專利名稱：一種水上牽引測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量賽艇、皮劃艇等水上項目運動員的水中驅動力量的測試儀器，屬于競技體育力量測試儀器技術領域。
背景技術：
在競技體育的賽艇、皮劃艇項目中，運動員的力量水平是影響運動成績的主要因素之一，水上項目運動員的力量訓練可分為陸上力量訓練和水上力量訓練。陸上力量訓練可以有目的地練習全身各部分肌肉力量，特別是對發(fā)展肌肉最大力量尤為適用。但是陸上訓練的目的在于提高水上運動的效果，陸上訓練對身體素質的力量、耐力、柔韌、速度等方面的提高并不能直接提高運動員的水上成績，運動員必須通過水上練習將陸上訓練獲得的身體素質轉化為船體推進力才能提高運動成績。水上力量練習的優(yōu)點是與劃船動作結合緊
密，但也存在著負荷強度不能確定，對肌肉的大強度練習效果不如陸上訓練的效果好等缺點。因此水上項目的運動員要在訓練實踐中正確評價陸一水力量訓練的效果，以確定力量訓練的方向和手段，這是搞好力量訓練的關鍵。具體來說，如果運動員的陸-水力量的轉化效率很高，說明運動員的陸上力量已經很好地轉換為水中的驅動力，因此進一步加強力量訓練可以取得更大的效果；而如果運動員的陸-水力量的轉化效率較低，則說明該運動員的力量并沒有合理地轉化為水中驅動力，應該將訓練方向定位在改進劃槳技術上，而不應該進一步加強力量訓練。目前在水上項目的專項力量訓練中存在如下問題(I)沒有水上項目運動員的水上牽引力測試儀器。目前國內外對于水上項目運動員力量測試儀器只有相關的有陸上專項力量測試儀器，如等動力量測試儀(CON-TREX)、賽艇測功儀(CONCEPT II)、皮劃艇測功儀(ΚΑΥΑΚΡΥ0)等，而沒有水上項目運動員的水上牽引力測試儀器。(2)運動員專項力量水平的不確定性。對于水上項目來說，專項力量應集中表現(xiàn)在劃漿的爆發(fā)力和耐久力，由于水上項目的特殊性，運動員個體的陸上力量與水中力量并不具有完全的等同性。目前陸上測功儀只能測定運動員陸上專項力量水平，運動員的水中專項力量水平還無法準確測定。(3)力量訓練的盲目性。力量訓練的盲目項主要表現(xiàn)在由于存在著陸上力量素質向水中力量轉化的不同階段，如何準確判定運動員個體所處的不同轉化階段和轉化效果，目前還沒有確定的手段和儀器。(4)專項力量和運動成績的關系不確定。運動員的專項力量特別是水中專項力量與成績的相關系數(shù)是確定力量訓練目標的理論依據(jù)，而由于水上項目的特殊性，目前還沒有準確測定水中專項力量的手段。(5)由于不能準確判定運動員的陸-水力量的轉化效率，因此難以確定運動員的訓練方向，即力量訓練和技術改進之間的關系，這是困擾很多教練員的難題，目前只能依靠教練員的個人經驗進行判斷，具有較大的盲目性。[0009]綜上所述，由于沒有水上項目運動員的水上牽引力測試儀器，對于水上項目運動員陸上力量有效地轉化為水中驅動力的評價存在很大的缺陷，是影響運動員力量訓練方向、制定訓練計劃和實施的亟待解決的問題。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種測定水上項目運動員水中驅動力的水上牽引測試儀，這種儀器能夠準確測量出水上項目運動員的水上驅動力的數(shù)值，以此為運動員的確定力量訓練方向、制定訓練計劃、評價訓練效果提供可靠的科學依據(jù)。解決上述技術問題的技術方案是一種水上牽引測試儀，它由拉力傳感器、電信號轉換電路板、等動電機、計算機組成，拉力傳感器一端通過牽弓I帶與船艇相連接，拉力傳感器的另一端連接等動電機，拉力傳感器的電信號輸出端連接電信號轉換電路板，電信號轉換電路板與計算機相連接。上述水上牽引測試儀，所述電信號轉換電路板由信號放大電路、濾波電路、定時電路、A\D采集卡組成，信號放大電路的輸入端與拉力傳感器的電信號輸出端相連接，信號放大電路的輸出端連接濾波電路，濾波電路的輸出端連接定時電路，定時電路的輸出端與A\D采集卡相連接，A\D采集卡與計算機相連接。上述水上牽引測試儀，所述信號放大電路是由運算放大器U1、電阻R1-R5、可變電阻RW1、RW2組成,拉力傳感器的電信號輸出端與運算放大器Ul的反向輸入端連接,可變電阻RW2接在運算放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間。上述水上牽弓I測試儀，所述濾波電路由低通濾波器U2、電阻R6、R7、R8、電容Cl、C2組成，低通濾波器U2的IN+引腳為信號輸入端，OUT引腳為電路輸出端，V+引腳接+5 V電源。上述水上牽引測試儀，所述定時電路由555時基芯片U3、二極管VDl、VD2、VD3、VD4、三極管VT1、電阻R9-R14、電容C3-C9、繼電器K、按鈕SB組成，電源通過二極管VDl與555時基芯片的4腳連接，電源通過電阻R9接到三極管VTl的基極，三極管VTl的集電極通過電容C4與555時基芯片的2腳連接，555時基芯片的3腳接繼電器K，繼電器K的常閉點K-I接在插座的輸出電路中。本實用新型的有益之處在于水上牽引測試儀的研制填補了水上運動項目的水上專項力量測試儀器的空白，水上牽引測試儀的設計合理、使用方便、數(shù)據(jù)準確可靠。通過水上牽引測試儀對運動員的水上力量和功率的測定，可以準確測定運動員的水中專項力量水平，進而計算出水上項目運動員的陸上力量素質向水中力量轉化的效率。通過準確判定運動員的陸-水力量的轉化效率，可以克服力量訓練的盲目性，準確確定運動員的訓練方向，即力量訓練和技術改進之間的關系，解決了長期困擾很多教練員的難題，為水上項目的科學化訓練提供可靠而堅實的依據(jù)。

圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的電原理方框圖；[0022]圖3是本實用新型的的信號放大電路圖；圖4是本實用新型的的濾波電路圖；圖5是本實用新型的的定時電路圖。圖中標記如下牽引帶I、拉力傳感器2、電信號轉換電路板3、等動電機4、計算機5、信號放大電路6、濾波電路7、定時電路8、A\D采集卡9。
具體實施方式
圖中顯示，本實用新型由拉力傳感器2、電信號轉換電路板3、等動電機4、計算機5組成。拉力傳感器2 —端通過牽引帶I與船艇相連接，拉力傳感器2的另一端連接等動電機4，拉力傳感器2的電信號輸出端連接電信號轉換電路板3，電信號轉換電路板3與計算機5相連接。拉力傳感器2將運動員劃船的拉力輸送到電信號轉換電路板3，電信號轉換電路板3將轉換后的信號輸送到計算機5中，計算機5通過相關的軟件計算出結果。拉力傳感器2的后端與等動電機4相連接，等動電機4的作用是給出一個與拉力相反的作用力，使拉力傳感器2產生拉力信號。本發(fā)明采用的拉力傳感器2的型號為PLD301C拉力傳感器，其量程范圍為100-1500 公斤。圖中顯示，電信號轉換電路板3由信號放大電路6、濾波電路7、定時電路8、A\D采集卡9組成。信號放大電路6的輸入端與拉力傳感器2的電信號輸出端相連接，信號放大電路6的輸出端連接濾波電路7，濾波電路7的輸出端連接定時電路8，定時電路8的輸出端與A\D采集卡9相連接，A\D采集卡9與計算機5相連接。圖中顯示，信號放大電路6由運算放大器U1、電阻R1-R5、可變電阻RW1、RW2組成。運算放大器Ul構成的是負反饋放大電路，調節(jié)可變電阻RW2的阻值可進一步微調輸出信號的放大倍數(shù)。輸出信號減去Og電平，可使輸出電壓值恰好為輸出信號電壓值的10倍，便于進一步進行數(shù)字顯示。調節(jié)可變電阻RW2的阻值可以微調Og電平，修正信號偏差。圖中VSS為-5V供電電源，VCC為5V供電電源。圖中運算放大器Ul采用TLC27L4芯片。圖中顯示，濾波電路7由低通濾波器U2、電阻R6、R7、R8、電容Cl、C2組成。低通濾波器為LTC1569芯片，截止頻率可調，最大截止頻率可達300 kHz (5 V供電)。工作電壓為3 V. 5 V或者±5 V。該電路采用單電源供電模式，因此V+引腳接+5 V電源，C2為電源濾波電容，以確保輸入電壓質量。R6和R7為分壓電阻。通過分壓得到GND引腳的參考電壓為2 V。IN+引腳為信號輸入引腳，OUT引腳為電路輸出引腳，通過該濾波電路7即可輸出性能良好的波形。R8設置濾波器的截止頻率信號經LTC1569輸出后需加入電壓跟隨器。因為濾波器的輸出阻抗比較高，如果后級的輸入阻抗比較小，那么信號就會有相當?shù)牟糠謸p耗在前級的輸出電阻中，這就需電壓跟隨器進行緩沖，降低輸出阻抗。圖中顯示，定時電路8由555時基芯片仍、二極管￥01、￥02、￥03、￥04、三極管￥11、電阻R9-R14、電容C3-C9、繼電器K、按鈕SB組成。濾波電路7的輸出接入到定時電路8的20端子，為信號輸入端。定時電路8采用555時基芯片，當SB斷開時，555時基電路的4腳通過電阻R14與地相連，555時基電路被強制復位。此時，無論555時基電路的2腳受到多大的干擾，555時基電路都不工作。K-I為繼電器K的常閉點，SB-I為SB按鈕的輔助觸點。當按下按鈕SB后，電源通過二極管VDl加到555時基電路的4腳一個高電平，555時基電路的強制復位功能解除，同時電源通過電阻器R9加到三極管VTl的基極上，使得三極管VTl導通，電容器C2通過與三極管VTl集電極相連后向555時基電路的2腳輸出一個低電平，555時基電路翻轉置位，555時基電路的3腳輸出高電平，發(fā)光二極管VD3點亮、繼電器K得電，觸點K-I斷開，插座對外供電，同時555時基電路的3腳的高電平通過二極管VD2向555時基電路的4腳輸出一個高電平使得電路自鎖。當暫態(tài)結束后，電路翻回穩(wěn)態(tài)，555時基電路的3腳輸出低電平，繼電器K失電，觸頭K-I閉合，電路恢復到初始狀態(tài)，通常定時在5-10分鐘。·
權利要求1.一種水上牽引測試儀，其特征在于它由拉力傳感器(2)、電信號轉換電路板(3)、等動電機(4)、計算機(5)組成,拉力傳感器(2) —端通過牽引帶(I)與船艇相連接，拉力傳感器(2)的另一端連接等動電機(4)，拉力傳感器(2)的電信號輸出端連接電信號轉換電路板(3)，電信號轉換電路板(3)與計算機(5)相連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的水上牽引測試儀，其特征在于所述電信號轉換電路板(3)由信號放大電路(6 )、濾波電路(7 )、定時電路(8 )、A\D采集卡(9 )組成，信號放大電路(6 )的輸入端與拉力傳感器(2)的電信號輸出端相連接，信號放大電路(6)的輸出端連接濾波電路(7 )，濾波電路(7 )的輸出端連接定時電路(8 )，定時電路(8 )的輸出端與A\D采集卡(9 )相連接，A\D采集卡(9)與計算機(5)相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的水上牽引測試儀，其特征在于所述信號放大電路(6)是由運算放大器U1、電阻R1-R5、可變電阻RW1、RW2組成，拉力傳感器的電信號輸出端與運算放大器Ul的反向輸入端連接，可變電阻RW2接在運算放大器Ul的反向輸入端和輸出端之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的水上牽引測試儀，其特征在于所述濾波電路(7)由低通濾波器U2、電阻R6、R7、R8、電容C1、C2組成，低通濾波器U2的IN+引腳為信號輸入端，OUT引腳為電路輸出端，V+引腳接+5 V電源。
5.根據(jù)權利要求4所述的水上牽引測試儀，其特征在于所述定時電路(8)由555時基芯片U3、二極管VDI、VD2、VD3、VD4、三極管VTI、電阻R9-R14、電容C3-C9、繼電器K、按鈕SB組成，電源通過二極管VDl與555時基芯片的4腳連接，電源通過電阻R9接到三極管VTl的基極，三極管VTl的集電極通過電容C4與555時基芯片的2腳連接，555時基芯片的3腳接繼電器K，繼電器K的常閉點K-I接在插座的輸出電路中。
專利摘要一種水上牽引測試儀，屬于競技體育的運動訓練測試儀器技術領域，用于測定水上項目運動員水中力量和功率，其技術方案是水上牽引測試儀由拉力傳感器、電信號轉換電路板、等動電機、計算機組成，拉力傳感器一端通過牽引帶與船艇相連接，拉力傳感器的另一端連接等動電機，拉力傳感器的電信號輸出端連接電信號轉換電路板，電信號轉換電路板與計算機相連接。本實用新型可以準確測定運動員的水中專項力量水平，進而計算出水上項目運動員的陸上力量素質向水中力量轉化的效率，為水上項目的科學化訓練提供可靠而堅實的依據(jù)。本實用新型填補了水上運動項目的水上專項力量測試儀器的空白，具有設計合理、使用方便、數(shù)據(jù)準確可靠的優(yōu)點。
文檔編號A61B5/22GK202590292SQ20122023125
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權日2012年5月22日
發(fā)明者何文革, 史東林 申請人:河北省體育科學研究所