專利名稱：一種競技泳池用減波隔離帶的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種競技泳池賽道的水波隔離裝置。技術背景
賽道隔離帶作為常用的泳池競賽配套設施，其作用為隔離不同泳道的參賽運動員。在比賽過程中，相鄰賽道參賽者游泳過程中產生的水波、水紋將會對參賽者的比賽成績產生一定的影響。為此可通過建立隔離設備將各個泳道進行水體密閉隔離，但上述的完全密閉式隔離本身又會因反射參賽者本體的劃水水波而加重無關水波影響。如何保持運動員劃水過程中的有益波并阻擋相鄰泳道運動員劃水過程中產生的干擾波成為保障運動員競賽水平、維護比賽公正性的重要問題之一。發明內容
本發明的目的是提供一種降低游泳比賽中泳池中的無效干擾波，以保證運動員正常比賽的競技泳池用減波隔離帶。
本發明的目的是這樣實現:
競技泳池用減波隔離帶，包括減波隔離裝置，減搖板、彈性膠質吸波帶，10自由度慣性傳感器、加速度傳感器，建波隔離裝置安裝于泳道浮標線的固定鋼軌節點上，減搖板安裝于減波隔離裝置下方，節點之間鋪置彈性膠質吸波帶吸收水波能量，彈性膠質吸波帶還覆蓋減搖板上，減波隔離裝置上有直流電機；直流電機連接減搖板上的控制軸，控制減搖板的雙自由度運動；10自由度慣性傳感器分別安裝在控制軸末端和減波隔離裝置上采集控制桿和減波隔離裝置的運動數據，加速度傳感器安裝在減搖板兩側采集水波方向、能量數據。
直流電機能夠控制控制軸沿平行于水平面與固定鋼軌重合和垂直兩個軸向擺動。
減波隔離裝置采用TMS320F2808作為數據處理器；加速度傳感器可以選用MMA7260三軸加速度傳感器；10自由度慣性傳感器可以選用ADIS1640710自由度慣性傳感器；采用DRV8837電機驅動模塊實現直流電機的控制。
減波隔離裝置還包括電源模塊電路提供電源、數據處理器控制直流電機的運轉。
本發明的有益效果在于:
本發明可通過傳感器實時監測競技泳道中水波的變化情況，智能控制彈性膠質吸波帶以減弱水波對運動員的干擾，進一步減小運動員成績受水波影響。
圖1競技泳池用減波隔離帶外觀圖2競技泳池用減波隔離裝置結構組成圖3競技泳池用減波隔離裝置傳感器分布 圖4競技泳池用減波隔離裝置電源模塊電路原理圖5競技泳池用減波隔離裝置數據處理模塊電路原理圖6競技泳池用減波隔離裝置傳感器模塊電路原理圖7競技泳池用減波隔離帶程序流程圖。
具體實施方式
本發明通過在隔離帶上安裝水波減搖裝置實現平穩水波的作用；
通過在每個節點上安裝多個加速度傳感器實現水波方向、能量大小的采集；
通過在每個節點上安裝2個直流電機實現減搖板的雙自由度運動，并以此實現對水波的減搖運動；
通過在節點之間鋪置彈性膠質吸波帶實現水波能量的吸收。
本發明還有這樣一些特點:
該競技泳池用減波隔離帶以TMS320F2808作為數據處理器；
該競技泳池用減波隔離帶采用MMA7260三軸加速度傳感器、ADIS1640710自由度慣性傳感器進行節點及水波方向方位采集；
該競技泳池用減波隔離帶采用DRV8837電機驅動模塊實現直流電機的控制.
下面結合附圖對本發明作進一步說明如下:
結合圖一，為競技泳池減波隔離帶外觀圖。其中T為隔離帶固定鋼軌、E泳道浮標線、A為本專利所涉減波隔離裝置(Al、A2、A3、A4，等)、及其相應的控制軸(Ml、M2、M3、M4，等)以及配套的減搖板(N1、N2、N3、N4，等)和覆蓋于減搖板上延伸于泳道兩端的彈性膠質吸波帶P。
結合圖二以Al為例，對本發明裝置的組成部分及工作原理進行闡述。OY軸與鋼軌T平行、OZ軸垂直于水平面、OX軸與平面ZOY垂直。固定在Al上的直流電機Gl的作用為控制Ml在XOZ平面上運動，OW軸為貫穿Ml，其與OZ軸的夾角為a 1、固定在Ml上的直流電機Fl的作用為控制NI繞OW軸運動，板NI與XOY平面的夾角為β 10彈性膠質吸波帶P覆蓋于NI兩側并與相鄰節點的減搖板連接。本發明裝置通過控制控制減搖板NI的角度，帶動吸波帶P中和水體波動，實現減波。
結合圖三，所示為 本發明裝置的傳感器分布圖。Dl、D2為ADIS1640710自由度慣性傳感器的安裝位置，其作用是采集節點Al與控制桿Ml的運動狀態。Ql、Q2、Q3、Q4為ΜΜΑ7260加速度傳感器，其分布在減搖板兩側以采集當前泳池內水波運動情況。節點Al通過采集D1、D2、Q1、Q2、Q3、Q4的數據信息驅動電機控制模塊對F1、G1進行控制以實現對減搖板NI的控制，并最終實現削弱水波對游泳運動員的影響。
圖四所示為本發明裝置電源模塊電路原理圖。本專利的總輸入電壓為VIN，其電壓值為2節鋰電池串聯所得到的7.4V。Ul為7805降壓芯片，其管腳I與VIN相連，管腳3為輸出電壓端、其電壓值為+5V，管腳4接地(GND)。電容Cl (470uF)、電容C3 (0.1uF)兩端分別接于VIN與GND之間，電容C2 (470uF)、電容C4 (0.1uF)兩端分別接于+5V與GND之間。電感LOl的兩端分別接+5V及U9的管腳2。U9為TPS75733，其管腳I與管腳3接GND、管腳4端產生+3.3V電壓VCC。R35 (IOk Ω )兩端分別接U9管腳5及VCC。C2 (IuF),CT2 (IOOuF)起降噪作用兩管腳分別接于+5V與GND之間，C121 (luF)、CT6 (IOuF)起降噪作用兩管腳分別接于U9管腳2與GND之間。C128 (luF)、CT3 (IOOuF)起降噪作用兩管腳分別接于VCC與GND之間。UlO為SPX1117M3-1.8，其管腳3接+5V，管腳I接GND，管腳2端產生1.8V電壓。C35 (0.luF)、C34 (IOOuF)起降噪作用兩管腳分別接于1.8V與GND之間。1.8V電壓經過電感LI 一端，其另一端記為VDDA1.8V, VCC電壓經過電感L2 —端，其另一端記為VDDA3.3V，GND經過電感L3 —端，其另一端記為AGND，+5V電壓經過電感LO —端，其另一端記為VDDA5V。
圖五所示為本發明裝置數據處理模塊電路原理圖。其中U2為TMS320F2808，其管腳 3、46、65、82 及 96 接 VCC，管腳 10、42、59、68、85、93 接 1.8V，管腳 2、11、41、49、55、62、69、77、87、89、94接GND。Yll為20MHz石英晶振，其兩端分別接U2管腳86及88。電容C181(24pF)兩端分別接U2管腳88及GND。電容C191(24pF)兩端分別接U2管腳86及GND。U2管腳90接GND0 CN31為14針JTAG接口，其引腳I與U2管腳74連接，其引腳2與U2管腳84連接，其引腳3與U2管腳73連接，其引腳7與U2管腳76連接，其引腳9與U2管腳75連接，其引腳11與U2管腳75連接，其引腳13與U2管腳80連接，其引腳14與U2管腳81連接，其引腳4、8、10、12均接6冊，其引腳5接￥0:。電阻R141 (4.7k Ω )兩端分別接U2管腳81及VCC、電阻R131 (4.7k Ω )兩端分別接U2管腳80及VCC、電阻R91 (2.2k Ω )兩端分別接U2管腳84及GND0 C23 (0.1uF)兩端分別接U2管腳26及AGND0 U2管腳26與管腳15接 VDDA3.3V。U2 管腳 25、14、13、39 均接于 AGND。U2 管腳 12 與管腳 40 接于 VDDA1.8V。C24(0.luF)、C25 (0.1uF) 兩端分別接于VDDA1.8V及AGND之間。R711 (IOkQ)兩端分別接于VCC與U2管腳78之間。C681 (0.1uF)兩端分別接于GND與U2管腳78之間。C721 (22uF)兩端分別接于GND與U2管腳78之間。按鍵KEY51兩端分別接于GND與U2管腳78之間。C17 (2.2uF)兩端分別接AGND與U2管腳37。C16 (2.2uF)兩端分別接AGND與U2管腳36。R3 (22.1kQ )兩端分別接AGND與U2管腳38。U2管腳24接AGND0 U15為ADR421ARM電壓基準源芯片，其管腳2接+5V。 電容CT8 (10uF)、電容C83 (0.1uF)兩端分別接于U15管腳2與GND之間。U15管腳4接GND。U15管腳6產生基準電壓記為VREF。U15管腳4與管腳6之間接電容C84 (0.luF)。U15管腳6與U2管腳35連接。電容C61 (0.luF)、C71(0.1uF), C81 (0.1uF), C91 (0.1uF), C911 (0.1uF), C511 (0.1uF)為降噪電容其兩端均接于 VCC 與 GND 之間。電容 ClOl (0.1uF), Clll (0.1uF)、C121 (0.1uF)、C131 (0.luF)、C141 (0.luF)、C142 (0.1uF)為降噪電容其兩端均接于1.8V與GND之間。U13為電機驅動芯片DRV8837，其功能為控制節點Al的Gl電機。U13管腳8接VCC、管腳I接+5V、管腳4接GND0 U13管腳5接U2管腳6、管腳6接U2管腳7、管腳7接U2管腳43。U13管腳2、3分別接直流電機Gl的兩個接線端。U14為電機驅動芯片DRV8837，其功能為控制節點Al的Fl電機。U14管腳8接VCC、管腳I接+5V、管腳4接GND。U14管腳5接U2管腳100、管腳6接U2管腳5、管腳7接U2管腳43。U14管腳2、3分別接直流電機Tl的兩個接線端。
圖六所示為本發明裝置傳感器模塊電路原理圖。其中U3為加速度傳感器MMA7260，其位置對應為節點Al的Ql采集點。U3管腳3接VCC、管腳4接GND0 U3管腳13接U2管腳23、管腳14接U2管腳22、管腳15接U2管腳21、U3管腳I接U2管腳47、管腳2接U2管腳44、管腳12接U2管腳45。U4為加速度傳感器MMA7260，其位置對應為節點Al的Q2采集點。U4管腳3接VCC、管腳4接GND。U3管腳13接U2管腳20、管腳14接U2管腳19、管腳15接U2管腳18、U3管腳I接U2管腳48、管腳2接U2管腳51、管腳12接U2管腳53。U5為加速度傳感器MMA7260，其位置對應為節點Al的Q3采集點。U5管腳3接VCC、管腳4接GND。U3管腳13接U2管腳17、管腳14接U2管腳16、管腳15接U2管腳27、U3管腳I接U2管腳56、管腳2接U2管腳58、管腳12接U2管腳60。U6為加速度傳感器MMA7260,其位置對應為節點Al的Q4采集點。U3管腳3接VCC、管腳4接GND。U3管腳13接U2管腳28、管腳14接U2管腳29、管腳15接U2管腳30、U3管腳I接U2管腳61、管腳2接U2管腳64、管腳12接U2管腳70。U12為ADIS1640710自由度慣性傳感器，其位置對應為節點Al的Dl采集點，其管腳I與U2管腳8連接、管腳2與U2管腳9連接、管腳3與U2管腳54連接、管腳4與U2管腳52連接、管腳5與U2管腳50連接、管腳6與U2管腳57連接、管腳7與U2管腳I連接、管腳8與U2管腳92連接、管腳9與U2管腳95連接、管腳21與U2管腳 32 連接。U12 管腳 10、11、12 接+5V。U12 管腳 13、14、15 接 GND。Ull 為 ADIS1640710自由度慣性傳感器，其位置對應為節點Al的D2采集點，其管腳I與U2管腳99連接、管腳2與U2管腳79連接、管腳3與U2管腳71連接、管腳4與U2管腳67連接、管腳5與U2管腳63連接、管腳6與U2管腳72連接、管腳7與U2管腳83連接、管腳8與U2管腳4連接、管腳9與U2管腳91連接、管腳21與U2管腳31連接。Ull管腳10、11、12接+5V。Ull管腳 13、14、15 接 GND。
結合圖七，競技泳池用減波隔離帶程序流程包括以下步驟:
步驟1.系統初始化，采集Dl、D2數據信息確定當前節點Al及減搖板NI狀態信息，完成后進入步驟2 ；
步驟2.控制控制電機G1、Tl，將節點Al及減搖板NI調節至原始水平，即使得α 1=0°> β I=Oci,完成后進入步驟3 ；
步驟3.采集Ql、Q2、Q3、Q4加速度傳感器數據信息，對當前泳道內水波信息進行采集，完成后進入步驟4;
步驟4.對加速度傳感器獲取的數據進行數據融合，分析泳道內水波狀態，完成后進入步驟5 ；
步驟5.根據水波狀態，控制電機T1、G1以操作減搖板NI，進行減波控制，完成后，返回步驟 3。
權利要求
1.一種競技泳池用減波隔離帶，包括減波隔離裝置，減搖板、彈性膠質吸波帶，10自由度慣性傳感器、加速度傳感器，其特征在于:建波隔離裝置安裝于泳道浮標線的固定鋼軌節點上，減搖板安裝于減波隔離裝置下方，節點之間鋪置彈性膠質吸波帶吸收水波能量，彈性膠質吸波帶還覆蓋減搖板上，減波隔離裝置上有直流電機；直流電機連接減搖板上的控制軸，控制減搖板的雙自由度運動；10自由度慣性傳感器分別安裝在控制軸末端和減波隔離裝置上采集控制桿和減波隔離裝置的運動數據，加速度傳感器安裝在減搖板兩側采集水波方向、能量數據。
2.根據權利要求1所述的一種競技泳池用減波隔離帶，其特征在于:所述的直流電機能夠控制控制軸沿平行于水平面與固定鋼軌重合和垂直兩個軸向擺動。
3.根據權利要求1或2所述的一種競技泳池用減波隔離帶，其特征在于:所述的減波隔離裝置采用TMS320F2808作為數據處理器；加速度傳感器可以選用MMA7260三軸加速度傳感器；10自由度慣性傳感器可以選用ADIS1640710自由度慣性傳感器；采用DRV8837電機驅動模塊實現直流電機的控制。
4.根據權利要求1或2所述的一種競技泳池用減波隔離帶，其特征在于:所述的減波隔離裝置還包括電源模塊電路提供電源、數據處理器控制直流電機的運轉。
5.根據權利要求3所述的一種競技泳池用減波隔離帶，其特征在于:所述的減波隔離裝置還包括電源模塊電路提供電源、數據處理器控制直流電機的運轉。
全文摘要
本發明涉及一種競技泳池賽道的水波隔離裝置。競技泳池用減波隔離帶，包括減波隔離裝置，減搖板、彈性膠質吸波帶，10自由度慣性傳感器、加速度傳感器，建波隔離裝置安裝于泳道浮標線的固定鋼軌節點上，減搖板安裝于減波隔離裝置下方，節點之間鋪置彈性膠質吸波帶吸收水波能量，彈性膠質吸波帶還覆蓋減搖板上，減波隔離裝置上有直流電機；直流電機連接減搖板上的控制軸，控制減搖板的雙自由度運動；10自由度慣性傳感器分別安裝在控制軸末端和減波隔離裝置上采集控制桿和減波隔離裝置的運動數據，加速度傳感器安裝在減搖板兩側采集水波方向、能量數據。本發明可減弱水波對運動員的干擾，進一步減小運動員成績受水波影響。
文檔編號E04H4/14GK103216122SQ20131012119
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者劉勝, 邢博聞, 陳瀟, 李冰 申請人:哈爾濱工程大學