基于柔性陣列壓力傳感器的智能立定跳遠板及其工作方法與流程

本發明涉及到體育電子測量技術領域，特別是一種基于柔性陣列壓力傳感器的智能立定跳遠板。

背景技術：

跳遠距離的測量是運動訓練中必不可少的測試，跳遠可以測試人體腿部的爆發力，是一項基本身體素質和能力的測試，其廣泛應用于學生體質測試、體能鍛煉、運動員和軍人專業訓練、人才選拔、競技體育科研等諸多領域，特別是運動員專業訓練中跳遠測量，要求跳遠距離測量具有較高的準確性。

傳統的跳遠測試主要是在地面上畫起跳線，旁邊放置標尺，通過肉眼讀數測定跳遠成績。這種方法誤差大，而且數據記錄、管理及傳輸都十分麻煩。

目前，應用較為廣泛的智能立定跳遠測試裝置主要是利用光線傳感器組或者陣列式機械觸摸開關來測量。光線傳感器組如紅外對管或光幕，是利用光幕被遮擋，裝置發出遮光信號，以此判定落腳點位置；陣列式機械觸摸開關是根據測試人員落腳點機械開關打開或閉合，使陣列電路中落腳點位置電阻發生變化，進而判定落腳點位置以及距離。

經檢索專利申請號201520425024.1的專利文件，公開了“一種立定跳遠自動測試裝置”，裝置包括立定跳遠測試墊和主機；立定跳遠測試墊的兩側安裝三段光幕，將立定跳遠測試墊劃分為第一起跳區、第二起跳區和感應區，傳感器陣列（光幕）分別安裝于起跳區和感應區兩側；傳感器陣列為光幕，光幕中傳感器安裝間距為1cm；傳感器陣列的輸出信號通過處理器采集和處理，并通過第一無線模塊傳送至主機；主機內設第二無線模塊，接收立定跳遠測試墊傳輸的數據，將數據傳送至主機內的處理器，主處理器與串口液晶、串口USB模塊、串口WIFI模塊、語音模塊、IC讀卡模塊連接，語音模塊與揚聲器連接；主機通過串口WIFI模塊與PC機連接。測試人員起跳前，將存有個人信息的用戶卡通過射頻讀卡模塊，將個人信息顯示在主機上。起跳后，光幕會自動識別起跳前最后時刻腳尖位置及落腳后最早時刻腳跟位置，微處理器采集信號并處理得到跳遠距離數據，通過無線模塊傳送至主機，進而實現顯示、語音播報、存儲和管理功能。

雖然該專利提供了一種立定跳遠自動測量裝置，比起手動測量精度較高，但是，這種立定跳遠裝置還存在以下不足：

1、這種利用光線傳感器組作為傳感元件的跳遠板，是通過紅外阻斷的方式來判斷落腳位置，但此方法精度依然較低(如專利文件中所述光幕中傳感器安裝間距為1cm)；

2、這種利用光線傳感器組作為傳感元件的跳遠板，紅外傳感器的檢測角度范圍較大，紅外線具有一定的穿透性，進一步導致測量的準確性降低。

3、這種利用光線傳感器組作為傳感元件的跳遠板，傳感器數量較多，安裝麻煩，該立定跳遠測試墊和主機的體積較大，不便于搬運。

經檢索專利申請號為00218669.1的專利文件，公開一種跳遠距離測定顯示儀。它包括一組數碼管、A/D模數轉換器、傳感器。傳感器包括測距板、若干條狀齒形彈性動觸片A、與上述各觸片A一一對應的條形定觸片B、裝在測距板31上與動觸片A一一對應連接的串聯電阻、罩在上述測距板上的絕緣保護套。傳感器將測試人員下落某點時的機械能轉換成模擬電信號，再送至A/D模數轉換器，A/D模數轉換器將傳感墊送來的模擬電信號轉換成數字信號，再送至一組數碼管，顯示出跳遠距離的數字。

該跳遠距離測定顯示儀的不足之處有：

1、這種傳統的跳遠距離測定顯示儀，采用機械觸摸開關作為傳感元件用于跳遠距離的檢測，長時間的使用會導致開關易壞、易變不靈敏等故障，從而導致測量精度降低，測量穩定性低等異常現象；

2、這種傳統的跳遠距離測定顯示儀，還存在粘結失效、接觸不良和誤報等問題；

3、這種傳統的跳遠距離測定顯示儀，不可以存儲用戶的訓練數據，更不支持聯網，在當今智能化的社會，是不能滿足用戶的需求的。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于柔性陣列壓力傳感器的智能立定跳遠板，其包括傳感元件、中央處理模塊、跳遠板本體、起跳板以及手持設備；

其中所述傳感元件為平面式的柔性陣列壓力傳感器，所述傳感元件鋪設于所述跳遠板本體的表面形成測試區域；

所述柔性陣列壓力傳感器用于檢測所述測試區域在被踏壓時的踏壓位置產生的傳感信號，并發送至所述中央處理模塊；

所述中央處理模塊包括采集模塊、微控制器、傳輸模塊與存儲模塊，所述采集模塊采集所述傳感信號并將所述傳感信號轉換為數字信號，所述存儲模塊存儲所述的數字信號，所述微控制器接收所述數字信號并計算出跳遠成績，所述傳輸模塊將跳遠成績傳輸到手持設備顯示并語音播報；

所述起跳板作為所述智能立定跳遠板的起跳裝置，上表面標有起跳線和起跳標志腳印，用于確定起跳位置；

所述手持設備用于存儲、管理和顯示、播報跳遠成績。

較佳地，所述傳感元件采用一體化印刷成型的條碼式柔性陣列壓力傳感器，通過所述中央處理模塊對所述條碼式柔性陣列壓力傳感器行列掃描以采集傳感信號，并對所述傳感信號進行處理后確定跳遠成績。

較佳地，所述傳感元件安裝在所述跳遠板本體正面面板上的中央區域形成測試區域。

較佳地，所述傳輸模塊將所述中央處理模塊與手持設備通過無線傳輸方式互聯，所述無線傳輸方式包括藍牙傳輸，所述手持設備包括智能手機或手持平板電腦。

本發明還提供了一種基于柔性陣列壓力傳感器的智能立定跳遠板的工作方法，該工作方法包括以下步驟：

步驟101：智能立定跳遠板接通電源，電源指示燈常亮表示電源已接通，上電操作；

步驟102：對智能立定跳遠板進行初始化設置；

步驟103：根據起跳板上起跳線到跳遠板本體的距離，設置基準距離并記錄；

步驟104：在人員管理界面新增人員信息，包括：組別、編號和姓名；

步驟105：點擊“開始測試”按鈕進入立定跳遠測試界面，然后在“選擇分組測試人員”分組中選擇并指定待測人員；

步驟106：人工進行藍牙設置，通過藍牙連接設備，確認藍牙連接狀態和當前基本參數準確無誤，選擇并保存基準距離；

步驟107：點擊“開始測試”按鈕，手持設備向智能立定跳遠板上的中央處理模塊發送開始測試指令，中央處理模塊自行檢測并反饋藍牙連接和基準設置是否正確，正確則當前界面彈出“準備就緒”，執行步驟108，不正確則回到步驟106重新設置和連接；

步驟108：準備就緒后，待測人員在起跳姿勢下起跳，待測人員一旦落腳在測試區域，即通過踏壓跳遠板本體上的傳感元件，繼而使傳感元件產生與踏壓位置對應的傳感信號，中央處理模塊上的采集模塊采集傳感信息并傳輸給微控制器處理；

步驟109：中央處理模塊上的微控制器對傳感信號進行處理后計算出跳遠成績，再通過傳輸模塊將跳遠成績傳輸給手持設備，手持設備上的客戶端軟件即可接收并顯示、播報該次測試的跳遠成績；

步驟110：手持設備上的客戶端軟件根據接收的測試信息建立用戶數據庫，保存跳遠成績后可繼續下一位待測人員的測試，用戶可以在數據管理界面查看、刪除或導出已記錄的人員信息和測試成績。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明采用柔性陣列壓力傳感器作為跳遠板的傳感檢測元件，通過行列掃描檢測踏壓時傳感器的踏壓位置確定跳遠距離，高密度和陣列化的柔性壓力傳感器使得跳遠距離測量精度更高；

2、本發明采用一體化印刷成型的柔性陣列壓力傳感器作為跳遠板的傳感檢測元件，不會出現粘結失效、接觸不良和誤報等問題，確保了跳遠板運行的可靠性和穩定性，且更便于維護；

3、和傳統的跳遠檢測裝置相比，本發明具有結構簡單、體積小、重量輕、可拼接及便于攜帶安裝等優點；

4、和傳統的跳遠檢測裝置相比，本發明更加智能，具體體現在：支持通過藍牙等無線傳輸方式與手機/PAD等手持設備聯網交互的功能，從而實現用戶信息錄入和用戶測試數據下載，并且具有數據存儲和數據EXCEL表格導出功能，還支持聯網測試和競賽。

當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的智能立定跳遠板的組成結構示意圖；

圖2為本發明提供的智能立定跳遠板的控制原理示意圖；

圖3為本發明提供的智能立定跳遠板的工作方法流程圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

傳感元件1，中央處理模塊2，采集模塊21，微控制器22，傳輸模塊23，存儲模塊24，跳遠板本體3，起跳板4，手持設備5。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1、圖2所示，本發明實施例提供了一種基于柔性陣列壓力傳感器的智能立定跳遠板，包括傳感元件1、中央處理模塊2、跳遠板本體3、起跳板4和手持設備5，傳感元件1采用的是柔性陣列壓力傳感器，傳感元件1安裝在跳遠板本體3正面面板上的中央區域，形成測試區域；中央處理模塊2安裝在跳遠板本體3正面面板的側邊保護殼內；用戶通過踏壓智能立定跳遠板面板上的傳感元件1，從而使傳感元件1產生與踏壓位置對應的傳感信號，然后傳感元件1再將該傳感信號傳輸給中央處理模塊2；

本實施例，中央處理模塊2包括采集模塊21、微控制器22、傳輸模塊23和存儲模塊24，其中采集模塊21包括A/D轉換器，采集傳感信號并轉換為數字信號；微控制器22接收采集模塊采集的數字信號，并將數字信號傳輸至存儲模塊24中進行存儲，微控制器22處理數字信號并計算出跳遠成績；傳輸模塊23將跳遠成績傳輸給手持設備5，手持設備5顯示并語音播報測試結果；

本實施例中所述傳輸模塊將所述中央處理模塊與手持設備通過無線傳輸方式互聯，所述無線傳輸方式包括藍牙傳輸，所述手持設備包括智能手機或手持平板電腦。當然本實施例提供的手持設備也可以是其他具有無線通信功能的智能終端，本發明不做具體限定。

起跳板4是智能立定跳遠板的起跳裝置，起跳板4上表面標有起跳線和起跳標志腳印，用于確定起跳距離。

其中傳感元件1采用的是一體化印刷成型的平面式的柔性陣列壓力傳感器，該柔性陣列壓力傳感器的基本單元最小尺寸為1cm²，點陣密度在1個壓力敏感點/cm²～9個壓力敏感點/cm²之間，柔性陣列壓力傳感器基于電阻式結構，上層柔性基材、下層柔性基材采用耐高溫聚酯薄膜，上層柔性基材、下層柔性基材經過電暈處理以防止靜電干擾，上層柔性基材、下層柔性基材上分別印刷有敏感層，敏感層包括分層依次印刷的導線銀漿層、絕緣層、粘合絲印膠層以及應變電阻漿料層，其中導線銀漿層最接近上層柔性基材和下層柔性基材，且導線銀漿層設有銀漿引線；上敏感層和下敏感層組成網格狀測量回路，壓力敏感點位于網格的各個節點處，柔性陣列壓力傳感器通過銀漿引線輸出信號。

中央處理模塊2通過行列掃描的方式確定柔性壓力傳感器受到踏壓時被踏壓的位置坐標，繼而確定跳遠距離。

傳輸模塊23支持通過藍牙等無線傳輸方式與智能手機和手持平板電腦等手持設備5聯網交互的功能，從而實現用戶信息的錄入和用戶測試數據的下載、更新及建立數據庫，用戶信息包括用戶“組別”、“編號”和“姓名”等信息。

存儲模塊24支持將用戶的測試數據存儲在FLASH存儲器上；智能立定跳遠板支持將用戶的測試數據以EXCEL表格形式導出功能，且支持聯網。

請參閱圖3所示，為本發明的工作方法流程圖。本發明所述的智能立定跳遠板的工作方法包括以下步驟：

步驟101：智能立定跳遠板接通電源，電源指示燈常亮表示電源已接通，上電操作；

步驟102：對智能立定跳遠板進行初始化設置；

步驟103：根據起跳板4上起跳線到跳遠板本體3的距離，設置基準距離并記錄；

步驟104：在人員管理界面新增人員信息，包括：組別、編號和姓名；

步驟105：點擊“開始測試”按鈕進入立定跳遠測試界面，然后在“選擇分組測試人員”分組中選擇并指定待測人員；

步驟106：人工進行藍牙設置，通過藍牙連接設備，確認藍牙連接狀態和當前基本參數準確無誤，選擇并保存基準距離；

步驟107：點擊“開始測試”按鈕，手持設備5向智能立定跳遠板上的中央處理模塊2發送開始測試指令，中央處理模塊2自行檢測并反饋藍牙連接和基準設置是否正確，正確則當前界面彈出“準備就緒”，執行步驟108，不正確則回到步驟106重新設置和連接；

步驟108：準備就緒后，待測人員在起跳姿勢下起跳，待測人員一旦落腳在測試區域，即通過踏壓跳遠板本體3上的傳感元件1，繼而使傳感元件1產生與踏壓位置對應的傳感信號，中央處理模塊2上的采集模塊21采集傳感信息并傳輸給微控制器22處理；

步驟109：中央處理模塊2上的微控制器22對傳感信號進行處理后計算出跳遠成績，再通過傳輸模塊23將跳遠成績傳輸給手持設備5，手持設備5上的客戶端軟件即可接收并顯示、播報該次測試的跳遠成績；

步驟110：手持設備5上的客戶端軟件根據接收的測試信息建立用戶數據庫，保存跳遠成績后可繼續下一位待測人員的測試，用戶可以在數據管理界面查看、刪除或導出已記錄的人員信息和測試成績。

以上公開的本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。