专利名称：跆拳道鸡尾靶电子考核系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种跆拳道训练器械一鸡尾靶。
背景技术：
鸡尾靶是跆拳道和类似击打项目训练常用的器械。然而，目前鸡尾靶的作用，完全是教练人员在训练中使用来获得感觉，然后凭自己的感觉和经验来判断和评价受训者的打击情况。这种方式因人而异，有很大的主观因素，很难做到客观、准确、公正地评价训练效果。因此，亟待研发一种能够用来客观、准确、公正地评价拳击、跆拳道和类似击打项目训练效果的方法，而种方法的实施，有赖于同时开发带有电子考核系统鸡尾靶器械
发明内容
为实现客观、准确、公正地评价拳击、跆拳道和类似击打项目训练效果，本发明提供一种击打训练鸡尾靶电子考核系统。系统由传感器、击打信号放大环节、阈值分离放大环节、A/D转换环节、数据处理环节、驱动放大环节和显示器及其驱动模块组成。在鸡尾靶靶体的头部，安装有接受触碰和击打力的传感器，传感器的面部向前；在靶体的中尾部右手拇指可及处，装配有用于通、断电源/切换显示器和系统工作状态的电源/显示转换开关；在靶体中尾部的转换开关下面，装配有用于显示记录、统计数据或工作状态的显示器；在靶体的尾部前面，装嵌有用于预置数值设定的数值设置键。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是系统由传感器、击打信号放大环节、阈值分离放大环节、A/D转换环节、数据处理环节、驱动放大环节和显示器及其驱动模块组成。传感器通过前应变片的电阻两引线端和后应变片的电阻两引线端，连接到击打信号放大环节；击打信号放大环节通过击打信号放大输出端子，将击打信号信号送入阈值分离放大环节；阈值分离放大环节利用设置的阈值，将击打信号信号进行“有效”级和“统计”级击打力信号分离；A/D转换环节将分离后的“有效”级和“统计”级击打力信号分别进行模数转换，使之分别成为“有效”级和“统计”级击打力数据；“有效”级和“统计”级击打力数据经数据处理环节处理和驱动放大环节放大后，分别通过显示器驱动模块的显示处理，按“有效”挡和“统计”挡，在显示器上予以分别显示。在靶体的头部，安装有接受触碰和击打力的传感器，传感器的面部向前；在靶体的中尾部右手拇指可及处，装配有用于通、断电源/切换显示器和系统工作状态的电源/显示转换开关；在靶体中尾部的转换开关下面，装配有用于显示记录、统计数据或工作状态的显示器；在靶体的尾部前面，装嵌有用于预置数值设定的数值设置键。靶体与传感器的安装结构为在鸡尾靶基体的头部前侧，以平面粘合橡胶质加强弹性内层；弹性内层呈旋转抛物面形由中心向边缘过渡，由厚变薄；弹性内层的旋转抛物面顶端朝向前，并制成镶嵌传感器的凹窝面；在弹性内层前侧，以曲面粘合乳胶质弹性表层，弹性表层扩延覆盖到基体的靶颈处；皮革质表皮将所述结构依靶体形状紧致包裹 ’传感器镶嵌在弹性内层与弹性表层之间，其背膜紧压粘合于弹性内层的凹窝面上，其前膜与弹性表层紧压粘合。传感器的结构为旋转抛物面形背膜和旋转抛物面形前膜为弹性材料制成，导压管为刚性材料制成；背膜的内凹面与前膜的内凹面合扣，背膜的顶端开孔，以双曲面形状与导压管的一端过渡连接；导压管的另一端与信号转换部的瓶罐形应变口连接；背膜、前膜、导压管与信号转换部构成水密封闭腔体，内部充满乳化油液体。在传感器信号转换部，一弹性金属圆盘形超薄前级基片，中心开有传压孔，外园边沿焊接在信号转换部的瓶罐形壳体应变口口颈内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴圆环盘形前级应变片；一弹性金属圆盘形后级基片的外园边沿焊接在信号转换部壳体靠近底部的内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴后级应变片；前级应变片的电阻两端和通过触碰信号引线引出；后级应变片的电阻两端和通过冲力信号引线引出。本发明的有益效果是利用现行鸡尾靶的结构和受训者的击打动作，来获取击打力信号，在不改变行鸡尾靶结构的前提下，通过信号数字处理，实现了考核指标的检测、计算、显示一体化。另外，由于装置整洁、结构简单而极易标准化，可以以不同形式，作为体训 器材、健身器材等的指标检测功能配套，予以批量生产。
下面结合附图所示的实施例对本发明进一步说明。图I是本发明的一个实施例一跆拳道鸡尾靶的正面外形示意图。图2是本发明实施例结构的鸡尾靶着力部位A-A向剖视局部示意图。图3是本发明实施例的传感器结构侧向示意图。图4是传感器的信号转换部结构剖视图。图5是本发明的触碰和冲力检测与击打信号放大电路结构图。图6是本发明的跆拳道鸡尾靶电子考核系统结构框图。图7是本发明的信号处理、显示与操作电路结构图。在图广7中I.靶体，I. I.基体，I. 2.弹性内层，I. 3.弹性表层，I. 4.表皮，2.传感器，2. I.背膜，2. 2.前膜，2. 3.液体，2. 4.导压管，2. 5.前级应变片，2. 5. I前级基片，2.6.触碰信号引线，2. 7.后级应变片，2. 7. I后级基片，2. 8.冲力信号引线，2. 9.信号转换部，3.电源/显示转换开关，4.数值设置键，5.显示器为前应变片2. 5的电阻两引线端，a2、b2为后应变片2. 7的电阻两引线端。在图5 7中Rsl为前应变片桥臂平衡电阻，Rs2为后应变片桥臂平衡电阻，U0为前级运算放大器，Rs3为工作点偏流电阻，Rs4为反馈偏流电阻，Re为虚地分压电阻，TVS为隧道二极管，E/2为工作电源虚地电位点，s为击打信号放大输出端子，Am为击打信号放大环节。在图6、7中SD为阈值分离放大环节，A/D为A/D转换环节，Pro为数据处理环节，DrA为驱动放大环节，U4为显示器(5)驱动模块。在图7中U1为微控制器芯片，U2为数子电位器芯片，U3为运放电路芯片；Xl为石英晶体；ci为第一振荡电容，C2为第一滤波电容，C3为第三滤波电容，C4为第二振荡电容，C5为缓冲电容；D1为放电二极管，D2为嵌位二极管，D3为第一 TVS 二极管，D4为第二 TVS二极管；R1为第一上拉电阻，R2为第一耦合电阻，R3为第二耦合电阻，R4为第四上拉电阻，R5为第二滤波电阻，R6为滤波分压电阻，R7为反馈电阻，R8为分压电阻，R9为第九上拉电阻，RlO为第十上拉电阻，Rll为第十一上拉电阻，R12为第十二上拉电阻，R13为第十三上拉电阻，E为电池。
具体实施例方式在附图I所示的跆拳道鸡尾靶的正面外形示意图中在靶体I的头部， 安装有接受触碰和击打力的传感器2，传感器2的面部向前；在靶体I的中尾部右手拇指可及处，装配有用于通、断电源/切换显示器和系统工作状态的电源/显示转换开关3 ;在靶体I中尾部的转换开关3下面，装配有用于显示记录、统计数据或工作状态的显示器5 ;在靶体I的尾部前面，装嵌有用于预置数值设定的数值设置键4。电源/显示转换开关3为带有防误触、防震传动机构的平拨式双刀三位拨动开关；数值设置键4为耐磨损导电胶膜双刀单位按键；显示器5为以比例符号分隔成前三位数字和后三位数字的点阵显示液晶屏。当电源/显示转换开关3拨到“记录”位时，显示器5的前三位数字表示“有效”记录，后三位数字表示“统计”记录；当电源/显示转换开关3拨到“阈值”位时，数值设置键4动作生效，可通过数值设置键4的操作长短间歇配合，实现“有效”和“统计”阈值的设置，显示器5的前三位数字表示“有效”击打力阈值，后三位数字表示“统计”击打力阈值；当电源/显示转换开关3拨到“关”位时，显示器5黑屏。在图2所示的鸡尾靶着力部位A-A向剖视局部示意图和图3所示的传感器结构侧向示意图中，在鸡尾靶基体I. I的头部前侧，以平面粘合橡胶质加强弹性内层I. 2 ;弹性内层I. 2呈旋转抛物面形由中心向边缘过渡，由厚变薄；弹性内层I. 2的旋转抛物面顶端朝向前，并制成镶嵌传感器2的凹窝面；在弹性内层I. 2前侧，以曲面粘合乳胶质弹性表层I. 3，弹性表层I. 3扩延覆盖到基体I. I的靶颈处；皮革质表皮I. 4将所述结构依靶体形状紧致包裹；传感器2镶嵌在弹性内层I. 2与弹性表层I. 3之间，其背膜2. I紧压粘合于弹性内层I. 2的凹窝面上，其前膜2. 2与弹性表层I. 3紧压粘合。在图3所示的传感器结构侧向示意图中，旋转抛物面形背膜2. I和旋转抛物面形前膜2. 2为弹性材料制成，导压管2. 4为刚性材料制成；背膜2. I的内凹面与前膜2. 2的内凹面合扣，背膜2. I的顶端开孔，以双曲面形状与导压管2. 4的一端过渡连接；导压管2. 4的另一端与信号转换部2. 9的瓶罐形应变口连接；背膜2. I、前膜2. 2、导压管2. 4与信号转换部2. 9构成水密封闭腔体，内部充满乳化油液体2. 3。在图4所示的传感器信号转换部结构剖视图中，一弹性金属圆盘形超薄前级基片2. 5. 1，中心开有传压孔，外园边沿焊接在信号转换部2. 9的瓶罐形壳体应变口口颈内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴圆环盘形前级应变片5 ;—弹性金属圆盘形后级基片2. 7. I的外园边沿焊接在信号转换部2. 9壳体靠近底部的内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴后级应变片2. 7 ;前级应变片2. 5的电阻两端和Id1通过触碰信号引线2. 6引出；后级应变片2. 7的电阻两端a2和b2通过冲力信号引线2. 8引出。在图5所示的触碰和冲力检测与击打信号放大电路结构图中传感器2的前级应变片2. 5电阻之一引线端与击打信号放大环节Am的前应变片桥臂平衡电阻Rsl的一端连接，其连接点与前级运算放大器Utl的“+”信号输入端连接；前应变片桥臂平衡电阻Rsl的另一端与共地端连接；传感器2的前级应变片2. 5电阻之二引线端匕与击打信号放大环节Am的工作电源正极连接。传感器2的后级应变片2. 7电阻之一引线端a2与共地端连接；传感器2的后级应变片2. 7电阻之二引线端b2与击打信号放大环节Am的后应变片桥臂平衡电阻Rs2的一端连接，其连接点与前级运算放大器U0的信号输入端连接；后应变片桥臂平衡电阻Rs2的另一端与击打信号放大环节Am的工作电源正极连接。在击打信号放大环节Am中，工作点偏流电阻Rs3的一端与运算放大器At的“+”信号输入端连接，另一端与工作电源虚地电位点E/2连接；反馈偏流电阻Rs4的一端与运算放大器At的信号输入端连接，另一端与运算放大器At的信号输出端连接；运算放大器At的信号输出端作为击打信号放大输出端子S。在击打信号放大环节A111的工作电源正极与工作电源虚地电位点E/2之间，跨接有虚地分压电阻Re ;在工作电源虚地电位点E/2与共地端之间，跨接有隧道二极管TVS，隧道二极管TVS的正极端连接点即成为工作电源虚地电位点E/2，即为共地端。在图6所示的跆拳道鸡尾靶电子考核系统结构框图中系统由传感器2、击打信号放大环节Am、阈值分离放大环节SD、A/D转换环节A/D、数据处理环节Pro、驱动放大环节D1A和显示器(5)驱动模块U4组成。传感器2通过前应变片2. 5的电阻两引线端Bpb1和后应变片2. 7的电阻两引线端a2、b2，连接到击打信号放大环节Am ;击打信号放大环节Am通过击 打信号放大输出端子s，将击打信号信号送入阈值分离放大环节SD ;阈值分离放大环节SD利用设置的阈值，将击打信号信号进行“有效”级和“统计”级击打力信号分离；A/D转换环节A/D将分离后的“有效”级和“统计”级击打力信号分别进行模数转换，使之分别成为“有效”级和“统计”级击打力数据；“有效”级和“统计”级击打力数据经数据处理环节Pro处理和驱动放大环节DrA放大后，分别通过显示器(5)驱动模块U4的显示处理，按“有效”挡和“统计”挡，在过显示器5上予以分别显示。在图7所示的信号处理、显示与操作电路结构图中信号处理、显示与操作电路由微控制器芯片U1、数字电位器芯片U2、运放电路芯片U3，显示器驱动模块U4及其外围电路，以串行接口方式组成。微控制器芯片Ul采用ATMEGA8L型低压电源低功耗CMOS器件，数字电位器芯片U2采用AD5161型低压电源器件，运放电路芯片U3采用0PA2333型低压单电源双运放器件，显示器(5)驱动模块U4采用S012864型低压电源低功耗器件。石英晶体Xl的两端分别连接到微控制器芯片Ul的引脚9和引脚10，并分别与第一振荡电容Cl的一端和第二振荡电容C4的一端连接；第一振荡电容Cl的另一端和第二振荡电容C4的另一端均接地。放电二极管Dl的正极连接到工作电源正极，放电二极管Dl的负极与缓冲电容C5的一端和第一上拉电阻Rl的一端同时连接，该连接点连接到微控制器芯片Ul的引脚I ;缓冲电容C5的另一端接地；第一上拉电阻Rl的另一端连接到工作电源正极。显示器(5 )驱动模块U4的引脚I、7均接地，显示器(5 )驱动模块U4的引脚2、3、
4、和5分别连接到微控制器芯片Ul的引脚14、15、16和17，显示器(5)驱动模块U4的引脚
6、8均连接到工作电源正极；显示器(5)驱动模块U4的其余引脚均悬空。微控制器芯片Ul的引脚27和28分别与第四上拉电阻R4的一端和第九上拉电阻R9的一端连接，该二连接点分别连接到数字电位器芯片U2的引脚5和6 ;第四上拉电阻R4的另一端和第九上拉电阻R9的另一端均连接到工作电源正极；微控制器芯片Ul的引脚4和5分别与第十上拉电阻RlO和第十一上拉电阻Rll的一端连接，该二连接点分别连接到数值设置键4的端子2和端子3 ;微控制器芯片Ul的引脚6与第一 TVS 二极管D3的正极和第一耦合电阻R2的一端同时连接；第一 TVS 二极管D3的负极接地；第一耦合电阻R2的另一端连接到运放电路芯片U3的引脚I ;微控制器芯片Ul的引脚7、20均连接到工作电源正极；微控制器芯片Ul的引脚8、22均接地；微控制器芯片Ul的引脚13连接到数字电位器芯片U2的引脚10 ;微控制器芯片Ul的引脚13与第二 TVS 二极管D4的正极和第二耦合电阻R3的一端同时连接；第二 TVS 二极管D4的负极接地；第二耦合电阻R3的另一端连接到运放电路芯片U3的引脚7 ;微控制器芯片Ul的引脚18、19、23、24、25、26、2、3、11和21均悬空。数字电位器芯片U2的引脚2、3均接地；数字电位器芯片U2的引脚10和8分别与第十二上拉电阻R12的一端和第十三上拉电阻R13的一端连接，第十二上拉电阻R12的另一端和第十三上拉电阻R13的另一端连接到工作电源正极；数字电位器芯片U2的引脚9连接到工作电源正极；数字电位器芯片U2的引脚7接地；数字电位器芯片U2的引脚1、4均悬
空。 数值设置键4的端子2和端子3分别连接到电源/显示转换开关3的端子6和端子8。运放电路芯片U3的引脚4连接到工作电源正极；运放电路芯片U3的引脚2接地；运放电路芯片U3的引脚3与嵌位二极管D2的正极连接；嵌位二极管D2的负极与第三滤波电容C3的一端连接，该连接点连接到运放电路芯片U3的引脚7 ;运放电路芯片U3的引脚5与第一滤波电容C2的一端和第二滤波电阻R5的一端同时连接；第一滤波电容C2的另一端接地；运放电路芯片U3的引脚6与反馈电阻R7的一端和分压电阻R8的一端同时连接，反馈电阻R7的另一端连接到运放电路芯片U3的引脚7 ;分压电阻R8的另一端接地；运放电路芯片U3的引脚8接地。第二滤波电阻R5的另一端与滤波分压电阻R6的一端和第三滤波电容C3的另一端连接；滤波分压电阻R6的另一端连接到击打信号放大环节Am的击打信号放大输出端子S。电源/显示转换开关3的端子7和端子4均接地，电源/显示转换开关3的端子I和端子3均连接到工作电源正极，电源/显示转换开关3的端子2连接到电池E的正极，电池E的负极接地。
权利要求
1.一种跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是系统由传感器、击打信号放大环节、阈值分离放大环节、A/D转换环节、数据处理环节、驱动放大环节和显示器及其驱动模块组成；传感器通过前应变片的电阻两引线端和后应变片的电阻两引线端，连接到击打信号放大环节；击打信号放大环节通过击打信号放大输出端子，将击打信号信号送入阈值分离放大环节；阈值分离放大环节利用设置的阈值，将击打信号信号进行“有效”级和“统计”级击打力信号分离；A/D转换环节将分离后的“有效”级和“统计”级击打力信号分别进行模数转换，使之分别成为“有效”级和“统计”级击打力数据；“有效”级和“统计”级击打力数据经数据处理环节处理和驱动放大环节放大后，分别通过显示器驱动模块的显示处理，按“有效”挡和“统计”挡，在显示器上予以分别显示； 在鸡尾靶基体的头部，安装有接受触碰和击打力的传感器，传感器的面部向前；在靶体的中尾部右手拇指可及处，装配有用于通、断电源/切换显示器和系统工作状态的电源/显示转换开关；在靶体中尾部的转换开关下面，装配有用于显示记录、统计数据或工作状态的显示器；在靶体的尾部前面，装嵌有用于预置数值设定的数值设置键。
2.根据权利要求I所述的跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是在鸡尾靶基体的头部前侧，以平面粘合橡胶质加强弹性内层；弹性内层呈旋转抛物面形由中心向边缘过渡，由厚变薄；弹性内层的旋转抛物面顶端朝向前，并制成镶嵌传感器的凹窝面；在弹性内层前侦牝以曲面粘合乳胶质弹性表层，弹性表层扩延覆盖到基体的靶颈处；皮革质表皮将所述结构依靶体形状紧致包裹；传感器镶嵌在弹性内层与弹性表层之间，其背膜紧压粘合于弹性内层的凹窝面上，其前膜与弹性表层紧压粘合。
3.根据权利要求I所述的跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是传感器的旋转抛物面形背膜和旋转抛物面形前膜为弹性材料制成，导压管为刚性材料制成；背膜的内凹面与前膜的内凹面合扣，背膜的顶端开孔，以双曲面形状与导压管的一端过渡连接；导压管的另一端与信号转换部的瓶罐形应变口连接；背膜、前膜、导压管与信号转换部构成水密封闭腔体，内部充满乳化油液体。
4.根据权利要求I所述的跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是在传感器信号转换部，一弹性金属圆盘形超薄前级基片，中心开有传压孔，外园边沿焊接在信号转换部的瓶罐形壳体应变口口颈内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴圆环盘形前级应变片；一弹性金属圆盘形后级基片的外园边沿焊接在信号转换部壳体靠近底部的内壁上，其朝向口外一面紧密粘贴后级应变片；前级应变片的电阻两端和通过触碰信号引线引出；后级应变片的电阻两端和通过冲力信号引线引出。
5.根据权利要求I所述的跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是电源/显示转换开关为带有防误触、防震传动机构的平拨式双刀三位拨动开关；数值设置键为耐磨损导电胶膜双刀单位按键；显示器为以比例符号分隔成前三位数字和后三位数字的点阵显示液晶屏； 当电源/显示转换开关拨到“记录”位时，显示器的前三位数字表示“有效”记录，后三位数字表示“统计”记录；当电源/显示转换开关拨到“阈值”位时，数值设置键动作生效，可通过数值设置键的操作长短间歇配合，实现“有效”和“统计”阈值的设置，显示器的前三位数字表示“有效”击打力阈值，后三位数字表示“统计”击打力阈值；当电源/显示转换开关拨到“关”位时，显示器黑屏。
6.根据权利要求I或4所述的跆拳道鸡尾靶电子考核系统，其特征是传感器的前级应变片电阻之一引线端％与击打信号放大环节Am的前应变片桥臂平衡电阻Rsl的一端连接，其连接点与前级运算放大器Utl的“+”信号输入端连接；前应变片桥臂平衡电阻Rsl的另一端与共地端连接；传感器的前级应变片电阻之二引线端匕与击打信号放大环节Am的工作电源正极E连接；传感器的后级应变片电阻之一引线端a2与共地端连接；传感器的后级应变片电阻之二引线端b2与击打信号放大环节Am的后应变片桥臂平衡电阻Rs2的一端连接，其连接点与前级运算放大器U0的信号输入端连接；后应变片桥臂平衡电阻Rs2的另一端与击打信号放大环节Am的工作电源正极E连接；在击打信号放大环节Am中，工作点偏流电阻Rs3的一端与运算放大器At的“+”信号输入端连接，另一端与工作电源虚地电位点E/2连接；反馈偏流电阻Rs4的一端与运算放大器At的信号输入端连接，另一端与运算放大器~的信号输出端连接；运算放大器At的信号输出端作为击打信号放大输出端子s ;在击打信号放大环节A111的工作电源正极E与工作电源虚地电位点E/2之间，跨接有虚地分压电 阻Re ;在工作电源虚地电位点E/2与共地端之间，跨接有隧道二极管TVS，隧道二极管TVS的 正极端连接点即成为工作电源虚地电位点E/2，即为共地端。
全文摘要
一种击打训练鸡尾靶电子考核系统。系统由传感器、击打信号放大环节、阈值分离放大环节、A/D转换环节、数据处理环节、驱动放大环节和显示器及其驱动模块组成。在鸡尾靶靶体的头部，安装有接受触碰和击打力的传感器，传感器的面部向前；在靶体的中尾部右手拇指可及处，装配有用于通、断电源/切换显示器和系统工作状态的电源/显示转换开关；在靶体中尾部的转换开关下面，装配有用于显示记录、统计数据或工作状态的显示器；在靶体的尾部前面，装嵌有用于预置数值设定的数值设置键。
文档编号A63B71/06GK102921164SQ20121045834
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者屈百达 申请人:江南大学