一种同时测力、测速、测作用时间的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种同时测力、测速、测作用时间的装置。它主要由聚光灯泡或激光管、受光深孔、光电池、受力盘、滑套、缸体、差动变压器、测量电路及电子数字式显示器组成。本实用新型专利技术可较广泛地用于诸如拳击、散打、棒球、排球、足球等需同时监测碰撞力大小、施力体速度和作用时间的运动项目或其他有关领域，以便为制定、改进训练或操作程式提供科学的定量依据。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种测量碰撞力大小及其速度和作用时间的装置，且可作游乐玩具。目前已有的有关技术有申请号为CN87213037U，名称为“拳击对练模拟训练人体”；公告日为1989年10月4日，公告号为CN2045270U，名称为“电子数字显示式计力器”等技术，但均与本技术有较大的不同。前者，虽用了压力传感器，但其作用仅是感知拳是否以一定力度打中了闪亮灯所在位置，而并不测力的大小及其他参数；后者虽能测拳击力的大小，但不能同时测量施力体的运动速度和力的作用时间。本技术的目的是要提供一种能同时测碰撞力大小及该力的作用时间和施力体的速度的装置，又可作为游乐玩具，实用范围较大。以下结合附图对本技术作详细说明。附图说明图1所示为本技术传感部分正面的示意图，图2为图1沿A－A线纵剖的剖视图。两只聚光灯泡或激光管(7、8)分别装在上固定块(9)的内壁粗糙且为黑色的园孔内(精密测量用激光管；一般用聚光灯泡)。两园孔分别与下固定块(34)内的受光深孔(36)、(37)相对应，深孔底部各装有一块光电池(32)、(33)，深孔的内壁粗糙且为黑色。上、下两个固定块分别装在上、下两个固定支架(6、35)上，两个固定支架又都焊在前固定板(10)上。(4)、(5)表示由聚光灯泡或激光管发出的光束。常态时，光束(4)直射在光电池2CR1(33)上；光束(5)直射在光电池2CR2(32)上。光电池2CR1(33)的正极接在图3测速和测作用时间电路原理图中IC1－1的2脚上；光电池(32)的正极接在图3中IC1－2的6脚上。(3)是测力传感器的园盘状受力盘。受力盘由硬橡胶制成，粘接在园筒形滑套(15)上。滑套(15)受力时，可在园筒形缸体(16)内滑动。滑套(15)与前固定板(10)之间垫有减震用橡胶垫圈(13)。前面，缸体用螺钉(12)及垫圈(11)固定在前固定板(10)上；后面，缸体用螺钉(29)固定在后固定板(30)上。滑套与缸体底部之间安有作为弹性敏感元件的弹簧(1)。弹簧由弹簧衬套(2)定位，弹簧衬套由沉头螺钉(17)固定在缸体(16)上。缸体(16)上方设有注油孔堵(14)，下方设有排气孔(31)，后固定板(30)后面用螺钉(28)固定有差动变压器LVDT的外壳(18)。(18)内壁与线圈骨架(20)滑配合，拧紧或松开顶丝(27)时，可使线圈骨架(20)的位置略作前后移动以调节差动变压器的零点电压。LVDT的初级线圈(22)在线圈骨架外壁密集平绕；次级线圈(21)、(24)共2个，在初级线圈外层对称地密集平绕且各占初级线圈的一半长度。(21)、(24)之间用绝缘环(23)隔离开。然后两初级线圈反向串连起来(原理接法可参看图4)。差动变压器的轴心位置有一管状黄铜滑杆(26)直通到受力盘(3)的中心部位，与之螺纹连接。在铜杆(26)的后半部装有一高导磁率的一段铁芯(25)，常态下其中点与两个次级线圈的交界线处于LVDT的同一个横截面上。平时，铁芯处在此位置上，两次级线圈的两输出端电压理论值为零。当受力盘(3)被击打时向后移动，此时铜杆(26)带动铁芯(25)同时后移，LVDT即有一电压输出给图4的测力电路。图3是测速和测作用时间部分的电路原理图。速度是用施力体通过光束(4)、(5)之间的定距离所用时间来表示的。作用时间是指施力体和受力盘(3)开始接触到脱离接触之间的时间间隔。图3中，IC1LM324为四运算放大器IC，其IC1－1和IC1－2分别组成两个比较器、IC1－3为跟随器、IC1－4作为放大器。IC27474为双D触发器。IC3为三态门IC。IC47404为六反相器。IC5NE555组成振荡器。LCL331－1和LCL331－2是两块CMOS三位十进计数、寄存、译码、驱动、LED显示组合电路，简称CMOS－LED显示组合电路。图3中A、B两点分别和测力电路原理图图4中的A、B两点是同一电接点。图3中的光电池2CR1(33)放在图2中受光深孔(36)的底部。常态时，图2中聚光灯泡或激光管(7)的光束中心直射在光电池2CR1即(33)上，此时(33)给比较器IC1－1的反相输入端2脚提供一个约零点几伏的正电压，可简称亮电压；而当光束被打向受力盘(3)的施力体完全遮住的瞬间(以下简称这种情况叫“遮光”)2脚的电压立即降到零，简称暗电压。调节图3中R10，使IC1－1的同相输入端3脚的电压值介于2脚的亮电压与暗电压之间。然后，固定下来。这样，未遮光时，3脚的电压低于2脚的亮电压，比较器IC1－1的输出端1脚的电平为低电平；反之，遮光时，3脚的电压高于2脚的暗电压，1脚翻转为高电平。图中另一个反相器IC1－2与此同理当光电池2CR2(32)未被遮光时，同相输入端5脚的电压低于反相输入端6脚的亮电压，输出端7脚为低电平；遮光时，7脚翻转为高电平。使用前先按一下常开按钮(PB1－1)，给图3中IC4－2的3脚一个低电平，经两次反相后，使IC4－3的6脚得一个低电平，输给D触发器IC2－2的1脚，使其完成初始化。即，使Q端(5脚)为低电平，经T3组成的反相器，使LCL331－1的脉冲信号输入端(后沿)E为高电平(进入计数状态)。同时，D触发器IC2－1的13脚亦由IC4－3的6脚得到初始化所需的低电平，即使其Q端为低电平，而使其Q端(8脚)为高电平，经T2组成的反相器使得LCL331－1的寄存器闩锁控制端LE为低电平(进入送数状态)。与此同时，反相器IC4－2的4脚得一高电平。此高电平输入到LCL331－1的置零端R，使LCL331－1完成置零工作。当常开按钮PB1－1恢复常态时，R端又变为低电平，进入计数状态。之后，即可开始向受力盘(3)发拳(此后，均以拳代表施力体进行说明)。当拳打向受力盘(3)，途经受光深孔(36)上方时，遮住从聚光灯泡(7)射向位于受光深孔(36)底部的光电池(33)的光线，使比较器IC1－1的1脚由原来未被遮光时的低电平翻转为高电平。经反相器(IC4－1)输入到三态门(IC3－1)的1脚，使之导通。此时由IC5产生的周期为0.1毫秒的脉冲通过三态门(IC3－1)，再经两个反相器输到LCL331－1的脉冲信号输入端(前沿)CP(IC5产生的脉冲周期可由R7、R8和C2调节)。使LCL331－1开始计数。同理，当拳打到受力盘(3)表面的同时而将射向受光深孔(37)的光线全部遮严时，使比较器IC1－2的7脚由原来未遮光时的低电平变为高电平，经反相器IC4－6变为低电平，使三态门IC3－3导通。继而使D触发器IC2－2的Q端(5脚)从初始化时的低电平翻转成高电平。经反相器T3使LCL331－1的脉冲信号输入端(后沿)E变为低电平，使LCL331－1停止计数，转为保持状态。为增加计数保持的可靠性，当前面所述的比较器IC1－2的7脚变为高电平的同时，还经T4组成的反相器输出一个低电平(经图3中B点即图4中的B点和隔离二极管D3给测力电路(图4)中IC9的2脚，使以IC9为核心部件组成的单稳态延时电路被触发。于是，IC9的3脚输出一个脉宽为t1(由R40和C9调节)的高电平，在t1期间继电器J工作。因为射入受光深孔(37)的光束(5)全部被遮住时，受力盘便开始受到力的作用，使得图4中IC8－本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同时测力、测速、测作用时间的装置，由聚光灯泡或激光管（７、８）、受光深孔（３６、３７）、光电池（３２、３３）、受力盘（３）、滑套（１５）、缸体（１６）、差动变压器ＬＶＤ１、电源、测量电路及电子数字式显示器构成，其特征在于：１）两块光 电池（３２、３３）分别装在两个受光深孔（３６、３７）的底部；２）受光深孔（３６、３７）内壁粗糙且为黑色；３）受力盘（３）用硬橡胶制成并直接粘在滑套（１５）正面；４）ＬＶＤ１的管状黄铜滑杆（２６）直接与滑套（１５）中心部位螺纹连接 ，５）滑套（１５）与缸体（１６）之间装有作为弹性敏感元件的弹簧（１）；６）测速和测作用时间电路由比较器、放大器、跟随器、Ｄ触发器、三态门、反相器、振荡器、ＬＣＬ３３１ＣＮＯＳ三位十进计数、寄存、译码、驱动；ＬＥＤ显示组合电路和电源组 成；７）测力电路由正弦波发生器、双端输入比例放大器、整流滤波电路、差值放大器、峰值保持电路、单稳态延时电路、继电器、开关电路、反相器、数字电压表ＤＰＮ７１１７组成、电源共用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘希文，
申请(专利权)人：刘希文，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]