Устройство для оценки физических параметров человека

 

Изобретение позволяет повысить точность измерения времени реакции и усилие тренирующегося. Устройство для оценки физических параметров человека содержит блок 35 набора, переключатели 1,2, счетчики 4,6 импульсов, индикаторы 5,7, датчики 9, формирователи 42, 19-23 сигналов, задающий генератор 12, тензометрический мост 13, преобразователь 38, делитель 14 частоты, накопительные элементы в виде конденсаторов 15, 16, регулируемый стабилизатор 24 тока, RS-триггеры 25-27, ключ 28, разделительные элементы 29, 30, элементы ИЛИ 8,32, элемент И-ИЛИ-НЕ 31, выполненный в виде элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, регулятор 33 уровня. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 63 В 69 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4349333/31-12 (22) 24.12.87. (46) 07.09.90. Бюл. № 33 (71) Всесоюзное специализированное научно-производственное объединение «Союзвузприбор» (72) А.В. Марков, К.С. Самудинов и В.С. Дахновский (53) 681.136 (088.8) (56) Патент (,ША № 4589848, кл. G 09 В 9/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕЛОВЕКА (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения времени реакции и усилие

„„SU„„1590083 A 1

2 тренируюшегося. Устройство для оценки физических параметров человека содержит блок 35 набора, переключатели 1, 2, счетчики 4, 6 импульсов, индикаторы 5, 7, датчики

9 — 11, формирователи 42 — 45, 19 — 23 с игн алов, задающий генератор 12, тензометрический мост 13, преобразователь 38 напряжениенапряжение, делитель 14 частоты, накопительные элементы в виде конденсаторов 15, l6, регулируемый стабилизатор 24 тока, RS-триггеры 25 — 27, ключ 28, разделительные элементы 29, 30, элементы ИЛИ 8, 32, элемент И-ИЛИ-НЕ.31, выполненный в виде элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, регулятор 33 уровня. 1 ил.

1590083

Изобретение относится к обла:ти технических средств обучения, например в спорте, играх, и может быть использовано для оценки физических параметров человека, в частности, для измерения и регистрации временных и амплитудных параметров различных физических процессов.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство для оценки физических параметров содержит сигнализатор 1, переклЬчатель 2 пуска, переключатель 3 сброса, первый счетчик 4, первый индикатор 5, второй счетчик 6, второй индикатор 7, первый элемент ИЛИ 8, первый 9, второй 10, третий 11 датчики, задающий генератор 12, тензометрический мост 13, делитель 14 частоты, первый 15 и второй 16 накопительные элементы, дополнительные первый 17, второй

18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой

22, с едьм ой 23 п ерекл юч а тел и, ст а бил из ат ор

24 тока, первый 25, второй 26, третий 27

RS-триггеры, ключ 28, первый 29. второй 30 разделительные элементы, элемент 2И-ИЛИНЕ 31, второй ИЛИ 32, регулятор 33 уровня напряжения, усилитель 34, блок 35 набора, элемент И 36, формирователь 37, преобразователь 38, усилитель 39, индикатор 40 разбаланса тензометрического моста, элемент И 41, формирователи 42 — 45, инвертор

46, эмиттерный повторитель 47.

Устройство для оценки физичсских параметров человека работает следук>щим образом.

При измерении максимального усилия сигнал рассогласования тензометрического моста 13 поступат на усилитель 39. Питание тензометрического моста 13 ссуществляется от преобразователя 38 напряжение-напряжение, выполненного, например, в виде усилителя с трансформаторной нагрузкой.

На преобразователь 38 напряж ние-напряжение поступает импульсный сигнал, сформированный формирователем 37 сигналов, выполненным, например, в виде ждущего мультивибратора, синхронизированный импульсами, следующими с частотой 10 кГц, поступающими с делителя 14 частоты. Усиленный усилителем 39 сигнал с тензометрического моста 13 (коэффициент усилителя определяется элементом обратной связи) поступает через разделительный элемент

29, выполненный, например, в зиде диода, на конденсатор 15. Диод 29 и конденсатор 15 обеспечивают запоминание максимальной амплитуды напряжения на выходе усилителя

39, пропорциональной максимальному усилию. Индикация балансировки тензометрического моста 13 осуществляется индикатором 40, выполненным, например,. на светодиодах, включенных в обратнук> связь усилителя. Для индикации максимального усилия в цифровом виде аналоговый сигнал в виде напряжения поступает на конденсатор

15 через переключатель 18 на прямой вход (+) усилителя 34. Переключатель 18 обеспечивает два режима: верхнее — по схеме положения ввода данных, например установка 0 5 амплитуды от максимальной, про5 порциональной 0 5 усилия от максимального

) усилия конкретного человека, и нижнее— измерение максимального усилия. На инверсный (— ) вход усилителя 34 через переключатель 19 поступает сигнал пилообразной формы, формируемый зарядным конденсато"0 ром 16, стабилизатором 24 тока, ключом

28 и триггером 25.

При включении переключателя 20 «Измерением срабатывает триггер 25, закрывая ключ 28. На стабилизатор 24 тока пос15 тупает питание от инверсного выхода триггера 25. На конденсаторе 16 напряжение нарастает по линейному закону. При достижении амплитуды напряжения на конденсаторе 16, равной и превышающей амплитуду напряжения на конденсаторе 15, на вы20 ходе усилителя 34 сформируется отрицательный перепад напряжения, т.е. сформируется задний фронт импульсов, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15. Передний фронт

25 импульса формируется триггером 25. Сигнал с усилителя 34 через схему сопряжения, выполненную, например, на разделительном элементе 30 в виде диода и эмиттерном повторителе 47, и с триггера 25 поступает на первый вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31. Элемент.

З0 И-ИЛИ-НЕ 31 управляется переключателем

23, обеспечивающим два режима работы: измерение периода «Время» и амплитуды

«Тензометрия».

На выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31 при измерении максимального усилия, кроме по35 ложительного, имеем импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15, поступают на выход импульсы, следующие с частотой

10 кГц. Эти импульсы формируются задающим генератором 12 и делителем 14 частоты.

Для точного измерения длительности и амплитуды частота задающего генератора 12 кварцованная, частота следования импульсов

1 мГц с выхода элемента 2И-ИЛИ-НЕ 3! пачкц импульсов с частотой 10 к1 ц посту45 пает на счетчик 6. Для достижения пропорциональности числа импульсов в пачке и измеряемой амплитуды максимального усилия, например, в килограммах стабилизатор

24 тока сделан. регулируемым, например, с помощью потенциометра.

50 Таким образом, меняя зарядный ток конденсатора 16 потенциометром стабилизатора 24 тока, можно произвести тарировку прибора. Состояние счетчика 6 отображается индикатором 7. Перед началом измерения счетчик 6 приводится в нулевое состояние с помощью переключателя 22.

Разряд конденсатора 15 перед новым измерением осуществляется переключателем 17.

1590083

Для измерения момента усилия (время от начала рывка до момента, когда усилие достигает определенного значения, меньшего, чем максимум, например 0,5 максимума) необходимо ввести исходные данные.

Ввод данных осуществляется установкой напряжения на регуляторе 33 уровня, принцип измерения тот же, что и при измерении напряжения на конденсаторе 15. Переключатель 18 при этом устанавливается в верхнее по схеме положение. После установки данных переключатель 18 устанавливается в нижнее положение, а переключатели 19 и 21 — в верхнее. Контакты переключателя

19 подключают регулятор 33 уровня к инверсному (— ) входу усилителя 34. При таком положении переключателей 19 и 21 задний фронт положительного импульса с выхода эмиттерного повторителя 47 определяется временем совпадения напряжения на регуляторе 33 уровня и напряжения пилы.

Перепад напряжения через инвертор 46, контакты переключателя 21 поступает на элемент ИЛИ 8, затем íà R-вход триггера 26.

На вход S триггера 26 поступает отрицательный импульс от датчика начала рывк а. Подключение датчик а осуществляется проводниками на блоке набора 35.

Блок 35 набора необходим для программирования эксперимента, который может состоять из нескольких фаз движения человека (спортсмена). Измерение времени фаз определяется алгоритмом, предложенным, например, тренером. Число и тип датчиков 9—

11 могут быть различными, например на разрыв, на замыкание, системодатчик и т.д.

Для нормальной работы прибора датчики имеют формирователи 42 — 45.

При срабатывании триггера 26 открывается элемент И 11 и на вход счетчика 4 поступают импульсы частотой 1 кГц с делителя 14. Таким образом, происходит измерение момента усилия с точностью до 1 мс (1 кГц). Состояние счетчика 4 отображается индикатором 5. Перевод счетчика в нулевое состояние осуществляется переключателем 3.

Триггер 27, элемент ИЛИ 32, элемент

2И-ИЛИ-НЕ 31 обеспечивают работу счетчика 6 в режиме измерения времени.

Таким образом, можно скоммутировать с помощью блока 35 набора режим, когда счетчики 4 и 6 могут измерять две фазы определенного цикла, а конденсатор 15 будет хранить информацию о нагрузке. После считывания информации со счетчиков 4 и 6 можно измерять амплитуду усилия, которая пропорциональна напряжению на конденсаторе 15.

Прибор имеет переключатель 2 пуска, например, клавиатуру и сигнализатор 1 (например, табло) для осуществления старта обучаемого. Клавиатура имеет, например, четыре кнопки, а табло — четыре лампочки мерение времени реакции.

Форм ула из об ретекия

Устройство для оценки физических параметров человека, содержащее сигнализатор, соединенный с переключателем пуска, перекл ючатсл ь сброса, подключенный к входу сброса первого счетчика, выходом соединенного с первым индикатором, второй счетчик, подключенный к второму индикатору, первый элемент ИЛИ, датчики, задающий генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки, в устройство введены тензометрический мост, делитель

55 разного цвета. 11ри нажатии любой из кноfIoK элемент 41 и формирователь 42 вырг батывают импульс старта.

Использование управления элемента 2ИИЛИ-НЕ 31 с помощью переключателя 23 обеспечивает два режима работы: измерение периода «Время» и амплитуды «Тензометрия». В первом режиме работает первая половина элемента 31, во втором — вторая.

На выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31 при измерении максимального усилия имеем импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15 с заполнением импульсами частотой 10 кГц, которые вырабатываются !

5 задающим генератором 12 и делителем 14 (т.е. пачки импульсов). Для точного измерения длительности и амплитуды частота задающего генератора кварцованная, частота следования импульсов 1 кГц. Для достижения пропорциональности числа импуль2О сов в пачке и измеряемой амплитуде максимального усилия, например в килограммах, введем регулируемый стабилизатор 24 тока (например, с помощью потенциометра).

Таким образом, меняя зарядный ток кон25 денсатора 16 потенциометром регулируемого стабилизатора 24 тока, можно произвести тарировку прибора. Все это повышает точность замеров.

При измерении момента усилия при соответствующем положении перекл ючателей

ЗО 19, 21 и 18 срабатывает триггер 26, открывается элемент И 36 и на вход счетчика 4 поступают импульсы с частотой 1 кГц с делителя 14.

Таким образом, происходит измерение момента усилия с точностью до 1 мс (1 кГц).

35 Устройство обладает широкой областью применения. С помощью устройства можно измерять и регистрировать временные и амплитудные параметры различных физических процессов. То есть можно оценить как

4О физическую подготовку обучаемого, так и контролировать развитие его в процессе тренировок, например, по следующим параметрам: измерение максимального усилия; измерение момента усилия с различным, произвольно введенным уровнем усилия; из1590083

Составитель Г. Плотникова

Редактор Л. Гратилло Текред А. Кравчук Корректор М. Максимишинец

Заказ 2593 Тира;.; 352 Подписное

HHHI4I III Госу гарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I 13035, Москва,,Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 ! 1роизволственно-издательский комбина1 «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 частоты, на кол ител ьные элементы, дополнительные переключатели, стабилизатор тока, RS-триггеры, ключ, разделительные элементы, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, дополнительный элемент ИЛИ, регулятор уровня напряжения, усилитель, блок набора, элемент И, причем выход задающего генератора подключен через делитель частоты к одной из диагоналей тензометрического моста, подсоединенного к входам первого разделительного элемента, выходои подключенного к первому накопительному элементу и первым контактам первого и второго дополнительных переключателей, второй контакт второго дополнительного переключателя подсоединен к первому входу усилителя, а третий его контакт — к регулятору уровня напряжения и первому контакт третьего дополнительного переключателя, второй контакт которого подключен к втсрому входу усилителя, а третий его контакт — к .второму накопительному элементу, первому выходу стабилизатора тока, к выходу ключа, входом соединенного с прямым выходом первого RS-триггера, R- u S-входы которого подключены к первому и второму контактам четвертого дополнител ьного переключателя, инверсный выход RS-триггера подсоединен к второму выходу стабилизатора тока и первому входу второй схемы и элемента 2ИИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу усилителя через второй разделительный элемент и первому контакту пятого дополнительного переключателя, второй контакт которого подсоединен к первому входу первого элемента ИЛИ, при этом выход переключателя пуска и выходы датчиков подключены к входам блока набора с первого по четвертый, а выходы этого блока с первого по четвертый ссютветственно подключены к S-входу второго RS-триггера, второму входу первого элемента ИЛИ, S-входу третьего RS-триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого дополнительного переключателя, а выход второго элемента ИЛИ подсоединен к К-входу третьего

RS -триггера, выходом подкл ючен ного к первому входу первой схемы И элемента

2И-ИЛИ-НЕ, второй вход которой подключен к второму выходу делителя частоты, третий вход соединен с первым контактом седьмого до пол н ител ьн ого пере ключ ател я, второй контакт которого подключен к третьему входу второго элемента И элемента

2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого под2О соединен к первому выходу делителя частоты, причем выход элемента 2И-ИЛИ-НЕ выходом подключен к счетному входу второго счетчика, вход сброса которого подключен к выходу шестого дополнител ьного переyr, ключателя, а выход переключателя сброса подключен к третьему входу первого элемента ИЛ И, выходом подсоединенного к

R-входу второго дополнительного RS-триггера, выход которого подключен к первому вх оду элемента И, второй вход которого

З0 соединен с вторым выходом делителя частоты, при этом выходом элемента И подсоединен к счетному входу первого счетчика.