DE102004019328B3 - Training device for increasing body strength and for rehabilitation after illness comprises a lever connected to a shaft which drives an electric generator which charges a current source - Google Patents

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Abstract

Training device comprises a lever (1) connected to a shaft (2) which drives an electric generator (22) which charges a current source (35). Preferred Features: The shaft drives the generator via a transmission gearing (20, 21). The generator has a step motor with a connected rectifiers. Movement sensors (23a, 23b) are assigned to the shaft and the output signals from the sensors are processed in an electric switch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät mit einem Hebel, der seiner Betätigung mittels Muskelkraft einen einstellbaren Widerstand entgegensetzt und hierzu mit seinem einen Ende drehfest mit einer Welle verbunden ist, die über eine Verzahnung mit einer Zahnstange kämmt, die einen doppelt wirkenden Verdrängerkolben in einem Arbeitszylinder verschiebt, dessen flüssigkeitsgefüllte Arbeitsräume über Leitungen und einstellbare Ventile verbunden sind, und mit Sensoren, die betätigungsabhängige mechanische Größen in elektrische Signale umsetzen, die in einer aus einer Stromquelle gespeisten elektrischen Schaltung verarbeitet und auf einem Display angezeigt werden.The The invention relates to a training device with a lever that his activity by means of muscular force opposes an adjustable resistance and for this purpose with its one end rotatably connected to a shaft is that over a toothing meshes with a rack, which is a double-acting displacer displaced in a working cylinder whose liquid-filled working spaces via lines and adjustable valves are connected, and with sensors, the actuation-dependent mechanical Sizes in electrical Convert signals that are in a powered from a power source electrical Circuit processed and displayed on a display.

Ein derartiges Trainingsgerät, das sowohl zur Steigerung der körperlichen Fitness als auch im Rahmen von Rehabilitationsmaßnahmen nach Krankheit oder Unfall geeignet ist, ist aus der DE 35 26 144 A1 und in mehreren, dem Training der unterschiedlichen Bereiche des menschlichen Bewegungsapparates angepassten Ausführungsformen bekannt. Letztere umfassen dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend angeordnete Handgriffe oder Fußstützen, die über Koppelglieder mit dem auf die Welle wirkenden Hebel verbunden sind. Anders als sog. Kraftmaschinen, bei denen der Benutzer gegen Gewichte arbeitet, erzeugt das Trainingsgerät über den gesamten Betätigungsweg einen konstanten, jedoch geschwindigkeitsabhängigen Widerstand sowohl während der Streck- als auch während der Beugebewegung. Eine Streckbewegung bewirkt eine Drehung der Welle in der einen Richtung, eine Beugebewegung in der Gegenrichtung. Die reversierende Drehung der Welle wird in eine alternierende Verschiebung des Arbeitskolbens umgesetzt. Jeder Richtung ist ein den Strö mungswiderstand in der betreffenden Leitung bestimmendes Ventil zugeordnet. Deshalb kann der von dem Benutzer zu überwindende Widerstand in den beiden Bewegungsrichtungen unterschiedlich groß eingestellt werden. Das bekannte Gerät hat Sensoren, mittels derer die Zahl der reversierenden Drehbewegungen der Welle, d.h. die Zahl der Streck- und Beugebewegungen des Benutzers und die Einstellungen der beiden Ventile entsprechend dem in jeder Bewegungsrichtung vom Benutzer zu überwindenden Widerstand des Gerätes ermittelt und zusammen mit der verstrichenen Trainings- oder Benutzungszeit als dimensionslose Zahlen auf dem Display angezeigt werden. Als Stromquelle dient eine wiederaufladbare Batterie, einerseits weil bei Versorgung mit Netzspannung erhöhte Sicherheitsanforderungen und dementsprechend eine Abnahme und Zulassung des Gerätes durch die zuständigen Stellen erforderlich ist, andererseits weil Netzkabel die Mobilität des Trainingsgerätes beeinträchtigen und generell störend sind, insbesondere wenn mehrere Trainingsgeräte unterschiedlicher Ausführungsform in einem Trainingscenter räumlich eng benachbart benutzt werden. Die Speisung der Sensoren, der elektrischen Schaltung und des Displays aus einer Batterie hat jedoch den Nachteil, dass die Batterie aus dem Netz über ein Ladegerät regelmäßig wieder aufgeladen werden muss, was häufig mehrere Stunden in Anspruch nimmt und nur außerhalb der Benutzungszeiten, also z.B. nachts, möglich ist.Such a training device, which is suitable both for increasing physical fitness as well as in the context of rehabilitation after illness or accident, is from the DE 35 26 144 A1 and in several, adapted to the training of different areas of the human musculoskeletal embodiments known. The latter comprise handgrips or footrests arranged in accordance with the respective intended use, which are connected via coupling links to the lever acting on the shaft. Unlike so-called power machines, where the user works against weights, the exerciser generates a constant but speed-dependent resistance over the entire actuation path during both the extension and flexion movements. A stretching movement causes a rotation of the shaft in one direction, a bending movement in the opposite direction. The reversing rotation of the shaft is converted into an alternating displacement of the working piston. Each direction is assigned to the Strö tion resistance in the relevant line determining valve. Therefore, the resistance to be overcome by the user in the two directions of movement can be set to be different in size. The known device has sensors by means of which the number of reversing rotations of the shaft, ie the number of stretching and bending movements of the user and the settings of the two valves determined in accordance with the in each direction of movement to be overcome by the user resistance of the device and together with the elapsed Training or use time are displayed as dimensionless numbers on the display. As a power source is a rechargeable battery, on the one hand because when supplied with mains voltage increased safety requirements and accordingly a decrease and approval of the device by the competent authorities is required, on the other hand because power cables affect the mobility of the training device and are generally disturbing, especially if several training devices different embodiment in a training center are used spatially close. The feeding of the sensors, the electrical circuit and the display from a battery, however, has the disadvantage that the battery from the mains via a charger must be recharged regularly, which often takes several hours and only outside the periods of use, eg at night , is possible.

Aus der DE 103 08 974 A1 ist ein Trainingsgerät ähnlich einem Fahrradergometer, jedoch für schreitende Bewegungen des Benutzers bekannt. Die Pedale treiben Schwungräder an, die ihrerseits einen Drehstromgenerator antreiben. Letzterer bildet einerseits den widerstand, gegen den der Benutzer arbeitet und liefert andererseits nach Gleichrichtung über eine Pufferbatterie die elektrische Energie für einen Hebeantrieb zur Veränderung der Pedalwegkurven und zur Versorgung eines Mikroprozessors.From the DE 103 08 974 A1 is a training device similar to a bicycle ergometer, but known for walking movements of the user. The pedals drive flywheels, which in turn drive an alternator. The latter, on the one hand, forms the resistor against which the user works and, on the other hand, supplies the electrical energy for a lifting drive for changing the pedal travel curves and for supplying a microprocessor after rectification via a buffer battery.

Aus der DE 195 33 534 A1 ist ein ähnliches Trainingsgerät mit einem Generator und einer Batterie bekannt, wobei der Generator den einstellbaren Widerstand bildet und überschüssige elektrische Energie zur anderweitigen Verwendung bereitstellt.From the DE 195 33 534 A1 For example, a similar exercise device with a generator and a battery is known, wherein the generator forms the adjustable resistor and provides excess electrical energy for other use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trainingsgerät der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das dauerhaft ohne externe Stromquelle auskommt.Of the Invention is based on the object, a training device of the introductory specified genus to create that permanently without external power source gets along.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle einen elektrischen Generator antreibt, der die Stromquelle auflädt.These Task is inventively achieved in that the shaft drives an electric generator, which is the power source charging.

Die Erfindung beruht auf der zunächst überraschenden Er kenntnis, dass sich auf diese Weise der Leistungsbedarf der elektrischen Komponenten des Trainingsgeräts decken läßt, obwohl die Welle sich reversierend nur um einen Winkel von selten mehr als 90° und mit vergleichsweise niedriger Winkelgeschwindigkeit dreht.The Invention is based on the initially surprising He knows that in this way the power requirement of the electrical Components of the training device covers, though the wave reversing only at an angle of rarely more as 90 ° and rotates at a comparatively low angular velocity.

Vorzugsweise treibt die Welle den Generator über ein Übersetzungsgetriebe an (Anspruch 2). Das Getriebe kann aus einem einfachen Stirnzahnräderpaar bestehen. Alternativ kann ein mehrstufiges Zahnradgetriebe oder auch ein Zahnriemengetriebe verwendet werden.Preferably the shaft drives the generator over a transmission gear to (claim 2). The gearbox can be made from a simple spur gear pair consist. Alternatively, a multi-stage gear transmission or also a toothed belt transmission can be used.

Als Generator eignet sich besonders gut ein Schrittmotor mit nachgeschalteter Gleichrichtung (Anspruch 3). Geeignete Schrittmotortypen sind im Handel erhältlich und damit wesentlich preiswerter als ein speziell angefertigter Generator.When Generator is particularly well suited to a stepper motor with downstream Rectification (claim 3). Suitable stepper motor types are commercially available available and thus much cheaper than a custom-made Generator.

Der Welle kann ein Bewegungssensor zugeordnet sein (Anspruch 4), beispielsweise ein einfacher elektromechanischer Kontakt wie etwa ein berührungslos schaltender Reedkontakt, dessen Schaltspiele nach Verarbeitung in der elektrischen Schaltung auf dem Display numerisch oder grafisch als Anzahl der Streck- und Beugebewegungen oder Hübe wiedergegeben werden kann.Of the Wave may be associated with a motion sensor (claim 4), for example a simple electromechanical contact such as a non-contact switching reed contact whose switching operations after processing in the electrical circuit on the display numerically or graphically as Number of stretching and Beugebewegungen or strokes can be reproduced.

Vorzugsweise ist der Welle jedoch ein Drehwinkelgeber zugeordnet, dessen Ausgangssignale in der elektrischen Schaltung verarbeitet werden (Anspruch 5), in welchem Fall auf dem Display zusätzlich auch die Amplitude je Hub wiedergegeben werden kann.Preferably However, the shaft is associated with a rotary encoder whose output signals be processed in the electrical circuit (claim 5), in in which case on the display in addition also the amplitude per stroke can be reproduced.

Ein derartiger Drehwinkelgeber kann insbesondere aus zwei versetzt zueinander angeordneten Sensoren bestehen (Anspruch 6), die auf ein sich synchron mit der Welle bewegendes Muster, z.B. ein optisches Muster, ansprechen und in an sich bekannter Weise elektrische Signale liefern, aus denen sich sowohl der Drehwinkel als auch die Drehrichtung ermitteln lassen.One such a rotary encoder can in particular offset from each other by two arranged sensors consist (claim 6), which is synchronized to a moving pattern with the wave, e.g. an optical pattern and deliver electrical signals in a known per se, from which determine both the angle of rotation and the direction of rotation to let.

Insbesondere können die zwei Sensoren des Drehwinkelgebers Hallsensoren sein, die gegenüber den Zähnen eines mit der Welle drehfest verbundenen Zahnrades, versetzt um einen halben Teilungsschritt oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon, angeordnet sind (Anspruch 7). Hallsensoren haben gegenüber anderen Sensoren, z.B. optischen Sensoren, den Vorteil eines wesentlich geringeren Energieverbrauches.Especially can the two sensors of the rotary encoder Hall sensors be compared to the tooth a rotatably connected to the shaft gear, offset a half division step or an odd multiple thereof, are arranged (claim 7). Hall sensors have over others Sensors, e.g. optical sensors, the advantage of a material lower energy consumption.

Des weiteren kann jedem Ventil ein Ventilstellungssensor zugeordnet sein (Anspruch 8). Die Ausgangssignale der Ventilstellungssensoren sind repräsentativ für die Größe des Widerstandes, den der Benutzer des Trainingsgeräts überwinden muss und können daher ebenfalls in der elektrischen Schaltung verarbeitet und in dem Display numerisch oder grafisch angezeigt werden.Of Furthermore, each valve can be assigned a valve position sensor be (claim 8). The output signals of the valve position sensors are representative for the Size of the resistance, which the user of the training device must overcome and therefore can also processed in the electrical circuit and in the display displayed numerically or graphically.

Der jeweilige Ventilstellungssensor kann insbesondere ein elektromechanischer Inkrementalgeber sein (Anspruch 9), der den Vorteil hat, dass er nahezu keine elektrische Leistung verbraucht.Of the particular valve position sensor can in particular an electromechanical Incremental be (claim 9), which has the advantage that he almost no electrical power consumed.

Mit höherer Genauigkeit läßt sich der von dem Benutzer des Trainingsgeräts in Bewegungsrichtung zu überwindende Widerstand durch Drucksensoren ermitteln, die den Druck in jedem der Arbeitsräume des Arbeitszylinders in ein proportionales elektrisches Signal umsetzen. Die Drucksensoren verursachen jedoch einen höheren Verbrauch an elektrischer Leistung als die Inkrementalgeber.With higher Accuracy can be that to be overcome by the user of the training device in the direction of movement Resistance by pressure sensors determine the pressure in each the workrooms convert the working cylinder into a proportional electrical signal. However, the pressure sensors cause a higher consumption of electrical Performance as the incremental encoder.

Vorzugsweise umfasst die elektrische Schaltung einen Mikroprozessor, der aus den Ausgangssignalen der Sensoren benutzungsabhängige Größen zur Anzeige auf dem Display errechnet (Anspruch 10).Preferably The electrical circuit includes a microprocessor made up of The output signals of the sensors are usage-dependent quantities for display on the display calculated (claim 10).

Insbesondere kann dieser Mikroprozessor aus den Ausgangssignalen der Sensoren die vom Benutzer aufgewandte Arbeit und die von ihm erzeugte Leistung errechnen und auf dem Display zur Anzeige bringen (Anspruch 11). Der hierzu erforderliche Algorithmus ist vergleichsweise einfach in den Mikroprozessor zu programmieren. Die Eichung der Anzeigen auf dem Display, z.B. in Wattstunden und Watt, ist mit hinreichender Genauigkeit empirisch möglich.Especially This microprocessor can use the output signals of the sensors The user-expended work and the power it generates calculate and bring to the display for display (claim 11). The required algorithm is relatively simple to program in the microprocessor. Calibration of the indications on the display, e.g. in watt-hours and watts, is with sufficient Accuracy empirically possible.

Für die elektrischen Komponenten des Trainingsgerätes werden möglichst stromsparende Ausführungen verwendet. Unter Berücksichtigung dessen, dass der Stromgenerator die Batterie des Trainingsgerätes nur während dessen Benutzung auflädt und die von dem Generator im Durchschnitt abgegebene Leistung begrenzt ist, ist es trotzdem wichtig, sicherzustellen, dass der elektrische Energieverbrauch der Komponenten bei unbenutztem Trainingsgerät so gering als möglich ist. Das läßt sich dadurch erreichen, dass der Drehwinkelgeber und gegebenenfalls weitere Komponenten mit nennenswertem Stromverbrauch die Versorgungsspannung aus der Stromquelle über einen gesteuerten Halbleiterschalter erhalten, dessen Steuereingang mit einem Ausgang des Generators verbunden ist und der durchlässig schaltet, sobald der Generator eine Spannung liefert (Anspruch 12). Des Weiteren empfiehlt sich die Verwendung eines (handelsüblichen) Mikroprozessors, der aus einem energiesparenden Ruhezustand erst dann in seinen Arbeitszustand geht, wenn an einem seiner Eingänge ein Signal eintrifft.For the electrical Components of the training device be possible energy-saving versions used. Considering that the power generator is the battery of the exerciser only while its use charges and limits the power delivered by the generator on average It is nevertheless important to ensure that the electrical Energy consumption of components in unused training device so low as possible is. That can be thereby achieve that the rotary encoder and optionally further Components with significant power consumption, the supply voltage from the power source via receive a controlled semiconductor switch whose control input is connected to an output of the generator and the permeable turns, as soon as the generator supplies a voltage (claim 12). Furthermore We recommend the use of a (commercially available) microprocessor, the from an energy-saving state of rest only then to its working state goes when at one of its inputs a signal arrives.

In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der im Rahmen der Erfindung wesentlichen Teile eines Trainingsgeräts gemäß der Erfindung und ein Blockschaltbild der elektrischen Komponenten dargestellt. Es zeigt:In the drawing are an embodiment in the context of the invention essential parts of a training device according to the invention and a block diagram of the electrical components are shown. It shows:

1 eine vereinfachte, perspektivische Ansicht, und 1 a simplified, perspective view, and

2 ein Blockschaltbild. 2 a block diagram.

In 1 ist die allen Ausführungsformen des Trainingsgerätes gemeinsame Baugruppe dargestellt, die den Widerstand erzeugt, den der Benutzer durch Betätigung z.B. von Fußstützen oder Handhebeln überwinden muss. Ein Hebel 1 ist drehfest mit einer Welle 2 verbunden, die in einem Gehäuse 3 gelagert ist. In dem Gehäuse 3 ist die Welle 2 nach Art eines Ritzels stirnverzahnt. Mit dieser Verzahnung 4 kämmt die Welle 2 mit einer Zahnstange 5 am Umfang eines doppelt wirkenden Verdrängerkolbens 6. Der Verdrängerkolben 6 ist in einem Arbeitszylinder verschiebbar, der beidseits des Verdrängerkolbens 6 je einen Arbeitsraum 7a und 7b hat. Der Arbeitsraum 7a ist über einer Leitung 8a und der Arbeitsraum 7b über eine Leitung 8b mit einer Kammer 9 verbunden, die ihrerseits mit in der Mittelachse des Verdrängerkolbens 6 verlaufenden Kanälen 6a und 6b kommuniziert, die über Rückschlagventile 10a und 10b in die entsprechenden Arbeitsräume 7a und 7b mündet. Die Leitung 8a ist über ein Ventil 11a geführt, dessen Öffnungsquerschnitt der Benutzer des Trainingsgeräts durch Ein- oder Ausdrehen eines Ventilkörpers 11.1a verändern kann. Im Zug der Leitung 8b liegt ein gleichartiges Ventil 11b mit drehbarem Ventilkörper 11.1b. Alle Räume und Leitungen sind mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Über die Ventilkörper 11.1a und 11.1b kann der Benutzer für die beiden Drehrichtungen der Welle 2 entsprechend den beiden Verschiebungsrichtungen des Verdrängerkolbens 6 den Widerstand unterschiedlich einstellen, den der Verdrängerkolben 6 zur Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit aus dem jeweiligen Arbeitsraum 7a, 7b überwinden muss.In 1 is the all embodiments of the training device common assembly shown, which generates the resistance that the user must overcome by operating, for example, footrests or hand levers. A lever 1 is non-rotatable with a shaft 2 connected in a housing 3 is stored. In the case 3 is the wave 2 in the manner of a pinion end-toothed. With this gearing 4 combs the wave 2 with a rack 5 at the Um catch of a double-acting displacer 6 , The displacer 6 is displaceable in a working cylinder, the both sides of the displacer 6 one working space each 7a and 7b Has. The workroom 7a is over a lead 8a and the workspace 7b over a line 8b with a chamber 9 connected, in turn, in the central axis of the displacer 6 running channels 6a and 6b communicates via check valves 10a and 10b in the corresponding workrooms 7a and 7b empties. The administration 8a is over a valve 11a guided, the opening cross-section of the user of the training device by turning on or turning off a valve body 11.1a can change. On the train of the line 8b is a similar valve 11b with rotatable valve body 11.1b , All rooms and lines are filled with a hydraulic fluid. About the valve body 11.1a and 11.1b allows the user for the two directions of rotation of the shaft 2 according to the two displacement directions of the displacer 6 set the resistance differently, the displacer 6 for displacing the hydraulic fluid from the respective working space 7a . 7b must overcome.

Auf der Welle 2 sitzt außerhalb des Gehäuses 3 ein Stirnzahnrad 20 mit z.B. 100 Zähnen, das mit einem Ritzel 21 mit z.B. 20 Zähnen kämmt. Das Ritzel 21 sitzt drehfest auf der Welle eines Schrittmotors 22, der hier als Generator einge setzt wird. Die elektrischen Anschlüsse des Schrittmotors 22 sind nur schematisch dargestellt.On the wave 2 sits outside the case 3 a spur gear 20 with eg 100 teeth, with a pinion 21 combing with eg 20 teeth. The pinion 21 is fixed against rotation on the shaft of a stepping motor 22 , which is used here as a generator. The electrical connections of the stepper motor 22 are shown only schematically.

In geringem Abstand zu den Zahnköpfen des Stirnzahnrades 20 sind zwei Hallsensoren 23a und 23b um 1 1/2 Teilungsschritte in Umfangsrichtung des Stirnzahnrades 20 versetzt angeordnet. Die Hallsensoren 23a, 23b dienen in an sich bekannter Weise zur Ermittlung der Drehrichtung und des Drehwinkels des Stirnzahnrades 20 und damit der Welle 2. Die elektrischen Anschlüsse der Hallsensoren 23a, 23b sind schematisch angedeutet.At a short distance to the tooth tips of the spur gear 20 are two Hall sensors 23a and 23b by 1 1/2 pitch steps in the circumferential direction of the spur gear 20 staggered. The Hall sensors 23a . 23b serve in a conventional manner for determining the direction of rotation and the angle of rotation of the spur gear 20 and thus the wave 2 , The electrical connections of the Hall sensors 23a . 23b are indicated schematically.

Jeder der drehbaren Ventilkörper 11.1a und 11.1b trägt ein kleines Zahnrad 11.11a und 11.11b, dessen Zahnbreite ausreichend bemessen ist, dass es trotz der axialen Verschiebung bei Drehung des betreffenden Ventilkörpers 11.1a, 11.1b stets im Eingriff mit einem Zahnrad 24.1a bzw. 24.1b eines Inkrementalgebers 24a bzw. 24b bleibt. Die Inkrementalgeber 24a, 24b sind als elektromechanische Schaltkontakte ausgeführt. Ihre Anschlüsse sind schematisch angedeutet. Jeder Inkrementalgeber 24a, 24b erzeugt z.B. je Verdrehung des betreffenden Ventilgliedes um 15° einen Impuls.Each of the rotatable valve body 11.1a and 11.1b carries a small gear 11.11a and 11.11b whose tooth width is sufficiently dimensioned that, despite the axial displacement upon rotation of the relevant valve body 11.1a . 11.1b always engaged with a gear 24.1a respectively. 24.1b an incremental encoder 24a respectively. 24b remains. The incremental encoders 24a . 24b are designed as electromechanical switch contacts. Their connections are indicated schematically. Each incremental encoder 24a . 24b For example, generates a pulse per rotation of the relevant valve member by 15 °.

Die weiteren elektrischen Komponenten des Trainingsgerätes, insbesondere die Batterie 35, der Mikroprozessor 30 und das Display 31, sind an anderer Stelle des Gerätes angeordnet. Ihre Funktion wird anhand der 2 im folgenden erläutert.The other electrical components of the training device, in particular the battery 35 , the microprocessor 30 and the display 31 , are arranged elsewhere on the device. Their function is based on the 2 explained below.

Die Schaltung umfasst einen Mikroprozessor 30, an den ein stromsparendes Grafikdisplay 31 und ein Eingabetastenfeld 32 sowie ein Schwingquarz 33 zur Erzeugung der internen Zeitbasis des Mikroprozessors 30 angeschlossen sind. Über die Tasten des Eingabetastenfeldes 32 können z.B. vorgegebene Programme oder der Anzeigemodus des Grafikdisplays 31 aufgerufen, eine Zeitanzeige gestartet oder andere Funktionen ausgelöst werden. Seine Betriebsspannung Vcc von z.B. 3,3 Volt bezieht der Mikroprozessor 30 aus einer wiederaufladbaren Batterie 35 über einen Spannungsregler 36. Zur erstmaligen Ladung oder zur Wiederaufladung nach langem Nichtgebrauch ist die Batterie 35 über einen externen Anschluss 37 und eine Schutzdiode 38 aufladbar. Im normalen Betrieb des Trainingsgeräts wird die Batterie 35 jedoch über den als Generator betriebenen Schrittmotor 22 geladen. Da der Schrittmotor 22 im Fall seines Betriebes als Generator an seinen Stranganschlüssen eine Wechselspannung liefert, ist die Batterie 35 über die Dioden 39a und 39b mit den entsprechenden Stranganschlüssen verbunden.The circuit includes a microprocessor 30 , to which a power-saving graphic display 31 and an input keypad 32 and a quartz crystal 33 for generating the internal time base of the microprocessor 30 are connected. Using the keys on the input keypad 32 For example, predefined programs or the display mode of the graphic display 31 called, a time display started or other functions are triggered. Its operating voltage V cc of, for example, 3.3 volts relates to the microprocessor 30 from a rechargeable battery 35 via a voltage regulator 36 , For initial charging or recharging after a long period of non-use is the battery 35 via an external connection 37 and a protection diode 38 rechargeable. During normal operation of the exerciser the battery becomes 35 however, via the stepping motor operated as a generator 22 loaded. Because the stepper motor 22 in the case of its operation as a generator at its Strangganschlüssen an AC voltage supplies, is the battery 35 over the diodes 39a and 39b connected to the corresponding strand connections.

Der Mikroprozessor 30 erhält an seinen Anschlüssen 30.1, 30.2 und 30.3 die Impulse der Inkrementalgeber 24a und 24b und an seinen Anschlüssen 30.4 und 30.5 die Ausgangssignale der Hallsensoren 23a und 23b, die jeweils in nur schematisch dargestellten Verstärkerschaltungen 40a, 40b aufbereitet und verstärkt werden. Solange an seinen Anschlüssen 30.4 und 30.5 keine Impulse anliegen, befindet sich der Mikroprozessor 30 in einem stromsparenden Bereitschaftszustand und schaltet das Grafikdisplay 31 ab.The microprocessor 30 gets at its connections 30.1 . 30.2 and 30.3 the pulses of the incremental encoders 24a and 24b and at its connections 30.4 and 30.5 the output signals of the Hall sensors 23a and 23b , in each case in only schematically illustrated amplifier circuits 40a . 40b prepared and strengthened. As long as his connections 30.4 and 30.5 there are no pulses, is the microprocessor 30 in a power-saving standby state and turns on the graphic display 31 from.

Die Hallsensoren 23a, 23b und ihre Verstärkerschaltungen benötigen einen Speisestrom von einigen Milliampère. Deshalb sind sie nicht direkt sondern über einen MOSFET 41 an die Batterie 35 angeschlossen. Der MOSFET 41 befindet sich bei unbenutztem Trainingsgerät im Sperrzustand, weil sein Gate über den Widerstand R auf Massepotenzial liegt. Das Gate des MOSFET 41 ist jedoch über einen Kondensator C und die angedeutete Gleichrichterschaltung mit einem der Wechselspannungsausgänge des als Generator betriebenen Schrittmotors 22 verbunden. Infolgedessen schaltet der MOSFET 41 sofort bei Beginn der Betätigung des Trainingsgerätes durchlässig, so dass die Hallsensoren 23a und 23b ihre Speisespannung Vlcc erhalten und entsprechend der Drehbewegung der Welle 2 Impulse an die Eingänge 30.4 und 30.5 des Mikroprozessors 30 liefern, der daraufhin aus seinem Bereitschafts- in seinen Betriebszustand geht und die programmierten Verarbeitungen der Eingangssignale vornimmt. Erforderlichenfalls können andere Komponenten mit hohem Ruhestromverbrauch ebenfalls ihre Spannungsversorgung über den MOSFET 41 statt unmittelbar aus der Batterie 35 beziehen.The Hall sensors 23a . 23b and their amplifier circuits require a supply current of a few milliamps. That's why they are not direct but via a MOSFET 41 to the battery 35 connected. The MOSFET 41 is in the off state with an unused training device in the off state, because its gate via the resistor R is at ground potential. The gate of the MOSFET 41 However, is a capacitor C and the indicated rectifier circuit with one of the AC voltage outputs of the stepping motor operated as a generator 22 connected. As a result, the MOSFET turns off 41 Immediately at the beginning of the operation of the training device permeable, so that the Hall sensors 23a and 23b receive their supply voltage V lcc and according to the rotational movement of the shaft 2 Pulses to the inputs 30.4 and 30.5 of the microprocessor 30 then go from its standby to its operating state and performs the programmed processing of the input signals. If necessary, other components with high quiescent current consumption can also supply their power via the MOSFET 41 instead of unmit directly from the battery 35 Respectively.

Claims (12)

Trainingsgerät mit einem Hebel (1), der seiner Betätigung mittels Muskelkraft einen einstellbaren Widerstand entgegensetzt und hierzu mit seinem einen Ende drehfest mit einer Welle (2) verbunden ist, die über eine Verzahnung (4) mit einer Zahnstange (5) kämmt, die einen doppelt wirkenden Verdrängerkolben (6) in einem Arbeitszylinder verschiebt, dessen flüssigkeitsgefüllte Arbeitsräume (7a, 7b) über Leitungen (8a, 8b; 6a, 6b) und einstellbare Ventile (11a, 11b) verbunden sind, und mit Sensoren, die betätigungsabhängige mechanische Größen in elektrische Signale umsetzen, die in einer aus einer Stromquelle (35) gespeisten elektrischen Schaltung verarbeitet und als Werte auf einem Display (31) angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) einen elektrischen Generator (22) antreibt, der die Stromquelle (35) auflädt.Exercise device with a lever ( 1 ), which opposes its actuation by means of muscular force an adjustable resistance and for this purpose with its one end against rotation with a shaft ( 2 ) connected by a toothing ( 4 ) with a rack ( 5 ), which is a double-acting displacer ( 6 ) in a working cylinder whose liquid-filled working spaces ( 7a . 7b ) via lines ( 8a . 8b ; 6a . 6b ) and adjustable valves ( 11a . 11b ) and with sensors that convert actuation-dependent mechanical quantities into electrical signals that are generated in one of a power source ( 35 ) and processed as values on a display ( 31 ), characterized in that the shaft ( 2 ) an electric generator ( 22 ) that drives the power source ( 35 ). Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) den Generator (22) über ein Übersetzungsgetriebe (20, 21) antreibt.Training device according to claim 1, characterized in that the shaft ( 2 ) the generator ( 22 ) via a transmission gear ( 20 . 21 ) drives. Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator ein Schrittmotor (22) mit nachgeschalteter Gleichrichtung (39a, 39b) ist.Training device according to claim 1 or 2, characterized in that the generator is a stepping motor ( 22 ) with downstream rectification ( 39a . 39b ). Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Welle (2) ein Bewegungssensor (23a, 23b) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignale in der elektrischen Schaltung verarbeitet werden.Training device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shaft ( 2 ) a motion sensor ( 23a . 23b ), whose output signals are processed in the electrical circuit. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Welle ein Drehwinkelgeber (23a, 23b) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignale in der elektrischen Schaltung verarbeitet werden.Training device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shaft is a rotary encoder ( 23a . 23b ), whose output signals are processed in the electrical circuit. Trainingsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus zwei versetzt zueinander angeordneten Sensoren (23a, 23b) besteht.Training device according to claim 5, characterized in that the rotary encoder from two mutually offset sensors ( 23a . 23b ) consists. Trainingsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Sensoren des Drehwinkelgebers Hallsensoren (23a, 23b) sind, die gegenüber den Zähnen eines mit der Welle (2) drehfest verbundenen Zahnrades (20), versetzt um einen halben Teilungsschritt oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon, angeordnet sind.Training device according to claim 6, characterized in that the two sensors of the rotary encoder Hall sensors ( 23a . 23b ), which are opposite the teeth of one with the shaft ( 2 ) non-rotatably connected gear ( 20 ) offset by a half pitch or an odd multiple thereof. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Ventil (11a, 11b) ein Ventilstellungssensor (24a, 24b) zugeordnet ist.Training device according to one of claims 1 to 7, characterized in that each valve ( 11a . 11b ) a valve position sensor ( 24a . 24b ) assigned. Trainingsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstellungssensor ein elektromechanischer Inkrementalgeber (24a, 24b) ist.Training device according to claim 8, characterized in that the valve position sensor is an electromechanical incremental encoder ( 24a . 24b ). Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung einen Mikroprozessor (30) umfasst, der aus den Ausgangssignalen der Sensoren (23a, 23b, 24a, 24b) benutzungsabhängige Größen zur Anzeige auf dem Display (31) errechnet.Training device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the electrical circuit is a microprocessor ( 30 ) derived from the output signals of the sensors ( 23a . 23b . 24a . 24b ) Usage-dependent sizes for display on the display ( 31 ). Trainingsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (30) aus den Ausgangssignalen der Sensoren (23a, 23b, 24a, 24b) die vom Benutzer aufgewandte Arbeit und die von ihm erzeugte Leistung zur Anzeige auf dem Display (31) errechnet.Training device according to claim 10, characterized in that the microprocessor ( 30 ) from the output signals of the sensors ( 23a . 23b . 24a . 24b ) the work consumed by the user and the power generated by the user for display on the display ( 31 ). Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber (23a, 40a; 23b, 40b) seine Versorgungsspannung Vlcc aus der Stromquelle (35) über einen gesteuerten Halbleiterschalter (41) erhält, dessen Steuereingang mit einem Ausgang des Generators (22) verbunden ist und der durchlässig schaltet, sobald der Generator an seinen Ausgängen eine Spannung liefert.Training device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the rotary encoder ( 23a . 40a ; 23b . 40b ) its supply voltage V lcc from the power source ( 35 ) via a controlled semiconductor switch ( 41 ) whose control input is connected to an output of the generator ( 22 ) and the permeable switches as soon as the generator supplies a voltage at its outputs.
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