Электронный эргометр

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву М 957019 (22)Заявлено 07.01.80 (21) 2856504/18-10 (5l)M. Кд. с присоединением заявки №G 01 1 5/10

Гесударствентый камнтвт (23) П риоритет

Опубликовано 23.02.83. Бюллетень № 7 по делам изобретений и открытий (S3) УД К 531 . 781 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83 лп

Г. И. Сидоренко, 8. И. Станкевич / И B:: СМлема с т

/ ;..:; Утб.

Белорусский научно-исследовательскии вне-ситута кардиологии (72) Авторы изобретения (71) Заявитель,54) ЭЛЕКТРОННЫИ ЭРГOMETP

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам медицинской диагностики, используемым для измерения и регистрации работы и мощности движущегося человека, например, при ходьбе или беге, Известен электронный эргометр по авт. св. Ф 957019, содержащий сейсмодатчик, блок управления, два мультивибратора, один двоичный счетчик, 10 счетчик работы, счетчик мощности, смеситель, регулируемый таймер, блок установки интервалов таймера, вентиль, блок установки индивидуальных данных человека, блок установки допустимого порога нагрузок, регистр, блок установки порога мощности, три блока сравнения, блок установки нуля, вентиль, индикатор элемент ИЛИ, кнопку и блок питания (i ).

Измерение мощности известным электронным эргометром производится путем подсчета количества работы за интервал времени, выбранный при по2 мощи регулируемого таймера. Временной интервал регулируемого таймера может выбираться в широких пределах в зависимости от поставленной задачи иследования, например 1 с, 10 с, 1 мин и т.д. Так как с выхода делителя частоты (двоичного счетчика ).поступает электрический импульс, эквивалентный 100 кгм, то за короткие интервалы времени, например 1 с, 10 с, человек может и не совершать такую работу, мощность может оказаться равной нулю, что не соответствует действительности.

Цель изобретения - повышение . точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что эргометр снабжен вторым двоичным счетчиком, счетный вход которого соединен через один из входов вен тиля, соединенного вторым входом с выходом регулируемого таймера, со счетным входом счетчика мощности и с выходом первого двоичного счетчика;

998879 установочный вход соединен с бло ком установки нуля и установочными входами счетчика работы. индикатора, счетчика мощности, регистра и первого двоичного счетчика, а выход соединен со счетным входом счетчика работы.

На чертеже представлена структурная схема электронного эргометра.

Электронный эргометр состоит из tO сейсмодатчика 1, блока 2 управления, высокочастотного мультивибратора 3, двоичного счетчика 4, двоичного счетчика 5, счетчика 6, индикатора 7, блока 8 установки допустимого поро- ts

ra нагрузок, блока 9 сравнения, блока 10 установки индивидуальных данных человека, низкочастотного мульI тивибратора 11, смесителя 12, регулируемого таймера 13, блока 14 уста- щ новки интервалов таймера, вентиля 15, счетчика 16 мощности, регистра 17, блока 18 сравнения мощности, блока

19 установки порога мощности, блока

20 сравнения мощности, вентиля 21, 2s кнопки 22, элемента ИЛИ 23,блока 24 установки на ноль, блока 25 питания.

Выход сейсмодатчика 1 подключен ко

30 входу блока 2 управления, выход которого соединен с первым входом высокочастотного мультивибратора 3.Диапазон частот мультивибратора 3 регулируйтся блоком 10 установки индивидуальных данных человека. Выход мультивибратора 3 соединен со счетным входом двоичного счетчика 4 и первым входом смесителя 12. Двоичный счетчик 4 подключен к первому входу вентиля 15 и к счетному .входу двоич40 ного счетчика 5, выход которого соединен со счетным входом счетчика 6.

Выходы счетчика 6 соединены с первыми информационными входами индикатора 7 и первыми входами блока 9 сравнения. Блок 8 установки допустимого порога нагрузки подключен ко вторым входам блока 9 сравнения, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 23, а выход последнего под- 0 ключен ко второму входу мультивибратора 3 и к управляющим входам двоичного счетчика 4 и низкочастотного мультивибратора 11, выход которого подключен ко второму входу смесителя 12. Вы-5 ход смесителя 12 соединен с сигнальным входом индикатора 7. Ко второму входу вентиля 15 подключен таймер 13, временной интервал которого регулируется блоком 14 установки интервала таймера. Выход вентиля 15 подключен через счетчик 16 ко входам регистра 17 и первым входам блока 18 сравнения, вторые входы которого связаны с первыми входами блока 20 сравнения и вентиля 21 и подключены к выходам регистра 17. Выход блока 18 сравнения подключен к управляющему входу регистра 17, выход блока 20 сравнения — ко второму входу элемента

ИЛИ 23. Вторые входы блока 20 сравнения подключены к выходам блока 19 установки порога мощности. Кнопка 22 подключена к управляющему входу индикатора 7 и второму входу вентиля 21, выходы которого подключены ко вторым информационным входам индикатора 7, Выход блока 24 установки в ноль связан с установочными входами блоков

4,5,6,7,16 и 17. Второй установочный вход счетчика 16 соединен с выходами таймера 13 и вторым входом вентиля 15.

Эргометр работает следующим o разом.

Предварительно переключатель блока 10 установки индивидуальных данных устанавливают в положение, соответствующее индивидуальным данным конкретного человека (весу, росту, средней длине шага, темпу движения).

Переключателем блока 8 допустимого порога нагрузок устанавливают допустимое значение работы для данного человека. Переключателем блока 14 установки интервалов таймера устанавливают время, за,которое будет оцениваться значение пиковой мощности, а переключателем блока 19 установки порога мощности устанавливают допустимый порог мощности для данного (определенного) человека.

При включении питания с помощью блока 24 установки в ноль производится автоматическая установка в ноль блоков 4,5,6,7,16 и 17. Электронный эргометр подготовлен к работе.

При этом с выхода блока 9 сравнения или с выхода блока 20 сравнения поступает сигнал через элемент

ИЛИ 23 на вход мультивибратора 3 и управляющие входы двоичного счетчика 4 и мультивибратора 11. Вследствие этого счетный вход двоичного счетчика 4, представляющи. : собой делитель частоты, окажется открытымдля

998879 поступления импульсов в двоичный счетчик 4 с выхода мультивибратора 3, который во время действия управляющего импульса с выхода блока 2 управления будет их генерировать, муль- 5 тивибратор 11 окажется заблокированным, смеситель 12 - закрытым по выходу мультивибратора 11.

При ходьбе или беге человек совершает колебательное движение в верти-!О кальной плоскости. Амплитуда этих колебаний зависит от индивидуальных данных человека (веса, роста и т.п.), но в среднем составляет 1,5-3 см. Сейсмодатчик 1 воспринимает эти колеба- 15 ния и преобразует их в электрический сигнал, который поступает в блок

2 управления. На выходе последнего. образуются импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде ко-рв лебаний центра тяжести человека. Эти импульсы поступают на соответствую щий вход мультивибратора 3, который генерирует высокочастотные импульсы во время действия управляющего им- 25 пульса. Частота генерации мультивибратора 3 определяется положением

I переключателя блока 10. Пачки импульсов с выхода мультивибратора 3 поступают на счетный вход двоичного ЗО счетчика 4, который представляет собой многоразрядный счетчик с постоянным коэффициентом деления (делитель частоты). С выхода двоичного счетчика 4 импульсы, эквивалентные

1 кгм, поступают на счетный вход двоичного счетчика 5, второго делителя частоты, а также на первый вход вентиля 1 . С выхода двоичного счетчика

5 импульсы, эквивалентные 10 кгм, по- 4О ступают на счетный вход счетчика 6.

Двоичный код с выхода счетчика 6 одновременно поступает на блок 9 сравнения и на индикатор 7, который индицирует значение проделанной работы 45 в соответствующих единицах.

При соответствии кода с выходов счетчика 6 коду допустимого порога нагрузки, установленного с помощью переключателя блока 8, на выходе

50 блока 9 сравнения формируется сигнал Резерв исчерпан", который поступает через элемент ИЛИ 23 на соответствующий вход мультивибратора 3, и последний начинает генерировать импульсы высокой частоты непрерывно.

Сигнал "Резерв исчерпан" одновременно поступает на управляющий вход двоичного счетчика 4 и запрещает этим прохождение импульсов с выхода мультивибратора 3 на счетный вход двоичного счетчика 4, а также поступает на управляющий вход мультивибратора 11 и обеспечивает режим генерации последнего. Низкочастотный сигнал с выхода мультивибратора

11 и высокочастотный сигнал с выхода мультивибратора 3 поступает в смеситель 12, на выходе которого получаются пачки импульсов . Частота поступления пачек импульсов равна частоте мультивибратора 1 1, а часто-. та запопняющих импульсов в пачкечастоте мультивибратора 3. Так как по выходу двоичный счетчик закрыт, то на выходе счетчика 6 будет код, равный предварительно установленному допустимому порогу нагрузки, значение которого будет индициро ваться цифровым табло индикатора 7, Кроме того, сигнал с выхода смесителя 12 поступает на индикатор 7, чем обеспечивается подача прерывистого звукового сигнала и мигание цифр шкалы индикатора 7, что привлекает внимание человека.

Измерение мощности,. развиваемой человеком во время ходьбы или бега, осуществляется следующим образам.

С выхода двоичного счетчика 4 импульсы поступают на первый вход вентиля 15, на второй вход которого поступает разрешающий сигнал с выхода таймера 13. Коэффициент деления двоичного счетчика 4 выбран таким, что при заданной частоте мультивибратора 3 (в зависимости от индивидуальных дан" ных человека) импульс с выхода этого счетчика эквивалентен 1 кгм вывыполненной человеком работы за один шаг. Длительность разрешающего сигнала с выхода таймера 13 определяется положением переключателя блока 14 установки интервалов таймера. Таким образом, в интервал времени, в течение которого вентиль 15 открыт, в счетчик 16 поступают импульсы с выхода двоичного счетчика

4. В счетчике 16 образуется двоичный код, соответствующий мощности, развиваемой человеком во время ходьбы или бега за данный отрезок времени.

По истечении заданного интервала времени код с выхода счетчика 16 поступает в блок 18 сравнения, где сравнивается с кодом регистра 17. В регистре 17 хранится код, соответствующий мощности, которую разви"l чепо9988

7 век во время ходьбы или бега в один из предшествующих отрезков времени.

Если же код счетчика 16 оказывается по величине меньше кода регистра

В

17, то код в регистре 17 сохраняет-. ся, а при образовании на выходе таймера 13 очередного разрешающего сигнала счетчик 16 устанавливается в состояние ноль, открывается вентиль

15 и осуществляется измерение мощности в очередной интервал времени, В счетчике 16 образуется новый код.

Если за какой-то интервал времейи код счетчика 16 станет больше по величине кода регистра 17, то на выходе блока 18 сравнения образуется сигнал, посредством которого код со счетчика 16 перепишется в регистр

17. После этого под действием сигнала с таймера 13 счетчик 16 устано- 20 вится в состояние ноль и начнется измерение мощности в последующий интервал времени.

Таким образом, в регистре 17 сохранится код, соответствующий макси- 25 мальной мощности, которую развил человек при ходьбе или беге, Код регистра 17 сравнивается в блоке 20 сравнения с пороговым значением,установленным предварительно с ЗО помощью переключателя блока 19 установки порога пиковой мощности. При достижении порога пиковой мощности на,. выходе блока 20 сравнения образуется сигнал, который поступит через элемент ИЛИ 23 на вход мультивибратора 3 и управляющие входы делителя частоты (двоичного счетчика 4) и мультивибратора 11. Включится ана логичным образом знаковая и визу- go альная индикация индикатора 7 .

Величину пиковой мощности визуально можно считывать в индикаторе

7. Для этого необходимо нажать кнопку 22. Вследствие этого откроет-

79 8

При включении питания электронный эргометр теряет всю накопленную информацию.

Мультивибратор 3 выполнен с частотнозадающей цепочкой, в которую включен переключатель блока 10 установки индивидуальных данных человека. При этом частота мультивибратора 3 выбрана в диапазоне звуковых частот с целью использовать частоту мультивибратора 3 непосредственно и для звуковой индика ции .

Введение в электронный эргометр второго двоичного счетчика 5 (делителя частоты) позволяет повысить точность при измерении мощности, что делает возможным применение электронного эргометра как в практике лечебной физкультуры и санаторно- курортной службы, так и при различных исследованиях человеческого организма в экстремальных условиях, при интенсивных спортивных тренировках или в космических полетах. формула изобретения

Электронный эргометр по авт. св.

N 957019, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, QH снабжен BTQp6IM двоичным счетчиком, счетный вход которого соединен через один из входов вентиля, соединенного вторым входом -с выходом регулируемого таймера, со счетным входом счетчика мощности и с выходом первого двоичного счетчика, установочный вход соединен с блоком установки нуля и установочными входами счетчика работы, индикатора, счетчика мощности, регистра и первого двоичного счетчика, .а выход соединен со счетным входом счетчика работы, 1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 957019, кл. G 01 1 5/ l0, 30.06.78.

998879

Заказ 1130/63 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В .. Герасимова

Редактор В.Лазаренко Техред Ж. Кастелевич Корректор м Шароши