SU1432572A1 - Устройство дл регистрации времени движени спортсмена - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике , в частности к устройствам измерени  времени в спортивных Сост за- ни Ху и может быть использовано дл  судейства соревнований по легкой атлетике и р ду других видов спорта Целью изобретени   ап етс  уиро щение эксплуатации устройства и унификации аппаратуры спортсменов.

На фиг, 1 приведена структурна  схема устройства дл  регистрации вр мени движени  спортсмена-,на фиг.2 - вариант вьшо нени  источника питз ни  аппаратуры спортсменов с помощью электромагнитной цепи накачки-, на фиг, 3 - функциональна  схема формировател  импульсов.

В состав устройства дл  регистрации времени движени  спортсмена вхо- д т вторад и перва  петлевые антенны 1 и 2, подключенные к выходам второго и первого передатчиков 3 и 4. К входу второго передатчика 3 подключе формирователь 5 импульсов старта. Автономный узел 6 каждого ир спортсменов включает в себ  источник 7 питани  и последовательно соединенные приемник 8, формирователь 9 импульсов , триггер 10, измеритель 11 вре- менных интервалов и блок 12 индикации . Источник 7 питани  представл ет собой малогабаритный автономный источник питани , или функции источника питани  вьшолн ет цепь накачки состо ща  из передатчика 13, подклю- чайного к третьей петлевой антенне 14, охватывающей беговую дорожку, и в узел 6 - колебательного контура 15 и детектора 16. Формирователь 9 содер мт первый компаратор 17, дифференцирующий элемент 18, второй компаратор 19 и элемент И 20„

Устройство работает следующим образом.

Перед началом забега все его участники снабжаютс  узлом 6, одинаковым дл  всех спортсменов,, Непосредственно перед стартом все спортсмены наход тс  на линии старта в зоне, охваченной стартовой петлевой антенной 1, По выстрелу стартового пистолета формирователь 5 импульсов старта формирует короткий импульс, запускающий передатчик 3, генерирующий в течение импульса старта колебани  частоты ниже 150 кГц, отведенной дл  системы индуктивной св зи. В стартовой петлевой антенне 1 проте

.„

««

15

70 25 д

д

40

0

5

кает переменный ток частоты передатчика 3, возбуждающий переменное магнитное поле. Это поле создает .в приемных антеннах (на фиг. 1 не показаны ) приемников 8, вход щих в аппаратуру всех спортсменов, сигналы, поступающие на приемники 8, которые осу ществл ют усиление и фильтрацию сигналов на фоне случайных помех в индуктивном канале св зи между аппаратурой спортсменов и петлевыми стартовой и финишной антеннами.

Приемники 8 вьтолн ютс  по схеме пр мого усипени  и включают в себ  последовательно соединенные фильтр сосредоточенной селекции, усилитель, детектор и фильтр нижних частот.

Устройство работает при больших отношени х сигнал/помеха на выходе приемников 8, поэтому полоса пропускани  фильтров нижних частот, вход щих в состав приемников, без существенных потерь в точности измерени  может быть выбрана достаточно широкой дл  того, чтобы задержка сигналов в фильтрах была меньше требуемой точности измерени  времени (0,01 с). Это позвол ет не учитьшать задержку в фильтре приемника при измерении временных интервалов между сигналами старта и финиша.

Дл  простоты реализации формировател  импульса старта форма этого импульса может быть выбрана пр моугольной . Длительность импульса выбираетс  согласованной с полосой пропускани  фильтра нижних частот приемников 8, поэтому пр моугольный импульс старта после прохождени  приемника 8 преобразуетс  по форме в близкий к треугольнику с максимумом в момент окончани  импульса на входе приемника. С четом указанного по выбору полосы пропускани  фильтра нижних частот задержка по влени  мак симума выходного сигнала приемников 8 по отношению к началу импульса старта на входе приемников (что соответствует выстрелу стартового пистолета ) составл ет менее 0,01 с.

Сигнал старта с выхода приемников 8 всех участников забега поступает на формирователь 9 импульсов, который по максимуму этого сигнала формирует нормированный импульс, временное положение переднего фронта которого соответствует максимуму входного сиг кала.Импульс, фор1 мруемый форнирователем 9, устанавливает в состо ние единицы триггер 10, который предварительно (перед стартом) был установлен в состо ние нул  по внешней цепи установки (например, с помощью специальной кнопки на аппаратуре спортсменов или по включению питани ), Единичный сигнал с выхода триггера 10 запускает измеритель 11 временных интервалов, разреша  в нем счет мето времени эталонного генератора. При этом измерители 11 временных интервалов . вход п1ие в аппаратуру всех спортсменов, начинают подсчет времени от сигнала старта.

При пробегании сопртсменами дистанции они вход т в зону финиша, охваченную финишной петлевой антенной 2, подхшюченной к выходу передатчика 4, вырабатывающего непрерывные колебани  с той же частотой, что и передатчик 3. Этот сигнал воспринимаетс  приемниками 8 в аппаратуре финиширующих спортсменов и далее проход т те же цепи обработки, что и сигнал старта.

Амплитуда сигнала, создаваемогополем финишной петлевой антенны 2 в приемниках 8, находитс  в сильной зависимости от взаимного расположени  проводов финишной петлевой антенны 2 и приемных антенн приемников 8. При этом максимум сигнала на входе каждого из приемников 8 наблюдаетс  при нахождении несущего его спортсмена над центром петлевой антенны 2, т.е. над линией финиша. По максимуму своего сигнала формирователь 9 импульсов в аппаратуре каждого из спортсменов вырабатьшает импульс, опрокидывающий триггер 10 в нулевое состо ние, запреща  счет в измерителе 11 временных интервалов. Таким образом, после финиша каждого из спортсменов в его измерителе 11 временных интервалов записано врем , затраченное им на преодоление дистанции . Это врем  отображаетс  на блоке 12 индикации в аппаратуре всех спортсменов .

Таким образом по окончании забега все спортсмены автоматически получают свой результат на дистанции. В тренировочных забегах, когда этот результат нет необходимости фиксиро- Ъать, процесс измерени  на этом заканчиваетс , т.е. спортсмен имеет возможность измерить свой результат

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

без привлечени  операторов, обслуживающих устройство измерени . Во врем  соревнований дл  формироваш-1  финишных протоколов необходимо считать показани  индикаторов всех спортсменов . Это может делатьс  вручную на финише или должна быть предусмотрена возможность автоматизации процесса считывани  (подключени  аппаратуры спортсменов к специальному устройству ) .

Аппаратура спортсменов, вютючаю- ща  блоки приемника, формировател  импульсов, счетного триггера, измерител  временных интервалов и блока индикации , выполн етс  малопотребл ю-- щей и миниатюрной (последнее может быть достигнуто путем создани  специальных микросхем при массовом производстве аппаратуры) . Клок индика- цни с целью минимизации потреблени  реализуетс  на малогабаритном цифровом жидкокристаллическом индикаторе, примен емом дл  электронных наручных часов. Питание аппаратуры спортсменов осуществл етс  от малогабаритного .автономного источника питани .

Использование индуктивной св зи позвол ет исключить из аппаратуры спортсмена автономный источник питани , чем сводитс  до минимума работа по текущему обслуживанию аппаратуры.

В этом случае питание всех блоков аппаратуры спортсменов осуществл етс  по специальной цепи накачки с помощью переменного магнитного пол  петлевой антенны 1А, охватывающей всю боковую дорожку (фиг, 2), Петлева  антенна 14 запитываетс  от передатчика 13, вырабатьшак цего непрерывные колебани  частоты, отличающийс  от частот передатчиков 3 и 4 настолько , чтобы обеспечить надежное разделение сигнальных стартового и финишного импульсов от сигнала на- качки входным фильтром сосредоточенной селекции приемников 8 в аппарату- ре спортсменов.

Переменное магнитное поле антенны 14 возбуждает напр жение в колеба- тельном контуре 15, настроенном на частоту передатчика 13 и имеющем в качестве индуктивности приемную антенну индуктивной св зи, принимающих сигнал петлевой антенны 14. Сигнал, наводимый в контуре 15, детектируетс  детектором 16, и выпр мленное

напр жение используетс  дл  питани  блоков автономного узла б,

Приемники 8 вьшолн ютс  по схеме пр мого усилени  и содержат последовательно соединенные входной ф -шьтр сосредоточенной селекции, усилитель высокой частоты, детектор и фильтр нижних частот. Поскольку частоты все приемников 8 одинаковы и на входе их присутствуют достаточно сильные сигналы стартовой и финишной петлевых антенн 2 и 3, то к выполнению всех элементов приемников 8 не предъ вл етс  требований, Входной фильтр сосредоточенной селекции вьшолн етс  на одном контуре, в качестве катушки индуктивности которого включаетс  приемна  рамочна  антенна индуктивной св зи, настраи- ваема  в резонанс на частоты передатчиков 3 и 4„ Необходимое усиление в усилителе высокой частоты обеспе - чиваетс  одной микросхемой. Усилител высокой частоты может быть исключен из. аппаратуры спортсменов, „Сигнал на детектор в этом случае снимаетс  непосредственно с входного контура; а необходимый его уровень обеспечиваетс  соответствующей мощностью re- нераторов передатчиков 3 и 4, После детектировани  простейшим диодным

детектором сигналы поступают на - - фильтр нижних частот, вьтолненный в виде пассивного фильтра.

Формирователь 9 импульсов работает следующим образом.

Сигналы старта и финища после фильтра нижних частот приемников 8 поступают на компаратор 17, где они сравниваютс  с пороговым уровнем с целью выделени  зоны основного максимума сигналов дл  исключени  грубых ошибок фиксации максимума. На

выходе компаратора 17 формируютс  пр моугольные импульсы превышени  порога. Точное определение положени  максимумов сигналов старта и финиша осуществл етс  путем их дифференци™ ровани  с помощью дифференцирующего элемента 18 по моментам прохода производной через ноль, В момент пересечени  дифференцированным сигналом нулевого 1ФОВНЯ компаратор 19 формирует на выходе перепад напр жени , После совпадени  на элементе И 20 выходных сигналов компараторов 17 и 19 на выходе элемента И 20 формируетс  импульс, временное положение переднего фронта которого соответствует положению максимума сигнала старта и финиша.

I

Фиг.З

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВРЕМЕНИ ДВИЖЕНИЯ СПОРТСМЕНА, содержащее первую петлевую антенну, расположенную в зоне финиша, передатчики, формирователь импульса старта, измеритель временных интервалов, блок индикации приемник, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации устройства, в него вве дены расположенная в зоне старта вторая петлевая антенна и триггер, выход первого передатчика соединен с входом петлевой антенны, выход формирователя импульсов старта через второй передатчик подключен к входу ⁴ второй петлевой антенны, выход формирователя импульсов через последовательно соединенные триггеры и измеритель временных интервалов соединен с входом блока индикации, приемник, формирователь импульсов, триггер, измеритель временных интервалов и блок индикации объединены в укрепленный на одежде, спортсмена автономный узел с источником питания.

2. Устройство поп. 1, .отличающееся тем, что источник питания выполнен из последовательно соединенного колебательного контура· и детектора, выход третьего передатчика соединен с входом третьей петлевой антенны, которая расположена вокруг зоны движения спортсменов.

ю сл м №