Устройство для определения скоростно-силовых характеристик человека

 

Изобретение относится к спортивной технике и может быть использовано при определении скоростно-силовых характеристик (ССХ), например прыгучести, при тестировании спортсменов, космонавтов, студентов, школьников, а также при нормировании физических нагрузок. Сущность изобретения: изобретение позволит оперативно и объективно производить измерения не только прыгучести, но и прыжковой выносливости, работоспособности, а также других скоростно-силовых характеристик у человека, кроме того, позволило бы точно нормировать физическую нагрузку на человека. Технический результат заключается в том, что в процессе выполнения тестирования производят измерение веса каждого тестируемого и времени безопорной и опорной фазы прыжков, число прыжков, а затем определяют высоту прыжков, энергию, затраченную тестируемым, и развиваемую им при этом мощность, точно задают эти параметры, что значительно повышает информативность о физическом состоянии человека. Кроме того, устройство позволяет создавать базу данных для дальнейшего изучения и анализа роста/спада ССХ человека, а также степень реабилитации больных. Технический результат достигается за счет того, что известное устройство для определения скоростно-силовых характеристик, содержащее блок индикации, блок сигнализации, силоизмерительный блок, блок задания и компьютер, дополнительно содержит блок определения скоростно-силовых характеристик и блок передачи информации, причем первый вход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с выходом силоизмерительного блока, второй его вход соединен с блоком задания, первый выход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с входом блока передачи информации, выход которого соединен с компьютером, второй и третий выходы блока определения скоростно-силовых характеристик соединены соответственно с входами блоков сигнализации и индикации. Силоизмерительный блок выполнен в виде тензометрических весов. Блок определения скоростно-силовых характеристик выполнен в виде микроконтроллера. Блок передачи информации выполнен в виде переносного блока памяти или радиоканала. Силоизмерительный блок соединен с блоком определения скоростно-силовых характеристик при помощи проводной или беспроводной связи. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к спортивной технике и может быть использовано при определении скоростно-силовых характеристик (ССХ), например прыгучести, при тестировании спортсменов, космонавтов, студентов, школьников, а также при нормировании физических нагрузок.

Известно устройство для измерения высоты прыжка, содержащее генератор тактовых импульсов, соединенный с одним из входов логической схемы И, выход которой связан со счетным входом делителя частоты. Выход датчика давления, установленного на площадке или гимнастическом помосте, соединен со вторым входом логической схемы И и с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом триггера управления, а инверсный выход последнего - с третьим входом логической схемы И. Первый выход делителя частоты соединен со счетным входом счетчика, выходы которого связаны с информационными входами накапливающего сумматора, причем тактовый вход сумматора соединен со вторым выходом делителя частоты. Выход сумматора соединен со счетным входом счетчика высоты прыжка, а выходы последнего - с входами блока индикации, выход которого связан с входом триггера управления, установочным входом делителя частоты и входами обнуления счетчиков и накапливающего сумматора (Авторское свидетельство СССР 814371, кл. А 63 В 5/00, опубл. бюл. 11, 1981).

Недостатком устройства является его сложность и низкая информативность о физических качествах человека.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения прыгучести спортсменов, содержащее датчик безопорной фазы прыжка, индикатор, блок определения суммарной высоты прыжков, блок задания высоты, схему сравнения, блок сигнализации и измеритель временных интервалов (Авторское свидетельство 1459670, МКИ А 63 В 5/00, бюл. 7, 1989).

Недостатком этого устройства являются его незначительные функциональные возможности при определении ССХ, низкая информативность о физических качествах и нагрузках человека.

Сущность изобретения. Изобретение направлено на создание устройства, которое позволило бы оперативно и объективно производить измерения не только прыгучести, но и прыжковой выносливости, работоспособности, а также других скоростно-силовых характеристик у человека, кроме того, позволило бы точно нормировать физическую нагрузку на человека.

Технический результат заключается в том, что в процессе выполнения тестирования производят измерение веса каждого тестируемого и времени безопорной и опорной фазы прыжков, число прыжков, а затем определяют высоту прыжков, энергию, затраченную тестируемым, и развиваемую им при этом мощность, точно задают эти параметры, что значительно повышает информативность о физическом состоянии человека. Кроме того, устройство позволяет создавать базу данных для дальнейшего изучения и анализа роста/спада ССХ человека, а также степень реабилитации больных. Эти данные могут быть в любой момент времени воспроизведены в виде диаграммы или другом удобном виде (например, по желанию тренера, учителя или доктора) и отображены на экране компьютера.

Данный технический результат достигается за счет того, что известное устройство для определения скоростно-силовых характеристик, содержащее блок индикации, блок сигнализации, силоизмерительный блок, блок задания и компьютер, дополнительно содержит блок определения скоростно-силовых характеристик и блок передачи информации, причем первый вход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с выходом силоизмерительного блока, второй его вход соединен с блоком задания, первый выход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с входом блока передачи информации, выход которого соединен с компьютером, второй и третий выходы блока определения скоростно-силовых характеристик соединены соответственно с входами блоков сигнализации и индикации. Силоизмерительный блок выполнен в виде тензометрических весов. Блок определения скоростно-силовых характеристик выполнен в виде микроконтроллера. Блок передачи информации выполнен в виде переносного блока памяти или радиоканала. Силоизмерительный блок соединен с блоком определения скоростно-силовых характеристик при помощи проводной или беспроводной связи.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения прыгучести.

Устройство состоит из силоизмерительного блока 1, соединенного с первым входом блока 2 определения скоростно-силовых характеристик, второй вход которого соединен с выходом блока задания 3, второй и третий выходы блока 2 соединены с входами блоков сигнализации 4 и индикации 5, первый выход блока 2 соединен через блок передачи информации 6 с персональным компьютером 7.

Силоизмерительный блок 1 предназначен для измерения веса тестируемого, а также усилий, возникающих в процессе выпрыгивания, и представляет из себя платформу электронных весов, внутри которой установлены тензорезистивные датчики силы (см. Левшина е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1983, с. 105 и 106).

Блок 2 определения скоростно-силовых характеристик предназначен для определения высоты одного выпрыгивания H1, суммарной высоты серии прыжков Н, числа прыжков в серии N, веса тестируемого Р, времени, затрачиваемого на выполнение серии прыжков t, энергии, затрачиваемой на выполнение серии прыжков W, а также мощности, развиваемой при этом каждым тестируемым N. Блок 2 может быть выполнен на микроконтроллере, который содержит память, процессор, вспомогательные схемы и устройства ввода-вывода данных, которые располагаются на одном кристалле. Предлагаемое устройство может быть выполнено, например, на микроконтроллере семейства 8051 компании Intel (см. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. - М.: Постмаркет, 2001, с.174).

Блок задания 3 представляет из себя клавиатуру, выполненную на кнопочных элементах, и предназначен для установки заданных тренером (врачом и т.п.) значений числа прыжков или суммарной высоты серии прыжков или времени на выполнение прыжков или энергии, которую необходимо израсходовать.

Блок сигнализации 4 предназначен для выработки звуковой или световой сигнализации при превышении фактических значений параметров ССХ над заданными и выполнен в виде сирены или лампочки.

Блок 5 индикации предназначен для индикации значений параметров ССХ на месте выполнения заданий тренера и т.п., выполнен на семисегментных многоразрядных индикаторах (см. Партала О.П. Цифровая электроника. Наука и техника, С-П. 2001, с.130).

Блок передачи информации 6 предназначен для передачи информации, накопленной в блоке 2, в персональный компьютер 7 для создания базы данных и их анализа и представляет переносный блок памяти типа НОТЕБУКа и/или канал проводной и/или беспроводной связи. После того как проведено тестирование, например, группы спортсменов, в блоке ССХ 2 устройства накапливается объем информации, которая передается в компьютер.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый становится на платформу силоизмерительного блока 1, при этом устройство автоматически включается и производит процесс его взвешивания. Затем испытуемый выполняет прыжки вверх одиночный или серию. При отталкивании от платформы сила резко возрастает, а затем падает до нуля. Вес испытуемого, моменты опорной и безопорной фазы прыжка, порядковый номер прыжка фиксируются и запоминаются в памяти микроконтроллера блока 2. Имея значения времени t (безопорной фазы прыжка), при помощи контроллера блока 2 по программе, заложенной в его памяти, определяют значение высоты выпрыгивания h по формуле h = gt²/8, где g - ускорение силы тяжести; t - время безопорной фазы прыжка.

Для определения высоты Н серии прыжков необходимо просуммировать все высоты отдельных прыжков. При весе испытуемого, равном Р, работа, затраченная на выполнение серии прыжков, будет равна: W=РН, а мощность N определится как N=W/Т, где Т - время, затраченное на выполнение серии прыжков (время опорной и безопорной фаз серии прыжков).

После очередного выпрыгивания в памяти блока 2 записывается его номер. Номера по порядку будут присваиваться каждому последующему выпрыгиванию. Все значения веса испытуемых, значения реального времени, порядковые номера прыжков измеряются и последовательно записываются в память блока 2. Значения высоты прыжков, энергии, затраченной на их выполнение, и мощности и т.п. определяются вычислением в процессоре блока 2.

Значения параметров, установленных блоком задания 3, сравниваются с фактическими данными, получаемыми в блоке 2, и при превышении фактических значений выше заданных подается световой и/или звуковой сигнал блоком 4. После выполнения задания (набора суммарной высоты или числа прыжков или времени выполнения задания и т.п.) подается сигнал и устройство прекращает выполнять операции измерения и вычисления.

По требованию тренера (учителя) значения величин P, h, H, Т, t, W, N и т. п. могут быть выведены на блок индикаии 5 и/или переданы при помощи блока передачи информации 6 (например, переносного блока памяти или переносного компьютера и/или радиоканала и т.п.) в компьютер 7, установленный в кабинете тренера или врача.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства появляется возможность создать базу данных, оценить каждого испытуемого по скоростно-силовым характеристикам и работоспособности, а также точно дозировать нагрузку при реабилитации больных.

Формула изобретения

1. Устройство для определения скоростно-силовых характеристик человека, содержащее блок индикации, блок сигнализации, силоизмерительный блок, блок задания и компьютер, отличающееся тем, что в него введены блок определения скоростно-силовых характеристик и блок передачи информации, причем, первый вход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с выходом силоизмерительного блока, второй его вход соединен с выходом блока задания, первый выход блока определения скоростно-силовых характеристик соединен с входом блока передачи информации, выход которого соединен с компьютером, второй и третий выходы блока определения скоростно-силовых характеристик соединены соответственно с входами блоков сигнализации и индикации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силоизмерительный блок выполнен в виде тензометрических весов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок определения скоростно-силовых характеристик выполнен в виде микроконтроллера.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок передачи информации выполнен в виде переносного блока памяти или радиоканала.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силоизмерительный блок соединен с блоком определения скоростно-силовых характеристик при помощи проводной или беспроводной связи.

РИСУНКИ

Рисунок 1