BRPI1106431B1 - Sistema de controle e de monitoramento do gasto energético durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS. A presente invenção refere-se a um sistema de controle e de monitoramento do gasto energético durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos. Tal sistema consiste em acoplar um alternador (1) ao eixo de transmissão de movimento do aparelho ergométrico, seja uma bicicleta, uma esteira ou qualquer outro aparelho ergométrico, para prover uma carga resistiva ao aparelho. Essa carga pode ser controlada para definir a intensidade do exercício físico e, principalmente, permitir o monitoramento preciso do gasto de energia muscular pelo usuário durante o exercício.

Description

A presente invenção refere-se a um sistema de controle e de monitoramento do gasto energético durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos. Tal sistema consiste em acoplar um alternador (1) ao eixo de transmissão de movimento do aparelho ergométrico, seja uma bicicleta, uma esteira ou qualquer outro aparelho ergométrico, para prover uma carga resistiva ao aparelho. Essa carga pode ser controlada para definir a intensidade do exercício físico e, principalmente, permitir o monitoramento preciso do gasto de energia muscular pelo usuário durante o exercício.

Estado da Técnica

Desde a segunda metade do século XIX, (principalmente após a invenção do dínamo, que data meados de 1860) a ideia de gerar energia elétrica a partir do movimento da pedalada vigora no imaginário popular (inclusive no meio científico). Tal fato pode ser atestado por um invento denominado “Electric lamp for velocípedes” (patente n° US568209), datado de 1896, um dos pioneiros no que tange ao enfoque abordado. Esse invento refere-se a um mecanismo básico de indução eletromagnética, no qual a energia mecânica obtida a partir do giro da roda é transferida, por meio de um sistema de engrenagens e de polias, para uma haste que atua como um rotor e aciona um dínamo. A corrente elétrica produzida por esse sistema é responsável pelo carregamento de um circuito ligado a uma bicicleta.

Uma bicicleta geradora de energia elétrica é capaz de fornecer corrente elétrica enquanto está sendo acionada. Dentre as várias formas existentes, ressalta-se as que apresentam diferentes tipos de conversores de energia acoplados, como os dínamos e os alternadores.

Normalmente, quando acoplado à bicicleta, o dínamo satura sua capacidade de conversão e limita a quantidade de energia elétrica de saída. Por essa razão, os alternadores são os mais utilizados para a aplicação proposta. Uma vez que a capacidade do alternador supera a potência máxima que os seres humanos aplicam no pedal da bicicleta, toda potência fornecida, levando em conta a eficiência do conversor, é convertida em energia elétrica de saída. Além disso, através de um sistema de catracas e de correntes adaptado, é possível combinar a faixa de velocidade angular no pedal (rotações por minuto) com a faixa de rotação nominal do alternador, permitindo o acionamento do aparelho em diferentes velocidades (SILVA, L. P. S. Disponibilidade de Energia Produzida em Exercício Físico Realizado em Bicicleta Estacionária. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) PPGMEC Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2008).

Quanto às formas de transmissão do movimento de rotação proveniente da roda da bicicleta para o eixo do conversor, pode-se considerar o rolo (contato direto roda/eixo) e a correia. Ambos os métodos apresentam vantagens e desvantagens, contudo a correia ganha destaque por sua maior eficiência e menor ruído.

Alguns dispositivos eletrônicos acoplados ao alternador/dínamo, como diodos, são utilizados com o intuito de converter a corrente alternada em corrente contínua e, dependendo da aplicação, usa-se um regulador de tensão que limita a tensão de saída do conversor em torno de 14.8 V com objetivo de proteger o circuito (bateria) que o sistema está alimentando.

Em buscas realizadas nos bancos de patentes, foram encontradas diversas tecnologias relacionadas ao reaproveitamento da energia mecânica rotacional da pedalada para geração de eletricidade através de alternadores, dentro das quais, pode-se citar o modelo de utilidade número MU8702142-0, onde o pedal, conectado a um dispositivo intermediário composto por catraca, polias ou engrenagens, é conectado ao gerador de energia por meio de uma correia, possibilitando a conversão da energia mecânica em energia elétrica para uso imediato ou para ser armazenada em bateria, e posteriormente utilizada.

Seguindo a mesma ideia, a patente US3210634 apresenta um gerador conectado à roda traseira de uma bicicleta por meio de uma correia, onde o diâmetro da roda é maior que o diâmetro do gerador, garantindo assim uma alta rotação no eixo do rotor. O sistema contém um amperímetro acoplado ao gerador, uma bateria e uma chave elétrica posicionada entre o gerador e o amperímetro. A chave e o amperímetro estão situados no guidão da bicicleta de forma que o operador seja capaz de manipular a chave sem tirar a pegada do guidão. Dessa forma, quando não está sendo gerada uma corrente suficiente, o operador pode verificar e elevar o seu esforço. Se a chave estiver aberta, a corrente não flui através do circuito, e a bateria começa a ser descarregada.

Na patente número US6987327, um aparelho para a produção e o armazenamento de energia é desenvolvido incluindo uma bicicleta convencional com diferentes sistemas de transmissão (marchas) e um alternador contendo um eixo rotacional acoplado em uma haste de sustentação, a qual é engajada por fricção na parte de fora do pneu da bicicleta. A bicicleta é adaptada para uso estacionário ou não, ambas as formas permitindo a produção de eletricidade. O gerador carrega uma bateria que pode ser transportada com a bicicleta. Um inversor converte a corrente alternada em continua. Uma massa é adicionada de maneira opcional a roda da bicicleta suavizando o processo de pedalada.

São inúmeras as possíveis aplicações da energia elétrica gerada a partir da energia mecânica da pedalada. A patente de número US10322022 exemplifica bem isso por possuir um sistema de segurança por luz. Painéis de luz eletro-luminoso de corrente alternada foram posicionados em ambos os lados das rodas de uma bicicleta convencional, e quando operante os painéis iluminam as rodas possibilitando que outros motoristas visualizem o ciclista em ambientes de baixa luminosidade. Tais painéis teriam como fonte de energia o próprio ciclista que aciona um alternador posicionado entre o eixo e a moldura da bicicleta durante a pedalada. Os painéis podem ser de várias cores para motivar jovens ciclistas.

A patente de número US4613129 propõe um sistema ajustável a diferentes tamanhos da roda frontal de uma bicicleta estacionária, capaz de variar a resistência mecânica a ser vencida pelo usuário e, consequentemente, aplicar vários tipos de treinamentos. Os sistemas contêm um alternador que é mantido em posição de operação por uma corda e por molas. A resistência aplicada à roda da bicicleta é variada com o controle eletrônico do campo da bobina do alternador. O sistema em questão produz energia elétrica suficiente para suprir alguns dispositivos eletrônicos que são utilizados na própria bicicleta. A carga aplicada à roda da bicicleta é variada e controlada pelo campo magnético do alternador, dessa forma permite ao usuário programar sua rotina de treinamento e por meio de um dispositivo visual apresentar informações sobre o tempo, resistência, velocidade e freqüência de pulso.

A patente de número US10259001 apresenta uma bicicleta estacionária que permite um ajuste preciso da resistência para fins de treinamento. A roda dessa bicicleta foi acoplada em um rolo e este ao rotor de um alternador trifásico que gera energia em resposta a rotação da roda da bicicleta. Essa energia é utilizada para suprir vários componentes eletrônicos, entre eles o console controlador e o arranjo de ajuste da resistência, que por sua vez são operados pelo próprio ciclista ou por um computador interconectado com o console controlador. Por meio de conexão seletiva de resistência elétrica no alternador é possível fornecer resistência mecânica ao rotor e, consequentemente, ao usuário da bicicleta.

Em ambientes de ciclismo como em salões de academias e de hotéis, a energia mecânica gerada pelos usuários das bicicletas estacionárias durante exercícios é totalmente desperdiçada. A patente de número PI0203322-4 descreve um sistema que constitui de uma bicicleta ergométrica composta de uma estrutura e demais componentes convencionais como: banco, painel, pedais e transmissões, tendo como diferencial um sistema onde a resistência mecânica imposta ao movimento dos pedais se dá pela geração de energia elétrica em um alternador. Essa energia é armazenada em acumuladores e, posteriormente, transformada em energia elétrica para utilização prática através de um inversor de tensão. A energia elétrica gerada é aplicada nas mais diversas atividades humanas como: residências, escritórios, e locais de lazer em geral.

A patente de número US4612447 apresenta um método de exercício e um aparelho ativado por ar comprimido, onde o movimento rotacional do pedal de uma bicicleta estacionaria supre a energia cinética necessária para o acionamento do compressor. O ar comprimido é armazenado em uma serie de garrafas e o compressor é conectado a este sistema de forma que quando uma pressão é atingida em uma garrafa, o compressor passa a encher de ar a próxima garrafa. A energia cinética estocada nas garrafas, então, seria liberada em uma freqüência controlada acionado por sua vez uma turbina ou qualquer motor a ar, gerando, dessa forma, energia mecânica para o acionamento de um gerador elétrico. Esta invenção tem como principal objetivo a geração de energia elétrica.

Seguindo o mesmo princípio de geração de energia, a patente número US4298893 apresenta uma bicicleta ergométrica que possui um sistema de geração de energia que fornece energia elétrica para uma televisão. A bicicleta pode ser usada para carregar uma bateria, a qual, por sua vez, promove energia para o funcionamento da televisão, ou o ciclo de exercício pode acionar um gerador que opera diretamente a TV.

Já a patente número US670371 se refere a uma montagem um pouco distinta das anteriores. Nesse caso, o gerador é mantido em contato permanente com a parte superior da roda traseira de uma bicicleta. O imã representaria, neste caso, a parte fixa (estator), localizado no centro do gerador, ao redor do qual, a bobina, que se encontra associada a dois rolamentos (partes do gerador que mantém contato com a roda da bicicleta), gira a partir de movimento da roda. O movimento relativo do rotor em relação ao estator, provocando variação do fluxo magnético (criado pelos ímãs permanentes), resultaria na produção de corrente elétrica, a qual poderia ser utilizada no acionamento do farol da bicicleta.

Um conjunto gerador com amortecedor eletrônico de impacto, constituído de um gerador e um rotor, com magnetos de baixo fluxo e baixa potência e um núcleo com bobinas de geração de corrente é apresentado na patente número PI0404421-5. O núcleo das bobinas é dimensionado para produzir uma saturação magnética de forma a controlar a máxima potência gerada de forma a não sobrecarregar o usuário do equipamento. Tal sistema possui também um circuito indicador do esforço imposto ao usuário através da leitura da corrente, tensão e rotação do gerador convertido para kgf/ms, o que permite ao profissional que analisa os resultados do usuário durante os exercícios físicos, um controle do esforço em cada instante.

A patente número PI0902930-3 se refere à instrumentação de uma bicicleta estacionária destinada para exercícios físicos, mais particularmente, para interiores (indoor). Tal Bicicleta possui uma roda de inércia que movimenta um alternador automotivo, o qual alimenta uma carga fixa e o efeito do freio é controlado através da variação de tensão de campo. A tensão gerada combinada à rotação da roda de inércia fornece o valor da potência. Não foram utilizados sensores de força e, consequentemente, a potência do exercício foi calculada em função da potência elétrica, como é feito nos aparelhos ergométricos convencionais, ou seja, não existe nenhuma relação entre a potência elétrica e a potência mecânica gerada pelo usuário. Na presente invenção foram adaptados sensores para medir a força que o usuário aplica aos pedais e associando esses valores com a rotação e a tensão elétrica gerada é possível medir a potência mecânica real que o usuário está exercendo. Outra diferença esta no fato do sistema apresentado na patente número PI0902930-3 proporcionar um freio controlado eletronicamente utilizando uma fonte de alimentação variável para o campo do alternador onde o nível de tensão do campo é controlado por um sinal de PWM. Tal sistema necessita de uma fonte externa de energia para funcionar. A presente invenção não necessita de uma fonte externa de energia, pois o controle do freio é realizado por resistências externas que induzem corrente elétrica no campo do gerador.

Problemas do estado da técnica

Os sistemas atuais não são capazes de quantificar de forma precisa a potência mecânica exercida pelo usuário durante o exercício, impossibilitando a avaliação adequada do seu treinamento. Outra deficiência é a mensuração inadequada da potência elétrica produzida, que consequentemente não permite a quantificação exata da energia elétrica produzida durante o treino, da eficiência do sistema e da economia de energia elétrica no local da utilização do aparelho ergométrico.

Com relação aos sistemas geradores de energia elétrica através do movimento do eixo de rotação, os sistemas que utilizam dínamos são limitados à baixa potência.

Solução para os problemas do estado da técnica e breve descrição da tecnologia

A invenção compreende um sistema de controle e de monitoramento do gasto de energia durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos para mensuração de todos os parâmetros relacionados ao exercício, tais como: potência mecânica fornecida pelo usuário, potência elétrica gerada pelo sistema, eficiência do sistema, rotação referente ao eixo rotativo (pedal).

Tal sistema permite controlar com precisão o torque submetido no eixo rotativo e monitorar a potência gerada pelo usuário durante o exercício. Desta forma, pode-se converter estes parâmetros em um sinal fisiológico para quantificar precisamente o gasto de energia do usuário.

Breve descrição das figuras

A Figura 1 mostra, de forma não limitante, uma vista do sistema de transmissão de movimento entre os elementos do circuito para a aplicação do sistema em uma bicicleta ergométrica.

Descrição detalhada da Tecnologia

A presente invenção compreende um sistema de controle e monitoramento do gasto de energia durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos.

Tal sistema pode ser acoplado a qualquer aparelho ergométrico que possua um sistema mecânico de rotação e também permite o aproveitamento da energia gerada pelo alternador, para ser utilizada em qualquer tipo de circuito elétrico. Sua aplicação em uma bicicleta ergométrica será detalhadamente descrita a seguir, de forma não limitante.

EXEMPLOS Exemplo 1: Bicicleta ergométrica

Para a aplicação em uma bicicleta ergométrica, foi desenvolvido um sistema de conversão eletromecânico adaptado, de forma que, quando o movimento de pedalada é iniciado pelo usuário, um gerador elétrico é simultaneamente acionado.

O sistema é composto por uma bicicleta ergométrica (cicloergômetro) onde foi acoplado um gerador elétrico (1) de campo magnético induzido (alternador) comumente utilizado em veículos automotivos. Tal gerador (1) deve ser conectado ao eixo de rotação do aparelho ergométrico, no caso a bicicleta ergométrica. Acoplados ao gerador (1) tem um retificador que transforma a corrente alternada produzida em corrente continua, assim como um regulador de tensão que limita a tensão de saída em aproximadamente 14,2V.

O eixo do alternador é alinhado a uma roda (2) de maneira que uma correia (3) seja capaz de conectá-los para transmissão do movimento de rotação, podendo-se utilizar um sistema com correntes, engrenagens ou qualquer outro tipo de sistema de transmissão de movimento de rotação. Pode- se, opcionalmente, acrescentar ao sistema um elemento multiplicador de rotação (redutor invertido) para aumentar a rotação do eixo do gerador (1), sem restrições quanto ao tipo de sistema de multiplicação de rotação utilizado.

Como a estrutura permite ao gerador (1) certa liberdade de deslocamento horizontal, antes de ser devidamente fixada à estrutura, a tensão aplicada à correia pode ser regulada evitando uma possível perda de eficiência por deslizamento. Como o gerador (1) precisa de corrente elétrica para induzir o campo magnético em seu rotor, foi utilizada uma bateria chumbo-ácida regulada por válvula (12V 7Ah). Essa corrente também pode ser advinda de uma fonte externa, tal como uma tomada.

A bicicleta possui um sistema de transmissão por corrente, formado por uma catraca (4), uma coroa (5), ligada a um pedal (7) e uma corrente (6). Possui também um sistema de transmissão por correia, formado pela roda (2), pela correia (3) e pela polia do eixo do gerador (1). Esse sistema permite controlar a relação de velocidades entre os eixos da coroa (5), da roda (2) e da polia do eixo do gerador (1), de acordo com as dimensões de cada elemento.

Para medição da cadência de giro do pedal (7), foi utilizado um sensor magnético colocado em um ponto fixo no quadro da bicicleta, assim como um imã acoplado na coroa (5) (ponto rotativo do sistema), de forma que o campo magnético do imã seja capaz de atingir o sensor em um determinado ponto de rotação. Cada vez que o imã passa perto do sensor fecha-se um circuito que gera uma tensão de saída igual a 1,5V (fornecida por uma pilha AA) formando uma série de pulsos com freqüência equivalente à freqüência de giros.

Com a função de medir a corrente elétrica, foi inserido em série com o circuito elétrico de saída, um shunt com valor de resistência baixo de aproximadamente 0,001Q, de modo que a corrente total que passa pelo circuito passe também por ele. Assim, medindo a queda de tensão sobre o shunt e sendo o valor de resistência conhecido, é possível calcular o valor da corrente elétrica que passa pelo circuito de saída, que é equivalente à corrente produzida pelo alternador.

A potência elétrica produzida pelo gerador (1) alimenta um sistema de resistências elétricas que é inserido no sistema como um circuito de saída, também pode recarregar a bateria ou qualquer outro circuito elétrico eletrônico a ser acoplado no sistema. Tais resistências são responsáveis pela variação do torque mecânico resultante no pedal da bicicleta, o qual o usuário supera durante a realização do exercício. O número de resistências utilizadas irá depender da sensibilidade de variação do torque mecânico desejável para a bicicleta. No exemplo apresentado foram utilizadas 9 resistências. A resistência elétrica equivalente acoplada ao sistema é inversamente proporcional ao torque mecânico resultante no pedal (7), ou seja, quanto menor a resistência elétrica equivalente maior o torque resultante. Isso acontece porque o valor da resistência equivalente é inversamente proporcional à corrente elétrica. Como a corrente elétrica está diretamente ligada ao torque no pedal, quanto maior a corrente produzida no gerador, maior o torque imposto no pedal da bicicleta. Foram utilizadas lâmpadas para dissipar a energia elétrica gerada.

A resistência equivalente é calculada de acordo com o modo de ligação das lâmpadas. Quando essas são ligadas em paralelo, o valor da resistência equivalente diminui com o aumento do número de ligações. Conseqüentemente, a corrente e a potência elétrica geradas tornam-se maiores, fornecendo maior torque ao pedal. O inverso ocorre quando as lâmpadas são ligadas em série. Em vista disso, as resistências elétricas das 9 lâmpadas foram divididas e chaveadas da seguinte maneira.

Cada uma das chaves, quando acionada, adiciona ao sistema um valor correspondente de resistência elétrica equivalente. Esse valor depende da resistência da lâmpada (R), do número de lâmpadas e da maneira como elas são ligadas ao sistema (série e paralelo). Tal chaveamento permite também o acionamento simultâneo de duas ou mais chaves. Quando isso ocorre, o número de lâmpadas a serem ligadas no circuito aumenta, mas o valor da resistência equivalente do circuito diminui. Isso afere ao sistema um progresso gradual na variável em questão e, consequentemente, um progresso gradual na resistência mecânica que é aplicada no pedal (7). Todas as chaves são posicionadas no guidão da bicicleta permitindo ao próprio usuário o ajuste das resistências do circuito das lâmpadas e, conseqüentemente, do torque imposto no pedal da bicicleta.

Um circuito eletrônico foi construído para controle da abertura e do fechamento do sistema de alimentação do circuito de saída, de modo que ele funcione apenas quando a energia mínima necessária proveniente do acionamento do gerador (1) é gerada. Isso evita que a bateria que está conectada ao gerador (1), com a função apenas de induzir o seu campo, alimente o circuito. Esse controle é feito de acordo com a velocidade de rotação do pedal (7) (e conseqüentemente velocidade de rotação do eixo do gerador), de forma que, quando a rotação do gerador (1) é inferior à mínima necessária para seu devido acionamento, o sistema se mantém aberto e o circuito de saída não é alimentado. Quando a rotação é superior à mencionada anteriormente, o sistema é fechado permitindo ao gerador (1) suprir a demanda energética imposta para alimentar o circuito. Esse controle é efetuado por meio do acionamento de relés.

Uma célula de carga foi acoplada ao pedal de forma que a força exercida na entrada do sistema pelo usuário possa ser medida, podendo ser utilizado qualquer outro sensor de força para essa medição. Dessa forma, a potência mecânica é calculada a cada instante de tempo e comparada com a potência elétrica de saída, obtendo-se assim a eficiência do sistema.

A aquisição dos dados do sensor magnético, do shunt, da célula de carga são realizados por meio de uma placa de aquisição de dados, bem como os cálculos da rotação do pedal (7), rotação do gerador (1), potência mecânica imposta e da potência elétrica gerada são realizados por meio de um software ou microcontrolador, sendo também responsável pelo controle do acionamento do relé.

O sistema de conversão desenvolvido permite que os participantes ajustem a intensidade do exercício durante sua realização de duas formas: variando a cadência de pedalada ou variando o valor da resistência elétrica que o sistema está conectado.

Uma desvantagem verificada nesse sistema, mas que não compromete seu funcionamento é o fato de a potência elétrica gerada não aumentar conforme o aumento da rotação do pedal, quando o torque é constante, devido à presença do regulador de tensão na saída do alternador que limita a tensão de saída em 14,2V. Quando isso ocorre, a eficiência do sistema se torna menor, pois parte da energia mecânica de entrada não se transforma em energia elétrica.

Exemplo 2: Variações do sistema proposto

A fim de tornar o sistema mais eficiente, possíveis variações do sistema construído são também propostas. Para isso, é proposto retirar o regulador de tensão da saída do sistema de forma a não limitar sua amplitude. No sistema construído, a corrente para cada nível permanece constante devido à tensão gerada no alternador e à resistência equivalente do circuito de saída serem constantes. Para o novo sistema proposto, onde a tensão não é mais constante, é necessário que seja implementado um controle para chaveamento/variação das resistências de forma a manter o valor da corrente do circuito de saída constante. Isso é importante para que o torque no pedal permaneça constante, em cada nível desejado. Esse é o principal requisito para o funcionamento adequado dos aparelhos ergométricos.

Dessa maneira, as chaves controladas pelo usuário não mais controlam o número de lâmpadas a serem alimentadas pelo circuito de saída, mas continuam controlando o nível do torque imposto no pedal. Para que o torque no pedal seja sempre constante em cada nível, é necessário que a corrente que passe pelo circuito de saída também seja constante. Porém, sem o regulador, a tensão de saída do alternador não é mais constante. Assim, com o objetivo de manter a corrente constante, é proposto à implementação de um sistema que controle a variação das resistências do circuito de saída de forma a manter a relação “V*R” (tensão * resistência equivalente) constante.

A variação da resistência do circuito de saída de acordo com a tensão de entrada vinda do alternador pode ser feitas de várias maneiras, como descritas a seguir, de forma não limitante.

Uma opção é implementar um circuito utilizando elementos que possam ter a sua resistência variada de acordo com a tensão aplicada, mantendo a corrente constante em tal nível para cada valor de torque desejado pelo usuário. Esse é um dos princípios utilizados na construção de fontes de correntes variáveis, onde o usuário estabelece o valor de saída de corrente e o sistema mantém esse valor de saída desejado constante, independente do valor e variação de resistência de carga imposta. Este sistema pode ser implementado no sistema proposto utilizando transistores de alta potência.

Outra maneira, também não limitante, é aumentar o número de lâmpadas e combinações de ligações entre elas a fim de obter uma ampla faixa de valores de resistências equivalentes com pequenas variações em seus valores. Com isso, obtém-se um sistema com valores de resistências equivalentes quase contínuos e pode-se estabelecer um controle que realiza o chaveamento automático das lâmpadas de acordo com a tensão que é gerada no alternador e com o torque estabelecido pelo usuário. Esse chaveamento automático é realizado de forma que o valor de “R*V” (resistência equivalente * tensão) seja constante e equivalente ao nível do torque imposto pelo usuário por meio das chaves.

Outros métodos para variação da resistência por meio de valores de tensão com a finalidade de manter a corrente constante podem também ser aplicados no sistema proposto. O objetivo é aplicar esse método no sistema sem um regulador de tensão para que a quantidade máxima possível de energia mecânica fornecida pelo usuário seja utilizada para ser transformada em energia elétrica, aumentando sua eficiência.

Claims (18)

1. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, caracterizado por compreender um gerador elétrico (1) de campo magnético induzido, conectado ao eixo de rotação de um aparelho ergométrico, uma bateria, um sensor de corrente elétrica e um conjunto de resistências elétricas que são inseridas no mecanismo e um circuito eletrônico capaz de controlar a abertura e o fechamento do sistema de alimentação do circuito de saída, responsáveis pela variação do torque mecânico resultante no eixo de rotação do aparelho ergométrico.

2. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um sensor de força acoplado à interface de contato entre o usuário e o aparelho ergométrico de forma que a força exercida na entrada do sistema pelo usuário possa ser medida.

3. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um retificador acoplado ao gerador (1) que transforma a corrente alternada produzida em corrente contínua.

4. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um circuito eletrônico composto por um microcontrolador para controle do sistema.

5. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito eletrônico capturar os dados do sensor magnético, do sensor de corrente elétrica e do sensor de força.

6. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito eletrônico calcular a rotação do eixo de entrada, rotação do gerador (1), potência mecânica imposta e potência elétrica gerada.

7. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito eletrônico controlar a variação das resistências do circuito de saída, de forma a manter constante a relação tensão x resistência equivalente.

8. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um regulador de tensão que limita a tensão de saída.

9. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um elemento multiplicador de rotação (redutor invertido) para aumentar a rotação do eixo do gerador (1).

10. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um sistema de transmissão de movimento rotativo para conectar o eixo do gerador (1) ao eixo de rotação do aparelho ergométrico.

11. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito eletrônico calcular a potência mecânica a cada instante de tempo e comparar com a potência elétrica de saída, obtendo-se assim a eficiência do sistema.

12. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por quantificar de forma precisa a energia mecânica exercida pelo usuário durante o exercício, possibilitando a avaliação adequada do seu treinamento.

13. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por quantificar de forma precisa a energia elétrica produzida durante o treino, a eficiência do sistema e a economia de energia elétrica no local da utilização do aparelho ergométrico.

14. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por realizar a medição de todos os parâmetros relacionados ao exercício, tais como: potência mecânica fornecida pelo usuário, potência elétrica gerada pelo sistema, eficiência do sistema, rotação referente ao eixo rotativo.

15. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por permitir controlar com precisão o torque submetido no eixo rotativo e monitorar a potência gerada pelo usuário durante o exercício.

16. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por realizar a conversão dos parâmetros mecânicos e elétricos em um sinal fisiológico para quantificar precisamente o gasto de energia do usuário.

17. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder ser acoplado a qualquer aparelho ergométrico que possua um sistema mecânico de rotação.

18. SISTEMA DE CONTROLE E DE MONITORAMENTO DO GASTO ENERGÉTICO DURANTE A REALIZAÇÃO DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM APARELHOS ERGOMÉTRICOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender meios de controle e de monitoramento do gasto energético durante a realização de exercícios físicos em aparelhos ergométricos.

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