RU58934U1

RU58934U1 - SIMULATOR SIMULOMER WITH GAME FUNCTION

Info

Publication number: RU58934U1
Application number: RU2006130981/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Савельев
Original assignee: Владимир Николаевич Савельев
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Полезная модель относится к тренажерам для бокса и других видов силовых единоборств, а также может быть использовано как развлекательный аттракцион. Поставленная задача решается тем, что в тренажере-силомере, содержащем приемник ударов, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты, приемник сигнала, подключенный к усилителю и блок обработки сигнала, согласно решению, блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю компаратор, цифровой преобразователь частоты, микроконтроллер с индикатором, и подключенный к излучателю генератор, соединенный со вторым входом цифрового преобразователя частоты, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара, а приемник ударов может свободно перемещаться в направлении нанесения ударов. Тренажер может дополнительно содержать монетоприемник, соединенный с микроконтроллером и выполненный с возможностью возврата монет при условии, что числовое выражение результата удара на индикаторе будет содержать две или три одинаковые цифры. Отсутствие в составе устройства механических частей, аналоговых датчиков и схем делает это устройство высоконадежным, технологичным и точным.The utility model relates to simulators for boxing and other types of power martial arts, and can also be used as an entertainment attraction. The problem is solved in that in the simulator-silomer containing a shock receiver, an ultrasonic emitter of a stabilized frequency signal, a signal receiver connected to an amplifier and a signal processing unit, according to the solution, the signal processing unit contains a comparator, a digital frequency converter, a microcontroller in series with an indicator, and a generator connected to the emitter, connected to the second input of the digital frequency converter, while the microcontroller is configured to th calculation of the impact energy, and shocks the receiver can freely move in the direction of strike. The simulator may further comprise a coin acceptor connected to the microcontroller and configured to return coins, provided that the numerical expression of the impact result on the indicator contains two or three identical digits. The absence of mechanical parts, analog sensors and circuits in the device makes this device highly reliable, technologically advanced and accurate.

Description

Полезная модель относится к тренажерам для бокса и других видов силовых единоборств, там, где требуется оценить силу удара спортсмена, а также может быть использовано как развлекательный аттракцион.The utility model relates to training simulators for boxing and other types of power martial arts, where it is required to evaluate the impact power of an athlete, and can also be used as an entertainment attraction.

В настоящее время в мире существует множество различных устройств, от дешевых и простых до дорогих и технически сложных, позволяющих измерить силу удара в боевых единоборствах. Самые распространенные датчики, используемые для измерения силы удара - это тензодатчики, пьезорезистивные и пьезоэлектрические датчики силы. Все они обладают высокой точностью и активно используются для измерения силы ударов.Currently, there are many different devices in the world, from cheap and simple to expensive and technically sophisticated, allowing you to measure the strength of the blow in martial arts. The most common sensors used to measure impact force are strain gauges, piezoresistive, and piezoelectric force sensors. All of them are highly accurate and are actively used to measure impact strength.

Однако недостатком известных решений является недостоверность получаемых данных, т.к. вместо силы удара, в конечном счете, измеряются силы, возникающие при ударе, а они по законам физики определяются не только биомеханикой удара, но и упругими свойствами мишени и ударной конечности, а также их размерами и формами. Поэтому откалибровать такие устройства для измерения силы удара даже теоретически просто невозможно.However, the disadvantage of the known solutions is the inaccuracy of the data obtained, because instead of the impact force, ultimately, the forces arising upon impact are measured, and they are determined by the laws of physics not only by the biomechanics of the impact, but also by the elastic properties of the target and impact limb, as well as their size and shape. Therefore, calibrating such devices to measure impact force is even theoretically simply impossible.

В аттракционах часто используются пружинные конструкции. Эти конструкции подходят только для измерения статических сил, в крайнем случае, толчков, так как при ударе по такому измерителю возникает противоположная упругая сила (пропорционально величине сжатия пружины), которая кардинально меняет биомеханику удара.Amusement rides often use spring structures. These designs are suitable only for measuring static forces, in extreme cases, shocks, since when you hit such a meter, an opposite elastic force arises (in proportion to the amount of compression of the spring), which dramatically changes the biomechanics of the impact.

При быстром ударе спортсмен может получить травму.With a quick hit, the athlete may be injured.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для контроля параметров удара (см. патент РФ 2155623, МПК А 63 В 69/00, 1999) содержащее мишень и ультразвуковой измеритель скорости. Но мишень в данном устройстве неподвижна, а ультразвуковой измеритель скорости измеряет скорость сближения ударной конечности с мишенью, сила же и энергия удара измеряется с помощью тензодатчиков.Closest to the proposed device is a device for controlling impact parameters (see RF patent 2155623, IPC A 63 V 69/00, 1999) containing a target and an ultrasonic speed meter. But the target in this device is stationary, and the ultrasonic speed meter measures the speed of approach of the shock limb to the target, but the force and energy of the impact are measured using strain gauges.

Данное устройство также не позволяет достоверно оценить силу удара, т.к. имея только форму ударного импульса и не имея полноценной калибровки, невозможно получить корректные результаты при измерении силы и энергии удара с помощью тензодатчиков, пьезорезистивных и пьезоэлектрических датчиков силы.This device also does not allow to reliably assess the impact force, because having only the shape of the shock pulse and not having a full calibration, it is impossible to obtain correct results when measuring the force and energy of the impact using strain gauges, piezoresistive and piezoelectric force sensors.

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания простого и вместе с тем высокотехнологичного и надежного устройства, позволяющего оценить силу удара спортсмена в численном эквиваленте с высокой точностью, исключив любую калибровку, и возможность использования его как игрового устройства.The basis of this utility model is the task of creating a simple and at the same time high-tech and reliable device that allows you to evaluate the impact force of an athlete in numerical terms with high accuracy, eliminating any calibration, and the possibility of using it as a gaming device.

Поставленная задача решается тем, что в тренажере-силомере, содержащем приемник ударов, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты, приемник сигнала, подключенный к усилителю и блок обработки сигнала, согласно решению, блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю компаратор, цифровой преобразователь частоты, микроконтроллер с индикатором, и подключенный к излучателю генератор, соединенный со вторым входом цифрового преобразователя частоты, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара, а приемник ударов может свободно перемещаться в направлении нанесения ударов.The problem is solved in that in the simulator-silomer containing a shock receiver, an ultrasonic emitter of a stabilized frequency signal, a signal receiver connected to an amplifier and a signal processing unit, according to the solution, the signal processing unit contains a comparator, a digital frequency converter, a microcontroller in series with an indicator, and a generator connected to the emitter, connected to the second input of the digital frequency converter, while the microcontroller is configured to th calculation of the impact energy, and shocks the receiver can freely move in the direction of strike.

Тренажер может дополнительно содержать монетоприемник, соединенный с микроконтроллером и выполненный с возможностью возврата монет при условии, что числовое выражение результата удара на индикаторе будет содержать две или три одинаковые цифры.The simulator may further comprise a coin acceptor connected to the microcontroller and configured to return coins, provided that the numerical expression of the impact result on the indicator contains two or three identical digits.

В качестве параметра, характеризующего силу удара, выбирается энергия удара, которая будет определяться кинетической энергией мишени после удара. Так как часть энергии уйдет на деформацию мишени, в качестве приемника ударов рекомендуется выбирать стандартные боксерские груши, либо мишени с физическими свойствами, не нарушающими биомеханику конкретного вида удара. Для точности и технологичности скорость мишени измеряется способом, основанным на эффекте Доплера, причем для исключения калибровки используется цифровая обработка отраженного сигнала, а частота излучаемого ультразвука имеет кварцевую стабилизацию. Микроконтроллер устройства вычисляет максимальную скорость мишени и кинетическую энергию мишени после удара, которая и будет характеризовать силу удара.As a parameter characterizing the impact force, the impact energy is selected, which will be determined by the kinetic energy of the target after the impact. Since part of the energy will be spent on the deformation of the target, it is recommended to choose standard punching bags or targets with physical properties that do not violate the biomechanics of a particular type of impact as a shock receiver. For accuracy and manufacturability, the target speed is measured in a manner based on the Doppler effect, and digital calibration of the reflected signal is used to exclude calibration, and the frequency of the emitted ultrasound has quartz stabilization. The microcontroller of the device calculates the maximum speed of the target and the kinetic energy of the target after the impact, which will characterize the strength of the impact.

Аппаратная часть устройства представлена на чертеже в виде цепи функционально законченных узлов. Устройство содержит приемник ударов (мишень) 1, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты 2, подключенный к генератору 3. Приемник сигнала 4 через усилитель 5 соединен с блоком обработки сигнала. Блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю 5 компаратор 6, цифровой преобразователь частоты 7, микроконтроллер 8 с индикатором 9. Генератор 3 соединен со вторым входом цифрового преобразователя частоты. Микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара. Устройство снабжено монетоприемником 10, который подключен к микроконтроллеру 8. Монетоприемник 10 выполнен с возможностью возвращения введенных монет по определенному алгоритму под управлением микроконтроллера 8, если числовое выражение результата удара будет содержать две или три одинаковые цифры. В качестве излучателя и приемника The hardware of the device is presented in the drawing in the form of a chain of functionally complete nodes. The device comprises a shock receiver (target) 1, an ultrasonic emitter of a stabilized frequency signal 2 connected to a generator 3. The signal receiver 4 is connected through an amplifier 5 to a signal processing unit. The signal processing unit comprises a comparator 6, a digital frequency converter 7, a microcontroller 8 with an indicator 9 connected in series to the amplifier 5. The generator 3 is connected to the second input of the digital frequency converter. The microcontroller is configured to calculate impact energy. The device is equipped with a coin acceptor 10, which is connected to the microcontroller 8. The coin acceptor 10 is configured to return the entered coins according to a certain algorithm under the control of the microcontroller 8, if the numerical expression of the impact result contains two or three identical digits. As a transmitter and receiver

используются высокоэффективные резонаторы из пьезокерамики. Излучатель служит нагрузкой кварцевого генератора 3, частота высокостабилизирована. В качестве усилителя 5 выбирают усилитель с высокой избирательностью.high-performance piezoceramic resonators are used. The emitter serves as the load of the crystal oscillator 3, the frequency is highly stabilized. As amplifier 5, an amplifier with high selectivity is selected.

Ультразвуковой излучатель 2 излучает в сторону приемника ударов (мишени) ультразвук стабилизированной частоты. Принятый и усиленный синусоидальный отраженный сигнал поступает на компаратор 6, который преобразует его в импульсный для дальнейшей обработки. На цифровой преобразователь частоты 7 поступают импульсы с компаратора бис генератора 3, а на выходе получаем импульсы прямоугольной формы разностной частоты, которые поступают на микроконтроллер 8. Микроконтроллер 8 анализирует частоту этих импульсов, определяет ее максимум и вычисляет по формуле Доплера максимальную скорость приемника ударов, а затем и его кинетическую энергию после удара, которая и будет характеризовать силу удара. Микроконтроллер 8 также осуществляет вывод результата удара и лучшего результата за день на трехразрядные индикаторы 9.The ultrasonic emitter 2 emits a stabilized frequency ultrasound towards the shock receiver (target). The received and amplified sinusoidal reflected signal is fed to the comparator 6, which converts it into a pulse for further processing. The digital frequency converter 7 receives pulses from the comparator of the bis generator 3, and at the output we get rectangular-shaped pulses of the difference frequency, which are fed to the microcontroller 8. The microcontroller 8 analyzes the frequency of these pulses, determines its maximum and calculates the maximum speed of the shock receiver using the Doppler formula, and then its kinetic energy after the impact, which will characterize the strength of the impact. The microcontroller 8 also displays the result of the blow and the best result for the day on three-digit indicators 9.

Для увеличения расстояния между приемником удара! и приемником ультразвука 2 источник ультразвука 4 располагают непосредственно на приемнике ударов 1 с излучением ультразвука в сторону приемника 2To increase the distance between the shock receiver! and the ultrasound receiver 2, the ultrasound source 4 is located directly on the shock receiver 1 with the ultrasound radiation towards the receiver 2

Отсутствие в составе устройства механических частей, аналоговых датчиков и схем делает это устройство высоконадежным, технологичным и точным.The absence of mechanical parts, analog sensors and circuits in the device makes this device highly reliable, technologically advanced and accurate.

Claims

1. A simulator-force meter comprising a shock receiver, an ultrasonic emitter of a stabilized frequency signal, a signal receiver connected to an amplifier, a signal processing unit, characterized in that the signal processing unit comprises a comparator, a digital frequency converter, a microcontroller with an indicator, and a generator connected to the emitter connected to the second input of the digital frequency converter, while the microcontroller is configured to calculate the impact energy, and the receiver to strokes can move freely in the direction of striking.

2. The simulator according to claim 1, characterized in that a coin acceptor is connected to it, connected to the microcontroller and configured to return coins, provided that the numerical expression of the impact result on the indicator contains two or three identical digits.