专利名称：游泳教练电子仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种游泳运动教学与训练用电子仪器。
在已往的教学中，动作姿势的纠正大多在地面进行或在水中站立聆所教练员讲解，耗费了大量的时间，入水后动作姿势又会变形，效果不尽满意。对动作节奏和划水频率的训练，教练员一般用查数的办法，很难用量化来控制掌握。体能训练一般采用长距离大运动量或使用游泳诱导仪来进行。
本实用新型的目的是提供一种游泳教练电子仪，使用游泳教练电子仪可以解决教练员对水中游进运动员的动作姿势无法及时调整纠正的问题，可在正常教学训练中，随时调整，纠正水下运动员的动作姿势，提高教学训练效率。使用游泳教练电子仪中的水下节拍发生器，使运动员在水中就能听到节拍声，节拍等时并可调，数字显示每分钟0-99次，对运动员的动作节奏和划水频率进行量化训练，为教练员提供训练数据，便于随时掌握训练进度。
为实现本实用新型的目的，本实用新型包括调频发射器、主机、水下接收器。
调频发射器，由话筒、自动降噪电路、调频无线发射电路三部分组成，话筒接收音频信号后，送入自动降噪电路，然后送至调频无线发射电路调制发射，由主机的调频接收电路部分接收。
主机，由调频接收、主功放、水下声波换能器YDP1-2、水下节拍发生器组成。调频接收部分将调频发射器发射来的调频信号接收、放大并解调出音频信号送往主功放，它与调频发射器共同构成无线传声系统，主功放将调频接收送来的音频信号或水下节拍发生器的节拍脉冲或语音电路报时间或报距离的语音信号加以放大，送入水下声波换能器YDP1-2，将各种信号分别释放入于水中，供水下运动员携带的水下接收器收听。水下节拍发生器由节拍振荡、1/60分频、秒脉冲、锁存脉冲、复位、计数器、3位半数显电路组成。在功能开关K3打到1端时，计数器做为频率计使用，节拍振荡脉冲输出两路一路送至1/60分频器作1/60分频后再送到主功放向水下放送节拍声；二路是送到计数器做计数脉冲。秒脉冲发生器送出的时基信号触发锁存脉冲产生电路以及复位脉冲产生电路。锁存脉冲控制计数脉冲闸门做定时取样，并控制计数器的锁存或送数状态。最后送入3位半数显电路显示。复位脉冲将计数器延时复位，以免两次计数结果叠加。3位半数显电路显示的是次/分钟，次数的多少由教练员根据情况调整线性电位器W2设定。
水下接收器，由水下接收换能振子YDP3、放大电路、输出换能YDP4构成，水下接收换能振子YDP3将水下声波换能器YDP1-2通过水介质传来的机械振动波转变为电信号后，送入放大电路放大，推动输出换能YDP4或水下耳机发声。选用YDP4用听骨听声还是选用水下耳机用耳膜听声，由运动员自选。
为了使运动员在进行长距离、大运动量训练时，调整精神状态和情绪，提高运动员的兴奋点，本实用新型在主机外附加有录音机通过与主机的线路插孔LINE IN连接，输入磁带信号或其它信号。
为了使运动员能进行水下追灯训练，本实用新型附加有水下追灯训练器。在主机上，将功能开关K3打到2端，计数器做为脉冲次数累加计数器。节拍振荡脉冲经1/60分频后，输出4路①路送入计数器累加计数，数字显示即为米数(距离)，②路送至主功放做为节拍脉冲水下发声，③路经1/5分频后触发报距离语音电路2，每5米报一次距离，由主功放执行，④路节拍脉冲触发时序电路翻转，送入水下时序发光管内的高亮度发光二级管(LED)顺序发光。因两光点间距一米，所以节拍脉冲每打一拍，光点则前进一米，快慢由教练员调整W2设定。可予置数计数器由教练员调整K7-K10设定时间，控制时序电路，秒脉冲发生器输出的秒脉冲分二路一路触发可予置数计数器做减法计数，送入4位数显做递减显示，当计数至“0000”时，高位输出一正脉冲，将自身及时序电路全部复位，另一路经1/5分频后触发语音电路1做自动语音报时，通过主功放送入水下声波换能器YDP1-2。
本实用新型调频发射器由于采用自动降噪电路，提高了信噪比和声压。在地面向水下传声或放音乐时，在运动员佩带游泳帽将游进中的水花声与耳朵隔开的条件下，可清晰的听到声音或音乐(音量大小运动员自调)。在节拍训练时，不光水下能听到节拍，教练员借助监听嗽叭也可听到，可随时调整节拍频率，调整后的节拍频率由数字显示为节拍次数/每分钟，既直观又方便，既能量化训练又能总结出训练规律性。在长距离训练时放送音乐，可提高运动员的精神状态情绪和兴奋点，进而提高训练成绩。在水下追灯训练中，节拍每打一拍，光点前进一米，观有光点，听有节拍，并配有语音电路，每隔5米或每隔5秒，自动向运动员极一次距离或时间，完成适合运动员在游泳进中的各种姿势使运动员做到心中有数，随时掌握自己游进的距离和时间，可迅速提高技水平，达到全方位的电子陪练员的作用和效果。
以下结合附图进一步说明本实用新型的内容。
图1为本实用新型使用示意图。
图2为本实用新型电路方框图。
图3为本实用新型中调频发射器电原理图。
图4为本实用新型中主机电原理图(I)。
图5为本实用新型中主机电原理图(II)。
图6为本实用新型中水下接收器电原理图。
图7为图5中的K7-K10编码组合开关。
图8为本实用新型中主机面板示意图。
图9为本实用新型中调频发射器外壳示意图。
图10为本实用新型中水下接收器外壳示意图。
本实用新型如
图1所示，包括调频发射器4、主机1、水下接收器5。水下声波换能器3与主机电连接，水下接收器5由运动员携带，水下时序发光管7与主机电连接。6为游泳池水面，8为游泳池地面。
调频发射器由教练员使用，无线发射高频调制信号至主机接收天线，主机由调频接收、水下发声、水下节拍发生器、水下追灯训练器等电路组成，可单独使用也可联合使用由教练员根据训练要求选择设定，水下接收器5是由水下运动员携带使用的水下声波中收听装置。
一、调频发射器。电原理如图3所示，自动降噪电路中的电容话筒选用2只三极话筒，在机壳内背靠背安装(另见图9)，MIC1设计为正相输出，MIC2为反相输出，当噪声同时进入两个话筒时，由于相位相差180°，在输出端噪声相互抵消，达到了自动降噪的目的，使用时应对着MIC1讲话，以此提高信噪比和声压。选用调频ICQ5337，①是频率稳定，频率稳定度达3×10-4，基本消除了温度的影响及人体感应，可在游泳馆内高温高湿的环境中稳定可靠的工作，②采用调频调制发射，其频响宽，失真度小，可为主机提供一个高指标的信号源。
调频发射器的外壳如图9所示，其中9为电路板，10为电容话筒MIC1，11为金属外壳，12为电容话筒MIC2，13为软天线。
二、主机。电原理图如图4、图5所示。调频接收选用TDA7010T，是因为①接收灵敏度高，调整简单，带有AFC工作可靠。②带有自动静噪电路，其3脚是噪声检测端，C104是噪声检出电容，当调频发射器停止工作时，3脚检出噪声，自动触发静噪电路，实现静噪。L102、C103是本振调谐电路，决定本机接收频率。高频信号从11脚输入，2脚输出音频信号至W1。YDP1-2是水下声波换能器，即水下喇叭UL-3，其技术指示是频响100-10000HZ，阻抗4Ω，最大电功率5W，为此，特选用TA7240AP功率放大IC与其配合使用，其IC内部设有过热保护、过压保护、负载短路保护功能等较完善的保护电路，频响20-20000HZ，输出阻抗4Ω，在电源电压12V时输出功率5W，正好与UL-3匹配，以免超过5W时烧毁UL-3。输入的音频信号经W1控制幅度后，送至IC21、6脚，功率输出从8、12脚分别接至YDP1、YDP2，向水下发声。
水下节拍发生器电原理如图6所示。内含节拍振荡、1/60分频、秒脉冲，锁存复位脉冲、计数显示以及主功放、YDP1-2等电路。节拍振荡由IC5时基电路NE555来产生。W2、C210是定时元件，决定节拍振荡频率，调节线性电位器W2可以调整节拍振荡频率，节拍脉冲从3脚输出分为两路①从IC62脚进入1/60分频器，IC6连接为1/10分频器，IC7连接为1/6分频器，经1/60分频后再送进主功放向水下放送节拍声②经K3-1进入IC8的12脚做为计数脉冲。秒脉冲由IC15MM5369秒脉冲发生器产生，经电阻R218隔离后，1脚输出的秒脉冲方波(在此做为时基信号)去触发由微分电路(C205、R204)和施密特触发器H3所组成的锁存脉冲发生电路，锁存脉冲经K3-2输出两路①送入IC810脚8闩锁使能端，控制10脚即可控制计数器的锁存或取样送数状态，高电平锁存，低电平送数②送入微分电路(C206、C205)和施密特触发器H1H2组成复位脉冲产生电路，产生的复位脉冲从H14脚送至IC813脚(R端)使IC8延时复位，以免两次计数显示叠加。因IC5输出的节拍脉冲经1/60分频后送至功放向水下发声而没经1/60分频的节拍脉冲直接送到计数器IC812脚做计数脉冲。秒脉冲送出的时基信号使锁存脉冲控制计数器IC8的10脚闩锁使能端每秒取样送数一次，所以虽然每秒取样送数一次，但是3位半数显示的是每分钟的节拍脉冲次数。
水下接收器外壳如
图10所示。其中15为电池，16为外壳，17为密封圈，18为上盖，19为水下接收换能振子YDP3，20为密封，21为软电线，22为电路板，23为夹子。
水下追灯训练器由除调频接收以外的其他单元电路所组成，如图4、5所示。节拍振荡脉冲经1/60分频后，输出4路①因K3-1打到2端后，切断了IC53脚直接送往IC812脚的电路，12脚改接到1/60分频的输出端IC713脚，K3一2打到2端后将IC810脚闩锁使能端接低电平，使IC8变为脉冲次数累加计数器，数显显示的即为米数(距离)②经W3控制幅度后送至主功放向水下节拍发声③经IC41/5分频并由施密特触发器H4转换为低电平，去触发语音电路IC3APR9600的1脚。由21脚输出至主功放向水下做自动语音报距离发声。IC3是使用数码语音处理技术的语音录放芯片。其音质效果好，结构简单，使用方便，内存容量大，在串行控制时可达256段，由于是1/5分频，所以第一段录存语音为“5米”，第二段为“10米”，第三段为“15米”依次类推。第256段所报的距离为256*5＝1280米(最大距离)。IC3设计为串行控制，在其1脚出现1次、2次、3次……触发脉冲时，21脚将顺序对应输出第一段、第二段、第三段…语音内存信号。内存语音也可根据需要更改。④送至IC24H51脚，H52脚接H6H7H8H9H10的并连输入端。并连的目的是为了增加带负载能力，能够推动17片CD40174同步翻转移位。并连输出端接17片CD40174各自的9脚—公共触发端。
时序电路由IC25CD4013和IC26-IC4217片CD40174组成，IC25设计为时序编码器，IC26-IC42是六D触发器，设计为移位寄存器100位。在施密特触发器H5-H10的同步触发下，将时序编码器在移位寄存器第一位的“1”依次移位，依次触发三极管8050点亮间距一米的各个高亮度发光二极管。产生节拍脉冲出现一次，光点前进一米的效果。当移位至100位时，IC4215脚输出的高电平通过C214送到IC26-IC42的各个1脚复位端复位，IC26-IC42重新进入难备状态。在节拍脉冲的触发下，可再次循环使用。
IC16-IC23是可予置数计数器及译码器，数显是共阴极NES8011AG，IC17、IC19、IC21IC23的时间设置由教练员调整K7-K10(另见图7)来选择设定。按K5可将选择设定的时间数据送入计数器并在数显中直接显示出来。秒脉冲发生器IC151脚输出的秒脉冲方波有两路①同步触发可予置数计数器IC17IC19IC21IC23的15脚时钟脉冲CP端做减法计数，在减法状态下U/D加减计数控制端接低电平，5脚CI进位输入端在最低位接零，在高位时接低位QCO借位输出端7脚，此时4位数显做递减显示，显示的单位是“秒”。当计数至“0000”时，高位QCO借位输出端输出一负脉冲，此负脉冲①送到IC1323脚和IG323脚使之复位②经H12转换为高电平去使IC25、IC25-IC42复位。
K11做为计数与计时同时启动或同时停止之用。
K6是强制复位开关，在计数与计时中途停止时，自动复位电路失效，可按此开关强制复位，K6接至各IC的R端。
三、水下接收器。如图6、
图10所示，是运动员在水下佩带使用的声波接收装置。接收换能振子的作用是将水介质传来的机械振动波转变为电信号送入放大电路，IC46LA4106是单片放大电路，内含前置放大、功放、滤波等电路，其技术指标频响20-20000HZ，闭环电压增益85db(前置十功放)，输入阻抗30KΩ，输出阻抗8Ω，在电源电压6V时，输出功率1W。LA4106具有较高的电压增益，较大推动功率，完全符合水下微弱信号的接收、放大要求，并有足够的功率推动YDP4或水下耳机发声，供水下运动员收听。
LINE IN是线路输入插座，磁带信号从此送入。收音信号、有线话筒信号等其他信号源均可从此输入，LINE IN是一个多用途插座。
本实用新型电路元器件明细表编号名称 规格型号IC1单片调频收音机IC TDA7010TIC2双声道功率放大IC TA7240APIC3IC13语音录放芯片 APR9600IC4IC6IC7IC14N进制加法计数器 C186IC5时基集成电路 NE555IC83位BCD计数器 CD4553IC9IC16、18、20、22译码器CD4511IC10四2输入与非门 CD4011IC11IC43IC24六施密特触发器CD40106IC12三端稳压器AN7806IC15秒脉冲发生器 MM5369IC17、19、21、23可予置数可逆计数器(单时钟)CD4510IC25双D触发器 CD4013IC26～IC42六D触发器 CD40174IC44单声道功率放大器 LA4112NES8011AG 数码管NES8011AGB 变压器220V/10V、20WK7-K10组合开关 4*10IC45调频ICQ5337IC46单片放大ICLA4160YDP1-2水下声波换能器UL-3YDP3水下接收换能振子YDP4输出换能MIC1-2电容话筒 三极K0K1K2电源开关 1*2K3功能开关 2*2K4选择开关 1*3K5送数按钮开关 2*2K6复位按钮开关 1*2K11启动开关 2*2W1总输出音量电位器 50KW2线性电位器500KW3节拍幅度电位器50KW4监听音量电位器50KLED1电源指示灯发光二极管BL 监听喇叭 8Ω、1WMIC1、MIC2话筒
权利要求1.一种游泳教练电子仪，其特征在于包括调频发射器(4)、主机(1)、水下接收器(5)；调频发射器(4)由话筒、自动降噪电路、调频无线发射电路三部分组成，话筒接收音频信号后送入自动降噪电路，然后送至调频无线发射电路调制发射，由主机的调频接收电路接收；主机(1)由调频接收、主功放、水下声波换能器YDP1-2、水下节拍发生器组成，调频接收部分将调频发射器发射来的调频信号接收、放大，并解调出音频信号送往主功放，它与调频发射器共同构成无线传声系统，主功放将调频接收送来的音频信号或水下节拍发生器的节拍脉冲或语音电路报时间或报距离的语音信号加以放大，送入水下声波换能器YDP1-2，将各种信号分别释放于水中，供水下运动员携带的水下接收器(5)收听，水下节拍发生器由节拍振荡、1/60分频、秒脉冲、锁存脉冲、复位、计数器、3位半数显电路组成，在功能开关K3打到1端时，计数器做为频率计使用，节拍振荡脉冲输出两路一路送至1/60分频器作1/60分频后再送到主功放向水下放送节拍声；二路送到计数器做计数脉冲，秒脉冲发生器送出的时基信号触发锁存脉冲产生电路以及复位脉冲产生电路，锁存脉冲控制计数脉冲闸门做定时取样，并控制计数器的锁存或送数状态，最后送入3位半数显电路显示，复位脉冲将计数器延时复位；水下接收器(5)由水下接收换能振子YDP3、放大电路、输出换能YDP4构成，水下接收换能振子YDP3将水下声波换能器YDP1-2通过水介质传来的机械振动波转变为电信号后，送入放大电路放大，推动输出换能YDP4或水下耳机发声。
2.根据权利要求1所述的游泳教练电子仪，其特征在于在主机(1)外附加有录音机，与主机的线路插孔连接，输入磁带或其他信号。
3.根据权利要求1所述的游泳教练电子仪，其特征在于附加有水下追灯训练器，在主机1上将功能开关K3打到2端，计数器做为脉冲次数累加计数器，节拍振荡脉冲经1/60分频后，输出4路①送入计数器累加计数，数字显示即为米数②送至主功放做为节拍脉冲水下发声③经1/5分频后触发报距离语音电路2，每5米报一次距离，由主功放执行④触发时序电路翻转，送入水下时序发光管(7)内的高亮度发光二极管顺序发光；可予置数计数器由教练员调整K7-K10设定时间，控制时序电路，秒脉冲发生器输出的秒脉冲分二路一路触发可予置数计数器做减法计数，送入4位数显做递减显示，当计数至“0000”时，高位输出一正脉冲，将自身及时序电路全部复位，另一路经1/5分频后触发语音1电路做自动语音报时，通过主功放送入水下声波换能器YDP1-2。
专利摘要游泳教练电子仪,包括调频发射器、主机、水下接收器。话筒接收音频信号后送入自动降噪电路,然后调制发射。由主机的调频接收电路接收、放大并解调出音频信号送入主功放放大后送入水下声波换能器,供水下接收器接收听。主机的水下节拍发生器发出的节拍脉冲,水下追灯训练器发出的节拍声、语音报米和语音报时通过主功放送入水下,并由时序电路控制水下时序发光管顺序发光。教练可在地面向水下无线传声,可进行节拍、水下追灯训练。
文档编号H04B1/00GK2380267SQ9922133
公开日2000年5月31日 申请日期1999年6月18日 优先权日1999年6月18日
发明者步军, 胡金铠, 张丁丁, 郑怀德, 胡晖 申请人:步军, 胡金铠, 张丁丁