电子监控式接力棒接力棒上挑式

时间：2019-05-18 03:26:47　来源：雅意学习网本文已影响人

　　在一次校运动会中，我们班参加4×100米接力赛项目，按成绩获得了第一，而裁判判我们成绩无效，原因是未在接力区内完成交接棒，而我们运动员确定是在接力区内完成交接棒的，从而引起了争执。
　　按径赛裁判规则：4×100m接力赛赛场，在每100m区段(共3个区段)位置交接，规定有一个20m长的接力区(见图一)，其小组运动员如果未在该区内完成交接棒，则判为犯规，该组成绩无效。
　　常规裁判方法是：在每个接力区各安排一名检查裁判员观察监判。然而，由于运动员交接棒时在该区无法留下任何证据，常引起运动员与裁判各执一词，对是否犯规的认定造成疑问或争执。
　　目前，在国际或全国大赛中采用录相监控，但是在一般训练或中、小赛事中很难普及。
　　由此，我们试图发明一种电子接力赛监控设备，用来克服原有检测方法的不足，保证测量结果的公平公正，又可以提高同学们对接力赛训练的兴趣。
　　一、本项目的主要功能
　　1　适合于大中小学等体育训练中的4×100米接力赛项目的成绩检测；
　　2　能自动监控运动员是否在接力区完成交接棒；
　　运动员进入接力区进线时，由棒内的红外光电开关，接收进线处红外发射光，接通无线发射电路；
　　两运动员只有在规定的交接棒区内交接棒，并且只有同时触棒，接力棒内无线发射电路才能发射无线信号；
　　接收电路收到信号后，经显示电路自动判断，显示运动员交接棒是否符合裁判规则要求。
　　3　本设备在晴天、雨天，室外、室内，白天、晚上、有风、无风时都可以正常使用。
　　二、本项目的主要创新点
　　1　采用光电控制技术及电子技术，设计制作了红外光电开关及符合双人同时触摸接通，只要一方松开则关闭触摸开关。
　　2　发明了一种利用无线感应装置巧妙监测接力赛中运动员是否犯规的新技术，填补了国内外空白。
　　3　我们通过新颖性检索，尚未发现与本项目相似的设备。
　　三、设计思路的构想及研究过程
　　
　　(1)基本思路
　　1　在触摸式接力棒内装有一光电开关，在运动员进入接力区进线和出线处各安装有红外发射装置，光电开关通过接收红外线，能控制棒内触摸电路电源的接通与关闭。
　　2　当两名运动员只有在接力区内同时触摸接力棒时，接力棒内的发射电路接通，向外发射电磁波。只有在接力区内才能接收感应信号，而不在接力区内交接棒则不能接收。
　　3　接收电路通过接收，显示运动员是否在接力区内完成交接棒，从而可有效地判断运动员在交接棒时是否犯规。
　　(二)研究过程
　　1　首先，我们认真实践和学习接力赛的技术要领及《最新田径裁判法导引》中的径赛项目裁判规则，了解到运动员的有效成绩，应是运动员在正常交接棒的情况下运动员的有效成绩。
　　2　最初我们用市售的玩具激光笔，通过发射与接收，发现用激光容易出现遮挡现象。我们又从计算机的键盘受到启发，设想在接力棒上设计一种平行间距为0.01米的触点阵列，运动员触及其触点，获得信息，然而经反复讨论，发现触点及触点连线不能承受运动员的冲击力度，而且存在有安全隐患，因此，它不适合用于接力赛项目运动。
　　
　　3　触点阵列的思路被否定后，我们并没有气馁，后改用无线发射与接收感应，通过触摸来实现。我们又从物理课中的三极管放大电路实验中获得灵感，设计一种利用三极管复合放大的电路实现触摸开关，根据这个思路，我们用三极管进行模拟试验，获得了成功。
　　触摸开关的研制是本项目的难点。我们从市售的触摸开关入手，发现都有触摸延时的现象，而我们需要的是双人触摸时接通，而松开时断开电路。接着，我们提出创意，反复进行了下列构思和研究，通过大量的实验，终于完成了接力棒触摸开关的研制。触摸电路原理图如图(二)。
　　R1、R2为电阻，分别为22K、1M欧；J为继电器；G1、G2为三极管3DG12；S为触摸点。
　　4　市售玩具成品无线感应发射与接收的差异大，我们通过在接力区内进线和出线处设控制开关，在接力棒内安装红外光电开关，进线时感应线上的红外光接通发射电路，出线时关闭发射电路，通过双方运动员交接棒，从而可以准确地判断运动员是否在接力区内完成交接棒。
　　四、本项目实现的基本原理
　　1　采用专用接、发距离合适的无线电接收、发射电路。发射单元电路模块作为核心监测技术。
　　2　接力区进线和出线采用红外光电开关来控制发射电路的发射，在进线处和出线处分别安装红外发射光线，通过棒内光电开关的接收，分别控制棒内无线发射电路的接通和关闭。
　　①各道的红外发射光线均安装于跑道线内侧(跑道宽1.2～1.22m)；
　　
　　②各道的发射器安装于接力棒内的中心，采用双触摸电路控制发射器的工作情况，以保证接力棒必须位于交接区才能发出信号(发射信号延时1秒左右，以保证接收器顺利接收)，并在接力棒标明道次编号，防止混用(见图三)。
　　3　在控制台接收器收到发射来的交接信号后，启动另一预置的接发距离为200m左右的八通道无线电总控电路，由总控台完成正常交接和犯规交接的光、声信号显示(见图三)，并输入《电子径赛裁判器记时器》记录有效成绩。也可由终点裁判记录认定有效成绩。
　　说明：①“○”为预置的发光二极管指示器；
　　②“●”表示该道在某交接区正常交接棒时，发光二极管发光显示。
　　③某道正常完成交接棒时，扬声器同时发出短促的音讯提示。
　　④显示器电路(见图四)：
　　五、主要结构(见图五)
　　①接力棒；②接收器(一)；③接收器(三)；④接收器(二)；⑤显示屏。
　　六、设想
　　1　进一步改善接力区内控制方式，使之更加准确，精细地测定接力区内交接棒是否正常情况。
　　2　进一步制作完善运动员计时同步显示，使之该设备既能显示运动员成绩，又能判断是否犯规。
　　七、收获和体会
　　以前我们把老师当成“圣人”，总是老师说了算，只拘泥于课本上的理论知识，缺少实践活动。而组建科技活动小组后，在老师的指导下，我们终于体验到科技创新的魅力、成功的喜悦和自己说了算的快感。
　　在活动过程中，遇到困难，我们同样也有过沮丧，但不再是怨别人，而是怨自己学习的知识太少，能力太差。随着实验、研究的进展，我们拓宽了视野，增长了知识，提高了我们的动手能力和创新思维能力，也充分体验到团结协作精神的重要性。
　　我们相信，只要我们奋发努力，充分施展自己的才能，在科技的殿堂勇攀高峰，我们必将会攻克科技方面一个又一个难关，摘取科学的桂冠。

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