专利名称：一种水上牵引测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量赛艇、皮划艇等水上项目运动员的水中驱动力量的测试仪器，属于竞技体育力量测试仪器技术领域。
背景技术：
在竞技体育的赛艇、皮划艇项目中，运动员的力量水平是影响运动成绩的主要因素之一，水上项目运动员的力量训练可分为陆上力量训练和水上力量训练。陆上力量训练可以有目的地练习全身各部分肌肉力量，特别是对发展肌肉最大力量尤为适用。但是陆上训练的目的在于提高水上运动的效果，陆上训练对身体素质的力量、耐力、柔韧、速度等方面的提高并不能直接提高运动员的水上成绩，运动员必须通过水上练习将陆上训练获得的身体素质转化为船体推进力才能提高运动成绩。水上力量练习的优点是与划船动作结合紧
密，但也存在着负荷强度不能确定，对肌肉的大强度练习效果不如陆上训练的效果好等缺点。因此水上项目的运动员要在训练实践中正确评价陆一水力量训练的效果，以确定力量训练的方向和手段，这是搞好力量训练的关键。具体来说，如果运动员的陆-水力量的转化效率很高，说明运动员的陆上力量已经很好地转换为水中的驱动力，因此进一步加强力量训练可以取得更大的效果；而如果运动员的陆-水力量的转化效率较低，则说明该运动员的力量并没有合理地转化为水中驱动力，应该将训练方向定位在改进划桨技术上，而不应该进一步加强力量训练。目前在水上项目的专项力量训练中存在如下问题(I)没有水上项目运动员的水上牵引力测试仪器。目前国内外对于水上项目运动员力量测试仪器只有相关的有陆上专项力量测试仪器，如等动力量测试仪(CON-TREX)、赛艇测功仪(CONCEPT II)、皮划艇测功仪(ΚΑΥΑΚΡΥ0)等，而没有水上项目运动员的水上牵引力测试仪器。(2)运动员专项力量水平的不确定性。对于水上项目来说，专项力量应集中表现在划浆的爆发力和耐久力，由于水上项目的特殊性，运动员个体的陆上力量与水中力量并不具有完全的等同性。目前陆上测功仪只能测定运动员陆上专项力量水平，运动员的水中专项力量水平还无法准确测定。(3)力量训练的盲目性。力量训练的盲目项主要表现在由于存在着陆上力量素质向水中力量转化的不同阶段，如何准确判定运动员个体所处的不同转化阶段和转化效果，目前还没有确定的手段和仪器。(4)专项力量和运动成绩的关系不确定。运动员的专项力量特别是水中专项力量与成绩的相关系数是确定力量训练目标的理论依据，而由于水上项目的特殊性，目前还没有准确测定水中专项力量的手段。(5)由于不能准确判定运动员的陆-水力量的转化效率，因此难以确定运动员的训练方向，即力量训练和技术改进之间的关系，这是困扰很多教练员的难题，目前只能依靠教练员的个人经验进行判断，具有较大的盲目性。[0009]综上所述，由于没有水上项目运动员的水上牵引力测试仪器，对于水上项目运动员陆上力量有效地转化为水中驱动力的评价存在很大的缺陷，是影响运动员力量训练方向、制定训练计划和实施的亟待解决的问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测定水上项目运动员水中驱动力的水上牵引测试仪，这种仪器能够准确测量出水上项目运动员的水上驱动力的数值，以此为运动员的确定力量训练方向、制定训练计划、评价训练效果提供可靠的科学依据。解决上述技术问题的技术方案是一种水上牵引测试仪，它由拉力传感器、电信号转换电路板、等动电机、计算机组成，拉力传感器一端通过牵弓I带与船艇相连接，拉力传感器的另一端连接等动电机，拉力传感器的电信号输出端连接电信号转换电路板，电信号转换电路板与计算机相连接。上述水上牵引测试仪，所述电信号转换电路板由信号放大电路、滤波电路、定时电路、A\D采集卡组成，信号放大电路的输入端与拉力传感器的电信号输出端相连接，信号放大电路的输出端连接滤波电路，滤波电路的输出端连接定时电路，定时电路的输出端与A\D采集卡相连接，A\D采集卡与计算机相连接。上述水上牵引测试仪，所述信号放大电路是由运算放大器U1、电阻R1-R5、可变电阻RW1、RW2组成,拉力传感器的电信号输出端与运算放大器Ul的反向输入端连接,可变电阻RW2接在运算放大器Ul的反向输入端和输出端之间。上述水上牵弓I测试仪，所述滤波电路由低通滤波器U2、电阻R6、R7、R8、电容Cl、C2组成，低通滤波器U2的IN+引脚为信号输入端，OUT引脚为电路输出端，V+引脚接+5 V电源。上述水上牵引测试仪，所述定时电路由555时基芯片U3、二极管VDl、VD2、VD3、VD4、三极管VT1、电阻R9-R14、电容C3-C9、继电器K、按钮SB组成，电源通过二极管VDl与555时基芯片的4脚连接，电源通过电阻R9接到三极管VTl的基极，三极管VTl的集电极通过电容C4与555时基芯片的2脚连接，555时基芯片的3脚接继电器K，继电器K的常闭点K-I接在插座的输出电路中。本实用新型的有益之处在于水上牵引测试仪的研制填补了水上运动项目的水上专项力量测试仪器的空白，水上牵引测试仪的设计合理、使用方便、数据准确可靠。通过水上牵引测试仪对运动员的水上力量和功率的测定，可以准确测定运动员的水中专项力量水平，进而计算出水上项目运动员的陆上力量素质向水中力量转化的效率。通过准确判定运动员的陆-水力量的转化效率，可以克服力量训练的盲目性，准确确定运动员的训练方向，即力量训练和技术改进之间的关系，解决了长期困扰很多教练员的难题，为水上项目的科学化训练提供可靠而坚实的依据。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的电原理方框图；[0022]图3是本实用新型的的信号放大电路图；图4是本实用新型的的滤波电路图；图5是本实用新型的的定时电路图。图中标记如下牵引带I、拉力传感器2、电信号转换电路板3、等动电机4、计算机5、信号放大电路6、滤波电路7、定时电路8、A\D采集卡9。
具体实施方式
图中显示，本实用新型由拉力传感器2、电信号转换电路板3、等动电机4、计算机5组成。拉力传感器2 —端通过牵引带I与船艇相连接，拉力传感器2的另一端连接等动电机4，拉力传感器2的电信号输出端连接电信号转换电路板3，电信号转换电路板3与计算机5相连接。拉力传感器2将运动员划船的拉力输送到电信号转换电路板3，电信号转换电路板3将转换后的信号输送到计算机5中，计算机5通过相关的软件计算出结果。拉力传感器2的后端与等动电机4相连接，等动电机4的作用是给出一个与拉力相反的作用力，使拉力传感器2产生拉力信号。本发明采用的拉力传感器2的型号为PLD301C拉力传感器，其量程范围为100-1500 公斤。图中显示，电信号转换电路板3由信号放大电路6、滤波电路7、定时电路8、A\D采集卡9组成。信号放大电路6的输入端与拉力传感器2的电信号输出端相连接，信号放大电路6的输出端连接滤波电路7，滤波电路7的输出端连接定时电路8，定时电路8的输出端与A\D采集卡9相连接，A\D采集卡9与计算机5相连接。图中显示，信号放大电路6由运算放大器U1、电阻R1-R5、可变电阻RW1、RW2组成。运算放大器Ul构成的是负反馈放大电路，调节可变电阻RW2的阻值可进一步微调输出信号的放大倍数。输出信号减去Og电平，可使输出电压值恰好为输出信号电压值的10倍，便于进一步进行数字显示。调节可变电阻RW2的阻值可以微调Og电平，修正信号偏差。图中VSS为-5V供电电源，VCC为5V供电电源。图中运算放大器Ul采用TLC27L4芯片。图中显示，滤波电路7由低通滤波器U2、电阻R6、R7、R8、电容Cl、C2组成。低通滤波器为LTC1569芯片，截止频率可调，最大截止频率可达300 kHz (5 V供电)。工作电压为3 V. 5 V或者±5 V。该电路采用单电源供电模式，因此V+引脚接+5 V电源，C2为电源滤波电容，以确保输入电压质量。R6和R7为分压电阻。通过分压得到GND引脚的参考电压为2 V。IN+引脚为信号输入引脚，OUT引脚为电路输出引脚，通过该滤波电路7即可输出性能良好的波形。R8设置滤波器的截止频率信号经LTC1569输出后需加入电压跟随器。因为滤波器的输出阻抗比较高，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中，这就需电压跟随器进行缓冲，降低输出阻抗。图中显示，定时电路8由555时基芯片仍、二极管￥01、￥02、￥03、￥04、三极管￥11、电阻R9-R14、电容C3-C9、继电器K、按钮SB组成。滤波电路7的输出接入到定时电路8的20端子，为信号输入端。定时电路8采用555时基芯片，当SB断开时，555时基电路的4脚通过电阻R14与地相连，555时基电路被强制复位。此时，无论555时基电路的2脚受到多大的干扰，555时基电路都不工作。K-I为继电器K的常闭点，SB-I为SB按钮的辅助触点。当按下按钮SB后，电源通过二极管VDl加到555时基电路的4脚一个高电平，555时基电路的强制复位功能解除，同时电源通过电阻器R9加到三极管VTl的基极上，使得三极管VTl导通，电容器C2通过与三极管VTl集电极相连后向555时基电路的2脚输出一个低电平，555时基电路翻转置位，555时基电路的3脚输出高电平，发光二极管VD3点亮、继电器K得电，触点K-I断开，插座对外供电，同时555时基电路的3脚的高电平通过二极管VD2向555时基电路的4脚输出一个高电平使得电路自锁。当暂态结束后，电路翻回稳态，555时基电路的3脚输出低电平，继电器K失电，触头K-I闭合，电路恢复到初始状态，通常定时在5-10分钟。·
权利要求1.一种水上牵引测试仪，其特征在于它由拉力传感器(2)、电信号转换电路板(3)、等动电机(4)、计算机(5)组成,拉力传感器(2) —端通过牵引带(I)与船艇相连接，拉力传感器(2)的另一端连接等动电机(4)，拉力传感器(2)的电信号输出端连接电信号转换电路板(3)，电信号转换电路板(3)与计算机(5)相连接。
2.根据权利要求I所述的水上牵引测试仪，其特征在于所述电信号转换电路板(3)由信号放大电路(6 )、滤波电路(7 )、定时电路(8 )、A\D采集卡(9 )组成，信号放大电路(6 )的输入端与拉力传感器(2)的电信号输出端相连接，信号放大电路(6)的输出端连接滤波电路(7 )，滤波电路(7 )的输出端连接定时电路(8 )，定时电路(8 )的输出端与A\D采集卡(9 )相连接，A\D采集卡(9)与计算机(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的水上牵引测试仪，其特征在于所述信号放大电路(6)是由运算放大器U1、电阻R1-R5、可变电阻RW1、RW2组成，拉力传感器的电信号输出端与运算放大器Ul的反向输入端连接，可变电阻RW2接在运算放大器Ul的反向输入端和输出端之间。
4.根据权利要求3所述的水上牵引测试仪，其特征在于所述滤波电路(7)由低通滤波器U2、电阻R6、R7、R8、电容C1、C2组成，低通滤波器U2的IN+引脚为信号输入端，OUT引脚为电路输出端，V+引脚接+5 V电源。
5.根据权利要求4所述的水上牵引测试仪，其特征在于所述定时电路(8)由555时基芯片U3、二极管VDI、VD2、VD3、VD4、三极管VTI、电阻R9-R14、电容C3-C9、继电器K、按钮SB组成，电源通过二极管VDl与555时基芯片的4脚连接，电源通过电阻R9接到三极管VTl的基极，三极管VTl的集电极通过电容C4与555时基芯片的2脚连接，555时基芯片的3脚接继电器K，继电器K的常闭点K-I接在插座的输出电路中。
专利摘要一种水上牵引测试仪，属于竞技体育的运动训练测试仪器技术领域，用于测定水上项目运动员水中力量和功率，其技术方案是水上牵引测试仪由拉力传感器、电信号转换电路板、等动电机、计算机组成，拉力传感器一端通过牵引带与船艇相连接，拉力传感器的另一端连接等动电机，拉力传感器的电信号输出端连接电信号转换电路板，电信号转换电路板与计算机相连接。本实用新型可以准确测定运动员的水中专项力量水平，进而计算出水上项目运动员的陆上力量素质向水中力量转化的效率，为水上项目的科学化训练提供可靠而坚实的依据。本实用新型填补了水上运动项目的水上专项力量测试仪器的空白，具有设计合理、使用方便、数据准确可靠的优点。
文档编号A61B5/22GK202590292SQ20122023125
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者何文革, 史东林 申请人:河北省体育科学研究所