Велоэргометр

 

1ц 578060

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцчалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 15.06,76 (21) 2374756/28-13 (51) М. Кл."- А 61В 5/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.77. Бюллетень ¹ 40 (45) Дата опубликования описания 01.11.77 (53) УДК 616-072.7:615. .47 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. Э. Раамат, А. Д, Яагосильд, В. A. Рээбен, A, X. Хамер, Л. И. Неуланд, В, А. Туберг и И. А. Паабо

Тартуский государственный университет (71) Заявитель (54) ВЕЛОЭРГОМЕТР

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для создания физической нагрузки различных типов при исследованиях в лабораториях труда и спорта, Известен велоэргометр, содержащий педальный и передаточный механизмы, тормозящий электромагнит и схему управления, имеющую тахогенератор, регулировочное сопротивление и усилитель (1).

С помощью блока управления можно получить нагрузочные режимы: с поддерживанием постоянной мощности нагрузки независимо от скорости педалирования (P=const) и с поддерживанием постоянного тормозящего момента (1_#_=const, мощность нагрузки P растет пропорционально с увеличением скорости педалирования о).

Недостатками велоэргометров этого типа являются отсутствие режима постоянной (ограниченной) скорости педалирования (в=

= const) и сложность технической реализации велоэргометров, заключающаяся в необходимости измерения и контроля двух параметров нагрузки — момента М и скорости педалирования а.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является дисковый эргостатический велоэргометр, содержащий педальный и передаточный механизмы, диск, тормозящий электромагнит и блок управления, имеющий тахогенератор, усилитель и генератор постоянного тока (2). Мощность нагрузки P эргометра такого типа задается током возбуждения электромагнита и не зависит от угловой скорости вращения педального механизма (соблюдается режим P=const).

Однако этот велоэргометр позволяет полу10 чить только один нагрузочный режим — режим постоянной мощности (P=const). Отмеченный эргостатический режим широко используется из-за простоты расчета количества совершенной работы, но он плохо приме15 няется или вообще не применим в исследованиях, в которых требуется получение различных физических нагрузок специального характера, а также в тестах выяснения мощности, максимально развиваемой испытуемым, 20 и т. д.. В таких исследованиях более подходящими оказываются режимы M=const или

co = const.

Целью изобретения является расширение диапазона нагрузочных режимов, в частности

25 создание возможности управления физической нагрузкой с поддерживанием постоянного момента или постоянной (ограниченной) скорости вращения педального механизма, или же изменения мощности нагрузки по внешне

30 му управляющему сигналу.

578060

15

Это достигается тем, что в предлагаемом велоэргометре блок управления имеет усилитель мощности, линеаризатор, два усилителя, переключатель, схему измерения угловой скорости вращения педали и стабилизированный источник тока. Выход первого усилителя блока управления соединен с входом его второго усилителя. Выход второго усилителя подключен через линеаризатор к входу усилителя мощности. Выходы первого и второго усилителей через переключатель соединены со стабилизированным источником постоянного тока. Выход схемы измерения угловой скорости вращения соединен через переключатель с входом первого усилителя.

В одном из возможных вариантов реализации изобретения предусмотрен блок дистанционного управления, выход которого соединен с входом второго усилителя через переключатель.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого велоэргометра.

Велоэргометр содержит педальный механизм 1, передаточный механизм 2, диск 3, вращающийся в магнитном поле тормозящего электромагнита 4, и блок управления 5. Схема управления включает усилитель 6 мощности, линеаризатор 7, усилители 8 и 9 и переключатель 10 режимов. С помощью переключателя 10 режимов к схеме управления подключают стабилизированный источник 11 постоянного тока, схему 12 измерения скорости вращения и блок 13 дистанционного управления.

Устройство работает следующим образом.

При вращении педального механизма 1 кинематически связанный с ним через передаточный механизм 2 диск 3 вращается в магнитном поле тормозящего электромагнита 4.

Мощность торможения Р, развиваемая магнитом, зависит от тока его возбуждения i и не зависит от угловой скорости вращения о.

Таким образом, реализируется зависимость

Р=М co=const при i=const. Мощностью нагрузки P управляют током i через усилитель 6 мощности. Для получения линейной зависимости между управляемым сигналом и мощностью Р перед усилителем 6 установлен линеаризатор 7, С помощью предлагаемого устройства можно получить следующие нагрузочные режимы велоэргометра. а) Режим постоянной мощности (P=M.

° ы=const, мощность нагрузки не зависит от скорости педалирования). В этом режиме работы велоэргометра возможны два способа задания уровня мощности нагрузки: по внешнему и по внутреннему управляющим сигналам.

В первом случае переключатель режимов находится в положении 1. Сигнал от блока 13 дистанционного управления поступает на вход усилителя 8 и через линеаризатор 7 и

Зо

65 усилитель 6 мощности управляет мошностью нагрузки P.

При задании уровня мо цности нагрузки по внутреннему управляющему сигналу переключатель режимов находится в положении

11. От стабилизированного источника 11 постоянного тока сигнал поступает на вход усилителя 9. Уровень задаваемой мощности выбирается с помощью изменения сопротивления обратной связи усилителя 9. Через усилитель 8, линеаризатор 7 и усилитель 6 мощности сигнал поступает на тормозящий электромагнит 4. б) Режим постоянного момента (M=const).

Переключатель 10 режимов находится в положении III. Мощностью Р управляют по сигналу, пропорциональному скорости педалирования (P=K 03). При соблюдении постоянства коэффициента К реализируется режим постоянного тормозящего момента

М= — = =К= const

P К

Со схемы 12 измерения скорости вращения сигнал поступает на вход усилителя 9, сопротивлением обратной связи которого задается желаемая постоянная величина тормозящего момента через усилитель 8, линеаризатор 7 и усилитель 6 мощности нагрузки Р.

В этом режиме мошность работы не постоянна и линейно зависит от скорости вращения педального механизма. в) Режим постоянной (ограниченной) скорости (a=const). Переключатель 10 режимов находится в положении IV. На вход усилителя 9 подают сигнал от схемы 12 измерения скорости вращения. Сопротивлением обратной связи усилителя 9 задают желаемую величину скорости ю. Дальше этот сигнал поступает на вход усилителя 8, куда от источника 11 постоянного тока подается и сигнал задаваемой величины скорости педалирования. В отличие от режимов, описанных в пп. а — б, при которых усилитель 8 работал в режиме масштабного усилителя, в данном режиме он работает в режиме нелинейного усилителя компаратора-ограничителя. До тех пор, пока сигнал скорости педалирования меньше заданной величины, коэффициент усиления усилителя 9 равен нулю. Нулю равняется соответственно и мощность нагрузки

P. Достигнув равенства сигнала скорости педалирования с заданным, коэффициент усиления усилителя 8 становится большим. При этом резко возрастает тормозящий момент электромагнита 4, препятствуя дальнейшему повышению скорости педалирования испытуемым. Таким образом, осуществляется режим поддерживания постоянной (ограниченной) скорости педалирования. В этом режиме мощность Р пропорциональна тормозящему моменту М.

Предлагаемый велоэргометр позволяет расширить диапазон режимов физической нагрузки в лабораториях труда и спорта при 578060

Составители В. Котенева

Редактор IN. Дмитриева

Техред И, Карандашова

Корректор О. Тюрина

Заказ 2797/4 1.1зд. М 881 Тираж G93

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сап1.нова, 2 исследования: специального характера, В частности создает возможность управления физической нагрузкой с поддерживанием постоянного момента, постоянной ограниченной скоростью вращения педального механизма, изменением мощности нагрузки IIQ внешнему управляющему сигналу.

Формула изобретения

1. Велоэргометр, содержащий педальный и передаточный механизмы, диск, тормозящий электромагнит и блок управления, последовательно соединенные между собой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона нагрузочных режимов, блок управления имеет усилитель мощности, линеаризатор, два усилителя, переключатель, схему измерения угловой скорости вращения и стабилизированный источник тока, причем выход первого усилителя соединен с входом второго усилителя, выход второго усилителя подключен через линеаризатор к входу усилителя мощности, выходы первого и второго усилителей через переключатель соединены со стабилизированным источником постоянного тока, а выход схемы измерения угловой скорости вращения соединен через переключатель с

ВХОДОМ 11СРВОГО 1 СИЛИTCЛЯ.

10 2. Велоэргометр по п. 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что он имеет блок дистанционного управления, выход которого соединен с входом второго усилителя через переключатель.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Швеции ¹ 345958, кл, Л 61В

5/00, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР,¹ 200720, кл. Л 61 В 5/10, 1966.