датчик. КУрсОвая работа по дисциплине Первичные измерительные преобразователи
 Скачать 2.3 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский Национальный Технический Университет Кафедра «Информационно-измерительная техника и технологии» КУрсОвАЯ РАБОТА по дисциплине «Первичные измерительные преобразователи» Датчик регистрации пересечения створа ворот футбольным мячом Выполнил: студент группы 11902119 СТФ Лукашевич В. А. Руководитель: ст. пр. Ломтев А. А. Минск 2021 РЕФЕРАТ Пояснительная записка 37с., 28 рис., 6 источников, 1 приложение. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ, БЛОК УПРАВЛЕНИЯ, ПЪЕЗОДАТЧИК, ВНЕШНИЙ ФОТОЭФФЕКТ, ВНУТРЕННИЙ ФОТОЭФФЕКТ, АНАЛИЗ, ВИБРАЦИЯ, ДАТЧИК ПРЯМОГО ЛУЧА, ФОТОЭЛЕМЕНТЫ Целью курсовой работы является анализ существующих методов регистрации пересечения створа ворот футбольным мячом, выбор соответствующего датчика, разработка функциональной схемы датчика пересечения створа ворот футбольным мячом, описание её работы и принцип действия, анализ возможных погрешностей. В процессе выполнения работы был описан принцип действия фотоэлектрических датчиков, разработана функциональная схема датчика пересечения створа ворот футбольным мячом, произведен анализ источников погрешностей. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ..…….….….….…...….….….….…….…...............................................4 1. ОБЗОР ПАРАМЕТРОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ КОНТРОЛЮ В ДАТЧИКЕ РЕГИСТРАЦИИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СТВОРА ВОРОТ ФУТБОЛЬНЫМ МЯЧОМ5 2. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ……………............................8 2.1 ВИДЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ….…..……………...........8 2.2 ТИПЫ ДАТЧИКОВ ПО МЕСТУ СКАНИРОВАНИЯ…….…………........9 2.2.1 ДАТЧИКИ ПРЯМОГО ЛУЧА……..…..….…..….….….….….…..….9 2.2.2 ДАТЧИК ОТРАЖЕННОГО ЛУЧА….….…..….….….……….….....10 2.2.3 ДАТЧИК РАССЕЯННОГО ЛУЧА..…….…….…….…….…….…...14 3. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПИП, В ТОМ ЧИСЛЕ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ..…………………….…………….…….…….……18 4. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ПИП В СТАТИЧЕСКОМ И ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМАХ….…..….….….….….….…………..….….……25 4.1 ВНЕШНИЙ ФОТОЭФФЕКТ…………..………..………..…..….…….......25 4.2 ВНУТРЕННИЙ ФОТОЭФФЕКТ……..…………….….….….…..….........27 4.3 МОДУЛИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ….….….…..….…..…….….….......30 4.4 ИЗБЫТОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ…….….….……….......31 5. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ МЕТОДИЧЕСКИХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ВЫБРАННОЙ СХЕМЫ………..............................................33 ЗАКЛЮЧЕНИЕ….…………..….….….….….….…..….….….…….……...............36 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ….…..…….…….…….............37 ВВЕДЕНИЕ Трудно представить спортивную тренировку без спортивной инженерии. Прежде всего это наличие технических средств. Физические упражнения — основные средства спортивной тренировки, поэтому в совокупности с техническим средством они приобретает новые формы, совершенствует свои потребительские, эксплуатационные и методические свойства, которые зависят непосредственно от создателя требуемой спортивной техники. Футбол — командный вид спорта. Перед игроками обеих команд стоит одна важная задача: забить гол в ворота соперника. Доступность футбола, простота инвентаря и оборудования, необходимость проявления воли и мужества при преодолении действий соперников делают футбол ценным средством физического воспитания. В современном мире необходимая подготовленность футболистов осуществляется путем интенсивных и изнуряющих тренировок. Поэтому, проанализировав тренировочный процесс, необходимо выбрать адекватное техническое средство, которое позволяет тренироваться наиболее продуктивно и качественно. Как раз одним из вариантов улучшения качества тренировочного процесса является статистический анализ. Это можно осуществить путем подсчета количества точных попаданий футболиста в створ ворот. К наиболее проверенным и популярным системам, согласно FIFA, можно отнести такие системы как GoalRef, Cairos или Hawk-Eye, Goal Control 4D. Только их принцип работы отличается друг от друга. FIFA оборудует стадионы на крупных турнирах под своей эгидой (Goal Control 4D), UEFA возит HawkEye на матчи группового этапа Лиги чемпионов. На недавних чемпионате мира и Кубке Америки использовалась технология Hawk-Eye, эту же систему сегодня используют в чемпионатах Англии, Германии, Италии и Франции и др. Целью курсовой работы является анализ существующих методов регистрации пересечения створа ворот футбольным мячом, выбор соответствующего датчика, анализ возможных погрешностей. 1. ОБЗОР ПАРАМЕТРОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ КОНТРОЛЮ В ДАТЧИКЕ РЕГИСТРАЦИИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СТВОРА ВОРОТ ФУТБОЛЬНЫМ МЯЧОМ Итак, существует две разновидности систем для проверки пересечения створа ворот футбольным мячом. Hawk-Eye (рисунок 1.1) – система, которая давно прижилась в крикете и теннисе. Ее основа – несколько высокоскоростных камер (500 кадров в секунду), стоящих по периметру поля. В теннисе их как минимум десять, в крикете шесть, а в футболе – 14 (семь с одной стороны ворот и семь с другой). Эти камеры обычно устанавливаются на крыше или непосредственно под крышей – в разных частях, а не в одном месте. Если крыши нет, то их ставят в других местах, но очень важно, чтобы у камер был свободный обзор. Hawk-Eye постоянно моделирует на компьютере все, что происходит в штрафной и вычисляет положение мяча относительно ворот. Для идентификации гола достаточно и двух камер, остальные пять помогают определить местонахождение мяча. Если он пересек линию, то главный арбитр получает сигнал на свои часы – гол.  Рисунок 1.1 — Система Hawk-Eye GоаlRef (рисунок 1.2) не использует камеры. Тут принцип иной: электромагнитная индукция. С помощью специальных датчиков, прикрепленных к штангам и перекладине, создается магнитное поле. Когда мяч полностью пересекает линию ворот, чип внутри него начинает пищать, потому что оказался за пределами этого магнитного поля. В этот же момент главный арбитр получает сигнал на свои часы – гол. Р   исунок 1.2 — Система GoalRefВ данных системах можно контролировать следующие параметры: определение точного места попадания мяча; магнитное поле в площади ворот (на штангах), а внутри мяча датчик-микрочип; высокоскоростные камеры без использования чипов в мячах; забитый гол должен быть подтвержден в течение секунды; технология самостоятельно определяет, забит ли гол; расстояние сканирования. Каждая система имеет свои особенности параметров, способы определения пересечения створа ворот. Они имеют как преимущества, так и недостатки и с каждым годом всё более совершенствуются [1]. 2. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ Существует большое количество способов регистрации пересечения створа ворот футбольным мячом. Но наиболее надежным, экономичным и самое главное качественным способом решения поставленной задачи является регистрация с помощью фотоэлектрического датчика. 2.1 виды фотоэлектрических датчиков Фотоэлектрические датчики - это один из типов устройств, предназначенных для позиционирования объекта. Такие датчики используют модулированный световой пучок, который прерывается или отражается от целевого объекта. Конструктивно фотоэлектрический датчик состоит из нескольких основных блоков: эмиттер (источник излучения), который преобразовывает модулированный электрический сигнал в световую энергию. оптическая система, которая соединяет эмиттер и приемник посредством светового луча. приемник для детектирования излучения, который преобразовывает полученную световую энергию в электронный сигнал. демодулятор-усилитель, который извлекает и усиливает часть сигнала от модулированного источника излучения. компаратор для сравнения полученного сигнала с порогом срабатывания датчика. выходной каскад на транзисторе или реле для включения внешней нагрузки. Самый простой и знакомый пример использования таких датчиков - это автоматически открывающиеся двери супермаркетов. (рисунок 2.1) |