PRÜFVORRICHTUNG FÜR OBERFLÄCHEN, DIE GEGENSTAND VON
AUFPRALLEN SIND
TECHNISCHER BEREICH
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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung für
Oberflächen, so wie Spielplatzoberflächen und ähnliches, die
potentiell Gegenstand von Aufprallen durch Menschen sind.
Genauer bezieht sich die Erfindung auf eine
Oberflächenelastizitätsprüfvorrichtung (surface resiliency tester device) mit
einem Wandlermodul zum Messen der Beschleunigung, die bei
Aufprall des Moduls auf die Oberfläche entsteht, und mit
einem Elektronikmodul, welches die Beschleunigung basierend auf
den Messungen, die durch das Wandlermodul vorgenommen werden,
berechnet.
TECHNISCHER HINTERGRUND
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Jedes Jahr werden viele Tausende von Kindern und Erwachsenen
auf Spielplätzen und öffentlichen und privaten Erholungs- und
Sporteinrichtungen durch Stürze auf nicht geeignet
vorbereitete Oberflächen verletzt. Prozesse, in welchen der
Schadensersatz mehrere Millionen Dollar erreicht, sind üblich, wo
Spielplatzunfälle passiert sind. Versicherungsunternehmen
sind viel selektiver bei der Gewährung der Absicherung und
verweigern in manchen Fällen Gewährleistungsschutz für
Einrichtungen.
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Gemäß der US-Verbraucher-Produkt-Sicherheitskommission (U. S.
Consumer Product Safety Commission) werden jedes Jahr mehr
als 150.000 Menschen auf Spielplätzen in den Vereinigten
Staaten verletzt. Die Notwendigkeit nach einer systematischen
und einheitlichen Vorrichtung zum Bewerten des
Oberflächenmaterials und, um behinderten Personen den Zugang zu
Spielplätzen zu ermöglichen, wurde durch das Erlassen des
Amerikani
schen Mit-Behinderten-Gesetzes (American With Disabilities
Act) weiter gesteigert.
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Es gibt ein gesteigertes Bewußtsein hinsichtlich der
Notwendigkeit nach Spielplatzsicherheit nicht nur wegen der
Rechtsstreitigkeiten und wegen des direkten Eingreifens der
Regierung sondern auch weil Einrichtungen erkennen, daß etwas
getan werden muß.
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In vielen Fällen gibt es Materialien, die derzeit existieren,
die Kinder und Erwachsene geeignet vor Schäden bewahren.
Einige vorgeschlagene Verfahren, diese Materialien zu prüfen
sind jedoch extrem teuer und andere sind relativ billig.
Keine einheitlichen Richtlinien existieren in bezug auf Menge
und Dicke des Materials, um den angestrebten Sicherheitspegel
der Beschleunigung im Falle eines Sturzes zu reduzieren.
Dementsprechend muß jede Installation wenn sie installiert ist
und nach einiger Zeit bewertet werden, da dauernde Benutzung
durch Spielplatzbenutzer die Eigenschaften der installierten
Oberfläche ändern kann.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Eignung
von Spielplatz-, Erholungs- und Sporteinrichtungsoberflächen
wurde in dem US-Patent 4,856,318 von HOGAN et al zur
Verfügung gestellt. Die Vorrichtung weist ein Wandlermodul
bestehend aus einem Aufprallkopf und einem Wandler auf, das in der
Lage ist, Aufprallkräfte in elektrische Signale umzuwandeln.
Die Vorrichtung weist auch ein Elektronikmodul auf, die das
elektrische Signal von dem Wandler erfaßt, es verarbeitet und
in einen numerischen Ablesewert umwandelt. In dem HOGAN
Patent ist ein Wandler an einer Aufprallkopf-Masse entlang
einer vertikalen Mittenlinie, die auf oder leicht oberhalb des
Schwerpunkts liegt, befestigt. Der Wandler erzeugt im Moment
des Aufpralls ein elektrisches Ausgangssignal, das
proportional zu dem Spitzen-Aufschlagsbeschleunigungspegel (peak
impact G-level) ist. Dieses Signal wird bei seinem Spitzenwert
erfaßt und weiterverarbeitet, um das Signal in eine
Beschleunigungspegel-Anzeige (G-level indication) umzuwandeln.
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Vorrichtungen der in dem HOGAN Patent beschriebenen Art waren
zumindest für das vorläufige Abtasten der Daten erfolgreich.
Jedoch ist die Vorrichtung aus verschiedenen Gründen
ernsthaft beschränkt. Als erstes ist sie sehr richtungsorientiert
und erzeugt keinen genauen Ablesewert, außer der Fall ist
vollständig entlang der senkrechten Achse. Außerdem gibt es
häufig wesentliche Abweichungen in der Oberflächenebenheit.
Als Ergebnis gibt es wirklich keinen Weg, sicher zu sein, daß
der Fall innerhalb der linearen Grenzen der Vorrichtung
stattgefunden hat. Mehrfaches Fallenlassen wird im
allgemeinen einen einheitlichen oder durchschnittlichen Ablesewert
erzeugen, wenn die Fälle (drops) alle innerhalb ±5% der
Vertikalen sind. Wenn die Oberfläche jedoch nicht genau
horizontal ist sind sogar genau senkrechte Fälle nicht geeignet,
akzeptable Daten zu erzeugen.
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Es wurde nun herausgefunden, daß das reine Messen der
Gravitationskraft, die bei dem Aufprall einer Vorrichtung auf eine
Oberfläche entsteht, ohne in der Lage zu sein, die
Information zu aussagekräftigen auswertbaren Ergebnissen zu
verarbeiten, nicht genug ist, um die Oberfläche vollständig zu
bewerten. Zum Beispiel ist zusätzlich zu der maximalen
Gravitationskraft, die während des Aufpralls auftritt, die Dauer des
Aufpralls auch von Interesse. Im speziellen ergibt die
Gravitationskraft als Funktion der Aufpralldauer etwas, das als
Bedenklichkeitsindex (severity index) (SI) bekannt ist,
welches die gemessene Kraft dividiert durch die Zeitdauer ist,
die benötigt wird, um die maximale Aufprallkraft zu erzeugen.
Das Spielplatzsicherheitshandbuch der Verbraucher-Produkt-
Sicherheitskommission der Vereinigten Staaten (Unites States
Consumer Product Safety Commission Playground Safety
Handbook) empfiehlt nun eine Oberflächenelastizität von 200 g,
einen SI von 1.000 und einen Kopfverletzungskriterium-Wert
(head injury criteria value) (HIC) von 1.000. Während die
Be
rechnung eines HIC-Wertes für einen gegebenen Fall (drop)
komplizierte mathematische Operationen erfordert, wäre es
wünschenswert, die für solche Berechnungen notwendigen
Messungen durchzuführen und, hoffentlich, in der Lage zu sein
ausreichend Daten für die Reihe der Berechnungen zu
speichern.
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Dementsprechend ist es das Ziel dieser Erfindung eine
Prüfvorrichtung für Oberflächen, die Gegenstand von Aufprallen
sind, zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist
reproduzierbare genaue Daten in bezug auf den Aufprall zu erzeugen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine solche
Prüfvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Änderungen in der
Beziehung der Oberfläche zu der Horizontalen ausgleichen
kann.
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Ein weiteres Ziel ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, welche in der Lage ist, die Daten, die erforderlich
sind um spezielle Kopfverletzungskriterien, wie sie durch
verschiedene Regierungs- und Sicherheitsagenturen gefordert
sind, zu messen und zu speichern. Andere Ziele werden sich im
folgenden zeigen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wurde nun herausgefunden, daß die oben genannten und
andere Ziele der vorliegenden Erfindung in folgender Weise
erreicht werden. Im besonderen wurde eine verbesserte
Prüfvorrichtung für Oberflächen, die Gegenstand von Aufprallen sind,
herausgefunden. Die Vorrichtung enthält ein Wandlermodul und
ein Elektronikmodul, die zusammenwirkend miteinander
verbunden sind. Das Wandlermodul weist einen Aufprallkopf für einen
Aufprall im allgemeinen entlang der z-Achse einer durch eine
x- und y-Achse definierten Oberfläche auf. Der Wandler weist
eine Beschleunigungsmesser-Vorrichtung auf, die entlang der
x-, y- und z-Achsen ausgerichtet ist, zum Erzeugen einer
Aus
gangsspannung die proportional zu der Beschleunigung in jeder
dieser Achsen bei einem Aufprall des Aufprallkopfs auf die
Oberfläche ist. Das Elektronikmodul erhält seine eigene
elektrische Energie von einer Spannungsquelle und weist eine
Computervorrichtung auf, die von der Spannungsquelle versorgt
ist, um die Ausgangsspannung vektoriell zu addieren, um die
Beschleunigung des Wandlermoduls beim Aufprall unabhängig von
der tatsächlichen Ausrichtung des Aufprallkopfs zu der
Oberfläche zu ermitteln.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das
Wandlermodul einen axial ausgerichteten Griff und einen geformten
Aufprallkopf für einen Aufprall im allgemeinen in der z-Achse
einer durch eine x- und y-Achse definierten Oberfläche. Der
Aufprallkopf umfaßt einen Beschleunigungsmesser, welcher ein
Analogsignal erzeugt, das proportional ist zu der in jeder
einzelnen Achse bei einem Aufprall ermittelten Kraft. Dieses
Signal wird durch das verbindende, elektrisch leitende Kabel
zu dem Elektronikmodul übertragen, welches das Analogsignal
verstärkt und in ein Digitalsignal umwandelt. Das
Elektronikmodul weist auch einen Computer zusammen mit einer
Tastaturvorrichtung auf, um Eingaben in den Computer zu ermöglichen.
Eine Anzeigevorrichtung steht ebenfalls zur Verfügung, so daß
die Ausgabe und andere Informationen von dem Computer während
des Tests visuell überprüft werden können. Eine alternative
Vorrichtung für die Verbindung zwischen den zwei Modulen ist
die Verwendung einer Funkvorrichtung, um die Daten von dem
Aufprall- oder Wandlermodul zu dem Computer zu übertragen.
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Der Computer ist vorzugsweise daran angepaßt, die
aufbereiteten Digitalsignale (conditioned digital signals) zu
überwachen und Daten bei Erkennen einer anfänglichen Beschleunigung
oberhalb eines vorgegebenen Wertes zu sammeln. Dieser erzeugt
dann einen Datenstrom für den Aufprall, um die Berechnung von
Kopfverletzungskriterien aus dem Datenstrom zu ermöglichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform überwacht der Computer
die aufbereiteten Signale durch Aufnahmen einer Vielzahl von
Abtastwerten pro Sekunde für jede Achse, wie z. B. 10.000
Abtastwerte pro Sekunde pro Achse, und speichert danach Daten
für eine Zeitdauer, die eine vorgegebene Periode, z. B. eine
Millisekunde, bevor das Signal einen vorgegebenen Wert
übersteigt, beginnt bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, wieder
z. B. eine Millisekunde, nachdem das Signal unter einen
vorgegebenen Wert zurückgeht. Diese Sammlung von Daten bildet
eine Fall-Datenbank (drop data base). Bei einer
Ausführungsform ist es erwünscht, den Computer die Fall-Datensammlung
(drop data collection) in Zeitintervallen durchsuchen zu
lassen, um den Zeitpunkt der maximalen Beschleunigung pro
Zeiteinheit zu ermitteln. Gleichzeitig ist der Computer daran
angepaßt, die Fall-Datensammlung zu durchsuchen, um die
Spitzenbeschleunigung zu ermitteln. Beides, die maximale
Beschleunigung pro Zeiteinheit und die Spitzenbeschleunigung
können dann verwendet werden, um die
Kopfverletzungskriterien, SI und HIC, und andere nützliche Informationen zu
ermitteln. Die resultierenden Daten können auf dem Anzeigeschirm,
einschließlich in der Oszilloskopform als Kurve angezeigt
werden. Auf diese Weise kann der Test vor Ort visuell
ausgewertet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung und die
verschiedenen Merkmale und Details von deren Funktionsweise
und Aufbau werden im Folgenden vollständiger unter Bezug auf
die zugehörigen Zeichnungen ausgeführt, wobei:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung dieser
Erfindung ist, die die zwei Module dieser Erfindung und das
verbindende elektrische Kabel zeigt.
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung, das die Funktionsweise der zwei Module in
Zusammenwirkung zeigt.
GEEIGNETSTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Die Vorrichtung der vorlegenden Erfindung, die allgemein
durch die Bezugsziffer 10 in Fig. 1 dargestellt ist, besteht
aus einem Wandlermodul 11, welches für Fall-Tests (drop
testing) ausgebildet ist. Die Elastizität oder die Härte von
Spielplatz- oder Freizeitoberflächen oder -böden oder von
anderen Arten von Oberflächen oder Böden, bei denen der Zustand
der Oberflächen oder des Bodens der am meisten einfließende
Faktor in den Grad eines durch einen unfallbedingten Sturz
verursachten Traumas sein kann, wird geprüft. Ein Griff 13
steht zum Tragen des Wandlermoduls 11 und zum Ausrichten des
Moduls, bevor es für einen Aufprall auf die Oberfläche
losgelassen wird, zur Verfügung. Ein Elektronikmodul 17 ist
betriebsbereit mit dem Wandlermodul 11 durch ein elektrisch
leitendes Kabel 19 verbunden. Das Kabel 19 ist an dem
Wandlermodul 11 an einem Punkt nahe der Achse des Griffs 13
befestigt, um wenigstens ein Minimum an Störung des Wandlermoduls
11 zu bewirken, wenn es auf die zu testende Oberfläche fällt.
Auch aus diesem Grund besteht das Kabel aus einem
Spiralkabel, welches sich leicht ohne meßbaren Zug auf das
Wandlermodul ausdehnt.
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Das Wandlermodul 11 beinhaltet einen Drei-Achsen-
Beschleunigungsmesser-Wandler, welcher mit den x-, y- und z-
Achsen ausgerichtet ist. Die Achsen sind definiert durch die
Richtung des Falls auf die interessierende Oberfläche.
Speziell fällt das Wandlermodul unter der Schwerkraft in der z-
Achse auf eine Oberfläche, die durch eine x- und y-Achse
definiert ist. Der Beschleunigungsmesser 15 erzeugt eine
Ausgangsspannung, die proportional ist zu der Beschleunigung in
jeder dieser drei Achsen bei Aufprall des Aufprallkopfs des
Moduls 11 auf die Oberfläche. Diese Ausgangsspannung wird
über das Kabel 19 zu dem Elektronikmodul 17 übertragen,
welches in Fig. 1 als eine abgeschlossene Einheit dargestellt
ist, welche ein Display 27 und eine Tastatur 29 hat. Das
Modul 17 ist in Fig. 2 mehr im Detail dargestellt.
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Der Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser-Wandler 15, der bei der
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, ist ein piezoelektrischer Drei-Achsen-Wandler,
der von PCB hergestellt wird. Der Wandler 15 stellt eine
Ausgangsspannung in Form eines Analogsignals zur Verfügung,
welches proportional zu der bei dem Aufprall auftretenden Kraft
ist. Dieses Signal wird über eine Zeitdauer erzeugt und
repräsentiert die Beschleunigung von einer im Wesentlichen-
Ruheposition über den freien Fall, der einer Kraft
unterliegt, bis zum Aufprall, wenn das Wandlermodul die Oberfläche
trifft und zur Ruhe kommt.
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Die Analogsignale werden von dem Wandler 15 über das
Verbindungskabel 19 übertragen, um eine Eingabe für das
Elektronikmodul zur Verfügung zu stellen. Wie vorher angemerkt wurde,
können alternativ Funksignale verwendet werden. Ein Signal
wird zuerst durch einen freien Kanal-Eingangssignal-
Aufbereiter 21 der Klasse 1000 (free channel class 1000 input
signal conditioner) aufbereitet (conditioned), welches das
Signal zu einem 3-Kanal Analog-Zu-Digitalwandler 23
überträgt. Der Wandler 23 stellt dem Mikrocomputer 25 ein
aufbereitetes Signal zur Verfügung. Spannung für den dreiachsigen
Beschleunigungswandler 15 wird durch das Kabel 19 von einer
unten beschriebenen Spannungsquelle zur Verfügung gestellt.
Natürlich würde eine eingebaute Batterie benötigt werden,
wenn ein Sender verwendet wird.
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Der Beschleunigungswandler 15 ist ein piezoelektrischer
Beschleunigungsmesser, der zweckmäßigerweise in die Aussparung
in dem Wandlermodul 11 paßt, die dazu konstruiert ist, ihn
aufzunehmen. Die Vorrichtung erzeugt ein elektrisches Signal,
welches proportional ist zu der Beschleunigung oder
Verlangsamung, die der Wandler erfährt. Die Vorrichtung gibt eine
spezifische kalibrierte Anzahl von Millivolt pro Wert der
Schwerkraft aus. Eine konstante Stromquellendiode stellt
einen Strom von vier Milliampere zur Verfügung, um den
Ruhear
beitspunkt des Beschleunigungsmessers einzustellen. Wenn die
Vorrichtung eine Beschleunigung erfährt, variiert die
Spannung um einen Betrag äquivalent zu 0,01 Volt pro Einheit der
Schwerkraft. Diese Spannung ist das primäre Meßsignal und
wird wie unten beschrieben verarbeitet.
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Der besondere Mikrocomputer der in der hier beschriebenen
bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, ist ein Intel
80C188EB-Mikroprozessor, der die Microsoft Programmiersprache
C7 verwendet, um eine Kompatibilität mit leicht erhältlichen
IBM-kompatiblen Personalcomputern zu ermöglichen.
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Für jedes Beschleunigungsmessersignal, das von dem Wandler 15
kommt und mit einer Cut-Off-Frequenz von 100 Hz in dem
Aufbereiter 21 bandpaßgefiltert wird, ist die minimale Abtastrate
2000 Hz. Der Mikroprozessor besitzt eine Abtastrate von 10
kHz pro Kanal, was in einer zusammengenommenen Abtastrate von
30 kHz resultiert, wenn alle drei Kanäle betrachtet werden.
Diese Abtastrate war ausreichend für Berechnungen und war
noch innerhalb der Grenzen der Datenerfassung ohne
zeitbedingten Verlust.
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Bei der Kanalnotation wurde die z-Achse, senkrecht zu der
Aufpralloberfläche, für den Hauptzugriff und x für die Achse
parallel zu der Nebenachse der eiförmigen Ausgestaltung des
Wandlermodul-Aufprallkopfes 11 zugewiesen. Y ist, natürlich,
die Achse parallel zu der Hauptachse des Eis (ovoid). X und y
bilden eine Ebene, die parallel ist zu der
Aufpralloberfläche, so daß in den Fällen, in denen der Aufprall direkt in
Linie mit der z-Achse ist, alle Kräfte in dieser Achse sein
werden und die x- und y-Achse eine Null-Kraftkomponente haben
werden.
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Wenn ein Fall-Test gestartet wird, beginnt das System die
drei Eingangskanäle abzutasten und die nicht skalierten
digitalen Daten in einem Ring-Speicherpuffer (circular memory
buffer) der einen Teil des Mikrocomputers 25 bildet, zu
spei
chern. Die Daten von der z-Achse werden kontinuierlich
überwacht, um zu ermitteln, ob dessen Ausgang eine Verlangsamung
von 10g anzeigt. Wenn der 10g-Punkt detektiert wird, wird die
momentane Position des Puffers als der Beginn der Fall-Daten
markiert und der Aufprall wird als begonnen angenommen. Das
System fährt fort, die nächsten 190 Abtastwerte für jeden
Kanal aufzuzeichnen, wonach die Abtastung beendet wird. Der
Startpunkt des Puffers ist tatsächlich der 30. Abtastwert in
dem Puffer und dient als Nachtrigger-Überwachungsfunktion
(post-trigger view function). Der resultierende Datensatz
umfaßt 220 Punkte pro Kanal, was bei einer Abtastrate von 10
kHz zu einer Aufnahmezeit von 22 Millisekunden führt. Tests
haben gezeigt, das dies für die meisten Aufpralle ausreichend
Zeit ist, um auf die Kraft Null zurückzufallen.
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Die x- und y-Datenpunkte werden vektoriell auf einer Punkt-
Für-Punkt-Basis zusammengefaßt, um einen achsenfreien
Kraftvektor (off axis force vector) zu bilden, welcher wiederum zu
den z-Achsen-Daten, selbst ein Vektor, addiert wird, um einen
gesamten Aufprall-Kraftvektor zu erhalten. Die
Spitzengravitationskraft wird dann aus dem gesamten Kraftvektor mittels
eines einfachen Spitzen-Detektionsalgorithmus ermittelt. Der
Bedenklichkeitsindex (severity index) wird dann auch unter
Verwendung diskreter Methoden berechnet. Zuerst wird jeder
Punkt des Gesamtkraftvektors zur Potenz 2,5 erhoben und alle
220 Resultierenden werden summiert. Die Summierung wird dann
durch die Gesamtgruppe, 220 Millisekunden, dividiert, um den
Bedenklichkeitsindex zu erhalten. Der Winkel des Falls ist,
natürlich, der inverse Tangens des Außerhalb-der-Achse-
Fallvektors (off axis drop vector) und des z-Achsen-
Fallvektors (z-axis drop vector).
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Ein Mikroprozessor oder Computer 25 steht mit einem LCD-Text-
und Grafikdisplay 27 zur Verfügung. Eine Eingabe in den
Computer 25 wird mittels einer alphanumerischen Tastatur 29
getätigt. Innerhalb des Computers befindet sich eine
Echtzeituhr 31 und eine nichtflüchtige Datenspeicherreihe 33 (data
storage bank). Eine RS232-Kommunikationsschnittstelle für
einen Zugang zu einem Hilfscomputer (hast Computer) steht zur
Verfügung.
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Die vorliegende Erfindung bietet einen signifikanten Vorteil
in dem Spannungsversorgungsabschnitt der Vorrichtung nach
dieser Erfindung. Die Funktion der Spannungsversorgung ist
es, die Spannung einer Batterie in die verschiedenen
Spannungen, die von den Schaltungsanordnungen benötigt werden,
umzuwandeln. Eine wiederaufladbare Batterie 37 steht zur
Verfügung, die typischerweise eine 5-Zellen-Nickel-Cadmium-
Kopfbatterie (five cell nickel cadmium head battery) mit
einer Ausgangsspannung von 6 Volt ist. Die Nickel-Cadmium-
Batterien sind wiederaufladbar unter Verwendung einer
Batterieladeschaltung 39, welche Strom von einem Netzstecker 41
erhält. Um Genauigkeit sicherzustellen, ist es erforderlich,
daß die Spannungen, die von den verschiedenen Teilen der
Schaltungsanordnung benötigt werden, konstant bleiben, auch
wenn die Batterie während des Gebrauchs entladen wird. Um
dies zu erreichen, ist ein Gleichstrom-Zu-Gleichstrom-Wandler
43 verwendet. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform
ist ein Maxim MAX715 zusätzlich zu einem MAX630, welcher die
von den Beschleunigungsmessern benötigte 20 Volt Anregung
erzeugt, verwendet. Vielfachausgangsspannungen werden von dem
Wandler 43 über die Verbindung 45 für alle die
Schaltungsanordnungen zur Verfügung gestellt. Speziell benötigt der
Mikrocomputer 25 eine 5-Volt-Versorgung für sich und eine
angeschlossene Logik. 15 Volt und -5 Volt werden in dem
Aufbereiter 21 verwendet. Die Beschleunigungsmesser benötigen 20 Volt
und das LCD-Display 27 benötigt eine Spannungsversorgung von
-21 Volt. Sobald der Test abgeschlossen ist, können die Daten
über den Anschluß 47 zu einem Hilfscomputer übertragen
werden.
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Um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu
demonstrieren, wurde eine Anzahl von Tests unter Verwendung der in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen durchgeführt. Die
Vorrichtung wurde zuerst kalibriert durch Eingeben eines
Halb-Sinus-Signals bekannter Amplitude und Dauer. Für eine
solche Wellenform sind die Spitzenbeschleunigung, der SI- und
der HIC-Wert leicht zu berechnen.
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Die Halb-Sinuswelle wurde dann unabhängig jedem
Analog-Eingangskanal zugeführt, um den Spitzen SI- und HIC-Wert
anzuzeigen, welcher wiederum gegenüber den manuell berechneten
Ergebnissen verifiziert wurde. Die Halb-Sinuswelle wurde dann
den gekoppelten Kanälen zugeführt, um den
Vektorverarbeitungsalgorithmus zu verifizieren. Das Display stellte die Ausgabe
als Kurve dar.
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Schließlich wurde die Systemverifikation durchgeführt durch
Vergleichen der Aufpralldaten, die mittels der vorliegenden
Erfindung erhalten wurden, mit Daten, die mittels eines
bestehenden Labormodell-Aufpralltesters erhalten wurden.
Probefälle (sample drops) wurden durchgeführt von einem
unabhängigen Testservice unter Verwendung eines
Labormodell-Aufpralltesters aus Höhen von 0,91 m (3 Fuß), 1,83 m (6 Fuß) und 2,44
m (8 Fuß) auf zwei getrennte Materialien. Das erste war eine
0,61 m (two foot) quadratische, 5,08 cm (two inch) dicke
Gummimatte, typischerweise des Typs, wie sie für öffentliche
Spielplätze verwendet wird. Das andere Material war eine
Kiste mit Kies (pea gravel), 20,32 cm (eight inches) tief und
mit einer Fläche von 0,092 Quadratmetern (2 square feet).
Eine sehr zufriedenstellende Korrelation zwischen den Daten von
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung und den
Labortestdaten wurde erreicht.