DE29615101U1

DE29615101U1 - Sport-Timer-Meßsystem für Zeit- und Geschwindigkeitsmessungen zur Erfassung von analytischen Daten und Meßreihen im Sport

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Publication number: DE29615101U1
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Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2006-08-31

Description

Hartwig Vöhringer, Weilerstraße 83/1, 73434 Aalen Seite 1-7

Sport Timer Meßsystem für Zeit -, und Geschwindigkeitsmessungen zur Erfassung von analytischen Daten und Meßreihen im Sport

In großen Wettkampfstadien sind Zeitmeßanlagen für Wettbewerbe aufgrund der immer gleichbleibenden Gegebenheiten und Anforderungen fest eingebaut bzw. nur nach einem festen Schema installierbar.

Diese Systeme sind sehr teuer und geeicht und können nur von geschultem Personal bedient werden.

Für das tägliche Training stehen diese Anlagen deshalb nicht zur Verfügung.

Besondere Anforderungen im Bereich der Trainingsanalyse können diese Systeme überhaupt nicht erfüllen.

Die herkömmlichen Systeme sind auch in der Erstinstallation sehr teuer und aufwendig, weil beim Einsatz mehrerer Sensoren jeder einzelne Sensor mit einer eigenen Leitung mit dem Zentralgerät (sternförmig) verbunden werden muß.

Durch den festen Aufbau üblicher Zeitmeßanlagen sind diese unflexibel. Im Training ist nicht nur die Endzeit wichtig, sondern auch ganz bestimmte, individuell unterschiedliche Teilstrecken, um Schwachpunkte zu erkennen. So ist z.B. für einen 100m-Sprinter die Zwischenzeit nach 2m und nach 10m Laufstrecke von großer Wichtigkeit für die Beurteilung der Startreaktion und Startbeschleunigung, während für einen 400m-Läufer die Zwischenzeiten nach 50m , 100m und 200m für die Beurteilung des Anfangstempos und der Laufeinteilung wichtig sind.

Für Weitspringer ist es sehr wichtig, optimale Anlauf- und Absprunggeschwindigkeiten zu entwickeln, aber auch z.B. Speerwerfer benötigen eine ständige Kontrolle über die Gleichmäßigkeit ihres Anlaufes. Ein Springreiter kann leicht die ideale und schnellste Linie innerhalb eines bestimmten Teils des Parcours ermitteln, Skifahrer vermögen das Meßsystem im Rucksack mitzuführen für Wachs-Gleittests oder Geschwindigkeitsmessungen.

Der Einsatz von Sensoren ist üblicherweise nicht situationsangepaßt variabel und damit nicht aufwandsminimiert möglich, wie auch der gleichzeitige Einsatz verschiedener Sensortypen nicht möglich ist.

Um Startschnelligkeit optimal trainieren zu können, muß auch im Training eine Wettkampfsituation nachgestellt werden ( Kommandos, Startschuß etc.). Diese Möglichkeiten stehen nur einigen wenigen Spitzensportlern mit einem Helferstab zur Bedienung eines Wettkampf-Equipments zur Verfügung.

Die große Breite der Sportler hat nur sehr begrenzte Trainingsmöglichkeiten am Abend und auf kleinen Sportanlagen, weitab großer, meist unzugänglicher Stadien. Der Einsatz technischer Hilfen scheitert oft schon am notwendigen Netzanschluß.

Ein stundenlanger netzunabhängiger Betrieb ist üblicherweise nicht gewährleistet.

Üblicherweise ist es nicht möglich, Meßergebnisse oder Parameter von Meßreihen zur genauen Reproduzierbarkeit in einem Speicher abzulegen, um die Daten später auszudrucken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles, preiswertes Zeit-, und Geschwindigkeits-Meßsystem zu schaffen, das nicht fest installiert werden muß, das sehr störsicher arbeitet, das nur einen geringen Verkabelungsaufwand erfordert, an das mehrere und unterschiedliche Sensoren und Sensortypen angeschlossen werden können, das einfach von Sportlern, auch ohne Helfer, bedient werden kann, das ein Startsignal erzeugen kann, das einen geringen Stromverbrauch hat und aus aufladbaren Stromquellen gespeist werden kann, das Meßreihen und Meßergebnisse zur besseren Reproduzierbarkeit speichern kann, und das die Meßdaten auf einem Drucker ausdrucken kann.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Schutzansprüche 1. bis 9. gelöst.

Der Verkabelungsaufwand für eine preiswerte, transportable Meßanlage wie dem Sport Timer läßt sich mit einer Parallel-Leitung (BUS), an der mehrere Sensoren betrieben werden, drastisch reduzieren. Allerdings entfällt dadurch im Zentralgerät die Information, von welchem Sensor das Auslösesignal stammt. Auch kann von einem Sportler, der trainieren will, nicht erwartet werden, daß er die Sensoren exakt, z.B. mit einer Wasserwaage, justiert.

Die Störsicherheit herkömmlicher Zeitmeßanlagen wird dadurch erreicht, daß jeder einzelne Sensor mit einer eigenen Leitung zum Zentralgerät verkabelt wird. Um Fehlauslösungen, z.B. durch die Hand eines Läufers, zu vermeiden, werden an der selben Position zwei Sensoren übereinander installiert und UND-verknüpft, d.h., nur wenn beide Sensoren nahezu gleichzeitig und überlappend auslösen, ist die Auslösung gültig. Auslösungen durch an der Messung unbeteiligte Personen oder Objekte können nur durch das manuelle Abschalten der Sensoren verhindert werden. Eine sehr genaue Justage und der Einsatz zweier Sensoren je Meßstelle mit nur einem ganz bestimmten Sensortyp ist ebenfalls zwingend erforderlich. Bei der Verwendung nur eines Sensors ist die notwendige Auslösesicherheit nicht erreichbar.

Zur Vermeidung doppelt bestückter Meßstellen wurden eigene Versuche unternommen, einfach bestückte Meßstellen auslösesicher zu gestalten, bzw. falsche Auslösungen zu vermeiden:

Erst durch die Möglichkeit, im Dialogmenue Rahmenzeiten (Auslösevorgaben) eingeben zu können, wurde diese Aufgabe gelöst, daß auch einzelne Sensoren auslösesicher arbeiten können.

Seite 3-7 Es stehen beim Sport Timer vier Möglichkeiten hierzu zur Verfügung:

1. Mindest-Auslösezeit eines Sensors

Entsprechend des Profils des Meßobjekts (z.B. Körperbreite) und der zu erwartenden Geschwindigkeit des Meßobjekts am Sensor kann die Zeit ermittelt werden, die das Meßobjekt benötigt, um den Sensor zu passieren.

Bei einer Geschwindigkeit von 10 m/s und einer Objektbreite von 30cm beträgt die Auslösezeit 30 ms.

Am Zentralgerät kann der Bediener diese Auslösezeit mit einer Sicherheitsreserve von -5 ms = 25 ms eingeben, so daß nur Auslösesignale mit mindestens dieser Zeitdauer ausgewertet werden. Eine Fehlauslösung z.B. durch die Hand eines Läufers oder einen fliegenden Vogel etc., kann damit, weil wesentlich kürzer, ausgeschlossen werden.

Die eingestellte Mindestauslösezeit gilt für alle angeschlossenen Sensoren.

2. Automatische verzögerte Freigabe der Sensoren {Scharfschaltung)

Eine einstellbare Freigabeverzögerung der Sensoren verhindert eine versehentliche Auslösung durch unbeteiligte Dritte während der Zeit vom Start bis kurz vor dem voraussichtlichen Erreichen des ersten Sensors. Die Sensoren werden grundsätzlich erst mit Beginn einer Messung eingeschaltet. Dadurch wird der Stromverbrauch des gesamten Meßaufbaus erheblich reduziert. Mit der einstellbaren Freigabeverzögerung wird der Moment des Einschaltens der Sensoren um etwas weniger als die Zeit verzögert, die das Meßobjekt benötigt, um den ersten Sensor zu erreichen.

3. Sensor-Totzeit

Eine einstellbare Sensortotzeit verhindert, daß das Meßobjekt aufgrund seiner Beschaffenheit, z.B. ein Fahrrad, den Sensor bei der selben Passage mehrfach auslöst. Hat der Sensor das Meßobjekt einmal erfaßt, so werden vom Zentralgerät für diese eingestellte Totzeit keine weiteren Auslösesignale mehr ausgewertet. Diese Totzeit gilt für alle angeschlossenen Sensoren.

4. Manuelle Sensorenabschaltung

Während einer Messung können die Sensoren jederzeit über die Tastatur deaktiviert und wieder aktiviert werden.

Der Sport Timer läßt den Einsatz verschiedener Sensor-Techniken zu. Gelöst wurde mit der Erfindung das Problem, daE sich das optische Verhalten der Sensoren unterscheidet:

1. Sensoren größerer Reichweite, bei denen ein Infrarot- oder polarisierter, sichtbarer Rotlichtstrahl zu einer Gegenstelle gesandt wird und durch das Meßobjekt unterbrochen werden muß, der Empfänger also &ldquor;kein Licht" meldet.

2. Sensoren kürzerer Reichweite, bei denen ein Infrarotlichtstrahl ohne Gegenstelle ausgesandt wird und vom Meßobjekt zurückreflektiert wird, der Empfänger also &ldquor;Licht" meldet.

Durch die Verwendung einer gemeinsamen Zweidrahtleitung für alle angeschlossenen Sensoren und die Verwendung von mechanisch baugleichen Sensoren mit wahiweiser NPN oder PNP Transistorausgangsbeschaltung werden alle Sensorentypen so beschaltet, daß das Zentralgerät immer die selbe Signalcharakteristik empfängt. Damit ist sichergestellt, daß im selben Meßaufbau alle Sensortypen wahlfrei miteinander auch kombiniert eingesetzt werden können.

Es können

Sensoren , die auf das Licht reagieren, das vom Läufer reflektiert wird , oder/und

Sensoren, die mit einem passiven Reflektor arbeiten, der dem Sensor gegenüber aufgestellt wird und dessen Lichtstrahl zurück reflektiert und der vom Läufer unterbrochen wird, oder/und

Sensoren, die aus getrenntem und gegenüberstehenden Sender und Empfänger bestehen und der Läufer den Lichtstrahl unterbricht,

wahlweise im Meßaufbau gleich oder mischbestückt eingesetzt werden.

Die Auswahl der Sensoren richtet sich nur nach der Aufgabe und der damit erforderlichen Reichweite.

Aus Kostengründen kann zunächst eine Grundausstattung angeschafft werden, die im Lauf der Zeit ergänzt wird.

Um z.B. die Startreaktion von Sprintern zu erfassen und zu trainieren, ist es notwendig, eine wettkampfnahe Startsituation zu simulieren. Hierzu ist bisher ein Startsignal, und damit ein Helfer samt geeigneter Technik, nötig. Der Sport Timer löst diese Aufgabe durch einen eingebauten akustischen Startgenerator. Es ist kein Helfer erforderlich.

Der Sportler wählt im Dialogmenü eine Vorbereitungszeit, während der er seine Startposition einnehmen kann.

Nach Ablauf dieser Vorbereitungszeit ertönt ein &ldquor;Fertig"-Signal, kurz darauf das Startsignal. Die Zeit zwischen dem &ldquor;Fertig"-Signal und dem &ldquor;elektronischen Startschuß" kann entweder fest voreingestellt werden, oder innerhalb eines einstellbaren Zeitfensters gewählt werden. Innerhalb eines gewählten Zeitfensters wiederum erfolgt der Startschuß praxisnah nach dem Zufallsprinzip. Mit dem Startschuß-Signal wird automatisch die Zeitmessung aktiviert.

Durch besondere technische Maßnahmen wurde ein sehr geringer Stromverbrauch erreicht:

Die Sensoren werden nur für die Dauer einer Messung aktiviert und anschließend sofort automatisch abgeschaltet.

Die Verlustleistung der Elektronik des Steuergerätes ist sehr gering. Dadurch sind netzunabhängige Betriebszeiten bis 20 Stunden problemlos erreichbar.

Um die Protokollierung der Meßergebnisse und Parameter zu vereinfachen, kann ein Drucker angeschlossen werden, der automatisch alle Meßwerte ausdruckt, sodaß das Abschreiben der Meßwerte entfallen kann. Weiterhin können die Parameter einzelner Meßreihen und einzelne Meßergebnisse im Speicher abgespeichert werden, und später wieder auf die Anzeige oder den Drucker abgerufen werden.

Seite 4-7 Beispiel für die Erfassung und Auswertung von &eegr; Sensor-Auslösesignalen:

	Start Messung	Impuls	t2-a Sensortotzeit	Impuls	t2-b Sensortotzeit	Impuls	t2-n Sensortotzeit
		ignorieren	2. Sensorimpuls trifft ein	ignorieren	n.Sensorimpuls trifft ein	ignorieren	Messung Ende
		J	J

		^^Mindest- ^n	^^Mindest- ^>	Sensoren abschalten

Zeit		^ nein	&ngr; nein
speichern		"V^mpulszeit >^	^xVimpulszeit >^
	ti Freigabeverzögerang
	Freigabe der Sensoren
		i^a t^
Zeit
speichern	1.Sensorimpuls trifft ein
	<r Mindest- ^^


Zeit
speichern	s^ nein
	N. impulszeit >^


	ia ^

Claims

Seite 7-7 Schutzansprüche

1. Meßsystem für Zeit und Geschwindigkeitsmessungen im Sport, bestehend aus einem Zentralgerät und mehreren Sensoren

dadurch gekennzeichnet, i

daß alle Sensoren parallel an einer Zweidrahtieitung betrieben werden.

2. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß alle erforderlichen Einstellungen am Zentralgerät durch Dialogmenue ausgeführt werden können.

3. Meßsystem nach Anspruch 1. und dadurch gekennzeichnet, daß am Zentralgerät Torzeiten festgelegt werden können und die Auswertung der Sensorsignale nur innerhalb dieser Torzeiten erfolgt und daß während jeder Torzeit nur das jeweils erste Sensorsignal ausgewertet wird.

4. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralgerät nur den Sensorimpuls auswertet, dessen Dauer mindestens einer voreingestellten Zeit entspricht.

5. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß am Zentralgerät unterschiedliche Sensoren anschließbar sind

6. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß im Zentralgerät wahlweise ein Startsignal erzeugt wird, daß der Ablaufzyklus dieses Startsignals erst nach einer vorwählbaren Zeit beginnt, während der der Sportler die Startposition einnehmen kann, daß dieses Startsignal dann innerhalb eines einstellbaren Zeitintervalls erfolgt, daß dieses Startsignal innerhalb eines einstellbaren Zeitfensters nach dem Zufall-Prinzip ausgelöst wird, und daß dieses Startsignal die Zeitmessung automatisch aktiviert.

7. Meßsystem nach Anspruch 1. und dadurch gekennzeichnet, daß der Schallerzeuger für das Startsignal im Zentralgerät eingebaut ist.

8. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß es durch aufladbare Stromquellen betrieben wird.

9. Meßsystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralgerät einen Speicher enthält, in dem Meßdaten und Parameter abgelegt werden können, und wahlweise ein Drucker angeschlossen werden kann.

10. Meßsystem nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren nur für die Dauer einer Messung aktiviert und anschließend sofort automatisch abgeschaltet werden.