Устройство для регистрации результатов выполнения спортивных упражнений Советский патент 1988 года по МПК G07C1/28 

I Изобретение относится к области автоматизации процесса измерения и регистрации результатов спортивных :упражнений, например, при судействе ;соревнований по синхронным прыжкам на батуте, при подготовке спортсменов в ходе учебно-тренировочного процесса.

Целью изобретения является повы- |Юение точности устройства и его ин- |формативности за счет дополнитель- ;ного измерения параметров каждого |упражнения в отдельности. I На фиг. 1 и 2 представлена функ- циональная схема устройства; на юиг. 3-5 - временные диаграммы по- |ясняющие его работу. I Устройство содержит с первого по р1етвертый датчики 1-4, с первого по ;четвертый усилители 5-8, первый и |второй сумматоры 9 и 10, первый и 1второй компараторы 11 и 12, первый, рторой и третий источники 13-15 опорного напряжения, первый и второй триггеры 16 и 17, генератор 18 1 пульсов первый и второй счетчики 19 и 20, ключ 21, элемент И 22, третий счетчик 23, первый индикатор 24, переклю 1атель 25, мультиплексор 26, четвертый счетчик 27, второй индикатор 28, счетные каналы 29, каждый из которых состоит из элемента И 30, счетчика |31 и индикатора 32. Кроме того, на |фиг,1 и 2 обозначены связи 33-36 меж у элементами устройства. Устройство также содержит элемент ИЛИ 37. I В качестве датчиков 1-4 могут ис- Ьользоваться пьезоэлектрические элементы.

Во время соревнований по синхронным прыжкам на батуте датчики 1-4 механически укрепляются на каждой из узких противоположньк сторон обоих батутов.Вследствие приземления спортсменов на батуты в каждом из четырех датчиков 1-4 возникают механические сигналы, преобразуемые ими в электрические. Сигналы датчиков 1-4, укрепленных на одном и том же батуте, суммируются, вследствие чего суммарный сигнал практически инвариантен относительно места приземления спортсмена на батут. Суммарный сигнал является информационным параметром, сигнализирующим о моменте приземления спортсмена на батут, а разность во времени между суммарными сигналами, поступающими от двух батутов, явля0

5

0

0

5

0

5

0

5

ется временем асинхронности вьшолне- ния упражнения двумя спортсменами. Кроме того, разность во времени между двумя суммарными сигналами, поступающими от одного батута, представляет собой время вьтолнения прьскка одним спортсменом.

Устройство работает следующим образом.

Подготовка устройства к работе осуществляется замыканием ключа 21. При этом счетчики 19,20,27 и 31 обнуляются, на индикаторах 24 и 32 высвечиваются нули и устройство готово к измерению и регистрации параметров прыжков. Пр-и приземлении, например, первого спортсмена на батут в датчиках 1 и 2 возникают затухающие колебательные процессы, которые могут не совпадать как по форме (вследствие неидентичности датчиков), так и по времени (вследствие возможного несовпадения места приземления спортсмена с центром батута).

Усиленные усилителями 5 и 6 (фиг. За и 36) сигналы поступают соответственно на первый и второй входы сумматора 9. На его выходе появляется суммарный сигнал (фиг.Зв), максимально совпадающий по времени с колебаниями в батуте, что позволяет считать адекватными процесс колебания батута и процесс, возбуждаемый электрическими сигналами. Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на второй вход компаратора 11, на первый вход которого поступает постоянный сигнал с выхода источника 13 опорного напряжения (фиг.Зв). Применение компаратора 11 дает возможность предотвра- тить ложные срабатывания от шумовых помех, а также позволяет преобразовать импульсы нестрогой формы и амплитуды, возникающие на выходе сумматора 9, в импульсы строго прямоугольной и постоянной амплитуды (фиг.Зг). Дня надежной и правильной работы устройства необходимо создать импульс, фронт которого совпадает с фронтом первого из пачки импульсов на выходе компаратора 11, а длительность превышает и длительность этой пачки импульсов, и максимально допустимое правилами соревнований время асинхронности. Для этого сигнал с выхода компаратора 11 поступает на тактовый вход триггера 16. На его выходе в этот момент появляется сигнал уровня логической единицы, который поступает на вход разрешения счета счетчика 19. На счетный вход последнего поступают импульсы с выхода генератора 18 импульсов (фиг.Зд). С приходом сигнала с триггера 16 счетчик 19 начинает подсчет импульсов. Частота генератора 18 им- пу льсов и длительность импульса,требуемая на выходе триггера 16, определяют число М, до которого должен считать счетчик. Досчитав до этого числа, счетчик 19 обнуляет триггер 16, т.е. формирует спад импульса на выходе триггера (фиг.Зе). Таким образом на выходе триггера 16 после приземления спортсмена на батут создается импульс, длительность которого всегда строго одинакова.

Аналогичные процессы при приземлении на батут второго спортсмена имеют место в датчиках 3 и 4, усилителях 7 и 8, сумматоре 10, компараторе 12 с источником 14 опорного напряжения, триггере 17 и счетчике 27, при этом в качестве выхода триггера 17 рассматривается его прямой выход. Число N в обоих случаях одинаково.

В режиме измерения асинхронности выполнения упражнений двумя спортсменами переключатель 25 переключен таким образом, что коммутирует выход с вторым входом. Рассмотрим работу устройства в трех случаях, определяемых последовательностью приземления спортсменов на батут.

Первьм случай. При выполнении упражнений второй спортсмен приземляетс на батут раньше первого. Тогда в момент приземления второго спортсмена на батут ti на прямом выходе триггера 17 появляется импульс, представленный на фиг. 4а, а на его инверсном выходе - импульс, представленньш. на фиг. 4б. В момент приземления первого спортсмена на батут t на выходе триггера 16 появляется импульс, представленный на фиг. 4в, Промежуток времени, соответствующий времени асинхронности выполнения прыжков, вьщеля- ется на элементе И 22. В данном случае это промежуток времени , ограниченный спадами импульсов на прямых выходах триггеров 16 и 17 (фиг.4г).

Кроме того, импульс с выхода триггера 16 поступает на счетный вход счетчика 20 для учета количества уп0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

-ражнений, которьм на единицу увеличивает свое значение и отображает его на индикаторе 24.

Второй случай. При выполнении упражнений оба спортсмена приземляются на батуты одновременно. Тогда на прямых выходах триггеров 16 и 17 в момент приземления спортсменов на батуты ty одно временно появляются импульсы, которые вследствие того, что для счетчиков 19 и 23 число N одинаково, оканчиваются в один и тот же момент времени tg. В результате нет промежутка времени, в течение которого на входах элемента И 22 одновременно появляются уровни логической единицы, т.е. на выходе этого элемента сигнал не появля-ется. Счетчик 20 и в этом случае увеличивает на единицу свое значение, так как его работа не зависит от значения асинхронности.

Третий случай. При выполнении упражнений первый спортсмен приземляется на батут раньше второго. Тогда на прямом выходе триггера 16 импульс появляется раньше, в момент времени t.,, а на прямом выходе триггера 17 позже, в момент времени t.B промежутке времени , ограниченном фронтами импульсов, на выходе элемента И 22 сигнал уровня логической единицы. Счетчик 20 увеличивает на единицу свое значение.

Таким образом, при измерении асинхронности после каждого прыжка на выходах элемента И 22 и переключателя 25 появляется импульс, длительность которого равна времени асинхронности, причем этот импульс появляется не ранее, чем импульс на выходе триггера 16, который переключает мультиплексор 26. Счетчик 20 для учета количества упражнений при выполнении каждого упражнения увеличивает на единицу свое значение.

Пусть в результате вьшолиения десяти прыжков на выходе триггера 16 появляется последовательность импульсов, представленная на фиг.56, а на выходе переключателя 25 - последовательность импульсов, представленная на фиг. 5в. С каждым приходом импульса на вход мультиплексора 26 последний переключается, т.е. на его соответствующем выходе появляется импульс, оканчивающийся в момент прихода следующего импульса на вход мультиплексора 26; (фиг. 5г-5н). На фиг.

5а приведены импульсы на выходе генератора 18 импульсов. Эти импульсы появляются на выходах элементов И 30 счетных каналов 29 только в те проме жутки времени в которые на входах этих элементов одновременно появляются импульсы (фиг,5о-5ч). Таким образом, на выходе каждого из элементо : И 30 появляются импульсы, количество

которых пропорционально времени асин ; хронности соответственно первого - ; десятого прыжков. В случае синхронны I прыжков импульсы на выходе элемента I И 22 не появляются (фиг.5р,х). Им- I пульсы с выходов элементов И 30 по- ; ступают соответственно на счетные ; входы счетчиков 31, которые подсчи- : тывают количество импульсов и вы- i свечивают их на индикаторах 32. Кро- ; ме того, все импульсы с выходов элементов И 30 поступают через элемент ИЛИ 37 на счетчик 23 (фиг.Зш), который подсчитывает суммарную асинхрон- ность серии упражнений и отображает ее на индикаторе 28.

Следовательно, в режиме измерения асинхронности выполнения упражнений индикатор 24 отображает количество выполненных упражнений, индикаторы 32 счетных каналов 29 - соответственно асинхронность выполнения с первого П4Э десятое упражнения, индикатор 28 -суммарную асинхронность в серии.

Иэмерение времени вьшолнения прыж ков предполагает вьшолнение упражнений на том батуте, на котором уста- новлены датчики 1 и 2. Как и в случае измерения асинхронности, в каждый из моментов приэемления спортсме на на 6aTjrr на выходе триггера 16, соединенном со счетным входом счетчика 20 и входом мультиплексора 26, появляются импульсы (фиг.56). Счетчик 20, как и в предыдущем режиме, с приходом каждого импульса увеличивает на единицу свое значение, под считьшая количество прыжков. Импульсы на выходах мельтиплексора 26 (фиг. 5г-;5н) ограничены моментами начала соответствующего прыжка и его окончания, совпадающего с началом следующего прыжка. Поэтому длительность импульса на выходе мультиплексора 26 равна времени выполнения со- ответствующего прыжка. Импульсы с выходов мультиплексора 26 поступают на входы элементов И 30, на другие входы которых поступают импульсы с

генератора 18, а на третьи входы с выхода переключателя 25, коммутирующего выход с первым входом, соединенным с выходом источника 15 опорного напряжения, поступает сигнал уровня логической единицы. Поэтому на выходы элементов И 30 в промежутку времени, ограниченные фронтом и спадом импульсов на входах соответствующих элементов И 30, поступают импульсы с генератора 18 импульсов. Подсчет этих импульсов на счетчиках 31 дает время выполнения прыжков, отображаемое на индикаторах 32. Эти же импульсы, проходя через элемент ИЛИ 37, поступают на счетчик 23, который подсчитьтает суммарное время вьшолнения упражнений и отображает его на индикаторе 28.

Формула изобретения

Устройство для регистрации результатов выполнения спортивных упражнений, содержащее первьй и второй датчики, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, первьш и второй источники опорного напряжения, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго компараторов, генератор импульсов, переключатель, элемент И, ключ, выход которого соединен с первьми входами первого, второго и третьего счетчиков, выходы второго и третьего из которых подключены соответственно к входам первого и второго индикаторов отличающеесятем, что, с целью повышения точности и информативности устройства, в него введены третий и четвертьм датчики, третий и четвертый усилители, сумматоры, триггеры, четвертый счетчик, третий источник опорного напряжения, мультиплексор, элемент liTIH и счетные каналы, каждый из которых содержит счетчик, ивдикатор и элемент И, выход которого соединен с первым входом счетчика, ввзкод которого подключен к входу индикатора, в устройстве выходы первого и второго усилителей через первый сумматор соеди нены с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к первому входу первого триггера, выход которого соединен с входом мультиплексора, с вторыми входами первого и

714

второго счетчиков и с первым входом элемента И, выход которого подключен к первому входу переключателя, выходы третьего и четвертого датчиков соединены соответственно через третий и четвертый усилители с входами второго суьтатора, выход которого подключен к второму входу второго компаратора, выход которого со- единен с первым входом второго триггера, первый выход которого подключен к второму входу элемента И, выход третьего источника опорного напряжения соединен с вторым входом переключателя и с входом ключа, выход которого подключен к первому входу четвертого счетчика и к вторым входам счетчиков всех счетных кана8

лов, второй выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого счетчика, выход которого подключен к второму входу второго триггера, выход генератора импульсов соединен с третьими входами первого и четвертого счетчиков и с первыми входами элементов И всех счетных каналов, выходы которых через элемент ИЛИ подключены к второму входу третьего счетчика, выход первого счетчика подключен к второму входу первого триггера, выход переключателя соединен с вторыми входами элементов И всех счетных каналов, выходы мультиплексора подключены к третьим входам элементов И соответствующих счетных каналов.

Изобретение относится к автоматизации процесса измерения и регист- рации результатов спортивных упражнений, например, при судействе соревнований по синхронным прыжкам на батуте, при подготовке спортсменов в ходе учебно-тренировочного процесса. Цель изобретения - повышение точности и информативности устройства. Устройство содержит четыре датчика,четыре усилителя, два сумматор а, два компаратора, три источников опорного напряжения,два Tpijrrepa,генератор им- пульсов, четыре счетчика, ключ, элемент И, два индикатора, переключат ел ьу мультиплексор, элемент ШШ и счетные каналы, выполненные из элемента И, счетчика и индикатора. Измерение параметров.каждого прыжка осущест- i вляется в каналах. Первый индикатор отображает количество выполненных упражнений, второй индикатор - суммарную асинхронность в серии прыжков. 5 ил. (Л

33

п п р1 гп m m i-i ri гл rn П n

r-n

JH

ill

бШЙ

r-n

ill

бШЙ