CN105664422A - 一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，所述弹力训练带包括固定带、弹力带、握持带、拉力传感装置、线速度传感装置和控制器，所述固定带、拉力传感装置、弹力带依次固定连接，握持带和弹力带的另一端固定连接，线速度传感装置和握持带相固定；线速度传感装置和控制器间通过无线模块通信连接，拉力传感装置和控制器电连接。控制器根据所接收的拉力、线速度电信号和采样周期累积计算一次拉升时被训练者对弹力带所做的功，并将其存储到存储器内，以便训练结束后查看，评判当次训练时被训练者消耗的体能，为科学训练提供一种定量的指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹力训练带，尤其涉及一种用于体能训练的带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，属于体育健身器材领域。
背景技术
弹力训练带由弹性材料制成，拉伸时产生拉伸阻尼力，阻尼力随着拉伸长度的增长而增加，其方向与拉伸的方向相反，可以有效地改善肌力、身体活动能力和灵活性；同时还可以有效地辅助治疗多种慢性疾病。在弹力训练带的训练中，被训练者往往采用设定拉伸长度和数拉伸次数评价训练强度，非常不方便，且只能评价相对训练强度，不能评价被训练者在训练过程中所消耗的体能，即被训练者对弹力训练带所做的功，不便于为被训练者制定科学的训练计划。因此，亟需开发一种能统计被训练者在训练中对训练带所做功的带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能统计被训练者在训练中对训练带所做功的带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，这样就可以为被训练者制定科学的训练计划。
本发明的技术方案是提供一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其设计要点于：包括固定带2、拉力传感装置3、弹力带4、握持带41、线速度传感装置5和控制器6，线速度传感装置5和握持带41相固定，用于测量握持带41的移动线速度，拉力传感装置3和控制器6间电连接；
所述拉力传感装置3至少由缸筒31、第一拉杆32、端压盖33、传压板34、第二拉杆36、压力应变片37和第一电路7构成，所述缸筒31呈圆筒状，其一端封闭，缸筒31的封闭端的中部设有内螺纹孔，第一拉杆32的一端设有外螺纹，所述缸筒31的内螺纹孔和拉杆32的外螺纹相螺纹配合，第一拉杆32的一端和缸筒31的封闭端通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，另一端和固定带2的一端相固定；所述端压盖33的中部设有第二拉杆36能贯穿的通孔，所述端压盖33的圆周边侧上设置向内凸起用于保护压力应变片37的呈环状的突缘，所述突缘的外径小于缸筒31的内径；传压板34呈圆柱状，用于把拉力转换成作用于压力应变片37上的压力，传压板34的外表面和缸筒31的内表面滑动配合，传压板34的外表面上设置用于减少滑动摩擦力的凹槽35，凹槽35沿传压板34的侧表面环绕一周，传压板34的中部设置内螺纹孔，第二拉杆36的一端设置外螺纹，所述传压板34的内螺纹孔和第二拉杆36的外螺纹相螺纹配合，第二拉杆36的一端和传压板34通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，另一端和弹力带4相固定；压力应变片37设置在端压盖33的突缘内，第二拉杆36贯穿端压盖33中部的通孔，端压盖33和缸筒31另一端采用螺栓固定连接；
所述第一电路7用于把压力信号转换成电信号，其包括放大电路和滤波电路；所述放大电路至少由第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5、第一放大器AD620构成，所述第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4依次串连连接；压力应变片37的输出信号电连接于第1电阻R1和第2电阻R2间的电连接点，第2电阻R2和第3电阻R3间的电连接点和第一放大器AD620的第3管脚电连接，第3电阻R3和第4电阻R4间的电连接点和第一放大器AD620的第4管脚电连接后并接地，第4电阻R4和第1电阻R1间的电连接点和第一放大器AD620的第2管脚电连接，第5电阻R5为滑变电阻，电连接于第一放大器AD620的第1管脚和第8管脚；第一放大器AD620的第6管脚输出经放大后的压力的电信号；所述滤波电路包括第6电阻R6、第7电阻R7、第一电容C1和第二运放器LM340AD，所述第6电阻R6的一端和第一放大器AD620的第6管脚电连接，另一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，第二运放器LM340AD的同相输入端接地，所述第7电阻R7的一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一端和第二运放器LM340AD的输出端电连接；所述第一电容C1一极和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一级和第二运放器LM340AD的输出端电连接；
线速度传感装置5包括线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块和第二微处理器，所述线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块分别和第二微处理器电连接；
所述控制器6包括蜂鸣器、第一无线收发模块、第一微处理器、第一存储器、LED显示屏、按键模块，所述蜂鸣器、第一无线收发模块、第一存储器、LED显示屏、按键模块分别和第一微处理器电连接，第二运放器LM340AD的输出端和第一微处理器电连接，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块间通信连接；第一微处理器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带4所做的功、一次拉伸累积做功以及训练拉伸累积做功，并把其存储于所述第一存储器和传送到LED显示屏显示。
在应用中，本发明还有如下进一步优选的技术方案。
作为优选地，所述弹力带4由天然橡胶制成，其横截面呈矩形，长宽比大于15。
作为优选地，所述弹力带4由螺旋弹簧制成，螺旋弹簧的外部套装波纹管套。
作为优选地，所述握持带41为拉手带或束腰带。
作为优选地，所述第一拉杆32、第二拉杆36的另一端分别装配防脱挂钩。
在应用中，通过控制器6上的按键模块设定拉力及线速度的采样周期，控制器6通过第一无线收发模块把所设定的采样周期发送到线速度传感装置5，线速度传感装置5根据设定的采样周期进行线速度采样，并把所采集的线速度电信号通过第二无线收发模块发送到控制器6，控制器6内置的第一微处理器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带4所做的功并对此次拉伸操作的做功累积计算，得到一次拉伸操作被训练者对弹力带4做多少功，此次拉伸操作完成后再累积计算已做的所有拉伸操作被训练者对弹力带所做的总功，把其存储于所述第一存储器并传送到LED显示屏显示。被训练者结对弹力带所做的功，即为被训练者在训练过程中消耗的体能，所消耗的体能被精确测量和记录，为被训练者制定科学的训练方案提供了有力的数据支撑，使体能训练做到最直接的量化。
有益效果
被训练者在训练过程中消耗的体能被精确地测量和记录，通过设置拉力传感装置、线速度传感装置及控制器，控制器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带所做的功并对此次拉伸操作的做功累积计算，得到一次拉伸操作被训练者对弹力带做多少功，此次拉伸操作完成后控制器再累积计算已做的所有拉伸操作被训练者对弹力带所做的总功，被训练者在训练过程中消耗的体能被精确测量和记录。
延长拉力传感装置的压力应力片的使用寿命，通过在端压盖的圆周边侧上设置呈环状的突缘，突缘突出高度小于压力应力片的厚度；当传压板受到侧向拉力时，突缘对传压板起到限位作用，避免压力应力片局部承受大应力严重形变而损坏。
提高拉力测量的精确度，传压板的外表面和缸筒的内表面滑动配合，其在轴线方向相贴合的长度较长，可以有效减少传压板的侧向摆动，使拉力的测量更精确，同时使得传压板对压力应力片的压力分布更均匀，有利于延长压力应力片的使用寿命。
附图说明
图1本发明的弹力训练带的结构示意图。
图2拉力传感装置的结构示意图。
图3控制器及第一电路的电路原理示意图。
图4线速度传感装置的电路原理示意图。
图5拉力传感装置的信号放大电路图。
图6拉力传感装置的信号滤波电路图。
图中，1-固定点，2-固定带，3-拉力传感装置，4-弹力带，5-线速度传感装置，6-控制器，7-第一电路，41-握持带，31-缸筒，32-第一拉杆，33-端压盖，34-传压板，35-凹槽，36-第二拉杆，37-压力应变片。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，如图1所示，包括训练场地的固定点1、固定带2、弹力带4、握持带41、拉力传感装置3、线速度传感装置5和控制器6。固定带2的一端和固定点1固定连接，另一端和拉力传感装置3的一端固定连接；拉力传感装置3的另一端和弹力带4的一端固定连接；弹力带4的另一端和握持带41固定连接。线速度传感装置5和握持带41相固定，用于测量握持带41的移动线速度；线速度传感装置5和控制器6间通过无线模块进行通信连接，拉力传感装置3和控制器6间进行电连接。所述握持带41为拉手带，根据地训练项目需要也可以是束腰带；所述第一拉杆32、第二拉杆36的一端部分别装配防脱挂钩，以方便拉力传感装置3同固定带2、弹力带4的快速固定连接，且防止训练过程中脱钩，使训练更安全。所述弹力带4由天然橡胶制成，其横截面呈矩形，长宽比大于15，优选15；根据需要也可以选择由螺旋弹簧制成弹力带4，在螺旋弹簧的外部套装波纹管套。
其中，所述拉力传感装置3，如图2和图3所示，至少由缸筒31、第一拉杆32、端压盖33、传压板34、第二拉杆36、压力应变片37和第一电路7构成。所述缸筒31呈圆筒状，其一端封闭，缸筒31的封闭端的中部设有内螺纹孔，第一拉杆32的一端设有外螺纹，所述缸筒31的内螺纹和拉杆32的外螺纹相螺纹配合。第一拉杆32带有外螺纹的一端和缸筒31的封闭端通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，第一拉杆32的另一端和固定带2的一端相固定。所述端压盖33的中部设有第二拉杆36能贯穿的通孔，所述端压盖33的圆周边侧上设置向内凸起用于保护压力应变片37的呈环状的突缘，所述突缘的外径小于缸筒31的内径，突缘突出的高度小于压力应力片的厚度，即突缘不会影响对拉力的精确测量。通过在端压盖的圆周边侧上设置呈环状的突缘，当传压板受到侧向拉力时，传压板侧向发生摆动，而突缘对传压板的摆动幅度起到限位作用，避免了传压板的摆动导致压力应力片局部承受过大的冲击应力发生严重形变而损坏。传压板34呈圆柱状，用于把拉力转换成作用于压力应变片37上的压力，实现发把对拉力的测量转换成对压力的测量，这样可以避免直接测量拉力，由于拉力应变材料的断裂而造成被训练者发生意外伤害事故。传压板34的外表面和缸筒31的内表面滑动配合，传压板34的外表面上设置用于减少滑动摩擦力的凹槽35，凹槽35沿传压板34的外表面环绕一周。传压板的外表面和缸筒的内表面滑动配合，其在轴线方向相贴合的长度较长，可以有效地减少传压板由第二拉杆所引起的侧向摆动，使传压板对压力应变片的压力分布更均匀，拉力的测量更精确，同时还有利于延长压力应力片的使用寿命。传压板34的中部设置内螺纹孔，第二拉杆36的一端设置外螺纹，所述传压板34的内螺纹孔和第二拉杆36的外螺纹相螺纹配合，第二拉杆36的一端和传压板34通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，另一端和弹力带4相固定。压力应变片37设置在端压盖33的突缘内，第二拉杆36贯穿端压盖33中部的通孔，端压盖33和缸筒31另一端采用螺栓固定连接。
其中，所述第一电路7用于把压力信号转换成压力电信号，其包括放大电路和滤波电路。所述放大电路，如图5所示，由第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5、第一放大器AD620构成，所述第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4依次串连连接。压力应变片37的输出信号电连接于第1电阻R1和第2电阻R2间的电连接点，第2电阻R2和第3电阻R3间的电连接点和第一放大器AD620的第3管脚电连接，第3电阻R3和第4电阻R4间的电连接点和第一放大器AD620的第4管脚电连接后并接地，第4电阻R4和第1电阻R1间的电连接点和第一放大器AD620的第2管脚电连接，第5电阻R5为滑变电阻，电连接于第一放大器AD620的第1管脚和第8管脚；第一放大器AD620的第6管脚输出经放大后的压力的电信号。所述滤波电路，如图6所示，包括第6电阻R6、第7电阻R7、第一电容C1和第二运放器LM340AD。所述第6电阻R6的一端和第一放大器AD620的第6管脚电连接，另一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，第二运放器LM340AD的同相输入端接地，所述第7电阻R7的一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一端和第二运放器LM340AD的输出端电连接；所述第一电容C1一极和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一级和第二运放器LM340AD的输出端电连接。
其中，所述线速度传感装置5，如图4所示，包括线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块和第二微处理器，所述线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块分别和第二微处理器电连接。第二微处理器采用STC11F32XE处理芯片，第二无线收发模块采用NRF24L01无线收发芯片，其配置连接为现有技术，不是本发明需要保护的技术，且在工具书上均有记载，在此不再详述。
其中，所述控制器6，如图3所示，包括蜂鸣器、第一无线收发模块、第一微处理器、第一存储器、LED显示屏、按键模块，所述蜂鸣器、第一无线收发模块、第一存储器、LED显示屏、按键模块分别和第一微处理器电连接。第二运放器LM340AD的输出端和第一微处理器电连接。所述第一无线收发模块和第二无线收发模块间通信连接。第一微处理器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带4所做的功、一次拉伸操作的累积做功以及整个训练中所有拉伸的累积做功。第一微处理器把采样周期内做功、一次拉升累积做功、拉升次数、整个训练中所有拉升的累积做功存储于所述第一存储器，并传送到LED显示屏进行数字和图形显示。第一微处理器采用运算能力强的成本较低的STC89C52单片机，第一无线收发模块采用NRF24L01无线收发芯片，控制器的配置连接为现有技术，不是本发明需要保护的技术，在工具书上及芯片技术资料上均有记载，在此不再详述。
在应用中，通过控制器上的按键模块设定拉力及线速度的采样周期，控制器通过第一无线收发模块把所设定的采样周期发送到线速度传感装置，线速度传感装置根据设定的采样周期进行线速度采样，并把所采集的线速度信号通过第二无线收发模块发送到控制器，控制器内置的第一微处理器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带所做的功、一次拉伸操作的累积做功以及整个训练中所有拉伸的累积做功。第一微处理器把采样周期内做功、一次拉升累积做功、拉升次数、整个训练中所有拉升的累积做功存储于所述第一存储器，并传送到LED显示屏进行数字显示和图形显示。被训练者结对弹力带所做的功，即为被训练者在训练过程中消耗的体能，所消耗的体能被精确测量、记录和存储，为被训练者的训练强度和训练效果的评定，以及制定科学的训练方案提供了有力的数据支撑，使体能训练做到最直接的量化。
和现有技术相比，本发明具有如下技术进步性：
1)被训练者在训练过程中消耗的体能被精确地测量和记录，通过设置拉力传感装置、线速度传感装置及控制器，控制器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带所做的功并对此次拉伸操作的做功累积计算，得到一次拉伸操作被训练者对弹力带做多少功，此次拉伸操作完成后控制器再累积计算已做的所有拉伸操作被训练者对弹力带所做的总功，被训练者在训练过程中消耗的体能被精确测量和记录。
2)延长拉力传感装置的压力应力片的使用寿命，通过在端压盖的圆周边侧上设置呈环状的突缘，突缘突出高度小于压力应力片的厚度；当传压板受到侧向拉力时，突缘对传压板起到限位作用，避免压力应力片局部承受大应力严重形变而损坏。
3)提高拉力测量的精确度，传压板的外表面和缸筒的内表面滑动配合，其在轴线方向相贴合的长度较长，可以有效减少传压板的侧向摆动，使拉力的测量更精确，同时使得传压板对压力应力片的压力分布更均匀，有利于延长压力应力片的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其特征在于：包括固定带(2)、拉力传感装置(3)、弹力带(4)、握持带(41)、线速度传感装置(5)和控制器(6)，线速度传感装置(5)和握持带(41)相固定，用于测量握持带(41)的移动线速度，拉力传感装置(3)和控制器(6)间电连接；
所述拉力传感装置(3)至少由缸筒(31)、第一拉杆(32)、端压盖(33)、传压板(34)、第二拉杆(36)、压力应变片(37)和第一电路(7)构成，所述缸筒(31)呈圆筒状，其一端封闭，缸筒(31)的封闭端的中部设有内螺纹孔，第一拉杆(32)的一端设有外螺纹，所述缸筒(31)的内螺纹孔和拉杆(32)的外螺纹相螺纹配合，第一拉杆(32)的一端和缸筒(31)的封闭端通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，另一端和固定带(2)的一端相固定；所述端压盖(33)的中部设有第二拉杆(36)能贯穿的通孔，所述端压盖(33)的圆周边侧上设置向内凸起用于保护压力应变片(37)的呈环状的突缘，所述突缘的外径小于缸筒(31)的内径；传压板(34)呈圆柱状，用于把拉力转换成作用于压力应变片(37)上的压力，传压板(34)的外表面和缸筒(31)的内表面滑动配合，传压板(34)的外表面上设置用于减少滑动摩擦力的凹槽(35)，凹槽(35)沿传压板(34)的侧表面环绕一周，传压板(34)的中部设置内螺纹孔，第二拉杆(36)的一端设置外螺纹，所述传压板(34)的内螺纹孔和第二拉杆(36)的外螺纹相螺纹配合，第二拉杆(36)的一端和传压板(34)通过所述内螺纹孔和外螺纹相固定，另一端和弹力带(4)相固定；压力应变片(37)设置在端压盖(33)的突缘内，第二拉杆(36)贯穿端压盖(33)中部的通孔，端压盖(33)和缸筒(31)另一端采用螺栓固定连接；
所述第一电路(7)用于把压力信号转换成电信号，其包括放大电路和滤波电路；所述放大电路至少由第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4、第5电阻R5、第一放大器AD620构成，所述第1电阻R1、第2电阻R2、第3电阻R3、第4电阻R4依次串连连接；压力应变片37的输出信号电连接于第1电阻R1和第2电阻R2间的电连接点，第2电阻R2和第3电阻R3间的电连接点和第一放大器AD620的第3管脚电连接，第3电阻R3和第4电阻R4间的电连接点和第一放大器AD620的第4管脚电连接后并接地，第4电阻R4和第1电阻R1间的电连接点和第一放大器AD620的第2管脚电连接，第5电阻R5为滑变电阻，电连接于第一放大器AD620的第1管脚和第8管脚；第一放大器AD620的第6管脚输出经放大后的压力的电信号；所述滤波电路包括第6电阻R6、第7电阻R7、第一电容C1和第二运放器LM340AD，所述第6电阻R6的一端和第一放大器AD620的第6管脚电连接，另一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，第二运放器LM340AD的同相输入端接地，所述第7电阻R7的一端和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一端和第二运放器LM340AD的输出端电连接；所述第一电容C1一极和第二运放器LM340AD的反相输入端电连接，另一级和第二运放器LM340AD的输出端电连接；
线速度传感装置(5)包括线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块和第二微处理器，所述线速度传感器、LED灯、第二存储器、第二无线收发模块分别和第二微处理器电连接；
所述控制器(6)包括蜂鸣器、第一无线收发模块、第一微处理器、第一存储器、LED显示屏、按键模块，所述蜂鸣器、第一无线收发模块、第一存储器、LED显示屏、按键模块分别和第一微处理器电连接，第二运放器LM340AD的输出端和第一微处理器电连接，所述第一无线收发模块和第二无线收发模块间通信连接；第一微处理器根据所采集的拉力电信号、线速度电信号及采样周期计算被训练者在该采样周期内对弹力带4所做的功、一次拉伸累积做功以及训练拉伸累积做功，并把其存储于所述第一存储器和传送到LED显示屏显示。
2.根据权利要求1所述的一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其特征在于：所述弹力带(4)由天然橡胶制成，其横截面呈矩形，长宽比大于15。
3.根据权利要求1所述的一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其特征在于：所述弹力带(4)由螺旋弹簧制成，螺旋弹簧的外部套装波纹管套。
4.根据权利要求1-3所述的一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其特征在于：所述握持带(41)为拉手带或束腰带。
5.根据权利要求4所述的一种带有训练牵拉能量统计装置的弹力训练带，其特征在于：所述第一拉杆(32)、第二拉杆(36)的另一端分别装配防脱挂钩。
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