Устройство для регистрации действий спортсмена на дистанции Советский патент 1992 года по МПК A63B69/00 

Изобретение относится к спортивной технике и может быть использовано для ре- гистр ации и анализа действий спортсменов на тренировках и соревнованиях по различным видам спорта, например, в кроссовой подготовке, спортивном ориентировании.

Устройство для регистрации действий спортсмена на дистанции широко известно (см. например, патентный поиск по данной заявке). Чаще всего такие устройства предназначены для регистрации скорости продвижения спортсмена или регистрации частоты его шага. Обязательным условием работы таких устройств является обеспечение прямой видимости, между спортсменом и регистрирующей аппаратурой. В том случае, когда невозможно обеспечить прямую видимость между спортсменом и аппаратурой, например, в спортивном ориентировании, охоте на лис. для регистрации действий спортсмена используется радиопередатчик, носимый контролируемым спортсменом. Высокочастотные колебания от передатчика принимаются и регистрируются на аппаратуру, размещаемую у тренеров и судей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для регистрации действия спортсмена на дистанции. Оно содержит размещаемый в обуви спортсмена контактный элемент, выход которого подключен к управляющему входу высокочастотного модулятора через последовательно соединенные дифференцирующую цепочку, первый ждущий мультивибратор и элемент ЙЛИ второй вход которого подключен к выходу второго ждущего мультивибратора, вход которого через инвертор подключен к выходу дифференцирующей цепочки. Выход высокочастотного модулятора подключен к передатчику с антенной, носимому контролируемым спортсменом. Передатчик излучает высокочастотные колебания через антенну в эфир только в момент начала или конца опоры спортсмена на одну из ног. Длительность этих генерируемых радиоим(Л

С

4 СО

Јь

ГО 4 Ч

пульсов задается первым и вторым ждущи-независимых погрешностей данных имми мультивибраторами и выбрана сущест-пульсов. Если учесть, что наименьшая дливенно различной. Приемная аппаратура,тельность п должна быть согласована с

содержащая последовательно соединен-полосой пропускания радиоканала, то строные радиоприемник, детектор, вторую диф-5 roe соблюдение условия в наихудших услоференциальную цепочку, второй инвертор,виях означает увеличение длительности

логический элемент И, триггер и регистри-как тз, так и, причем в большей степени,

ру юще«Г устройство размещается в стацио-длительности гг. Следовательно, носимая

.ых условиях, например, в тренерскойаппаратура должна излучать излишне

комнате. При Этом выход второй диффе-10 длинный (с учетом наихудших условий)

ренцйрующей цепочки подключен также кимпульс длительностью Т2, что вызывает

второму входу триггера и через ждущийизлишний расход энергии носимого источмультивибратор к второму входу элементаника питания. Увеличение длительности

И. Приемная аппаратура усиливает радио-импульса тз особых затруднений не вызыимпульсы, детектирует и селектирует их по15 вает, так как этот импульс генерируется апдлительности, причем короткий входной им-паратурой, размещаемой в стационарных

пульс переводиттриггер в единичное состо-условиях и на которую не накладываются

яние. а длинный, наоборот, обнуляет этотжесткие габаритно-весовые ограничения,

триггер. В результате триггер будет нахо-Недостаток известного устройства

дится в единичном состоянии только в мо-20 состоит в излишнем энергопотреблении

мент опоры спортсмена на ногу. Сигнал сносимой аппаратуры, определяемом необвыхода триггера поступает на вход регист-ходимостью существенного различия длирирующего прибора, где регистрируется втельностей генерируемых ждущими

любой требуемой форме. Для устойчивоймультивибраторами импульсов, связанном

работы устройства необходимо строгое со-25 с независимой работой в носимой аппаратублюдение условияре этих мультивибраторов, а также в конструктивной сложности носимого устройства

П Гз Т2 ,из-за наличия упомянутых мультивибраторов.

где TI - длительность импульса первого30 Цель изобретения - уменьшение энерждущего мультивибратора;гопотребления и конструктивное упрощеТ2 - длительность импульса ёторогоние носимой аппаратуры, мультивибратора; Поставленная цель достигается тем. что тз - длительность импульса, ждущегов устройство дополнительно введены гене- мультивибратора на стационарной аппара-35 ратор тактовых импульсов и сдвиговый ре- туре,гистр, содержащий (N+M-M) ячеек хранения Это условие должно выполняться в ши-информации (N э М), выполненных в виде роком диапазоне температур окружающейтриггеров, причем вход установки единич- среды, в которой проводятся соревнования.ного состояния каждого триггера из первых Минимальная длительность импульса т ле-40 N - числа триггеров соединен с выходом жит в пределах единиц миллисекунд, что,дифференцируемой цепочки, а вход уста- требует применения в первом ждущемновки единичного состояний последующих мультивибраторе времяэадагощего конден-М - числа триггеров, начиная с (N+1) соеди- сатора достаточно большой емкости (десят-нен с выходом инвертора прототипа. Выход ки тысяч пикофарад). Аналогичный45 генератора тактовых импульсов с синхрони- конденсатор во втором ждущем мультивиб-зирующим входом регистра сдвига. Генера- раторе должен иметь еще большую емкость.тор тактовых импульсов генерирует Как известно, конденсаторы большой емко-непрерывную последовательность импуль- сти имеют весьма низкую температурнуюсов с периодом Т 1/F, где F - частота стабильность и относительно большие га-50 последовательности, с которой информа- баритные размеры. Нестабильность дли-ция в сдвиговом регистре продвигается от тельности каждого импульса - величинапервого триггера к последнему. При случайная, причем в данном устройстве не-опоре спортсмена на ногу контактный стабильность работы каждого ждущегоэлемент замыкается и на выходе диф- мультивибратора статически независима55 ф еренцирующей цепочки генерируется от нестабильности другого мультивибра-импульс, который переводит первые N тора в силу независимости их работы.триггеров регистра в единичное состояние. Следовательно, условие ri тз та должноПод воздействием тактовых импульсов по- соблюдаться в худших условиях статическиследовательность из N единиц начинает

продвигаться в регистре к его выходу. Через интервал времени Тзад « МТ последний триггер регистра будет переведен в единичное состояние. Этот триггер будет находиться в единичном состоянии в течение времени п NT. Выход последнего триггера управляет работой высокочастотного модулятора. Следовательно, передатчик в этом случае будет излучать радиоимпульс длительностью ft, задержанный относи- тельно начала опоры на ногу на время Г3ад. При окончании опоры спортсмена на ногу импульс генерируется на выходе инвертора. Этот импульс переводит в единичное состояние триггеры сдвигового регистра, с номе- рами от N + 1 vi кончая N + М. Поэтому радиопередатчик будет излучать радиоимпульс с длительностью ту МТ. Для устране- ния погрешности в моменте начали генерирования импульса т между выхо- дом второй дифференцирующей цепочки и обнуляющим входом триргера прототипа включена линия задержка с длительностью задержки 1Л (N + М)Т.

На чертеже показана структурная схе- ма устройства.

Устройство содержит контактный элемент 1 со средствами крепления на обуви спортсмена через дифференциальную цепочку 2 подключенный к входу инвертора 3. Кроме того, на спортсмене размещены генератор тактовых импульсов 4, сдвиговый регистр 5, выходом подключенный через высокочастотный модулятор 6 к входу радиопередатчика 7. Сдвиговый регистр 5 из (N+M+1) последовательно соединенных ячеек хранения, в качестве которых могут быть применены D-триггеры 8. Синхронизирующие входы всех триггеров 8 параллельны и представляют собой еинх- ронизирующий вход сдвигового регистра 5, который подключен к выходу генератора тактовых импульсов 4. Выходом сдвигового регистра 5 служит выход последнего, (N+M+1) триггера 8. Вход установки еди- ничного состояния каждого триггера 8 из первых N - числа триггеров соединен с выходом дифференцирующей цепочки 2. Вход установки единичного состояния последующих М - числа триггеров 8 с номе- рами i N + 1, N + М соединен с,выходом инвертора 3. Радиопередатчик 7 через эфир соединен с выходом инвертора 3. Радиопередатчик 7 через эфир соединен с входом приемника 9, соединенного через детектор 10 и вторую дифференциальную цепочку 11 с входом инвертора 12, входом ждущего мультивибратора 13 и через линию задержки 14 с входом установки в нулевое состояние триггера 15. Выход инвертора 12 подключен к первому входу элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 13, а выход подключен к входу установки единичного состояния триггера 15, выходом подключенного к входу регистрирующего блока 17.

Устройство для регистрации действий спортсмена на дистанции работает следующим образом. Установленный в обуви спортсмена контактный элемент 1 вырабатывает потенциальный сигнал при опоре спортсмена на одну из ног. Продолжительность сигнала определяется длительностью опоры. Этот сигнал первой дифференцирующей цепочкой 2 преобразуется в последовательность положительных и отрицательных импульсов, соответствующих началу и концу опоры спортсмена на ногу, Положительный импульс переводит & единичное состояние первые N триггеров 8 сдвигового регистра 5, Отрицательный импульс инвертируется в инверторе 3 и переводит в единичное состояние триггеры 8 с номерами I N+1, N+M сдвигового регистра 5. Генератор сдвигобых импульсов генерирует импульсную последовательность с час тотой F Рш, где FIU - максимальная частота спортсмена. Эта последовательность поступает на синхровход сдвигового регистра 5. Поэтому содержимое регистра 5 с частотой F продвигается от его начала к концу, т.е. от первого триггера 8 к (N+1+1)- му триггеру 8. В результате через время ta Т(М+1) после начала опоры спортсмена на ногу последний (Н + М + 1)-й триггер

8сдвигового регистра 5 будет переведен в единичное состояние, в котором он будет находиться интервал времени n NT, где Т 1 /F - период следования импульсов генератора тактовых импульсов 4. В случае окончания опоры спортсмена на ногу последний триггер 8 перебрасывается в единичное состояние с приходом первого текущего импульса с выхода генератора тактовых импульсов 4 и будет находится в этом состоянии время тч - МТ. Радиоимпульсы длительностью n или ti формируются высокочастотным модулятором бис помощью передатчика 7 излучаются в эфир Приемник

9принимает колебания из эфира, усиливает их и подает на вход детектора 10, где выделяется огибающая радиоимпульса. На выходе детектора 10 действует импульсная последовательность, состоящая из видеоимпульсов длительностью л и га, соответствующие началу опоры (с задержкой гэад) и концу опоры спортсмена на ногу Дифференцирующая цепочка 11 выделяет передний и задний фронт каждого импульса. Импульс положительной полярности, соответствующий началу импульса т или Г2 задерживается в линии задержки 14 и обнуляет содержимое триггера 15, а также запускает ждущий мультивибратор 13. Ждущий мультивибратор 13 генерирует импульс длительностью гз, причем эта длительность выбирается из условия п гз Яг (например, гз (ri+ Т2)/2).

На выходе элемента И id будет действовать импульс только в момент совпадения импульса мультивибратора 13 и импульса отрицательной полярности на входе инвертора 12, т.е. импульс на выходе элемента И 16 соответствует окончанию импульса п. Сигнал с выхода элемента И 16 переводит триггер 15 в единичное состояние, причем этот перевод осуществляется с задержкой Ti NT относительно начала первого импульса. Для устранения этой задержки, а также задержки тзад формирования импульса т время задержки сигнала в линии задержки 14 выбрано равным tn - 13ад + п (N+M)T. Следовательно, состояние триггера 15 соответствует состоянию контактного элемента 1 с задержкой Тл. Сигнал с выхода триггера 15 поступает на вход регистрирующего блока 17, где регистрируется в любой требуемой форме.

Предлагаемое устройство дает возможность регистрировать и анализировать действия спортсменов в видах спорта, где участники состязаний действуют сугубо индивидуально вне поля зрения тренеров, судей, зрителей. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство в среднем меньше работает на излучение, радиосигналов, что позволяет уменьшить потребляемую носимой аппаратурой мощность. Это позволяет снизить вес закрепляемой на спортсмене аппаратуры за счет снижения веса источников питания. Кроме того, конструкция данного предложения проще известного устройства, что так же несколько снижает

вес носимой аппаратуры. Указанные достоинства сообщают данному предложению технико-экономическую эффективность применения в народном хозяйстве дли под- готовки спортсменов высокого класса.

Формула изобретения

1,Устройство для регистрации действий спортсмена на дистанции, содержащее контактный элемент со средствами крепления на обуви, выходом подключённый через первую дифференцирующую цепочку к входу первого инвертора, последовательно соединенные высокочастотный модулятор и

радиопередатчик, приемник и детектор, вторую дифференцирующую цепочку, второй инвертор, элемент И, RS-триггер и регистрирующий блок, причем выход второй дифференцирующей цепочки через ждущий

мультивибратор подключен к второму входу элемента И, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления при конструктивном упрощении, дополнительно введены линия задержки, генератор

тактовых импульсов и сдвиговый регистр, причем выходы первой дифференцирующей цепочки и первого инвертора подключены к установочным входам сдвигового регистра, синхронизирующие входы кото;

рого соединены С генератором тактовых им- пульсов, выход сдвигового регистра подключен к входу высокочастотного модулятора, а выход второй дифференцирующей цепочки через линию задержки соединен с

S-входом RS-триггера.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что сдвиговый регистр содержит D-триггеры, соединенные последовательно, причем установочные входы 6-триггеров.

кроме последнего, являются установочными входами pe rjue fp a, а синхронизирующие входы D-триггёров яйляютйя ехбдами сдвигового регистра, причем выход последнего D-триггёра является ёыходом сдвигового

регистра.

Сущность изобретения: устройство содержит контактный элемент, две дифференцирующие цепочки, два инвертора, генератор тактовых импульсов, сдвиговый регистр, модулятор, передатчик, приемник, детектор, ждущий мультивибратор, линию задержки, RS-триггер, элемент И, регистрирующий блок, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.