Устройство для исследования динамики силовых движений

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения структуры силовых движений, и может быть использовано для оценки двигательных возможностей человека, а также в качестве тренажера для развития быстроты и точности воспроизведения дозированных усилий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения быстроты и точности воспроизведения усилий на заданном уровне от максимально развиваемого под зртельным самоконтролем и по памяти. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вычитатели 16 и 18, цифроаналоговый преобразователь 22, делитель напряжения 23,осциллограф 24, коммутатор 17, преобразователь 20 двоичного кода в двоично-десятичный код, пульт управления 19. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 А 61 В 5/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР (21) 4221016/28-14 (22) 02.04.87 (46} 23 ° 04.89. Бюл. Ф 15 (71) Литовский государственный институт физической культуры (72) Б.И.Гутник, А.Р.Навалинскас и И.И.Скирюс (53} 531. 781 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1049763, кл. А 61 В 5/22, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ СИЛОВЫХ ДВИЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения структуры силовых движений, и может быть использовано для

ÄÄSUÄÄ 1473750 А1 оценки двигательных возможностей человека, а также в качестве тренажера для развития быстроты и точности воспроизведения дозированных усилий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения быстроты и точности воспроизведения усилий на заданном уровне от максимально развиваемого под зрительным самоконтролем и по памяти.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вычитатели

16 и 18, цифроаналоговый преобразователь 22, делитель напряжения 23, осциллограф 24, коммутатор 17, преобразователь 20 двоичного кода в двоично-десятичный код, пульт управления

19. 8 ил.

1473750

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения структуры силовых движений, и может быть использовано для оценки двигательных возможностей человека, а также в качестве тренажера для развития быстроты и точности воспроизведения дозированных усилий.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем измерения бьк:троты и точности воспроиэцедения усилий на заданном уровне от максимально развиваемого под зрительным самоконтролем или по памяти. 15

Йа фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — схема пульта управления; на фиг.3 - схема согласующего каскада; на фиг.4 - временные диаграммы работы согласующего 2р каскада; на фиг.5 — преобразователь физического усилия в электрический сигнал; на фиг.6 — временные диаграммы работы устройства; на фиг,7 - схе" ма формирователя импульса момента на- 25 чала приложения усилия; на фиг.8— схема формирователя импульса момента достижения максимального значения усилия.

Устройство содержит (фиг.1) пре- 3О образователь 1 физического усилия в электрический сигнал, который через усилитель 2 и согласующий каскад 3 соединен с формирователем 4 импульса момента начала приложения усилия и с формирователем 5 импульса момента достижения максимального значения усилия, регистры 6-10, источник 11 сигнала раздражения, ждущий мультивибратор 12, выход которого соединен с 40 первым управляющим входом двоичного счетчика 13, на вход которого поступает сигнал с генератора 14 меток времени, двухпозиционный переключателя 15, подвижный контакт которого

45 соединен с выходом формирователя 5, а неподвижные контакты — с управляющими входами регистров 6 и 7, вычитатель 16, на.первый и второй входы которого поступают сигналы соответственно с выхода регистров 9 и 10, а выход вычитателя 16 соединен с шестым входом коммутатора 17, на третий вход которого поступает сигнал с выхода вычитателя 18, первый и второй входи которого соответственно соединены с выходами регистров 7 и 8, пулвт 19 управления, первый выход которого через преобразователь 20 двоичного кода и двоично-десятичный код соединен с цифровым индикатором

21, цифроаналоговый преобразователь

22, вход которого соединен с выходом регистра 6, а выход через делитель

23 напряжения с первым входом осцил лографа 24 и с первым неподвижным контактом двухпозиционного переключателя 25, подвижный контакт которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 26, а второй неподвижный контакт — с выходом усилителя

2 и через замыкающий переключатель

27 с вторым входом осциллографа 24, сигнал с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 26 поступает на входы регистров 6-8, а с второго выхода — на первые управляющие входы формирователей 4 и 5, вторые управляющие входы которых и второй управляющий вход счетчика 13 соединены с четвертым выходом пульта 19 управления, второй выход которого соединен с входом источника 11 сигнала раздражения и входом ждущего мультивибратора 12, а третий выход — с управляющим входом регистра 8, выход счетчика 13 соединен с входами регистров

9 и 10, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами формирователей 4 и 5, второй выход формирователя 4 соединен с третьим входом формирователя 5, выходы регистров 6,7,9 и 10 соединены соответственно с первым, вторым, четвер тым и пятым входами коммутатора 17.

Пульт 19 управления (фиг.2) содержит psa двухпозиционных переключателя 28 и 29, однопоэиционные кнопки 30-35 RS-триггер 36, ждущие мультивибраторы 37-39, RS-триггер 40, приоритетный шифратор 41, D-триггеры

42 с общим входом синхронизации.

Согласующий каскад 3 (фиг.3) содержит последовательно соединенные фильтр 43 низких частот и дифференциатор 44.

Формирователь 4 импульсов момента начала приложения усилия (фиг.7) идентичен по своей структуре формирователю 5 импульса момента достижения максимального значения усилия (фиг.8).

Формирователь 4 содержит компаратор

45, логический элемент И 46, ждущий мультивибратор 47, работающий от положительного перепада напряжения, . триггер 48. Формирователь 5 также содержит компаратор 49, логический з 147375 элемент И 50, ждущий мультивибратор

51 и триггер 52.

Преобразователь физического усилия в электрический сигнал (фиг.5) выполнен на основе динамометра Розенб5 лата, на силовой пружине 53 которого наклеены четыре тензодатчика 54, соединенные по мостовой схеме, сигнал с выхода которой поступает на вход усилителя 2 .

Устройство работает следующим образом.

На первом этапе измерений, когда определяются параметры максимально развиваемого усилия (время двигатель ной реакции, время нарастания и величина максимального усилия), с нажатием кнопки 28 пульта управления 19 (фиг.2) на прямом выходе триггера 36 появляется положительный фронт импульса, который запускает ждущий мультивибратор 38. Полученный сигнал сбрасывает двоичный счетчик 13 (фиг.1) в нулевое состояние и устанавливает инверсные выходы триггеров 48 и 52 (фиг.7 и 8) в единичное состояние.

При отпускании кнопки 28 на инверсном выходе триггера 36 появляется положительный фронт импульса, который запускает ждущий мультивибратор 37, сигнал с выхода которого включает источник 11 сигнала раздражения и запускает ждущий мультивибратор t2 сигнал с выхода которого поступает на управляющий вход двоичного счетчи- 35 ка 13 и разрешает начало отсчета импульсов от генератора 14 меток времени. В момент приложения усилия электрический сигнал с выхода преобразователя 1 через усилитель 2 и сог- 4ц ласующий каскад поступает на компаратор 45 (фиг.7), который сравнивает производную сигнала усилия с нулевым уровнем.

Когда производная больше нуля, на прямом выходе компаратора 45 появляется логическая "1", которая разрешает пропустить логическому элементу

И 46 на выход импульс "Конец преобразования" от аналого-цифрового преоб- 5О разователя 26 (фиг.1), который передним фронтом запускает ждущий мультивибратор 47. С выхода последнего импульс, соответствующий моменту приложения усилия, поступает на вход 55 разрешения записи регистра 9, в котором с выхода счетчика 13 записыва. ется сигнал в виде двоичного кода, 0

4 соответствующий времени tä р двигательной реакции. В момент окончания импульса положительный перепад с инверсного выхода ждущего мультивибратора

47 (фиг. 7) поступает на тактируемый вход триггера 48, на инверсном выходе которого логический "0" блокирует, пропуск импульсов "Конец преобразования" от аналого-цифрового преобразователя 26 через элемент И 46, а потенциал логической "1" с прямого выхода триггера 48 поступает на третий управляющий вход формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия. В момент достижения максимального усилия производная сигнала усилия приближается к нулю (фиг.43) и на инверсном выходе компаратора 49 (фиг.8) появляется логическая "I" которая разрешает пропуск импульса "Конец преобразования" аналого-цифрового преобразователя 26 через логический элемент И 50 на вход ждущего мультивибратора 51, работающего от положительного перепада напряжения. Импульс на прямом выходе ждущего мультивибратора 51, соответствующий моменту времени достижения максимального усилия, поступает на вход разрешения записи регистра 10 (фиг.1), в котором с выхода счетчика 13 записывается сигнал в виде двоичного кода, соответствующий времени достижения максимального усилия. Выходные сигналы t *q и регистров 9 и 10 поступают на соответствующие входы вычитателя 16, . который определяет разность между ними, т.е. время t q нарастания усилия.

В момент достижения максимального усилия через переключатель 15 выходной сигнал формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия поступает на вход разрешения записи регистра 6, в котором с выхода аналого-цифрового преобразователя 26 записывается код, соответствующий максимальномс значению

Р „, усилия, триггеры 48 и 52 блокируют логические элементы И 46 и 50, (фиг.7 и 8) . Код с выхода регистра 6 преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 22. в аналоговый сигнал и делится делителем 23 напряжения в заданное количество раз n=1 — 10. На выходе делителя 23 напряжения появля10

30

5 14

F маис ется сигнал заданного усилия — —— п поступающий на первый вход осциллографа 24 и фиксируемый в виде светящегося луча на его экране (фиг.6).

Отображение результатов первого этапа измерений производится на цифровом индикаторе 21 следующим образом. На пульте 19 управления (фиг.2) при нажатии на одну из кнопок 30-35, которые подключены к входам приоритетного шифратора 41, íà его выходе появляется код, соответствующий номеру нажатой кнопки. Этот код записывается в три D-триггера 42 с общим входом синхронизации, с выходов А которых снимаются сигналы управления коммутатором 17. На вход индикатора

21 (фиг.1) с выхода коммутатора 17 через преобразователь 20 двоичного кода в .двоично-десятичный код с выходов регистров 6,9 и 10 и с выхода вычитания 16 последовательно выводятся значения кодов, соответствующих времени t zz двигательной реакции, времени t»„, достижения максимального усилия, амплитуде F максимального усилия, времени t нарастания усилия, Во время второго этапа измерений производится тестирование воспроизведения заданного усилия под зритель: ным контролем испытуемого. Переключатель 15 переводится в положение, при котором выход формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия соединяется с входом разрешения записи регистра

7, а переключатель 27 замыкается, соединяя выход усилителя 2 с вторым входом осциллографа 24. Нажатием кнопки 28 (фиг.2) счетчик 13 устанавливается в нулевое состояние, инверс,ные выходы триггеров 48 и 52 (фиг.7 и 8) в единичное состояние. После ,отпускания кнопки 28 формируется звуковая или световая команды источником 11 сигнала раздражения, по которой испытуемый должен воспроизводить

Fи скс заданное усилие ††-, совмещая на экране осциллографа 24 луч, соответствующий развиваемому усилию F Ä, с

Р макс уровнем заданного усилия F = б (фиг.6). Положение луча заданного

3 Р макс

1уровня усилия -- — - определяется и

73750 6 сигналом на выходе делителя 23 напряжения, а положение луча развиваемого усилия сигналов на выходе усилителя

2, который поступает на второй вход осциллографа 24 через замкнутый переключатель 27. Компараторы 45 и 49, логические элементы И 46 и 50, триггеры 48 и 52 на этом этапе работают так же, как и на первом этапе измерений, а импульс момента достижения максимального усилия с выхода ждущего мультивибратора 51 через переключатель 15 (фиг.1) поступает на вход разрешения записи регистра 7, в котором запоминается воспроизведенное значение усилия. После этого переключатель 25 устанавливается в положение, соединяющее выход делителя 23 напряжения с измерительным входом аналого-цифрового преобразователя 26, на выходе которого появляется код, соответствующий заданному значению

РИлакс — — — усилия который запоминается в и

9 регистре 8, вход разрешения записи которого управляется с пульта 19 управления. При замыкании кнопки 29 (фиг.2) триггер 40 формирует положительный перепад напряжения, который запускает ждущий мультивибратор 39, импульс на выходе которого разрешает запись в регистр 8. Ошибка между заF маис данным — — - и воспроизведенным усни

35 лием определяется при помощи вычитателя 18, на входы которого поступают сигналы с выходов регистров 7 и 8.

Через коммутатор 17 значение воспроизведенного усилия F„ записанное в

40 регистре 7, и величина ошибки между

Рмакс заданным — — — и воспроизведенным F и

1 усилием с выхода вычитателя 18 последовательно выводятся на цифровой ин45 дикатор 21. Кроме этого, на цифровой индикатор 21 выводятся значения t „ „, Н, и1 °

Третий этап измерений, во время которого производится тестирование

50 воспроизведения заданного усилия по памяти, осуществляется аналогично второму этапу, но переключатель 27 разомкнут, и сигнал с усилителя 2 не поступает на вход осциллографа 24, 55 т.е. луч развиваемого усилия на экране осциллографа отсутствует и испытуемый ориентируется только по двигательной памяти, при воспроизведении заданного уровня усилия °

1473750

Формула изобретения

Устройство для исследования динамики силовых движений, содержащее преобразователь физического усилия в электрический сигнал, который через ! усилитель подключен к входу согласующего каскада, выход которого соединен с входом формирователя импульса момента начала приложения усилия и входом формирователя импульса момента достижения максимального значения усилия, источник сигнала раздражения, ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первым управляющим входом двоичного счетчика, цифровой индикатор, переключатели,, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входами первого, второго и третьего регистров, четвертый и пятый регистры, генератор меток времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения быстроты и точности воспроизведения усилия на заданном уровне от максимально развиваемого под зрительным самоконтролем или по памяти, в него введены первый и второй вычитатели, коммутатор, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код, цифроаналоговый преобразователь, де-литель напряжения, осциллограф и пульт управления, причем первый выход пульта управления подсоединен к управляющему входу коммутатора, второй выход — к источнику сигнала раз дражения и ждущему мультивибратору, 1 третий выход — к управляющему входу третьего регистра,. а четвертый вью . ход — к второму управляющему входу двоичного счетчика и к вторым управляющим входам формирователей импульсов моментов начала приложения усилия и достижения максимального значения усилия, первые управляющие входы ко-! торых подсоединены к второму выходу аналого-цифрового преобразователя, первым выходом подсоединенного к входам первого, второго и третьего регистров, выходы которых соответственно соединены с входом цифроаналогового преобразователя и с первым и вторым входами второго вычитателя, а управляющие входы первого и второго регистров подсоединены к неподвижным контактам первого двухпозиционного переключателя, подвижный контакт которого соединен с управляющим входом пятого регистра и выходом формирователя импульса момента достижения максимального значения усилия, третий управляющий вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульса момента начала приложения усилия, первым выходом соединенного с управляющим входом четвертого регистра, вход которого подсоединен к входу пятого регистра и выходу двоичноg5 го счетчика, входом соединенного с выходом генератора меток времени, а выходы четвертого и пятого регистров соединены соответственно с первым и вторым входами первого вычитателя, а цифроаналоговый преобразователь через делитель напряжения подсоединен к пер" вому входу осциллографа и к первому неподвижному контакту второго двухпозиционного переключателя, подвижный контакт которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а второй неподвижный контакт — с выходом усилителя и через замыкающий переключатель с вторым входом осциллографа, выходы первого и второго вычитателей, а также выходы первого, второго, четвертого и пятого регистров через коммутатор и преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код соединены с цифровым индикатором.

1473750

1473750

1473750

Фиг. 7

Составитель И.Лисица

Техред Л.Сердюкова Корректор, N.Ïoæo

Редактор F.,Ïàïï

Заказ 1819/2 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул . Гагарина, 101