicos se unen, por ejemplo, por radio 1, con un receptor 2,
para transmitir, por ejemplo, los datos detectados por los
componentes electrónicos. Además se proporciona un microcontrolador
11 para el procesamiento de los datos. Estos datos se pueden
trasmitir después a un aparato de detección de datos 12. Se
proporciona una unidad de evaluación 13 para la evaluación de los
datos detectados, que se representan, si se necesita, en una unidad
de indicación 14. El aparato de detección de datos 12 se asigna
preferiblemente al menos a un jugador 6, sin embargo,
preferiblemente a todos los jugadores de un juego, para realizar de
este modo, por ejemplo, una localización del jugador más próximo,
como se explicará más adelante.
En el caso de algunos jugadores como, por
ejemplo, en un partido de fútbol, a menudo es interesante saber
quién ha tenido más contactos con la pelota. Para determinar esto se
tiene que comprobar durante el contacto con la pelota quién ha
tocado la pelota.
En un sistema económico, la detección de la
persona no se puede realizar por tiempos de recorrido de las señales
de radio. Para esto, las señales de radio de entrada se tienen que
comparar con una referencia de tiempo de alta precisión y se
tendría que construir una red, en la que se compararan todos los
tiempos medidos para determinar el jugador situado más próximo a la
pelota. Alternativamente se podría usar la intensidad de campo del
emisor en la pelota para estimar una distancia. Esto, sin embargo,
es impreciso.
Para mantener bajos los costes se mide en el
dispositivo el tiempo de recorrido del sonido. Para esto, el
aparato de juego 7 emite durante la detección de un efecto de fuerza
una señal acústica como sonido o ultrasonido por un emisor 4. Al
mismo tiempo, un radioemisor 3 emite una señal de radio. El receptor
2 de un aparato de detección de datos, que se asigna al jugador 6,
registra la señal acústica y también la señal de radio. La
diferencia de tiempo proporciona la distancia con respecto a la
pelota. En cuanto se detecta la señal de radio se espera 5 ms a la
llegada de la señal acústica. Si se detecta en este tiempo un
impulso sonoro, se puede partir del hecho de que el receptor 2 del
aparato de detección de datos 15 asignado al jugador 6 está separado
como máximo 1,5 metros de la pelota. Este jugador, entonces, con
gran probabilidad ha tocado la pelota. Preferiblemente, cada
jugador 6 lleva un receptor de este tipo. Se cuenta e indica la
cantidad de los impulsos sonoros detectados. Con ayuda de esta
información y la hora del acontecimiento se pueden comprobar, con
una relación posterior de todos los datos de todas las unidades de
detección de datos 12, cuántos contactos con la pelota ha tenido un
jugador 6. Incluso es posible obtener afirmaciones estadísticas de
cuánto éxito han tenido los pases de pelotas, ya que se puede
determinar el objetivo de un pase de pelota por una comparación en
el tiempo. De este modo se puede detectar, por ejemplo:
- -
- ¿Quién ha perdido la pelota con qué frecuencia a favor del contrario?
- -
- ¿Fueron constantes los contactos con la pelota a lo largo del tiempo de partido y existió una pérdida de rendimiento?
- -
- ¿Quién ha sacado para quién y con qué frecuencia?
- -
- ¿Con qué frecuencia hubo pases entre varios jugadores del mismo equipo?
La unidad de evaluación 13 tiene, por tanto,
medios para la evaluación de si en el intervalo de un tiempo
predeterminado después de la entrada de la señal de radio se produce
una señal acústica del emisor 4 para la pelota u ondas de
ultrasonidos.
Un dispositivo para la medición de una fuerza de
lanzamiento ejercida sobre un aparato de juego móvil se muestra en
la Figura 9. El dispositivo comprende un equipo 90 para el
suministro de un desarrollo en el tiempo de una aceleración o una
presión (interna) de un aparato de juego móvil que se presenta por
un efecto provocado por un lanzamiento sobre el aparato de
juego.
Dependiendo del tipo de deporte, el objeto, que
actúa sobre el aparato de juego móvil, es una raqueta de tenis, la
pierna de un jugador de fútbol, la mano de un jugador de balonmano,
una raqueta de tenis de mesa, etc., cuando el aparato de juego
móvil es una pelota. Debido al hecho de que un objeto actúa en el
marco de un lanzamiento sobre el aparato de juego móvil, se ejerce
una aceleración sobre el aparato de juego móvil que, después, cuando
se parte del hecho de que el aparato de juego móvil anteriormente
estaba en el estado de reposo, era igual a 0 y, en un momento
t_{0}, en el que el objeto impacta sobre el aparato de juego,
aumentará bruscamente para disminuir después, como se muestra en la
Figura 6a y, de hecho, hasta el momento t_{1}, en el que el
aparato de juego móvil se aleja del objeto que ha actuado sobre el
aparato de juego móvil.
Esta disminución en el momento t_{1} puede ser
de nuevo más o menos brusca o también puede presentarse el caso en
el que el desarrollo de la aceleración a(t) se aproxima de
forma relativamente "suave" al valor cero, en el que se
consigue una velocidad constante que, después, en algún momento se
hace negativa debido al frenado por el rozamiento con el aire. Este
frenado del aparato de juego móvil por rozamiento o por objetos de
captación en primer lugar no es significativo para la medición de
la fuerza de lanzamiento o se tiene que tener en cuenta dependiendo
de la definición de la fuerza de lanzamiento. El último caso se
presenta cuando se indica, a modo de ejemplo, como fuerza de
lanzamiento una longitud en metros que volaría un balón de fútbol.
Entonces se tendría que tener en cuenta el frenado del aparato de
juego por el rozamiento con el aire y, de hecho, durante el cálculo
de la información con respecto a la fuerza de lanzamiento basándose
en la medida de energía.
De forma detallada, el dispositivo mostrado en
la Figura 9 comprende un equipo 92 para el procesamiento del
desarrollo en el tiempo de la aceleración o del desarrollo en el
tiempo de la presión interna, para obtener una medida de energía
que depende de una energía transmitida al objeto por el lanzamiento.
Esta medida de energía puede ser, por ejemplo, la velocidad en el
momento t_{1}, que se ha ejercido por el lanzamiento sobre el
aparato de juego móvil. Una situación de este tipo se muestra en la
Figura 6b. Cuando después se vuelve a partir del hecho de que el
objeto se situaba en el momento t_{0} en el estado de reposo, su
velocidad aumentará debido a la aceleración ejercida en el momento
t_{0} y se elevará hasta el momento t_{1}. En el momento
t_{1}, el balón de fútbol se aleja, a modo de ejemplo, de la
pierna del jugador de fútbol y se ha conseguido una velocidad
máxima v_{max}, que después volverá a disminuir debido al
rozamiento con el aire. La velocidad momentánea en el momento t
entre t_{0} y t_{1} se puede calcular de forma actual sin más
por la ecuación mostrada a la derecha en la Figura 6b.
Sin embargo, una medida de energía preferida es
la velocidad máxima en el momento t_{1}, ya que esta energía, sin
tener en cuenta una energía potencial, que típicamente será
despreciable, es la energía que ha transmitido el jugador al
aparato de juego. Si el jugador ha transmitido mucha energía,
entonces su fuerza de lanzamiento es alta. Si, por el contrario, el
jugador ha transmitido poca energía, entonces su fuerza de
lanzamiento era baja, suponiendo que para ambos casos todas las
demás circunstancias del aparato de juego, a modo de ejemplo, la
presión interna, fueran comparables, como se explicará todavía con
más detalle con referencia a la Figura 8.
El equipo 92, por tanto, puede calcular, por
ejemplo, la velocidad máxima como medida de energía o calcular
incluso, usando la masa de la pelota, la energía que se asigna a la
velocidad máxima y que se denomina E_{max}.
El dispositivo mostrado en la Figura 6 comprende
además un equipo 94 para el suministro de una información con
respecto a la fuerza de lanzamiento basada en la medida de energía.
La funcionalidad del equipo 94 se explica mediante la Figura 6e y
puede ser en este caso simplemente una tabla de asignación, que
ilustra la medida de energía calculada en una escala, por ejemplo,
entre 1 y 10, como en el caso de la Figura 6e, o en una escala
abierta por la parte superior o incluso en una indicación de
tendencia.
Una indicación de tendencia consistiría en
realizar una comparación de la medida actual de energía con una
medida de energía determinada anteriormente, que se asignó a otro
jugador y poder decir después, como indicación de tendencia, por
tanto, como informaciones sobre la fuerza de lanzamiento, que la
fuerza de lanzamiento del jugador actual era mayor, igual o menor
que la fuerza de lanzamiento del anterior jugador.
Una representación de este tipo de la medida de
energía sobre una información de fuerza de lanzamiento se puede
realizar con cualquier medida de energía, es decir, también, por
ejemplo, cuando se evalúa la fuerza, como se muestra en la Figura
6c como desarrollo a lo largo del tiempo. De este modo, el
desarrollo de fuerza es proporcional al desarrollo de aceleración y
de hecho, con la masa del aparato de juego móvil como constante de
proporcionalidad. También el desarrollo de fuerza lo largo del
tiempo proporciona una medida de energía que se podría calcular,
por ejemplo, por integración de la fuerza a lo largo del tiempo.
Alternativamente también se puede medir, como se
muestra en la Figura 6d, la fuerza orientada ejercida sobre la
pelota como función del lugar geométrico, sobre el que se mueve la
pelota durante el lanzamiento. De este modo, la fuerza en el punto
geométrico x = 0, en el que se sitúa la pelota, antes de que impacte
con la pierna del jugador, se elevará hasta un valor alto, que cae
hasta un valor determinado. La pelota se aleja en el punto
geométrico s_{0} en el lugar geométrico del pie del jugador, de
tal forma que ya no se ejerce ninguna fuerza de impulso sobre la
pelota, sino ya solamente las fuerzas de frenado existentes por el
rozamiento con el aire, que, sin embargo, no se tienen en cuenta en
la Figura 6d.
De este modo, la medida de energía también
representa la integración de la fuerza medida (aceleración) con
respecto al lugar geométrico que recorre la pelota. El lugar
geométrico se puede medir, a modo de ejemplo, al mismo tiempo con
el sensor de aceleración en la pelota, cuando el sensor de
aceleración es un sensor de aceleración que trabaja de forma
tridimensional, que además tiene sensibilidad de dirección.
Alternativamente, el lugar geométrico de un cuerpo en vuelo también
se puede calcular de otros modos como, a modo de ejemplo, por
sistemas de localización de alta precisión por satélite o soporte
terrestre o incluso por acceso a tablas predeterminadas. Sin
embargo, también se pueden utilizar sistemas de localización
micromecánicos usando giroscopios de vibración para la
determinación del lugar geométrico, para poder evaluar numéricamente
la integral mostrada en la Figura 6.
El ejemplo de realización preferido de la
presente invención, sin embargo, consiste en proporcionar en el
aparato de juego móvil un sensor de presión. Cuando se lanza el
aparato de juego móvil, podría tener un desarrollo de presión como
se muestra cualitativamente en la Figura 7. En un momento t_{0},
el objeto impacta sobre el aparato de juego móvil, lo que conducirá
a un aumento de presión en el aparato de juego móvil, ya que el
aparato de juego móvil se deforma por el objeto que impacta sobre el
aparato de juego móvil. Este aumento de presión aumentará hasta una
presión máxima p_{máx} y después volverá a disminuir, para volver
a disminuir hasta la presión en reposo en el entorno del momento
t_{1}, que se caracteriza porque el aparato del juego móvil ya no
tiene ningún contacto con el objeto.
De este modo se ha descubierto que la integral
con respecto a la modificación de presión, es decir, el área de
superficie de la superficie dibujada de forma sombreada en la Figura
7, está relacionada con la energía ejercida sobre la pelota, de tal
forma que se puede utilizar el desarrollo en el tiempo de la presión
ventajosamente para la determinación de la fuerza de
lanzamiento.
El uso de un sensor de presión es
particularmente ventajoso en comparación con un sensor de
aceleración, ya que el sensor de presión se puede configurar de
forma sencilla y, en comparación con un sensor de aceleración que
tiene, por ejemplo masas en travesaños de flexión, de forma robusta.
Además, es inherente a un sensor de presión que, cuando se dispone
dentro del aparato de juego móvil, no emite ninguna magnitud
orientada, sino una magnitud independiente de dirección, lo que se
podría conseguir en sensores de aceleración solamente por una
provisión compleja de una serie de sensores de aceleración, que
tiene que ser sensible en las tres direcciones del espacio. Por el
contrario, es suficiente un único sensor de presión para
proporcionar un desarrollo de presión de la presión interna del
aparato de juego móvil.
El uso de un sensor de presión consigue de esto
modo una posibilidad sin mantenimiento, robusta y al mismo tiempo
económica para medir el desarrollo de la presión en un aparato de
juego móvil y obtener después, como se explica más adelante con
referencia a las Figura 8 y 10, una información de fuerza de
lanzamiento.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención, el desarrollo de presión se integra con respecto
al tiempo entre t_{0} y t_{1} y, de hecho, de acuerdo con la
ecuación mostrada en la Figura 7. A partir de esto se puede
observar que no solamente se integra el desarrollo de presión
absoluto, sino el desarrollo de la modificación de presión en
comparación con la presión en reposo p_{0}. Sin embargo, también
se podría integrar el desarrollo de presión absoluto para restar
después la superficie 97 después de la integración. Ésta se obtiene
de forma sencilla a partir del producto del periodo de tiempo
\Deltat y la presión en reposo.
Como se observa en la Figura 8, la fuerza del
lanzamiento depende en gran medida de la magnitud de la presión en
reposo. Esta se obtiene de la Figura 8 debido a las diferentes
curvas de parámetro, donde se dibuja una curva de parámetro 97 para
una presión en reposo pequeña p_{0}, mientras que se dibuja otra
curva de parámetro para una presión alta p_{0} en 98.
Particularmente, el eje x del conjunto de curvas de la Figura 8
representa la modificación de presión integrada como medida para la
energía, es decir, calculada en unidades físicas, una medida que
tiene como unidad (pascal x segundos). Dicho de forma ilustrativa,
sobre el eje x se aplica la superficie 96 de la curva mostrada en
la Figura 7. Cuando se parte de una pelota que tiene una presión
interna pequeña, se obtiene, dependiendo de con qué intensidad se ha
impactado con la pelota, es decir, cómo de grande es la fuerza de
lanzamiento, un valor de fuerza de lanzamiento a lo largo de la
recta. Si, por el contrario, se juega con una pelota muy inflada,
con la misma modificación de presión integrada como medida para la
energía, en comparación con la curva 97, ya se ha obtenido una
fuerza de lanzamiento mucho mayor. Esto se debe a que una pelota
muy inflada se deforma poco incluso por un lanzamiento muy fuerte,
mientras que una pelota poco inflada se deforma fuertemente incluso
por un lanzamiento relativamente débil, donde la deformación se
corresponde a la modificación de presión integrada.
Alternativamente o adicionalmente también se
puede determinar la presión máxima p_{máx} del desarrollo de la
presión a lo largo del tiempo por el equipo 92 de la Figura 9. De
hecho, para evaluaciones más sencillas se puede suponer que el
desarrollo de la presión a lo largo del tiempo, por tanto, cómo
actúa el lanzamiento sobre el objeto, que para todos los
lanzamientos es aproximadamente igual, de tal forma que entonces
solamente es decisivo el valor máximo. En este caso se
proporcionaría un conjunto de rectas que es similar al conjunto de
curvas de la Figura 8, que, sin embargo, como eje x no tendría una
modificación de presión integrada como medida para la energía, sino
la presión
máxima.
máxima.
De nuevo como alternativa se podría determinar
el periodo de tiempo del desarrollo de la desviación de la presión
que, entonces, cuando se suponen aproximadamente iguales desarrollos
de presión típicos con respecto a su forma, también es una medida
para la energía que se aplica durante el lanzamiento sobre el
aparato de juego.
En un ejemplo de realización preferido de la
presente invención se determina por tanto, como se representa en la
Figura 10, en primer lugar la presión interna en reposo p_{0} en
una etapa 100. Esta determinación se puede realizar antes o después
del lanzamiento y se usa para seleccionar una de las curvas en el
conjunto de curvas de la Figura 8. Además, la modificación de la
presión se integra en una etapa 102 con respecto al tiempo y, de
hecho, desde el momento t_{0} hasta el momento t_{1} usando el
desarrollo de presión p(t) en el tiempo determinado en la
etapa 101 La integración con respecto a la modificación de la
presión o la desviación de la presión de la presión en reposo, que
se realizó en la Figura 102, suministra por tanto la medida de
energía que se usa después para determinar un valor en la curva de
parámetro seleccionada. Preferiblemente, el uso de una tabla con un
conjunto de curvas en una etapa 103 se realiza de tal forma que se
obtiene una tabla tridimensional, que presenta grupos de tres de
valores, donde un primer valor de grupo de tres es la presión en
reposo p_{0}, un segundo valor del grupo de tres es la
modificación de la presión integrada y un tercer valor es entonces
la fuerza de lanzamiento como se aplica en el eje y de la Figura 8.
Esta información de fuerza de lanzamiento se suministra por la
etapa 103. Cuando se comparan la Figura 9 y la Figura 10, se puede
observar que las etapas 100 y 101 se realizan por el equipo 90 de
tal forma que la etapa 102 se realiza por el equipo 92 y la etapa
103 se realiza por el equipo 94.
Dependiendo de la implementación del sistema, es
decir, dependiendo de la pluralidad requerida, en la etapa 103
también se puede tener en cuenta una información con respecto al
tipo del aparato de juego, que se utiliza en 104. De este modo, la
fuerza de lanzamiento puede depender de si la pelota es una pelota
de tenis o un balón de fútbol. Además, la fuerza de lanzamiento
variará de artículo a artículo. Esto es particularmente pertinente
cuando como fuerza de lanzamiento se toma el "alcance ideal" de
la pelota, que también depende de la superficie de la pelota. Una
superficie más lisa de la pelota tiene una menor resistencia al
aire, de tal forma que con la misma energía transmitida, la fuerza
de lanzamiento, medida en metros, es mayor que en una pelota con
una superficie más rugosa. Sin embargo, ambos resultados de la
fuerza de lanzamiento dependen de la energía transmitida a la
pelota y, adicionalmente, del tipo de aparato de juego suministrado
por la línea 104.
Dependiendo de la implementación, todos o
solamente una parte de los componentes mostrados en la Figura 9
estarán en el propio aparato de juego o en un dispositivo central,
que se dispone alejado del aparato de juego.
En el primer ejemplo de realización de un
sistema de este tipo, en el propio aparato de juego solamente habrá
un sensor de aceleración o un sensor de presión, que están
configurados para almacenar un desarrollo en el tiempo de
aceleración o presión. Este desarrollo en el tiempo de aceleración o
presión se puede transmitir después, por ejemplo, por un
radioemisor a un receptor, que podría estar presente, a modo de
ejemplo, en forma de un reloj de pulsera en el jugador.
Alternativamente, la pelota no tiene que tener necesariamente un
sensor de radio, sino que también puede tener una interfaz de
salida que, cuando la pelota se pone en un puesto de acoplamiento
configurado de forma especial, lee los desarrollos almacenados de
aceleración o presión. Entonces, el procesamiento se realizaría en
el bloque 92 y el suministro de la información de fuerza de
lanzamiento en el bloque 94 en un puesto externo como, a modo de
ejemplo, el reloj del jugador o un puesto de recepción central en
un campo de fútbol, etc.
Alternativamente, tanto la funcionalidad del
equipo 90 como del equipo 92 pueden estar integradas en la pelota y
la pelota suministra ya la medida de energía a un puesto de
recepción externo. Esto tiene como consecuencia que se tienen que
transmitir menos datos desde la pelota hacia el exterior, sin
embargo, que se necesita más potencial de procesador dentro del
aparato de juego.
Alternativamente, también se pueden implementar
todos los equipos 90, 92, 94 en el aparato de juego móvil, de tal
forma que solamente se muestra la información sobre la fuerza de
lanzamiento por la pelota incluso de forma directa o, sin embargo,
por una interfaz de salida, que puede ser, a modo de ejemplo, una
interfaz de radio o una interfaz de contacto.
El sistema mostrado en la Figura 9 también
comprende la funcionalidad de la interfaz de recepción externa 6,
cuando en la pelota solamente existe un sensor y la pelota emite el
desarrollo en el tiempo de aceleración o presión interna. Después,
el equipo 90 para el suministro de un desarrollo en el tiempo de
aceleración o presión interna de la Figura 9 es una interfaz de
entrada del ordenador externo, que comprende adicionalmente el
equipo 92 y el equipo 94.
De este modo, por lo tanto, el dispositivo para
la medición de la fuerza de lanzamiento se puede disponer e
implementar completamente en el interior del aparato de juego móvil
o completamente en el exterior del aparato de juego móvil o
parcialmente en el interior del aparato de juego móvil y
parcialmente en el exterior del aparato de juego móvil.
Por lo tanto, el dispositivo para la medición de
una fuerza de lanzamiento ejercida sobre un aparato de juego móvil
comprende en una implementación parcial tanto el aparato de juego
como el dispositivo de evaluación o solamente el aparato de juego o
solamente el dispositivo de evaluación.
Por tanto, el aparato de juego proporciona la
detección de la fuerza de lanzamiento y de la velocidad de vuelo
que se puede determinar a partir de esto de un aparato de juego 7.
De este modo, en un partido de fútbol se plantea frecuentemente la
cuestión de quién tiene el lanzamiento más "fuerte".
Particularmente para esta realización, sin embargo, también para
las demás realizaciones existe la posibilidad de integrar la unidad
de evaluación 13 incluso en el grupo constructivo 15 en el aparato
de juego 7. En el aparato de juego 7 se puede disponer un sensor
que mide la fuerza de lanzamiento. Este sensor es preferiblemente un
sensor de presión 10 o un sensor de aceleración. Las informaciones
de este sensor se miden por un microcontrolador interno y se
transmiten, por ejemplo, a la unidad de indicación 14 en el aparato
de detección de datos 12 del jugador. Para la determinación de la
fuerza de lanzamiento se requiere la medición de la energía que ha
obtenido la pelota durante el lanzamiento. La unidad de evaluación
13 presenta para esto, por ejemplo, medios para la detección de la
presión determinada por el sensor de presión 10 a lo largo del
tiempo o la aceleración detectada por el sensor de aceleración.
Además se proporcionan medios de cálculo para el cálculo de la
fuerza aplicada sobre la pelota 7 por el jugador 6 mediante el
desarrollo de la presión o el desarrollo de la aceleración.
Con el sensor de aceleración se mide
directamente la aceleración y se comunica al microcontrolador en el
aparato de juego 7. Este calcula a partir de la masa conocida de la
pelota y de la aceleración medida a la fuerza que ha actuado sobre
la pelota. En los cálculos también se incluyen la aerodinámica y el
desarrollo en el tiempo de la energía suministrada a la pelota.
Durante el cálculo no solamente se transmite la energía total a la
unidad de evaluación 13, sino también el desarrollo en el tiempo de
la transmisión de la energía a la pelota.
En el uso alternativo de un sensor de presión 10
se mide cómo aumenta la presión interna de la pelota durante el
lanzamiento. Estas modificaciones de presión y el desarrollo en el
tiempo correspondiente posibilita al microcontrolador en la pelota
determinar la fuerza ha actuado sobre la pelota. Con ayuda de la
medición de presión se puede determinar con qué fuerza se ha
deformado la pelota. Cuanto mayor sea la deformación, mayor es la
fuerza de lanzamiento. Para esto se mide el valor máximo y el
desarrollo de presión de la presión interna con ayuda del sensor de
presión 10. Mediante un conjunto de curvas se determina la energía
que se ha suministrado a la pelota. El conjunto de curvas se puede
determinar, por ejemplo, previamente de forma empírica mediante una
instalación de lanzamiento y es diferente para cada tipo de
pelota.
A partir de la energía transmitida y el
desarrollo en el tiempo se puede determinar de forma muy precisa la
fuerza de lanzamiento. Para la indicación también se puede usar
además de la fuerza de lanzamiento también la energía total. Esto
posibilita obtener informaciones con respecto al tipo de
lanzamiento. De este modo, la pelota se puede jugar de forma mucho
más precisa con un suministro de energía uniforme. Cuando, por lo
tanto, se indica que forma complementaria la duración del suministro
de energía, para lo que se pueden proporcionar medios de detección
adicionales, también se puede entrenar lo mismo.
Mediante la energía también se puede deducir la
velocidad de vuelo que ha obtenido la pelota. Para esto se tienen
en cuenta el peso y la aerodinámica de la pelota. La velocidad de
vuelo determinada es el valor que se alcanza cuando la pelota puede
alejarse libremente después del lanzamiento. Adicionalmente al
efecto de la fuerza se puede determinar con ayuda del sensor de
presión 10 y/o del sensor de aceleración también el momento del
alejamiento y el momento de llegada al suelo de la pelota. Por las
informaciones de fuerza y la duración en el tiempo del vuelo se
puede calcular bastante bien hasta dónde que ha tenido que volar la
pelota.
De forma complementaria a las anteriores
implementaciones de la detección de contacto con la pelota o de la
medición de la fuerza de lanzamiento o alternativamente a estos
conceptos se implementa el concepto de medición de rotación de
acuerdo con la invención que, cuando se implementa de forma única,
necesita todos los componentes que se describen a continuación y
que, sin embargo, cuando se implementa de forma adicional a los
demás aspectos de la medición de contacto y de la medición de
fuerza de lanzamiento, ventajosamente recurre a los componentes ya
existentes como, a modo de ejemplo, la interfaz de radio o un
pequeño procesador programable dentro de la pelota o el
front-end de RF de la pelota.
El dispositivo para la medición de una
frecuencia de rotación de un aparato de juego móvil mediante el uso
de una señal de radio de alta frecuencia comprende en primer lugar
un equipo 120 para el suministro de una señal de recepción de
antena de radio que varía en tiempo. El equipo 120 puede comprender,
cuando se implementa en el aparato de juego, una o varias antenas,
que pueden estar configuradas para determinados intervalos de
frecuencia de recepción. Sin embargo, si el dispositivo mostrado en
la Figura 12 está integrado completamente de forma externa en un
aparato de supervisión, a modo de ejemplo, en un reloj, entonces el
equipo 120 para el suministro de la señal de recepción de antena de
radio está configurado como interfaz de entrada de radio del reloj,
es decir, del aparato de comunicación alejado, que no está integrado
en la pelota.
Dependiendo de la implementación, la señal de
recepción de antena de radio es una señal con un espectro
ilustrativo como en la Figura 12a antes de la selección.
Alternativamente, la señal de recepción de antena de radio ya es
una señal de banda base después de una selección, como se representa
en la Figura 12b. Si el dispositivo de acuerdo con la Figura 11 se
configura en el interior del aparato de juego móvil, entonces el
equipo para el suministro de la señal de recepción de antena de
radio se implementará como antena, que suministra el espectro de la
Figura 12a, donde entonces un equipo posterior 122 para la detección
de una frecuencia de frecuencia comparativamente baja modulada
sobre la señal de radio de alta frecuencia realiza en primer lugar
la selección, para obtener el espectro de la Figura 12b y para
determinar después la frecuencia del componente dominante de este
espectro.
Si, por el contrario, la señal de recepción de
antena de radio ya es una señal seleccionada con un espectro de
acuerdo con la Figura 12b, entonces el equipo 122 para la detección
de la frecuencia de frecuencia comparativamente baja modulada a la
señal de radio de alta frecuencia ya ha obtenido la frecuencia baja
y ya solamente tiene que medir el valor de esta frecuencia para
suministrar en lado de salida una indicación de la frecuencia de
rotación.
Un espectro de la señal de recepción de antena
de radio antes de la selección se muestra de forma ilustrativa en
la Figura 12a, donde la frecuencia de emisor, es decir, la
frecuencia portadora de una emisora de radio, emisora de televisión
o radioemisor móvil se indica con f_{emisor}. Las dos bandas de
una modulación de amplitudes generada por el giro del aparato del
juego móvil en el campo también se muestran, donde el valor
\Deltaf, es decir, la separación de las dos bandas laterales con
respecto a la frecuencia portadora, es igual a la frecuencia de
rotación.
Si el propio campo de radio "utilizado"
para la detección de rotación tiene una modulación en el intervalo
de la frecuencia de rotación, entonces, la modulación debido a la
frecuencia de rotación se solapará a esta modulación ya inherente a
radio. Debido al hecho de que antenas dipolo típicas tienen, a modo
de ejemplo, características direccionales fuertes, la modulación
debido a la rotación será muy fuerte, de tal forma que en realidad
siempre se pueden detectar bandas laterales claras. Sin embargo, si
esto en alguna ocasión no fuera el caso, se puede recurrir sin más
a cualquier otro emisor, que en ese momento esté activo en todo el
espectro de las frecuencias de radio y no tiene una modulación de
baja frecuencia inherente a radio de este tipo. De este modo es
extraordinariamente improbable que en alguna ocasión no haya
disponible ningún emisor individual, que no tenga una modulación de
baja frecuencia de este tipo. En este caso, sin embargo, el concepto
de acuerdo con la invención todavía podría activar la función de
sistema cerrada, como se explicará con referencia a la Figura
15.
La señal de recepción de antena de radio después
de la selección se muestra en la Figura 12b. Se puede generar de
cualquier modo como, a modo de ejemplo, por dilución del espectro de
la Figura 12a. Sin embargo, la detección es más sencilla cuando se
realiza una simple detección de curva envolvente o cuando se recurre
a radiorreceptores típicos como, a modo de ejemplo, un detector de
relación. Sin embargo, el modo más sencillo de selección consiste
en realizar una detección de curva envolvente mediante el uso de un
detector de valor máximo para extraer el componente de modulación
de baja frecuencia. Una señal de recepción de antena de radio
después de la selección se muestra a modo de ejemplo en la Figura
12b, que comprende solamente una oscilación de modulación de baja
frecuencia, cuya frecuencia se puede detectar de cualquier modo por
el equipo 122 para la detección. A modo de ejemplo, el equipo 122
puede estar configurado para realizar una detección de valor extremo
en la señal de tiempo después de la selección para determinar, a
modo de ejemplo, dos máximos adyacentes, dos mínimos adyacentes o
un máximo adyacente y un mínimo adyacente y calcular a partir de
estos entonces la separación en el tiempo que está relacionada con
la frecuencia de rotación. En el caso de la detección de dos máximos
adyacentes o dos mínimos adyacentes, la frecuencia de rotación es
igual al valor inverso del periodo de tiempo que ha transcurrido
entre dos máximos o mínimos adyacentes. En el caso de la detección
de un máximo y un mínimo, la frecuencia de rotación es igual al
valor inverso del doble de tiempo transcurrido. En el caso de la
detección de dos pasos por cero adyacentes de la señal de tiempo de
baja frecuencia, la frecuencia de rotación es igual al valor
inverso del doble de tiempo situado entre dos pasos por cero
adyacentes.
adyacentes.
Cuando existe un campo orientado intenso, puede
ocurrir que la pelota rote con respecto al campo de tal forma que
no se detecte ninguna modulación o solamente una modulación muy
débil de un emisor determinado. En este caso se prefiere utilizar
dos antenas, cuyas direcciones de sensibilidad máxima diverjan en 90
grados, como se muestra en la Figura 13. Una primera antena 130a
tiene una característica direccional esquemática, como se muestra
en 132a. Una segunda antena 130b tiene una característica
direccional como se muestra en 132b en la Figura 13. Ambas antenas
tienen direcciones de sensibilidad máxima, como se dibujan en 134a o
134b. Ya que ambas direcciones se separan 90 grados, en cualquier
caso una de las dos señales de antena tendrá una modulación más
intensa que la otra señal de antena. Cuando se considera la Figura
16, que indica una implementación preferida del grupo constructivo
dentro del aparato del juego móvil, a continuación se realiza una
selección de las dos señales de recepción de antena en los dos
elementos constituyentes del selector, que pueden estar
configurados, a modo de ejemplo, como detectores de curva envolvente
160a y 160b, donde las partes de señal de baja de frecuencia
seleccionadas se estudian después dentro de un control 162, para
seleccionar la mejor señal para una transmisión por un
front-end de RF 164 posterior y la transmisión
posterior por la antena de RF 166. Alternativamente, el control 162
también puede estar configurado para sumar ambas señales de salida
del selector. Alternativamente también podría conllevar una ventaja
realizar una adición en el lado de RF, de tal forma que solamente
se necesita un único selector que someta las señales de antena
sumadas a una selección. Otras alternativas consisten en transmitir
ambas señales de antena de RF antes o después de la selección desde
la pelota al aparato de evaluación, donde después, cuando ya se
transmiten las señales de RF de la pelota al aparato de evaluación,
tendrá lugar todo el procesamiento de señal en el aparato de
evaluación. La implementación individual dependerá de otras
condiciones límite como, a modo de ejemplo, la disponibilidad de
corriente eléctrica dentro del aparato de juego, donde, entonces,
cuando los requerimientos de batería son particularmente altos, se
transmiten el menor número posible de señales de radio, ya que la
emisión requiere una parte considerable de la energía necesaria
para todo el procesamiento. Si, por el contrario, los requerimientos
al consumo energético del aparato de juego no son tal elevados, el
aparato de juego, en implementaciones especiales, transmitirá ambas
o solamente una señal de RF o ambas o solamente una señal de NF al
puesto de evaluación, ya que mediante estas informaciones también
se pueden realizar otras evaluaciones como, a modo ejemplo, cálculos
aerodinámicos, cálculos de velocidad, etc.
La Figura 14 muestra un escenario global con
tres emisores diferentes S1, S2, S3, que tienen todos antenas de
tal tipo que tienen características de emisión omnidireccional, lo
que se aplica particularmente cuando los emisores son emisores de
televisión, emisoras de radio o, dicho de forma general,
radioemisores o cuando los emisores son puestos base de telefonía
móvil o incluso teléfonos móviles individuales, que están presentes
típicamente en grandes cantidades en un estadio de fútbol, que se
muestra esquemáticamente en 140 en la Figura 14.
En la Figura 14 se dibuja además un aparato de
juego móvil 142, a modo de ejemplo, como balón de fútbol, donde
además se han dibujado los máximos de dirección de antena 134a,
134b, como se han descrito con referencia a la Figura 13. Además se
dibuja un aparato de evaluación 114, que está en el exterior del
campo de juego, como se muestra en la Figura 14, por ejemplo, de
forma estacionaria o llevado por una persona o que puede estar
configurado alternativamente como reloj que un usuario lleva en su
muñeca.
Típicamente, los emisores se dispondrán a
diferentes alturas y tendrán diferentes características de emisión,
de tal forma que es muy probable que incluso una única antena
dispuesta en la pelota 142, debido a una rotación de la pelota,
suministre una señal de recepción de antena de radio antes de la
selección o después de la selección con una amplitud de NF
significativa debido a la rotación de la pelota. Típicamente, estas
amplitudes de NF se situarán por debajo de 100 Hz, cuando se piensa
en balones de fútbol. Sin embargo, también existen otros usos en
los que las rotaciones pueden ser mayores o menores. Dependiendo de
la pelota equipada con la invención, por tanto, también se pueden
buscar otros componentes de baja frecuencia.
Hasta ahora, la presente invención se ha
descrito mediante un sistema abierto, en el que se recurre a campos
de radio externos, cuya presencia de acuerdo con la presente
invención, por tanto, no se considera "contaminación
eléctrica" o algo similar, sino un campo de detección que se
utiliza ventajosamente para la medición de la frecuencia de
rotación.
Alternativamente o adicionalmente, la presente
invención también se puede accionar como sistema cerrado, lo que se
puede implementar particularmente con solamente una complejidad
mínima cuando la pelota ya dispone de una interfaz de radio con un
front-end de RF y una antena, como es el caso en
ejemplos de realización preferidos. Entonces, la pelota, cuando
comprueba, a modo de ejemplo, que no existe ningún campo de radio
aceptable o simplemente a demanda del usuario o cuando no se
proporcionan antenas de recepción adicionales, puede emitir una
orden de radiación al aparato de evaluación 150 alejado. El aparato
de evaluación alejado emite entonces típicamente una señal de radio
no modulada debido a la orden de radiación por el aparato de
evaluación, como se muestra en 152. A continuación, el aparato de
juego móvil mide una variación en el tiempo de la intensidad de
campo de recepción. Alternativamente, esta medición también se puede
producir por el aparato de evaluación, para conseguir una medición
de acuerdo con la etapa 154. Finalmente, el aparato de juego móvil
envía una información al aparato de evaluación, como se muestra en
156, que indica la frecuencia de rotación del aparato de juego
móvil. Para el aparato de evaluación queda entonces una salida de la
frecuencia de rotación, como se muestra en 158 en la Figura 15.
La información de rotación se puede usar para el
entrenamiento de los denominados "centros con efecto" en el
fútbol. Para esto es importante que el usuario obtenga
inmediatamente una información sobre resultados con respecto a su
lanzamiento. Para esto se mide la velocidad de rotación en la pelota
y se transmite por radio 1 al aparato de detección de datos 12 del
juego. Los componentes se tienen que disponer de tal forma que con
su movimiento con rotación del aparato de juego 7 en un campo de
energía de radio se produzca una frecuencia de modulación que se
puede determinar por la unidad de evaluación 13, que se puede
transformar por cálculo hasta la velocidad de rotación.
Por tanto, el sensor mide el campo de radio y
determina la intensidad del campo. Si la pelota rota, entonces la
intensidad de campo experimenta una modulación. La frecuencia de la
modulación es directamente proporcional a la velocidad de rotación
de la pelota. En la medición del campo de radio se determina el
vector de dirección del campo de radio. La rotación de este vector
es proporcional a la rotación de la pelota. Para los propósitos de
la medición de rotación no se necesita ni una linealidad de la
medición ni una determinación de la dirección del campo. Si la
pelota rota, entonces a la tensión de entrada se superpone una
tensión alterna, cuya frecuencia es la frecuencia de rotación de la
pelota. La frecuencia de esta tensión alterna es la frecuencia de
rotación de la pelota.
La evaluación de esta tensión se puede realizar
de forma separada por un circuito analógico o con ayuda de un
microcontrolador. Para obtener en cada posible eje de rotación de la
pelota una señal evaluable se usan, como se ha indicado, dos
antenas de recepción desplazadas 90º.
Por tanto, de acuerdo con la invención se usan
radioemisores, que en un sistema abierto son típicamente
radioemisores existentes y en un sistema cerrado se generan por la
propia unidad de evaluación.
Para determinar la velocidad de rotación también
se pueden usar radioemisores. Para esto se usa la modificación de
la intensidad de campo de cualquier radioemisor, por ejemplo, de un
emisor de onda corta. La frecuencia de la modificación de la
intensidad de campo es proporcional a la frecuencia de rotación.
Como antena se puede usar además de un dipolo una bobina o una
antena de ferrita. Ya que en cada país existen suficientes emisores
activos de onda larga, media y corta, no se necesita accionar en el
sistema ningún emisor propio. Si se tienen que usar emisores con
frecuencia relativamente alta como referencia, se considera una
antena dipolo, que se puede aplicar, por ejemplo, en forma de
circuitos impresos sobre la electrónica de la pelota o incluso sobre
la cubierta de la pelota. Una antena de cuadro es adecuada para
frecuencias bajas. Ésta se puede aplicar como bobina en forma de
circuitos impresos para el grupo constructivo 15 de la electrónica
de la pelota. Una antena de ferrita es adecuada para frecuencias
bajas. Ésta se puede construir con un tamaño muy pequeño y genera a
pesar de esto una señal de salida relativamente grande. En todas las
antenas es necesario que se establezcan dos direcciones de
recepción, para que se pueda medir una señal en cualquier eje de
rotación. Durante la medición de la señal solamente es importante
la intensidad de campo. Para esto se necesita un amplificador con
una gran dinámica. La amplificación debe ser, por ejemplo,
logarítmica, para que el transformador A/D del microcontrolador no
tenga que ser demasiado ancho.
Los datos y el control de la electrónica de la
pelota se asumen por un microcontrolador con extremo ahorro de
corriente. Este se activa al comienzo del partido. Si el
microcontrolador ya no comprueba ningún juego durante un tiempo más
prolongado, se desconecta automáticamente. El principal objetivo del
microcontrolador 11, que también puede estar integrado o
adicionalmente al microcontrolador 11 en el aparato de detección de
datos, es procesar los datos de tal forma que los mismos se puedan
transmitir con la menor energía posible por radio 1. Los datos se
envían por radio, por ejemplo, por un tramo de radio de 2,4 GHz
preferiblemente varias veces para poder corregir errores.
El suministro de corriente se puede realizar de
forma conocida de dos modos. Por un lado se puede usar un
acumulador, que, sin embargo, necesita un dispositivo de carga. Por
otro lado se pueden usar una batería primaria 21 en el aparato de
detección de datos y una batería primaria 22 en el aparato de juego
7, donde las mismas, sin embargo, no se pueden cambiar en la
pelota.
En la versión de acumulador se aplica en la
pelota una bobina de carga, con cuya ayuda se puede cargar de forma
inductiva el acumulador. En la versión con batería 22, la pelota se
alimenta por baterías de litio. La capacidad está diseñada de tal
forma que se garantiza la función de la electrónica durante más de
1000 horas. Con una duración de juego promedio de 1 hora al día, la
batería duraría 3 años.
En el aparato de detección de datos 12 se
integra como unidad de recepción 2 un transceptor. Éste recibe los
datos de la pelota o puede establecer una conexión con otros
aparatos de detección de datos para intercambiar datos. La emisión
y la recepción de los datos se produce, por ejemplo, en la banda de
2,4 GHz.
El transceptor puede emitir y enviar datos. De
este modo es posible acoplar los aparatos de detección de datos
entre sí. Por tanto, durante el partido se pueden transmitir los
contactos con la pelota a los demás aparatos de detección de datos,
de tal forma que en la red se genera una cantidad estadística de
datos muy precisa para poder evaluar el juego. Por la transmisión
de datos también es posible en el caso necesario posibilitar
pequeños juegos de ordenador, en los que los usuarios pueden jugar
en línea.
Los datos en el aparato de detección de datos 12
se procesan con ayuda de un microcontrolador 11 relativamente
grande. Este microcontrolador tiene un ahorro extremo de corriente.
Los datos se intercambian por el transceptor y se visualizan sobre
una unidad de indicación 14.
Los datos procesados se indican con ayuda de una
pantalla gráfica. La pantalla tiene un controlador integrado, al
que se conecta el microcontrolador. El accionamiento se realiza por
varios pulsadores 20, cuya función es dinámica.
El suministro de corriente del aparato de
detección de datos 12 se tiene que estructurar con mucho ahorro de
corriente. La batería 21 se puede sustituir. El microcontrolador 11
y la pantalla tienen un extremo ahorro de corriente. La transmisión
de datos se configura de tal forma que el transceptor siempre
funciona solamente de forma muy breve.
En la versión de pelota con acumulador se
necesita un puesto de carga. Ya que no existe ninguna conexión unida
a línea con la electrónica de la pelota es necesario cargar la
pelota de forma conocida de manera inductiva. Para esto, el puesto
de carga tiene una bobina de emisión, con cuya ayuda se transmite la
energía a la pelota.
Para poder comunicar con otras unidades de
evaluación se necesita una transformación de la conexión de radio
en otro protocolo. Ya que en este documento se considera en un 99%
un PC habitual, se prevé una transformación, por ejemplo, a
USB.
A continuación se vuelven a explicar con más
detalle los componentes que interaccionan entre sí del concepto
preferido, de hecho, del dispositivo móvil mediante la Figura 4a y
la Figura 4b y del dispositivo de receptor mediante la Figura 5a y
la Figura 5b. El dispositivo móvil 7 contiene un detector 23, que
puede ser, por ejemplo, el sensor de presión 10 de la Figura 3, que
detecta cuándo se toca la pelota 7. Sin embargo, el detector 23
puede comprender un sensor sin contacto, que trabaja de modo
eléctrico, acústico óptico o electromagnético y, por ejemplo,
detecta si a la pelota se aproxima un campo magnético o eléctrico
configurado de algún modo que, por ejemplo, se genera por un emisor
correspondiente en el zapato de un jugador de fútbol. El detector
23 está configurado para detectar que un objeto, es decir, por
ejemplo, una pierna, un pie, un zapato, una raqueta o similares se
sitúa en proximidad o en el aparato de juego.
Adicionalmente, el dispositivo móvil 7 comprende
un módulo de emisor 24, que está configurado para enviar una
primera señal, que presenta una primera velocidad de señal y para
enviar además una segunda señal, que tiene una segunda velocidad de
señal, que es menor que la primera velocidad de señal. El módulo de
emisor está configurado para enviar de forma correspondiente a una
señal de salida del detector la primera y la segunda señal, como se
muestra por la flecha de señal 25 en la Figura 4a.
Como ya se ha indicado anteriormente, el
detector 23 es un sensor de contacto, que está configurado para
detectar un contacto del dispositivo móvil con el objeto. Un sensor
de contacto de este tipo es, por ejemplo, el sensor de presión, sin
embargo, también es un sensor de aceleración o cualquier otro sensor
que detecta si el objeto se pone en contacto con la superficie del
aparato de juego 7. Alternativamente, el detector también se puede
configurar como sensor sin contacto que, como se ha indicado,
detecta de algún modo que un objeto se sitúa en proximidad del
dispositivo móvil. Para realizaciones determinadas es adecuado un
sensor sin contacto, que detecta si un objeto se sitúa a una
distancia predeterminada, que es igual o menor que 10 cm, del
dispositivo móvil. Entonces se puede partir con una alta
probabilidad de que el objeto también se pone en contacto con el
dispositivo móvil, ya que solamente es el objetivo llevar el objeto
a ponerse en contacto con el dispositivo móvil cuando se piensa, a
modo de ejemplo, en un balón de fútbol como dispositivo móvil o una
pelota de tenis. En este caso se puede partir prácticamente de
forma segura del hecho de que cuando el objeto, una vez situado
dentro de la distancia predeterminada, finalmente también tendrá un
contacto con el dispositivo móvil.
El modulo de emisor está configurado para emitir
dos señales con diferentes velocidades de señal. Preferiblemente se
usa como primera señal rápida una señal de radio que se genera por
el radioemisor 3. La segunda señal se genera por un emisor de
sonido 26, que está configurado preferiblemente como emisor de
ultrasonidos. Ambos emisores se controlan por la señal de detector,
que se suministra por la línea 25, para, en respuesta a la señal de
detector, al mismo tiempo o esencialmente al mismo tiempo, es decir,
dentro de un intervalo de tiempo de, por ejemplo, de 1 a 2 ms,
enviar ambas señales. Sin embargo, alternativamente los emisores se
pueden configurar de tal forma que los radioemisores envían la
primera señal en un momento determinado, que se determina por la
señal del detector 25 y que el emisor de ultrasonidos espera
entonces un periodo de tiempo predeterminado antes de que se envíe
la señal de ultrasonidos. Entonces, en el lado del receptor, la
recepción del radioemisor no conduciría tampoco directamente a la
activación de un cronómetro, sino que el cronómetro se activaría en
un periodo de tiempo predefinido después de la recepción de la
primera señal, es decir, no directamente con la recepción de la
primera señal sino dependiendo de la recepción de la primera
señal.
Alternativamente, la detección del contacto con
la pelota también se podría usar para emitir en primer lugar la
señal de ultrasonidos, para emitir entonces, después de un periodo
de tiempo determinado, la señal de radio, que en cierto modo
adelanta entonces a la señal de ultrasonidos, de tal forma que en el
lado del receptor es suficiente un periodo de tiempo predeterminado
muy breve, en el intervalo del cual llegan la señal de radio y la
señal de ultrasonidos. Sin embargo, se prefiere que ambos emisores
emitan al mismo tiempo sus señales y que se ajuste un periodo de
tiempo predeterminado correspondientemente más largo en el lado del
receptor o que en el lado del receptor se active el cronómetro
directamente con la recepción del radioemisor.
El periodo de tiempo predeterminado depende de
la diferencia de las velocidades de la primera señal rápida y de la
segunda señal lenta. Cuanto menor sea esta diferencia de velocidad,
menor se puede seleccionar también el periodo de tiempo
predeterminado. Cuanto mayor sea la diferencia de velocidad, mayor
se tendrá que ajustar el periodo de tiempo predeterminado. Además,
el periodo de tiempo predeterminado depende de si la primera y la
segunda señal se envían realmente al mismo tiempo o de si la primera
y la segunda señal se envían con desplazamiento temporal, donde un
retraso de la segunda señal con respecto a la primera señal conduce
a un retraso del inicio del periodo de tiempo predeterminado,
mientras que un retraso de la primera señal con respecto a la
segunda señal conduce a un periodo de tiempo predeterminado menor.
Sin embargo, generalmente se prefieren periodos de tiempo
predeterminados menores de 5 ms, como ya se ha indicado
anteriormente.
En el lado del receptor, como se muestra en la
Figura 5b, el modulo de receptor está unido con un detector 28, que
puede estar acoplado con una memoria 29 o que puede estar acoplado
con un radioemisor adicional en el interior del dispositivo de
receptor, lo que, sin embargo, no se muestra en la Figura 5a. El
detector y la memoria 29 están contenidos preferiblemente en la
unidad de evaluación 13 de la Figura 3. El dispositivo de receptor
mostrado en la parte inferior globalmente en la Figura 3 o el
dispositivo de receptor mostrado en la Figura 5a está configurado
preferiblemente de tal forma que está integrado en un reloj de
pulsera o tiene la forma y el aspecto de un reloj de pulsera, de
tal forma que se puede llevar bien por un jugador de fútbol, a modo
de ejemplo, o por un jugador de tenis sin que el mismo se vea
perjudicado en el ejercicio de su deporte. Dicho de forma general,
el dispositivo de receptor se puede aplicar en el objeto, cuya
proximidad con respecto al dispositivo móvil se detecta por el
detector 23 de la Figura 4a y tiene un dispositivo de aplicación
correspondiente, que no se muestra en la Figura 5a, que, sin
embargo, tiene, por ejemplo, la forma de una pulsera de reloj, una
sujeción para una pulsera, un clip o u otro dispositivo de fijación,
que se puede aplicar de algún modo en el objeto o en un
jugador.
El modulo de receptor 2 está configurado para
recibir la primera señal con la primera velocidad de señal y la
segunda señal con la segunda velocidad de señal, que es menor que la
primera velocidad de señal. Además, el detector 28 está configurado
para suministrar una señal de detector, que indica si dentro de un
intervalo de tiempo predeterminado desde una recepción de una
primera señal se ha recibido la segunda señal. Además, el detector
está acoplado preferiblemente con la memoria 29, que está
configurada para almacenar cuándo suministra el detector la señal
de detector. Alternativamente, en vez de la memoria también se puede
proporcionar un emisor adicional, que está configurado para enviar
la señal de detector a un sitio de recepción central, en el que se
produce entonces, por ejemplo, una evaluación en línea de los
contactos con la pelota para los jugadores individuales.
Un sitio de recepción en línea de este tipo
sería, a modo de ejemplo, un receptor que se dispone en cualquier
sitio en proximidad de un campo de fútbol. En este caso, cada
dispositivo de receptor podría enviar en el lado de salida un
contacto con el dispositivo móvil junto con una identificación para
el jugador, que lleva el dispositivo de receptor, de tal forma que
se pueden obtener datos estadísticos irrefutables acerca de qué
jugador ha tenido cuántos contactos con la pelota.
De este modo, en los últimos tiempos se ha
descubierto que tales informaciones con respecto a contactos con la
pelota, etc., cada vez más se detectan, a modo de ejemplo, en
partidos de fútbol, se muestran y se proporcionan a un amplio
público o al comentador para aumentar el contenido informativo para
los espectadores.
En la implementación con la memoria 29 no se
necesita, a modo de ejemplo, ningún dispositivo de receptor central
en el campo de fútbol. En vez de esto, la memoria se puede evaluar
entonces, por ejemplo, en el descanso o al final del partido o sin
contacto durante el partido sin interacción con jugadores, para
obtener un valor numérico para cada jugador que indica con qué
frecuencia ha tenido el jugador un contacto con el dispositivo
móvil. En este caso, la memoria 29 se implementaría como contador,
que se incrementa en cada detección de la señal de detector en 1.
Alternativamente o adicionalmente, la memoria también puede detectar
un tiempo absoluto de un reloj contenido preferiblemente en el
dispositivo de receptor, que se dibuja con 30 en la Figura 5b.
Entonces, la memoria almacenaría una secuencia de momentos que se
pueden evaluar después para poder establecer para cada jugador un
"perfil de contacto con pelota" a lo largo del tiempo.
Posteriormente también se pueden corregir detecciones erróneas que
posiblemente se han producido cuando, por ejemplo, se descubre que
más de dos jugadores han tenido contacto al mismo tiempo con la
pelota. De este modo, un contacto de dos jugadores al mismo tiempo
todavía es relativamente probable cuando se considera, por ejemplo,
un "toque doble". Sin embargo, en el fútbol habrá de forma muy
improbable, a modo de ejemplo, un contacto de 3 jugadores con la
pelota al mismo tiempo. Sin embargo, en el tenis, a modo de ejemplo,
ya se excluye un contacto de dos raquetas de tenis al mismo tiempo,
de tal forma que informaciones adicionales con respecto a
situaciones típicas en un tipo de deporte con el aparato de juego
móvil todavía se pueden usar para realizar una evaluación, en la
que después todavía se pueden eliminar errores.
La Figura 5b muestra una realización más
especial del receptor mostrado en la Figura 5a. El módulo de
receptor comprende por un lado un radiorreceptor 32 para la
recepción de la primera señal rápida y un receptor de ultrasonidos
32 para la recepción de la segunda señal más lenta. Los
radiorreceptores y receptores de ultrasonidos también se pueden
realizar de otro modo, siempre que reciban señales que tengan
diferentes velocidades de señal. Un detector 28 activa, dependiendo
de una señal de radio recibida, un cronómetro 31 por una línea de
inicio 35. Después del transcurso de un periodo de tiempo
predeterminado o del intervalo de tiempo predeterminado se detiene
el cronómetro, lo que se realizará típicamente de tal forma que el
cronometro 31, que está ajustado al periodo de tiempo
predeterminado, suministra una señal de detención por una línea de
detención 36 al detector.
Si el detector, después de la obtención de la
señal de parada, detecta una señal de ultrasonidos, no se emite
ninguna señal de detector a una línea 37. De hecho, en este caso se
parte de que el dispositivo de receptor está tan alejado del
dispositivo móvil que se puede decir con alta probabilidad que no se
ha impactado con el dispositivo móvil. Sin embargo, si el detector
antes de la recepción de la señal de parada, es decir, antes del
transcurso del intervalo de tiempo predeterminado recibe una señal
de ultrasonidos, se emite la señal de detector 37, que se almacena
después por la memoria, donde la memoria es, a modo de ejemplo, un
contador que se incrementa en 1 por la señal del detector.
Alternativamente se suministra la señal de
detector a un reloj, que realiza una medición de tiempo absoluta,
que, por ejemplo, puede ser un momento del día absoluto real, sin
embargo, que también es, por ejemplo, un tiempo absoluto que
comienza a transcurrir al comienzo del partido y, por tanto, no
reproduce directamente un tiempo absoluto, sino un minuto de
partido de, por ejemplo, un partido de fútbol. En el momento de la
señal del detector, el reloj 30 suministra entonces por una línea
de datos 38 a la memoria 29 su estado actual, de tal forma que la
memoria puede almacenar entonces este momento. Por una unidad de
evaluación con interfaz, como se puede implementar, a modo de
ejemplo, por la unidad de indicación 14 en la Figura 3 o en la
Figura 5b, que coopera particularmente con el microcontrolador 11
de la Figura 3, se puede realizar una evaluación a voluntad de la
actividad del jugador.
Dependiendo de las circunstancias, los métodos
de acuerdo con la invención se pueden implementar en hardware o en
software. La implementación se puede realizar en un soporte de
memoria digital, particularmente un disquete o CD con señales de
control legibles electrónicamente, que pueden interaccionar con un
sistema informático programable de tal forma que se realice el
método correspondiente. Por tanto, de forma general, la invención
también consiste en un producto de programa informático con un
código de programa almacenado en un soporte legible a máquina para
la realización del método de acuerdo con la invención cuando el
producto de programa informático se ejecuta en un ordenador. Dicho
con otras palabras, por tanto, la presente invención también es un
programa informático con un código de programa para la realización
del método para la conversión, cuando el programa informático se
ejecuta en un ordenador.
Claims (25)
1. Dispositivo para la medición de una
frecuencia de rotación de un aparato de juego móvil (3) mediante el
uso de una señal de radio de alta frecuencia, con las siguientes
características:
un equipo (120) para el suministro de una señal
de recepción de antena de radio que varía en el tiempo; y
un equipo (122) para la detección de una
frecuencia de baja frecuencia modulada a la señal de radio de alta
frecuencia mediante el uso de la señal de recepción de antena de
radio que varía en el tiempo,
en el que la frecuencia de baja frecuencia de la
señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo
representa la frecuencia de rotación del aparato de juego móvil.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el equipo (120) para el suministro presenta una antena
de radio, que está diseñada para una banda de frecuencia usada por
una señal de radio o señal de televisión o señal de móvil y que
tiene una característica de radiación que se desvía de un radiador
isótropo ideal, de tal forma que un giro de la antena de radio
suministra una señal portadora de alta frecuencia con una parte de
modulación de baja frecuencia.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, en el que el equipo (120) para el suministro presenta un
selector (160a, 160b), para seleccionar una parte de modulación de
baja frecuencia.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3, en el que el equipo (122) para la detección está configurado
para determinar una frecuencia de la señal de modulación de baja
frecuencia como frecuencia de rotación.
5. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (122) para la detección
presenta un detector de valor extremo o detector de paso por cero y
un cronómetro, para determinar un periodo de tiempo entre dos
valores de extremo o entre un valor de extremo y un paso por cero y
para determinar a partir del periodo de tiempo la frecuencia de
rotación.
6. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (122) está configurado para
la detección para reprimir una frecuencia portadora de un campo
electromagnético de alta frecuencia, para extraer una parte de
modulación de baja frecuencia.
7. Dispositivo de acuerdo con una de las de
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (122) para la detección está
configurado para detectar una curva envolvente de baja frecuencia
de la señal de recepción de antena de radio.
8. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (120) para el suministro
está configurado para suministrar una señal de recepción de antena
de radio con dos canales,
en el que un primer canal representa una señal
de radio de una primera antena de recepción (130a) y
en el que un segundo canal representa una señal
de recepción de una segunda antena de recepción (130b), que tiene
una característica de antena (132b), que se diferencia de una
característica de antena (132a) de la primera antena (130a).
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
8,
en el que la primera antena de radio tiene una
primera característica de antena con una primer dirección (134a) de
máxima sensibilidad y en el que la segunda antena de radio tiene una
segunda característica de antena con una segunda dirección (134b)
de máxima sensibilidad,
en el que se diferencian la primear dirección y
la segunda dirección.
10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
9, en el que está presente una diferencia de dirección de las
direcciones de máxima sensibilidad, que se sitúa en un intervalo
angular entre 70º y 110º.
11. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (120) para el suministro
presenta una antena dipolo o una antena de ferrita o una antena de
móvil.
12. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el equipo (120) para el
suministro está diseñado para una banda de onda larga, banda de onda
media o banda de onda corta.
13. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, que está unido mecánicamente con el
aparato de juego móvil (3) y que presenta además una interfaz de
salida, para transmitir una información que indica la frecuencia de
rotación a un receptor.
14. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (120) para el suministro
está unido mecánicamente con el aparato del juego móvil y el equipo
(122) para la detección se dispone alejado del aparato de juego
móvil,
en el que el aparato de juego móvil presenta una
interfaz de salida para la transmisión de la señal de recepción de
antena de radio que varía en el tiempo al equipo (122) para la
detección y
en el que el equipo (122) dispuesto de forma
alejada para la detección presenta una interfaz de recepción, para
recibir una señal que procede de la interfaz de salida del aparato
de juego móvil.
15. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, que se configura alejado del aparato de
juego móvil,
en el que el equipo (120) para el suministro es
una interfaz de entrada, para recibir una señal procedente del
aparato de juego móvil, que presenta informaciones con respecto a la
señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo.
16. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, que presenta además la siguiente
característica:
un emisor para la emisión (150) de una
información a un emisor externo, que provoca que el emisor externo
irradie una señal de emisión de radio (152),
en el que el equipo (120) para el suministro
presenta una antena de recepción y
en el que el emisor está configurado para
utilizar la antena de recepción durante la emisión de las
informaciones.
17. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 8 a 10,
en el que el equipo (122) para la detección está
configurado para recibir el primer canal y el segundo canal y
seleccionar el canal con una mayor amplitud de NF en un intervalo
menor de 150 Hz.
18. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes 1 a 17,
en el que el equipo (122) para el suministro
está configurado para suministrar una señal de recepción de antena
de radio de banda ancha, que presenta varios portadores de alta
frecuencia modulados con baja frecuencia,
en el que el equipo (122) para el suministro
está configurado para seleccionar un componente de NF, que se
presenta de forma conjunta en varios portadores de alta frecuencia
modulados.
19. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (122) para el suministro
está configurado para suministrar una señal de recepción de antena
de radio de alta frecuencia o una señal de recepción de antena de
radio de baja frecuencia.
20. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes,
en el que el equipo (120) para el suministro o
el equipo (122) para la extracción está configurado para extraer
una parte de baja frecuencia, que tiene una frecuencia inferior a
100 Hz.
21. Método para la medición de una frecuencia de
rotación de un aparato de juego móvil (3) mediante el uso de una
señal de radio de alta frecuencia, con las siguientes etapas:
suministro (120) de una señal de recepción de
antena de radio que varía en el tiempo; y
detección (122) de una frecuencia de baja
frecuencia modulada a la señal de radio de alta frecuencia mediante
el uso de la señal de recepción de antena de radio que varía en el
tiempo,
en el que la frecuencia de baja frecuencia de la
señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo
representa la frecuencia de rotación del aparato de juego móvil.
22. Aparato de juego móvil (142) con las
siguientes características:
una antena de radio (130a) para el suministro de
una señal de recepción de antena de radio que varía en el tiempo
con una parte de portador de alta frecuencia y una parte de
modulación de baja frecuencia;
un selector (160a) para la extracción de la
parte de modulación de baja frecuencia; y
una interfaz (164, 166) para la salida de la
parte de modulación de baja frecuencia seleccionada.
23. Aparato de juego móvil de acuerdo con la
reivindicación 22, que presenta además las siguientes
características:
un equipo (122) para la detección de una
frecuencia de baja frecuencia modulada a la señal de radio de alta
frecuencia mediante el uso de la señal de recepción de antena de
radio que varía en el tiempo,
en el que la interfaz (164, 166) está
configurada para transmitir una información por una frecuencia en la
que se basa la parte de modulación de baja frecuencia en vez de un
desarrollo en el tiempo de la parte de modulación de baja
frecuencia seleccionada.
24. Aparato de juego móvil de acuerdo con una de
las reivindicaciones 22 ó 23, que presenta además las siguientes
características:
un emisor para la emisión (150) de una
información a un emisor externo, que provoca que el emisor externo
irradie una señal de emisión de radio (152),
en el que el equipo (120) para el suministro
presenta una antena de recepción y
en el que el emisor está configurado para
utilizar la antena de recepción durante la emisión de las
informaciones.
25. Programa informático con un código de
programa para la realización del método de acuerdo con la
reivindicación 21, cuando el programa se ejecuta en un
ordenador.
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