專利名稱：船速槳頻測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量劃船船速和劃槳槳頻的裝置。
當代劃船運動中，船速決定運動成績，槳頻(運動員每分鐘劃槳的次數(shù))與船速密切相關，所以，在劃船界進行運動訓練科學化的進程中，世界各國都十分重視船速和槳頻的測量，遺憾的是，以往船速和槳頻的測量大多是分開單獨進行的手工測槳頻時，教練員在教練艇上，尾隨在運動員的船后，手持槳頻表測定，賽艇上用儀器自動測槳頻時，還必須在賽艇滑座下，另安裝一只傳感器才能完成。因皮艇和劃艇上沒有滑座，所以，槳頻的自動測量只是教練員和運動員長期以來夢寐以求的幻想。在船速的測量上，皮劃艇上至今還是個空白，國外Speed Boss和Paceccach兩種儀器，雖然在賽艇上可以測出船速，但必須另安裝一只專用的槳頻傳感器，而且價格較貴，因此，目前劃船界急需一種結(jié)構簡單、適用性廣，價格低廉的船速、槳頻方面的測量儀器。
本實用新型的目的就是針對目前船速、槳頻測量方面的諸多不足，利用現(xiàn)代高科技手段，旨在提供一種只用一只傳感器，可同時同步測出船速和槳頻的，且可適用于皮、劃、賽艇的船速、槳頻測量儀。
本實用新型的技術方案是一種船速槳頻測量儀，由傳感器1、支管2、單片機4等組成，單片機4中IC2信號放大電路直聯(lián)到IC3模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，IC3的輸出端與液晶顯示的驅(qū)動芯片和打印機驅(qū)動電路相連，程序存貯器ROM(27128)與CPU連接，其傳感器1可以是電磁傳感器或半導體壓阻傳感器，傳感器1和單片機4之間用屏蔽電纜3連接。
本實用新型船速和槳頻的測量是這樣實現(xiàn)的
啟動單片機4工作，傳感器1每秒鐘采取M(16≤M≤2048)個速度樣，然后求出M個速度樣的算術平均值進行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，即可在顯示屏上顯示瞬時速度值。
測槳頻時，逐次對M個速度樣進行掃描，設從t1時刻至tM時刻，其對應的速度樣點分別是D1、D2、D3、………，DM，現(xiàn)取D1、D2、D3、………，DR，為第1組，D2、D3、D4、………，DR+1，為第2組，. . . . .
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DK，DK+1，DK+2，……DR+K-1為第K組，分別求出1，2，3，……，K組的算術平均值是W1，W2，W3，……，WR+K-1，并兩兩判斷其數(shù)值的大小，若W1＜W2＜W3＜……＜WR+K-1……①(上式中，2≤K＜M，2≤R＜M)，這時，MR+K-1點可能是速度峰點，接著，向下判斷又取DR+K-1，DR+K+1，DR+K+R-1，……，DR+K+R-1為第1′組DR+K，DR+K+1，DR+K+2……，D2R+K為第2′組.. . .
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DR+K+E-1，DR+K+E，DR+K+E+1，……，D2R+K+E-1，為第E′組再分別求出1′、2′、3′，……E′組的算術平均值是W1′、W2′、W3′，……，WE′，仍兩兩判斷其數(shù)值的大小，若W1′＞W(wǎng)2′＞W(wǎng)3′＞……＞W(wǎng)E′……②則MR+K-1點就是速度峰點，同樣，可按上述方法從M2R+K+E-1點開始向下找出下一個速度峰點MI1、MI2，……，若在所判斷的M個速度樣中(即一秒鐘的時間時域內(nèi))，有N個速度峰點，N個峰點間的時間間隔Δt(秒)是
此時的槳頻(F)即是
判斷峰點時，若W2＞W(wǎng)3＞W(wǎng)4，則W3前的W2，W1為干擾點，應刪除，從W3開始重新判斷，直至滿足W3＜W4＜……＜WR+K+1，才能進行下降段的判斷，同樣，在下降段，對不滿足W1′＞W(wǎng)2′＞W(wǎng)3′＞……＞W(wǎng)E′的點也應刪除，然后從刪除點以后的采樣點開始，重新從上升段開始判斷，直至同時滿足公式①和②才是找到了真正原峰點。
本實用新型利用一只傳感器，實時同步同時測出船速和槳頻，使其結(jié)構簡單，重量輕、成本低。使用該儀器能準確、及時、同步地反映出船速、槳頻等參數(shù)的動態(tài)變化，使運動員能直接、快速判斷出自身劃槳技術效果、槳頻及用力程度的合理性，從而實現(xiàn)技戰(zhàn)術表現(xiàn)和體能釋放的合理化、最佳化。這樣，便于執(zhí)行預定的訓練方案，改進技術動作，提高戰(zhàn)術水平，檢查訓練效果，探索新的訓練途徑，使劃船運動訓練科學化實現(xiàn)從定性到定量的質(zhì)的飛躍。
本實用新型設置開創(chuàng)了用一只傳感器同時測出船速和槳頻的先例，填補了在皮艇和劃艇上實時測定船速和槳頻的空白，是劃船運動中頗有發(fā)展前景的數(shù)字化、微型化、智能化測量訓練儀器。
下面參照附圖，詳述本實用新型的內(nèi)容。


圖1本實用新型結(jié)構示意圖。
圖2本實用新型單片機方框圖5為傳感器輸入，6為信號放大，7為模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，8為數(shù)值處理，9為顯示和打印。
圖3本實用新型單片機電路原理圖。
圖4本實用新型測槳頻程序框圖。
參照附圖，船速傳感器1選用半導體壓阻傳感器。根據(jù)流體力學原理和伯努利方程，流體的動壓與流速的平方成正比，所以，當船速變化時，引起傳感器1感受的動壓也隨之變化，使其內(nèi)阻也發(fā)生相應的變化，這在傳感器輸入電壓恒定的條件下，使傳感器的輸出電壓也產(chǎn)生相應的變化，因此，只要對傳感器1輸出的信號進行檢測，就可準確地測出船速。
本實用新型裝置具體的檢測過程是這樣的單片機4開機后，通過電纜3供給傳感器1一個電壓，傳感器1處于工作狀態(tài)，當船艇處于靜止狀態(tài)時，傳感器1的輸出為零，單片機4的顯示屏上流速的讀數(shù)也為零當船艇前進時，這時傳感器1上就輸出一個不為零的電壓，并經(jīng)過電纜3傳輸至單片機4，按圖2方框圖所示，經(jīng)過信號放大、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理直接在顯示屏上顯示出流速和槳頻的數(shù)值讀數(shù)。
圖3中，CPU(80C31)為中央處理機，RAM(62256)為隨機存取存儲器，ROM(27128)為程序存貯器，IC1(7660)、C2、組成負電壓轉(zhuǎn)換電路。IC1為CMOS電壓轉(zhuǎn)換芯片，當C1＝C2＝C時，電路輸出阻抗由
而定。這里f＝5KHZ，因此，輸出阻抗由C值唯一確定。該電路用于為運放IC2(7650)提供負電源，還經(jīng)R10、R11到A/D器件IC3(7109)的INLO引腳作為模擬信號低端輸入。
IC2為斬波穩(wěn)零運算放大器，該芯片含主放大器A1和校零放大器A2，C3和C1為存貯電容。在內(nèi)部時鐘控制下，采樣和校零不斷交替進行，C3和C4各自存放A2的信號輸出電壓和誤差電壓，分別送給主放大器A1、和校零放大器A2的校零輸入端，使失調(diào)電壓及溫漂極小，共模抑制很大，達到有效放大傳感器輸出信號的目的。該電路為同相放大電路，傳感器的輸出信號與a1連接，傳感器地與a3連接，經(jīng)放大電路放大后，輸出到IC3的模擬信號高端輸入INHI。
IC3為雙積分式A/D轉(zhuǎn)換芯片，將IC3的MODE腳接地，使其工作于直接輸出工作方式。將RUN/HOLD接+5V，這樣IC3可進行連續(xù)轉(zhuǎn)換，將STATUS線與CPU芯片的INTO相連，每完成一次轉(zhuǎn)換便向CPU發(fā)送一次中斷請求信號，并通過IC4芯片Y6、Y7腳IC3的HBEN、LBEN腳，作輸出的輔助選通信號。IC3將傳感器1輸入的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并經(jīng)80C31處理后，通過B1B2B3B4送入液晶顯示的驅(qū)動芯片，完成液晶顯示。存貯器RAM與CPU的總線口相連，完成數(shù)據(jù)存儲功能。
圖3中，IC4(138)為譯碼芯片，OSC為石英晶振，C6、R13分別為集成電容和集成電阻，C3為參考電容，電位器R7用于調(diào)節(jié)參考電壓，電位器R12用于零點調(diào)整。
權利要求1.一種船速槳頻測量儀，它包括傳感器(1)、支管(2)、單片機(4)，其特征是，單片機(4)中IC2(7650)信號放大電路直聯(lián)到IC3模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，IC3(7109)的輸出端與液晶顯示的驅(qū)動芯片和打印機驅(qū)動電路相連，程序存貯器ROM(27128)與CPU連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量儀，其特征是傳感器(1)可以是電磁傳感器或半導體壓阻傳感器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的測量儀，其特征是傳感器(1)和單片機(4)之間用屏蔽電纜(3)連接。
專利摘要一種船速和槳頻測量儀，由傳感器、單片機、支管組成，單片機中安裝有程序存貯器、信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字顯示等電路。本實用新型結(jié)構簡單、重量輕、成本低，只用一只傳感器實時同步測出船速和槳頻，使運動員能直接、快速判斷出自身劃槳技術效果，槳頻及用力程度的合理性，從而實現(xiàn)技、戰(zhàn)術表現(xiàn)和體能釋放的合理化、最佳化，是劃船運動中一種數(shù)字化、微型化、智能化測量訓練儀器。
文檔編號G01P3/42GK2260329SQ9521212
公開日1997年8月20日 申請日期1995年5月17日 優(yōu)先權日1995年5月17日
發(fā)明者黃勝初, 葉國雄, 葛新發(fā), 何永康, 韓久瑞, 張孝斌, 汪福寧, 方青, 黃向東, 陳前臣 申請人:武漢體育學院