縱跳高度指示儀的製作方法
2023-10-07 22:56:39
專利名稱：縱跳高度指示儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種體育運動器材，確切說涉及一種用來測試參練人員縱跳高度的指示儀器。
眾所周知，在體育運動訓練當中，對運動員(尤其是藍球、排球、跳高、足球等運動員)的強化訓練項目，縱跳訓練是基礎訓練。測試他們的縱跳高度和身體的反應能力，對加強訓練提高水平有重要作用，但遺憾的是直到目前尚沒有這種儀器問世。
本發明目的在於提供一種能精確地測試參練人員縱跳高度先進科學儀器-縱跳高度指示儀，為體育界、各級學校培養訓練優秀運動員和提高廣大青少年身體素質提供一種新穎的基礎訓練器材。
本發明目的是通過實施如下技術方案來實現的縱跳高度指示儀，是基於物理原理，電子電路，計算機技術等手段綜合設計出的一種能精確測定參練人員縱跳高度和身體反應能力的先進科學儀器。其依據的物理學基本原理是自由落體定律，上拋物體達到最高點的時間與自由落下到起始位置的時間相等。由此可根據從上跳到落下的時間計算出上跳的高度。自由下落的距離可由自由落體公式計算S=12gt2]]>其中S是下落距離，g是重力加速度，t是下落時間，如果測得從開始上跳到落下的時間，那麼測得時間的一半就是從最高點(即縱跳高度)落下的時間，其縱跳高度為S=12g(T2)2]]>T是參練人從起跳到落下的時間。
基於上述物理原理，設計儀器的硬體主要包括有光束髮射器，反射光束接收器，以及單片微型計算機系統，並配有繫於參練人身上的光束反射帶。在上跳到某設定距離時，光束髮射器發射光束投射到反射帶上，反射光束給計算機以啟動定時器的信號，計算機開始計時。當參練人下落到開始計時位置時，發射光束再次照射到反射帶上，並反射給計算機一個停止定時器信號，計算機根據測時時間，依據自由落體公式，即可計算出縱跳高度，並由顯示器顯示出來。儀器的軟體主線條是完全按照上述原理編制的，在技術上採取了以下兩點1)、採用電池供電，為避免用後忘關電源而耗電，設有三分鐘不用就自動關電的功能。2)、對每次縱跳顯示序號。因此，本發明所設計的縱跳高度指示儀，由底座、可調高度支架、測試頭及光束反射帶四部分構件組成。可調高度支架安裝在底座上，測試頭裝置在支架上並用螺釘固定。在測試頭外殼上設置有光束髮射孔、反射光束接收孔，其特徵是測試頭外殼內裝置有單片機的CPu及其控制的光束髮射器、反射光束接收器和顯示器驅動電路。
單片機由微處理器CPu、與其匹配的顯示驅動電路、由其控制的自動關機電路、以及通過CPu控制光束髮射器發射光束的開關電路構成。
光束髮射器是由光束髮射器件、提供給光束髮射器件以發射頻率的振蕩器，對光束髮射器件實施功率匹配調節的功率調節電路，以及確保振蕩器與功率調節電路正常工作的恆流源電路系統所構成的。功率調節電路的輸入端，連接到微處理器CPu上作為光束髮射的控制開關。
光束髮射器件採用發射紅光的半導體雷射器，其調製頻率2-90KHz，功率2-20毫瓦，發射紅光波長(630-680)納米。
反射光束接收器是由光束接收器件、一級二級三級放大電路，對應於各級放大電路的電源濾波電路、檢波電路及脈衝輸出電路系統所構成。其脈衝輸出電路的輸出端連接微處理器CPu，將數據信息輸入CPu後經過計算處理，並將結果通過顯示器的顯示窗顯示出來。由於縱跳的最大單位是米，最小單位是毫米，因此顯示器採用了3位顯示驅動電路。
光束接收器件採用光電轉換器件。
作為縱跳高度指示儀重要組成部件的反射光束帶，可以做成繫於人體重心部位--腰部的腰帶，在腰帶外表面上設置不少於一條的光束反射層，該反射層由微粒追光材料製作，其光束的反射率大於50％。
本發明的優點在於依據的科學原理正確，採用的技術手段先進，因而測試結果精確，同時由於儀器結構設計緊湊，操作方便，體積小巧，適於任何場地訓練的需要，因而便於推廣，本儀器的問世將為培養與訓練優秀運動員、鍛鍊與提高廣大青少年的身體素質提供一種新穎而先進的基礎訓練器材。
本發明有以下附圖
圖1為本發明主要結構及測試原理框圖；圖2為本發明外觀結構圖(左為測試頭左視圖，中為測試頭主視圖，右為測試頭俯視圖)；圖3為單片機主板電路圖；圖4為光束髮射器電路圖；圖5為反射光束接收器電路圖；圖6為單片機測試程序流程圖。
圖2中標記為1為底座，2為支架，3為測試頭，4為光束髮射孔，5為反射光束接收孔，6為電源開關，7為顯示窗。
程序流程圖說明如下1)打開機器接通電源2)CPu開入初始程序，並做好一切準備工作，並設置好定時器的狀態及單位
3)顯示器顯示數據表示一切準備就序，等待測試信號4)按下命令鍵，光束髮射器發射光束，接收器等待有否反射光信號5)有反射光信號開啟定時器，開始計時，無信號繼續等待6)再一次出現有反射光信號即關閉定時器7)如超過一定時間後仍無反射光信號，即做無效信號處理8)取出第一次信號與第二次信號的時間值T9)根據預先設置的程序，將時間值T進行計算，得到縱跳高度S10)將數據輸出給顯示器直接顯示縱跳高度S(單位釐米)11)等待準備第二次數據測試實施例顯示驅動電路的顯示窗7設置在測試頭3的外殼上；單片機主板電路(圖3)構成U1為CPu晶片，型號89C-2051；U2、U3、U4、U5均為型號MC14543的驅動器，構成液晶顯示的3位驅動電路；採用裝在測試頭3殼體底部電源盒中的電池供電，設置有N1(9014)、N2(8550)及R4(200K)、R5(51K)、R6(2K)構成的三分鐘不用就自動關機的電路。
A1為命令鍵、A2為測時鍵、A3為縱跳鍵、A4為復位鍵，這4個鍵安裝在測試頭3外殼頂部顯示窗7一側。
L1(LED)發光二極體用作指示微機工作或關閉狀態的指示燈。
N3是連接光束髮射器輸入端與CPu的P3．3腳的開關管，通過這個開關電路，CPu實施對光束髮射的控制。
光束髮射器電路(圖4)構成光束髮射器件EM採用發射紅光的半導體雷射器，其調製頻率為10KHz，功率小於5毫瓦，紅光束波長(630-680)納米。
振蕩器是由Q1、Q2、R11、R12、R13、R14、C11、C12組件構成的雙穩態振蕩器電路；功率調節電路由Q4、Q5、D3、R17、及VR1、R18組件構成，其輸入端連接微處理器CPu(89C-2051)的P3．3腳，恆流源電路由Q3、R15、R16、D1、D2組件構成。
反射光束接收器電路(圖5)構成如下光束接收器件RE採用光電轉換器件；三級放大電路由Q6、R20、R24構成一級放大，Q7、R21、R25構成二級放大，Q8、R22、R26構成三級放大；而C17、R27，C18、R28，C19、R29，則分別構成各級放大電路的電源濾波電路；D4、R5、R31、C16構成檢波電路；而R23、Q9、R30則構成脈衝輸出電路，其輸出端連接微處理器CPu(89C-2051)的P3．5腳，輸入數據信息至CPu內進行處理。
權利要求
1.一種縱跳高度指示，由底座(1)、可調高度支架(2)及測試頭(3)組成，在測試頭(3)外殼上設置有光束髮射孔(4)、反射光束接收孔(5)，其特徵在於測試頭(3)外殼內裝置有單片機的CPu及其控制的光束髮射器、反射光束接收器和顯示器電路，此外並配以繫於人體的反射光束帶。
2.按照權利要求1所述的縱跳高度指示儀，其特徵在於單片機由微處理器CPu、與其匹配的顯示驅動電路、由其控制的自動關機電路、以及通過CPu控制光束髮射器發射光束的開關電路構成。
3.按照權利要求2所述的縱跳高度指示儀，其特徵在於光束髮射器是由光束髮射器件、提供給光束髮射器件以發射頻率的振蕩器、對光束髮射器件實施功率匹配調節的功率調節電路、以及確保振蕩器與功率調節電路正常工作的恆流源電路所組成，其功率調節電路的輸入端則連接微處理器CPu作為光束髮射的控制開關。
4.按照權利要求3所述的縱跳高度指示試儀，其特徵在於反射光束接收器是由光束接收器件、一級二級三級放大電路，對應於各級放大電路的電源濾波電路、檢波電路及脈衝輸出電路所組成，脈衝輸出電路的輸出端連接微處理器CPu，進行數據信息處理。
5.按照權利要求4所述的縱跳高度指示儀，其特徵在於繫於人體上的反射光束帶，帶上設置不少於一條的光束反射層。
6.按照權利要求5所述的縱跳高度指示儀，其特徵在於光束髮射器中的構件光束髮射器件為紅光半導體雷射器，其調製頻率為2-90KHz，功率2-20毫瓦，發射紅光束波長(630-680)納米；振蕩器是由圖4中Q1、Q2、R11、R12、R13、R14、C11、C12組件構成的雙穩態振蕩器電路；功率調節電路由Q4、Q5、D3、R17、及VR1、R18組件構成，其輸入端連接單片機的CPu(89C-2051)P3．3腳；恆流源電路由Q3、R15、R16、D1、D2組件構成。
7.按照權利要求6所述的縱跳高度指示儀，其特徵在於反射光束接收器中的構件光束接收器件採用光電轉換器；三級放大電路由Q6、R20、R24構成一級放大，Q7、R21、R25構成二級放大；Q8、R22、R26構成三級放大，而C17、R27，C18、R28，C19、R29則分別構成各級放大電路的電源濾波電路；D4、R5、R31、C16構成檢波電路，而R23、Q9、R30則構成脈衝輸出電路，其輸出端連接單片機的CPu(89C-2051)P3．5腳。
8.按照權利要求7所述的縱跳高度指示儀儀，其特徵在於顯示器電路的顯示窗(7)開設在測試頭(3)的外殼上。
9.按照權利要求8所述的縱跳高度指示儀儀，其特徵在於單片機由型號89C-2051的CPu，與其匹配的由MC14543型號的U2、U3、U4、U5四個驅動器構成的液晶顯示的3位顯示驅動電路，連接光束髮射器輸入端及CPu的P3．3腳的N3開關管構成的開關電路，以及由N1(9014)、N2(8550)和R4、R5、R6構成的自動關機電路這四部分電路所構成。
全文摘要
本文公開了一種測試人體縱跳高度和反應能力的先進儀器,它由底座、可調高支架和測試頭組成,在測試頭外殼上設置光束髮射孔、反射光束接收孔和顯示窗,特徵是在測試頭外殼內裝有由微機控制的光束髮射器、反射光束接收器和顯示電路,在微機控制下通過發射光束(如雷射)的反射,微機計時運算由顯示器通過測試頭外殼上的顯示窗指示縱跳高度。本儀器具有測試精確,體積小,操作簡單,適於各種場地訓練需要,便於推廣應用等優點。
文檔編號A63B71/06GK1293076SQ9911730
公開日2001年5月2日 申請日期1999年10月13日 優先權日1999年10月13日
發明者張然, 曾曉風 申請人:四川省體育科學研究所, 成都新高電子開關研究所