Устройство индикации взятия ворот в футболе

 

Сущность изобретения: на стойках 5 и перекладине 6 ворот и в площади ворот под травяным покровом крепятся пьезодатчики 1 - 4 механических колебаний, которые соединены посредством кабелей с блоком управления и индикатором. 5 ил.

Изобретение относится к спортивной технике, используемой, в частности, при проведении футбольного матча.

В ходе игры в футбол производятся удары мячом по воротам. В ряде случаев возникают спорные ситуации, когда мяч после попадания в перекладину ворот делает отскок за лицевую линию ворот (или отскакивает в нее), а затем возвращается в поле. Это часто приводит к ошибкам судьи при определении взятия ворот.

Известна система индикации взятия ворот, содержащая мишень в виде ворот, индикатор, связанный с блоком управления, и датчики места соударения мяча с мишенью (авт.св. СССР N 117257, кл. А 63 В 69/00, 1985).

Недостатками данной системы является ее ограниченная возможность применения и неспособность определения взятия ворот.

Целью изобретения является повышение качества судейства футбольного матча за счет точного определения взятия ворот.

На фиг. 1 показаны футбольные ворота, снабженные устройством индикации взятия ворот (УИВВ); на фиг. 2 - конструкции УИВВ без пьезодатчиков, закрепленных на стойках и перекладине ворот; на фиг. 3 - блок-схема УИВВ; на фиг. 4 - способ крепления датчиков к стойкам ворот и перекладине ворот; на фиг. 5 - схема прокладки соединительных кабелей между датчиками, закрепленными на стойках и перекладине ворот, и блоком управления УИВВ.

УИВВ содержит пьезоэлектрические датчики механических колебаний (ПДМК) 1-4, стойки 5 ворот, перекладину 6 ворот, радиальные дуги 7 ворот, задние поперечные трубы 8 ворот, заднюю продольную трубу 9 ворот с отверстием 10, крестовины 11 ворот, травяной покров 12, землю 13, бетонное основание 14, резину 15, металлический каркас (МК) 16 с отверстием 17, металлизированный шланг (МШ) 18 с концом 19, линию 20 ворот, магниты 21, отверстия 22 в стойках и перекладине 6 ворот, соединительные кабели (СК) 23, разъемы 24 и 25, резиновые шайбы 26. Кроме того, устройство включает блок управления, который содержит элементы ИЛИ 27-30, RS-триггер 31, элемент И 32, линии задержки 33-35, элемент И 36, RS-триггер 37, линию задержки 38, RS-триггер 39, элемент И 40, линию задержки 41, RS-триггер 42, индикатор 43, линию задержки 44.

УИВВ содержит ЦДМК 1, закрепленные при помощи магнитов 21 к стойкам 5 ворот в задней их части около крестовин 11, служащие для регистрации различных ударов о стойку 5 ворот (попадание в них мяча, постукивание футболистов о них бутсами при очистке подошв от грязи и т.п.) и связанные посредством СК 23 с блоком управления. ПДМК 2 крепятся аналогично в задней части перекладины ворот около крестовин 11, служат для регистрации ударов мяча о перекладину 6, а также связаны посредством СК 23 с блоком управления. В местах крепления ПДМК 1 и 2 в стойках 5 и перекладине 6 ворот сверлятся отверстия 22, через которые пропускают СК 23 с разъемами 24 на концах. Через разъемы 24 на СК 23 надевают резиновые шайбы 26 для того, чтобы при снятии ПДМК 1 и 2 с ворот СК 23 не смогли проскочить внутрь стоек 5 или перекладины 6. Для крепления ПДМК 1 и 2 на поверхность ворот на них при помощи резьбы крепятся магниты 21, имеющие плоскую цилиндрическую форму и паз для удобства подсоединения СК 23 к ПДМК 1 и 2. СК 23 крепятся к ПДМК 1 и 2 при помощи разъемов 24, которые посредством резьбы наворачиваются на разъемы 25 ПДМК 1 и 2.

Для соединения ПДМК 1 и 2 с блоком управления СК 23 пропускают через перекладины 6, стойки 5 ворот, задние поперечные трубы 8 ворот и заднюю продольную трубу 9 ворот, в середине которой выполнено отверстие 10, через которое СК 23 подсоединяются к блоку управления (СК 23 можно пропускать также через радиальные дуги 7 ворот).

УИВВ содержит МК 16, представляющий собой коробчатую сварную конструкцию, в верхней части которой с внутренней стороны закреплены ПДМК 3 и 4, воспринимающие механические нагрузки (удары мяча, нагрузки от перемещения футболистов, попадающих на травяной покров 12, расположенный в площади ворот и находящийся над верхней частью МК 16) и передающие электрические сигналы на блок управления УИВВ посредством СК 23. Через отверстие 17 в боковой стенке МК 16 и МШ 18, одним концом 19 прикрепленным к отверстию 17 МК 16, а другим концом - к корпусу блока управления, СК 23 соединяют ПДМК 3 и 4 с блоком управления.

ПДМК 3 и 4 располагаются под площадью ворот следующим образом. ПДМК 4 находятся под линией 20 ворот и вдоль нее между стойками 5 ворот, а ПДМК 3 - под остальной площадью ворот, ограниченной задними поперечными трубами 8 и задней продольной трубой 9 ворот. ПДМК 3 уложены рядами, параллельными ряду, составленному из ПДМК 4, причем расстояние l между рядом ПДМК 4 и ближайшим к нему рядом ПДМК 3 выбирается из следующих соображений.

В футболе считается, что мяч побывал в воротах, если он полностью пересек линию 20 ворот. Поэтому чувствительность ПДМК 3 и 4 и расстояние l должны быть выбраны так, чтобы при полном пересечении мячом линии 20 ворот первым сработал ПДМК 3, а при неполном пересечении - ПДМК 4.

Дно, боковые и задняя часть МК 16 оклеены резиной 15 для предотвращения передачи механических нагрузок на него снизу, сбоку и сзади, причем верхние кромки резины 15 выступают над поверхностью МК 16 на расстояние h, что соответствует их расположению на уровне земли 13. Передняя часть МК 16, на которой закреплены ПДМК 4, оклеена резиной, верхняя кромка которой совпадает по высоте с верхней кромкой МК 16. Последний лежит на бетонном основании 14, вкопанном в землю 13 на определенном расстоянии Н от ее поверхности и имеющем форму поддона для фиксации МК 16 в определенном положении. На МК 16 насыпается земля 13 слоем определенной толщины h, на которой после засева вырастает травяной покров 12.

Входы элемента ИЛИ 27 связаны с выходами ПДМК 1, входы элемента ИЛИ 28 - с выходами ПДМК 2, входы элемента ИЛИ 29 - с выходами ПДМК 3, при этом число входов элемента ИЛИ 29 равно числу ПДМК 3, входы элемента ИЛИ 30 - с выходами ПДМК 4, при этом число входов элемента ИЛИ 30 равно числу ПДМК 4. Выход элемента ИЛИ 27 связан с S-входом RS-триггера 31, выход последнего - с первым входом элемента И 32, который является инверсным и через линию задержки 33 со своим R-входом. Выход элемента ИЛИ 28 связан через линию задержки 34 с вторым входом элемента И 32, выход элемента ИЛИ 29 - через линию задержки 35 с первым входом элемента И 36, выход элемента ИЛИ 30 - с S-входом RS-триггера 37, выход которого связан с вторым входом элемента И 36, последний является инверсным, и через линию задержки 38 со своим R-входом. Выход элемента И 32 связан с S-входом RS-триггера 39, выход которого соединен с первым входом элемента И 40 и через линию задержки 41 со своим R-входом. Выход элемента И 36 связан с вторым входом элемента И 40, выход которого связан с S-входом RS-триггера 42. Выход последнего соединен с входом индикатора 43, управляющим его включением, и через линию задержки 44 со своим R-входом. При этом логическая "1" на выходе RS-триггера 42 включает индикатор 43, а лог. "0" - выключает его. Величина времени задержки линий задержки 33, 38 и 41 равна максимальному значению из трех времен. Первое из этих времен является временем, за которое амплитуда колебаний стойки 5 ворот после самого сильного удара по ней мячом падает ниже порога срабатывания ПДМК 1. Второе - временем, за которое амплитуда колебаний перекладины 6 ворот после самого сильного удара по ней мячом падает ниже порога срабатывания ПДМК 2. Третье - временем, за которое амплитуда колебаний МК 16 и покрывающего его травяного покрова 12 после самого сильного удара по нему мячом падает ниже порога срабатывания ПДМК 3 и 4. Величины времени задержки линий задержки 34 и 35 равны времени включения RS-триггеров 31 и 37 соответственно.

Величина времени задержки линии задержки 44 равна времени, необходимому для того, чтобы судья матча заметил, что индикатор 43 зажегся. Линия задержки 34 предназначена для того, чтобы компенсировать задержку в RS-триггере 31 и сохранить разницу во времени срабатывания датчиков 1 и 2. Линия задержки 35 предназначена для того, чтобы компенсировать задержку в RS-триггере 37 и сохранить разницу во времени срабатывания датчиков 4 и 3.

УИВВ работает следующим образом.

При включении питания выходные сигналы ПДМК 3 и 4 равны нулю, RS-триггеры 31, 37, 39 и 42 за счет обратных связей обнулены, индикатор 43 не горит.

При попадании мяча в перекладину 6 первым срабатывает один из датчиков 2, который находится ближе к месту удара. Сигнал от датчика 2 через элемент ИЛИ 28, линию задержки 34 и элемент И 32 поступает на S-вход RS-триггера 39 и включает его. Если мяч отскакивает от перекладины 6 в площадь ворот, тогда первым срабатывает один из датчиков 3, сигнал с которого через элемент ИЛИ 29, линию задержки 35 и элемент И 36 поступает на второй вход элемента И 40 и вместе с сигналом с выхода включенного RS-триггера 39 формирует на выходе элемента И 40 логическую "1", которая поступает на S-вход RS-триггера 42 и включает его. Лог. "1" с выхода триггера 42 включает индикатор 43. Через время задержки линии задержки 44 RS-триггер 42 выключается, а индикатор 43 гаснет.

В ситуации, когда мяч от перекладины 6 отскакивает на линию ворот или в поле вблизи линии ворот, первым срабатывает один из датчиков 4, сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 30 поступает на S-вход RS-триггера 37 и включает его. Лог."1" с выхода RS-триггера 37 запирает элемент И 36 и в течение времени задержки линии задержки 38 не позволяет пройти лог."1" с датчиков 3 на вход элемента И 40, чтобы включить RS-триггер 42 и затем индикатор 43. Сигнал на выходах датчиков 3 может в этой ситуации возникнуть вследствие того, что после удара мяча о грунт в нем возникает ударная волна, которая распространяется от места падения мяча в разные стороны. Амплитуда этой волны уменьшается по мере удаления, а также в течение времени. Однако она может оказаться в площади ворот, достаточной для срабатывания датчиков 3. Через время задержки линии задержки 38 RS-триггер 37 выключается и отпирает элемент И 36. К этому моменту колебания в грунте, МК 16, перекладине 6 и стойках 5 ворот затухает настолько, чтобы не произошло ложного срабатывания системы, RS-триггеры 31 и 39 выключаются, если они были включены. УИВВ готово к дальнейшей работе.

В ситуации, когда мяч от перекладины 6 отскакивает настолько далеко в поле, что не срабатывает ни один датчик, RS-триггер 39 выключается через время задержки линии задержки 41 за счет обратной связи через линию задержки 41.

При попадании мяча в стойку 5 ворот первым срабатывает один из датчиков 1. Сигнал от датчика 1 через элемент ИЛИ 27 поступает на S-вход RS-триггера 31 и включает его. Лог."1" с выхода RS-триггера 31 запирает элемент И 32 и в течение времени задержки линии задержки 33 не позволяет пройти лог."1" с датчиков 2 на S-вход RS-триггера 39, чтобы включить его и индикатор 43. Сигнал на выходах датчиков 2 может в этой ситуации возникнуть вследствие того, что после удара мяча о стойку 5 ворот в этой стойке возникает ударная волна, которая распространяется вдоль нее и далее по перекладине 6 ворот. Амплитуда этой волны уменьшается по мере удаления, а также в течение времени. Однако она может оказаться в месте установки датчиков 2 достаточной для их срабатывания. Через время задержки линии задержки 33 RS-триггер 31 выключается и отпирает элемент И 32. К этому моменту колебания в стойках 5 ворот, перекладине 6, грунте и МК 16 затухают настолько, чтобы не произошло ложного срабатывания системы, RS-триггеры 39 и 42 выключаются, если они были включены. УИВВ готова к дальнейшей работе.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ ВЗЯТИЯ ВОРОТ В ФУТБОЛЕ, содержащее мишень в виде ворот с установленными на них датчиками ударов мяча, выходами подключеными через блок управления к индикатору, отличающееся тем, что датчики ударов мяча выполнены в виде пьезоэлементов и установлены в местах стыка перекладины и стоек ворот с тыльной стороны и в площади ворот.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый RS - триггеры, первую, вторую, третью, четвертую, пятую и шестую линии задержки, первый, второй, третий элементы И, причем входы первого, второго, третьего и четвертого элемента ИЛИ являются входами блока управления, выход первого элемента ИЛИ через первый RS-триггер подключен к первому инверсному входу первого элемента И, к которому подсоединен вход первой линии задержки, выходом подключенной к R-входу первого RS-триггера, выход второго элемента ИЛИ через вторую линию задержки подключен к второму входу первого элемента И, выходом соединенного с S-входом третьего RS-триггера, выход которого подключен к пятой линии задержки и первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с S-входом четвертого RS-триггера, выход которого подключен к шестой линии задержки и является выходом блока управления, причем выходы пятой и шестой линий задержки подключены соответственно к R-входам третьего и четвертого RS-триггеров, а выход третьего элемента ИЛИ через третью линию задержки подключен к первому входу второго элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к S-входу второго RS-триггера, выходом соединенного с четвертой линией задержки и с вторым инверсным входом второго элемента И, выходом подключенного к второму входу третьего элемента И, а выход четвертой линии задержки подключен к R-входу второго RS-триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5