УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СПОРТСМЕНА Российский патент 1998 года по МПК A63B24/00 

Изобретение предназначено для определения скорости движения спортсмена, преимущественно горнолыжника, как на спортивных состязаниях, так и при любительском катании.

Наиболее распространенным и простым способом определения скорости является регистрация времени прохождения известной по длине дистанции [1]. Очевидно, что такие измерения дают только средний результат и не позволяют получить лыжнику информацию о скорости в каждый момент времени, что особенно важно в гигантском слаломе.

Известны допплеровские системы измерения скорости движения лыжника, основанные на комбинации ультразвукового генератора с излучателем и ультразвукового приемника, и ультракоротковолновых датчика и приемника, установленных попарно на месте старта и на спортсмене [2, 3].

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для измерения скорости спортсмена, содержащее датчик скорости воздушного потока, представляющий собой проточную трубку, внутри которой расположена свободно вращающаяся крыльчатка. Имеется также электронный преобразователь с вычислителем на микропроцессоре, преобразующий частоту вращения крыльчатки в звуковой информационный сигнал, и индикаторное устройство в виде наушников [4].

В этом устройстве датчик скорости воздушного потока устанавливают для горнолыжника на лыже, для велосипедиста - на руле, для бегуна - на предплечье руки и т.д., при этом датчик скорости и вычислитель соединены с наушниками наружной проводной связью.

Такое соединение представляет не только неудобство для спортсмена, особенно горнолыжника, но и определенную опасность, кроме того, крыльчатку, расположенную на лыже, может забить снегом во время движения и информация будет искажена, либо вообще утрачена.

Сам по себе речевой информационный сигнал распределен во времени, что замедляет скорость восприятия информации, а это является существенным фактором на больших скоростях движения.

Кроме того, при движении по трассе лыжник полностью настроен на восприятие визуальной информации и ему психологически приходится переключаться на звуковую информацию, что является отвлекающим моментом.

Звуковой информационный сигнал поступает в наушники постоянно с заданной периодичностью, в то время как спортсмен контролирует себя только на необходимых участках трассы и, следовательно, нет необходимости загружать все информационное пространство.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - это получение удобного для спортсмена, особенно горнолыжника, определителя скорости движения, основанного на измерении скорости воздушного потока с визуальным представлением информации.

При этом достигаемым техническим результатом является повышение надежности работы, повышение скорости восприятия информации и удобство эксплуатации.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для определения скорости движения спортсмена, преимущественно горнолыжника, имеющего в своем снаряжении защитные очки с двойными смотровыми стеклами, содержащем датчик скорости воздушного потока, выполненный в виде проточной трубки, внутри которой размещена крыльчатка или термоанемометрический преобразователь, электронный преобразователь и индикаторное устройство, упомянутое индикаторное устройство снабжено работающим на просвет цифровым индикатором, который установлен в световом окне, выполненном в верхней части корпуса очков над правой или левой стороной смотровых стекол, объективом и плоским зеркалом, при этом информационная плоскость цифрового индикатора оптически сопряжена с фокальной плоскостью объектива, а зеркало закреплено между смотровыми стеклами очков в их нижней части по оптической оси объектива и обращено отражающей поверхностью в сторону зрачка спортсмена, а также благодаря тому, что оно снабжено дополнительной подсветкой цифрового индикатора, выполненной в виде волоконного фокона и светоклина с лампой.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - оптическая схема индикаторного устройства; на фиг.3 - бинокулярное поле зрения спортсмена.

Устройство для определения скорости движения выполнено на базе входящих в снаряжение спортсмена защитных очков с двойными смотровыми стеклами.

В верхней части корпуса 1 (см. фиг.1) защитных очков установлена проточная трубка 2, внутри которой размещен чувствительный к воздушному потоку элемент, выполненный в виде крыльчатки 3 с фотодиодом 4. Проточная трубка 2 обращена приемным отверстием вперед навстречу набегающему воздушному потоку.

Другой конец трубки соединен с внутренней полостью 5, выполненной в верхней части корпуса 1 и имеющей выход во внешнее пространство с правой и левой стороны. Фотодиод 4 электрически соединен с электронным преобразователем сигнала 6 и цифровым индикатором 7 в виде ЖК-индикатора, работающим на просвет. В нижней части корпуса 1 защитных очков закреплены смотровые стекла 8 и 9, которые для предотвращения запотевания поверхностей размещены в замкнутой оболочке 10. В верхней части корпуса 1 с правой или левой стороны (по желанию заказчика) выполнено световое окно 11, во внутренней полости которого последовательно сверху вниз соответственно закреплены волоконный фокон 12, предназначенный для усиления освещенности от внешнего фона на цифровом индикаторе 7, светоклин 13 с лампой накаливания 14, работающие при недостаточном уровне яркости внешнего фона, и объектив 15, формирующий информацию цифрового индикатора 7 в параллельных пучках лучей. Плоское зеркало 16 с наружным отражающим покрытием закреплено между смотровыми стеклами 8 и 9 в их нижней части и предназначено для излома оптической оси объектива 15 с целью направления параллельных пучков лучей, несущих изображения информационной картины с цифрового индикатора 7, в зрачок глаза спортсмена.

Устройство работает следующим образом. При движении спортсмена встречный воздушный поток вращает лопасти крыльчатки 3, скорость вращения которых пропорциональна скорости движения спортсмена. Лопасти крыльчатки 3 прерывают наружный световой поток, поступающий на фотодиод 4. Электрические импульсы, частота следования которых соответствует скорости вращения крыльчатки 3, поступают с фотодиода 4 на микропроцессор электронного преобразователя 6, где в цифровой форме осуществляется преобразование сигнала, его масштабирование и формирование выходного сигнала для цифрового индикатора 7.

В качестве датчика скорости воздушного потока может быть использован и расположенный в проточной трубке вместо крыльчатки термоанемометрический преобразователь, чувствительный элемент которого выполнен в виде нагреваемого током проводника и включен в плечо измерительной мостовой схемы. Сигнал рассогласования с диагонали моста в виде постоянного напряжения в этом случае преобразуется микропроцессором электронного преобразователя в кодовый сигнал.

При любом способе обработки информации индикаторное устройство обеспечивает формирование изображения указателя скорости в нижней части поля зрения спортсмена.

В оптической схеме индикаторного устройства (см. фиг.2) цифровой индикатор 1, установленный в фокальной плоскости объектива 2, выдает текущее значение воздушной скорости в форме, удобной для восприятия спортсмена, поскольку волоконный фокон 3 и светоклин 4 с лампой 5 обеспечивают нормальный контраст информации с внешним фоном, объектив 2 выдает информацию в параллельных пучках лучей, что не требует переаккомодации зрения и ослабления внимания спортсмена во время движения, а плоское зеркало 6, установленное между смотровыми стеклами 7 очков в их нижней части, дает возможность путем излома оптической оси объектива 2 осуществлять наблюдение текущего значения воздушной скорости в нижней части поля зрения спортсмена (см. фиг.3), не загромождая центральную часть поля зрения. Введение в индикаторное устройство вышеперечисленных элементов позволяет повысить надежность работы, повысить скорость восприятия информации и обеспечить удобство при эксплуатации предлагаемого устройства для определения скорости движения спортсмена.

Используемая в качестве приемника воздушного потока проточная трубка с крыльчаткой имеет длину 30 мм и диаметр 20 мм.

Устройство обеспечивает измерение скорости движения спортсмена в диапазоне от 5 до 150 км/ч. Погрешность измерения скорости в диапазоне от 20 до 150 км/ч составляет ± 5 км/ч; в диапазоне до 20 км/ч составляет ± 10 км/ч. Погрешность от скоса потока при повороте головы на ± 30 угл. град. не выходит за погрешность измерения скорости.

На цифровом табло индицируются целые единицы скорости, выраженные в км/ч.

Изобретение предназначено для определения скорости движения спортсмена, преимущественно горнолыжника, а также бегуна, велосипедиста и др. и позволяет повысить надежность работы, скорость восприятия информации и удобство в эксплуатации. В верхней части корпуса защитных очков установлена проточная трубка. Внутри трубки размещен чувствительный к воздушному потоку элемент в виде крыльчатки с фотодиодом, который соединен с электронным преобразователем и цифровым индикатором, в виде ЖК-индикатора, работающего на просвет. В нижней части корпуса защитных очков закреплены смотровые стекла. В верхней части корпуса с правой или левой стороны выполнено световое окно. Во внутренней полости окна последовательно сверху вниз соответственно закреплены волоконный фокон, светоклин с лампой накаливания и объектив, формирующий информацию цифрового индикатора в параллельных пучках лучей. Плоское зеркало с наружным отражающим покрытием закреплено между смотровыми стеклами в их нижней части и предназначено для излома оптической оси объектива. Зеркало направляет параллельные пучки лучей, несущие изображение информационной картины с цифрового индикатора в зрачок глаза спортсмена. 1 з.п. ф-лы., 3 ил.

1. Устройство для определения скорости движения спортсмена, преимущественно горнолыжника, имеющего в своем снаряжении защитные очки с двойными смотровыми стеклами, содержащее датчик скорости воздушного потока, выполненный в виде проточной трубки, внутри которой размещена крыльчатка или термоанемометрический преобразователь, электронный преобразователь и индикаторное устройство, отличающееся тем, что в нем индикаторное устройство снабжено работающим на просвет цифровым индикатором, который установлен в световом окне, выполненном в верхней части корпуса очков над правой или левой стороной смотровых стекол, объективом и плоским зеркалом, при этом информационная плоскость цифрового индикатора оптически сопряжена с фокальной плоскостью объектива, а зеркало закреплено между смотровыми стеклами очков в их нижней части по оптической оси объектива и обращено отражающей поверхностью в сторону зрачка глаза спортсмена. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной подсветкой индикатора, выполненной в виде волоконного фокона и светоклина с лампой.