[实用新型]运动加速度测量腰带

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种运动加速度测量腰带，属于运动学、力学、电子学的测量仪器技术领域。

背景技术

将加速度传感器应用于体育运动之中，可以用于获取运动员的速度和力量等信息，可以对运动员的反应能力和加速度进行测定，对运动员的训练有很大的帮助作用。

以前对运动员反应能力的测定，大多是通过简单的对声光反应时间的测定方法，或者是通过计算机模拟测定的方法对运动员进行反应能力的测试。但是这些测试方法受外界环境和人的主观心理因素的影响较大，误差较大，不能准确客观地反映运动员在运动中的神经反应的能力。

本运动加速度测量腰带，可通过对运动员听到发令后的运动加速度的测量，掌握每一个运动员的神经和运动反应的情况，以提高运动员听发令枪后的起跑速度。本实用新型采用了较先进的加速度传感器，结合声音检测和单片机控制系统，不但可以在运动场上直接、精确地测定运动员的起跑反应和加速度，而且还可以对加速度进行分析和综合，能促进运动员加速度的研究以及提高运动员的训练水平，为运动员的选材和训练提供科学的参考依据。同时本实用新型也适用于力学、电子学等课程的实验领域。

实用新型内容

本实用新型针对现有测量仪器的不足，提出结合了腰带、加速度传感器和单片机控制电路的运动加速度测量腰带，运动加速度测量腰带上设置有加速度测量电路盒和腰带粘贴，加速度测量电路盒内具有加速度传感器、声音检测电路、发射电路和单片机控制电路。

本实用新型采用加速度传感器是AnalogDevices公司研制的单轴加速度传感器ADXL105，它具有模拟输出、高性能、高准确度的特点，其带宽和噪声抑制的性能优于所有目前使用的同类芯片。ADXL105内部包含一个多硅表面微处理传感器和BIMOS信号控制电路，故可形成开环加速度测量结构。与其它加速度计相比，ADXL105可以在很大程度上提高了工作带宽，并大幅度降低噪声影响，0g偏差和温度漂移也相对较低。它的测量范围为-5～+5g；且分辨率很高，该器件可以分辨出低于2mg的加速度。ADXL105可通过产生的一个模拟输出电压来测量动态或者静态加速度，且功耗极低(电流只有2mA)；最大可以容忍1000g的加速度，其输出的比例因子可以用内置的运算放大器和外部电阻调节，且在低频段具有很好的线性度。

本实用新型采用以LM358芯片为主的声音检测电路，声音检测电路在没有检测到声音时，其输出端为高电平，当麦克风接收到一定强度的声音信号时，其输出端变为低电平电路输出信号接到单片机。

声音检测电路用来检测发令枪的声音，作为对加速度传感器测量的起始。声音检测电路设计的重点和难点是滤除噪音信号，当检测到发令枪枪声时产生一个脉冲信号，单片机识别后计数器开始计数。模块的电路和相关参数由多次实验确定。

本实用新型以nRF24L01无线模块和低功耗单片机PC9S12XS128为核心组成高速无线传输系统。系统具有工作稳定可靠、传输速率高、体积小、成本低、功耗低等特点。nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4GHz～2.5GHz的频段，内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA，芯片拥有掉电模式和空闲模式，供电电压低。

PC9S12XS128单片机的PORTB0～PORTB5配置成通用I/O引脚，分别与nRF24L01的IRQ、CE、CSN、SCK、MOSI、MISO连接，控制nRF24L01的工作方式，并采用SPI接口进行通信。

附图说明

图1是运动加速度测量腰带，其中的1是腰带粘贴粘面，2是腰带粘贴毛面，3是加速度测量电路盒。

图2是声音检测电路。

图3是加速度检测电路。

图4是数据发送电路。

具体实施方式

声音检测电路的灵敏度可以进行调节，调节电位器RP5，当环境噪声比较大时，应降低灵敏度，当环境噪声比较小时，可以提高灵敏度。

ADXL105的A_OUT从UCA的同向端输入，UCA的输出口直接连到反向端，构成一个电压跟随器。电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低。如果后级电路的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。此时，电压跟随器来从中进行缓冲，起到承上启下的作用。