DE2423150C2 - Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad - Google Patents
Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten RadInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten
Rad, auf das eine einstellbare Bremskraft einwirkt.
Ergometer dienen dazu, einen zu untersuchenden Patienten einer meßbaren Belastung zu unterwerfen.
Häufig sind solche Ergometer nach Art eines Fahrrades aufgebaut, d. h. das Ergometer besitzt eine Tretkurbel,
mit der der Patient ein Rad beziehungsweise eine Scheibe in Umdrehungen versetzen kann. Das Rad kann
mit einer einstellbaren Kraft abgebremst werden, beispielsweise durch ein den Umfang des Rades
teilweise umschließendes endloses Bremsband. Für die von dem Patienten aufgebrachte mechanische Leistung
gilt dann folgende Beziehung:
Ν·=Κ·2π ■ r· n,
worin Λ/die Leistung, K die Bremskraft am Umfang des
Rades, r der Radius des Rades und η die Zahl der Umdrehungen des Rades pro Zeiteinheit bedeuten. Da
in der vorgenannten Beziehung die Faktoren 2, π und r konstante Werte sind, ergibt sich, daß die Leistung N
α K ■ n ist (das Symbol α wird im folgenden in der
Bedeutung »proportional zu« verwendet).
Zum Messen und Anzeigen der Bremskraft K dient beispielsweise eine Federwaage, deren freies Ende mit
dem Bremsband fest verbunden ist. Die jeweilige Drehgeschwindigkeit des Rades kann mit einem mit
dem Rad gekuppelten Drehzahlmeßgerät bestimmt werden, das die Drehgeschwindigkeit in Umdrehungen
pro Minute anzeigt Aus der angezeigten Drehgeschwindigkeit η und Bremskraft K iäßt sich dann an
Hand der obigen Beziehung die Leistung /Vermitteln.
Eine auf diese Weise vorgenommene Leistungsmessung ist nicht nur verhältnismäßig umständlich, sondern
auch zeitraubend.
Es ist weiterhin ein Dynamo-Ergometer bekannt (DE-OS 16 16 895), bei dem mittels einer Multipükationsschaltung
das Produkt aus der gleichgerichteten Spannung des durch einen Probanden angetriebenen
Generators und der an einem Belastungswiderstand auftretenden Gleichspannung gebildet wird. Das Produkt
der beiden Spannungen ist der von dem Probanden aufgebrachten Bremsleistung proportional.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ergometer zu schaffen, das eine möglichst problemlose und schnelle Leistungsmessung ermöglicht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ergometer zu schaffen, das eine möglichst problemlose und schnelle Leistungsmessung ermöglicht
Diese Aufgabe wird bei einem Ergometer der
eingangs genannten Art dadurch gelöst daß eine die von dem Patienten momentan aufgebrachte Leistung
anzeigende Meß- und Anzeigevorrichtung zur Anzeige dieser Leistung eine von der Drehgeschwindigkeit des
Rades abgeleitete erste elektrische Größe und eine von der Bremskraft abgeleitete zweite elektrische Größe
gleichzeitig auswertet
Bei einem solchen Ergometer erhält man also zwei elektrische Größen, die entweder unmittelbar oder nach
einer Verstärkung mittels eines, zum Beispiel in Einheiten der Leistung geeichten, elektrischen Meßgeräts
angezeigt werden können. Die von dem Patienten aufgebrachte Leistung braucht dann also nur noch an
einem einzigen Meßinstrument abgelesen zu werden, so daß bei der Messung eine Reihe von Fehlerquellen
entfällt.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein mit dem Rad gekuppelter Generator vorgesehen, der die erste
elektrische Größe als der momentanen Drehgeschwindigkeit des Rades proportionalen Spannungs-, Stromoder
Frequenzwert abgibt. Auf diesem Wege erhält man die erste elektrische Größe in einer Form, die sich auf
verschiedene Weise auswerten läßt.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist
zum Ableiten der zweiten elektrischen Größe ein elektrisches Bauteil vorgesehen, dessen einer elektrischer
Wert wenigstens annähernd proportional zu der Bremskraft gesteuert wird.
Wenn in Weiterbildung der Erfindung das elektrische Bauteil ein passives elektrisches Bauteil ist, so kann das
Ergometer so ausgebildet sein, daß es in einem von dem Tachogenerator gespeisten Stromkreis liegt und der
durch das Bauteil fließende Strom oder die an dem Bauteil abfallende Spannung der zu messenden Leistung
wenigstens annähernd proportional ist und mit einem Strom- oder einem Spannungsmeßgerät gemessen wird.
Diese Schaltungsanordnung hat den großen Vorteil, daß das Ergometer keine äußere Stromquelle für die
elektrische Leistungsmessung benötigt, sondern daß der Tachogenerator allein zur Stromversorgung ausreicht
Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und werden an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert
In der Zeichnung bedeutet
F! g. 1 eine schematische Darstellung des Ergometer-Prinzips
mit mechanischer Leistungsmessung,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
einem durch eine Fremdspannungsquelle gespeisten
induktiven Geber und einem Leistungsmesser,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
einem Konstantstromgenerator, einem induktiven Geber und einem Spannungsmesser,
Fig.4 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
einer Spule, einem induktiven Geber und einem Spannungsmesser,
Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
mit einem induktiven Geber und mit einem Leistungsmesser,
Fig.6 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
einem Potentiometer und einem Spannungsmesser, F i g. 7 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur
elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator, einem Einstellwiderstand und einem Strommesser,
F i g. 8 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
einer Brückenschaltung mit Dehnungsmeßstreifen und einem Strommesser,
Fig.9 eine Ansicht eines Streifens dehnbaren Materials mit Dehnungsmeßstreifen und Festwiderständen,
Fig. 10 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur
elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator, einem Engewiderstand und einem Strommesser,
F i g. 11 eine Kennlinie eines Engewiderstandes nach
Fig. 10,
Fig. 12 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur elektrischen Leistungsmessung mit einem Tachogenerator,
mit einem in Abhängigkeit von der Bremskraft beleuchteten, lichtempfindlichen Widerstand und einem
Strommesser,
Fig. 13 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur
elektrischen Leistungsmessung mit einem Übertrager mit veränderbarer Kupplung und einem Tachogenerator
sowie einem Spannungsmesser und
Fig. 14 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur
elektrischen Leistungsmessung ähnlich der F i g. 13.
Ein bekanntes Ergometer hat nach Fig. 1 ein Rad 1,
das an einem Rahmen 2 gelagert ist und durch einen Patienten in Umdrehungen versetzt werden kann.
Um einen Teil des Umfanges des Rades 1 ist ein biegsames, endloses Bremsband 3 geschlungen, das über
eine Umlenkrolle 4 geführt ist, deren Abstand von einer Nabe 5 des Rades 1 einstellbar ist Dadurch kann das
Bremsband 3 mehr oder weniger straff gezogen und die am Umfang des Rades wirksame Bremskraft K
verändert werden. Ein tangential an das Bremsband herangeführtes und einseitig mit dem Bremsband fest
verbundenes weiteres Band 6 steht mit einem Ende einer Zugfeder 7 in Verbindung, deren anderes Ende fest
eingespannt ist Die Zugfeder 7 gehört zu einer Federwaage 8. Das mit dem weiteren Band 6
verbundene Ende der Zugfeder 7 trägt einen Zeiger 9, der einer zur Anzeige der Bremskraft K dienenden und
zum Beispiel in Kilopond geeichten Skala 10 gegenübersteht
Eine mit der Nabe 5 verbundene biegsame Welle 1 überträgt die Umdrehungen des Rades 1 auf einen
Drehzahlmesser 12, dessen Skala zum Beispiel in Umdrehungen pro Minute geeicht ist Aus der Anzeige
der Federwaage 8 und des Drehzahlmessers 12 iäßt sich an Hand der Beziehung
N= K ■ 2π ■ r ■ n
die von dem Patienten jeweils aufgebrachte Leistung ermitteln.
Während die vorstehend beschriebene Leistungsmessung auf mechanischem Wege stattfindet, werden bei
dem erfindungsgemäßen Ergometer zum Messen der Kraft und der Drehgeschwindigkeit ausschließlich
elektrische Mittel angewendet.
In einem ersten Ausführungsbeispiel (F i g. 2) wird an Stelle des Kraftmessers 8 nach F i g. 1 ein induktiver
Geber 13 mit einstellbarer Induktivität L verwendet. Zum Einstellen des Induktivitätswertes des induktiven
Gebers 13 dient zum Beispiel ein ferromagnetischer Kern, der in einer Spule des Gebers verschiebbar
angeordnet ist und der in gewissen Grenzen eine Induktivitätsänderung proportional zu der Eintauchtiefe
des Kerns erzeugt. Ein Ende des Kerns unterliegt einer linearen Rückstellkraft, die zum Beispiel ein Federelement
entsprechend der Zugfeder 7 in F i g. 1 liefert, und das andere Ende des Kerns ist mit dem freien Ende des
weiteren Bandes 6 fest verbunden. Die Rückstellkraft kann beispielsweise auch auf elektrischem Wege
erzeugt werden.
Da der induktive Geber 13 ein passives Bauteil ist, wird eine an ein Klemmenpaar 14 anzuschließende
Stromquelle benötigt, um eine dem jeweiligen Induktivitätswert des induktiven Gebers proportionale elektrische
Größe, d. h. zum Beispiel einen Strom /* °t K oder
eine entsprechende Spannung Uk a K., messen zu
können.
Für die elektrische Messung der Drehgeschwindigkeit des Rades 1 kann ein Tachogenerator 15 bekannter
Ausführung dienen, der eine der jeweiligen Drehzahl des Rades 1 proportionale Spannung Un « η liefert. Die
Spannung Un des Generators 15 wird dem einen Klemmenpaar und der durch den induktiven Geber 13
fließende Strom ι'κ dem anderen Klemmenpaar eines
Leistungsmeßgerätes 16 zugeführt, das das Produkt von Uu ■ ίκ mißt und anzeigt. Das Leistungsmeßgerät 16
kann so geeicht sein, daß es die von dem Patienten momentan aufgebrachte Leistung in Watt anzeigt.
Nach Fig.3 kann bei einem Ergometer die Leistungsmessung auch ohne eine zusätzliche Stromquelle
erfolgen, wenn die Spule des induktiven Gebers 13 folgendermaßen gespeist wird. Der Tachogenerator
15 liefert an einen Konstantstromgenerator 17 eine Wechselspannung mit einer Frequenz f, die der
Drehzahl proportional ist; f<xn. Der Induktivitätswert
L des induktiven Gebers 13 ist wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 der Bremskraft K
proportional; L <x K. Für die Spannung Ul an dem
induktiven Geber 13 ergibt sich dann folgende Beziehung: Ul=i ■ ωL beziehungsweise ί//.α / · K · η.
Da der Strom /durch den Konstantstromgenerator 17 einen konstanten Wert hat gilt Ul&K · η beziehungsweise
Ul α N. Die Spannung an der Spule des
induktiven Gebers 13 verhält sich also direkt proportional zu der zu messenden Bremsleistung N. Ein der Spule
parallel geschaltetes Spannungsmeßgerät 18 kann somit unmittelbar in Einheiten der Leistung, also zum Beispiel
in Watt, geeicht werden.
Eine ähnliche Art der Leistungsmessung zeigt das Schaltbild in F i g. 4, in welchem ein Tachogenerator und
ein induktiver Geber ebenso wie in den F i g. 2 und 3 mit 15 bzw. 13 bezeichnet sind. In diesem Fall wird der für
den induktiven Geber 13 benötigte konstante Strom durch eine Spule 19 hoher Güte erzwungen, so daß
wieder die Spannung an der Spule des Gebers 13 der Beziehung Ul=J- ω L folgt Geht man davon aus, daß
die von dem Tachogenerator 15 abgegebene Spannung U= d ■ η ist, wobei deine Konstante bedeutet, und die
Frequenz t—b-n ist, wobei b eine andere Konstante
bedeutet, so erhält man für den durch die Spule 19 fließenden Strom die Beziehung
d- η
In ■η ■ L
Der Spulenstrom / ist somit unabhängig von der Drehzahl η des Tachogenerators 15 und umgekehrt
proportional zu der Induktivität L der Spule 19, d. h. der Strom ist konstant. Dabei wird vorausgesetzt, daß für
eine einwandfreie Messung die Induktivität des induktiven Gebers 13 verhältnismäßig klein gegenüber
der Induktivität der Spule 19 sein muß.
Wie bereits erwähnt, erfordert die Meßmethode nach F i g. 4 keine von außen zuzuführende Spannung, so daß
sie deshalb für den praktischen Einsatz eines Ergometers besonders vorteilhaft ist. Durch den Verzicht auf
eine durch ein Netzgerät gebildete Stromquelle wird auch diese Art der Leistungsmessung für den Patienten
gefahrlos. Als Meßgerät für die Leistungsmessung wird ebenso wie in dem Beispiel nach F i g. 3 ein Spannungsmeßgerät
18 verwendet, das in Einheiten der Leistung geeicht sein kann und eine unmittelbare Ablesung der
momentanen Leistung des Patienten ermöglicht. .
Nach einem weiteren, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spule des induktiven Gebers
13 unmittelbar an die Klemmen des Tachogenerators 15 angeschlossen. Für den durch die Spule des induktiven
Gebers 13 fließenden Strom gilt dann:
d- η
2 π · η ■ Lr
In diesen Gleichungen bedeutet d eine Konstante, η die
Drehgeschwindigkeit des Tachogenerators 15, Lk die
Induktivität des induktiven Gebers 13 und K die Bremskraft an dem Rad 1 (F i g. 1). Aus dem Strom / oc K
und der Generatorspannung Uo °c η kann mittels eines
Leitungsmeßgerätes 20 die momentane Leistung ermittelt werden. Auch diese Meßeinrichtung benötigt keine
zusätzliche Stromquelle für den induktiven Geber.
Eine verhältnismäßig einfach zu realisierende Leistungsmessung bei einem Ergometer ergibt sich durch
die Anwendung eines Potentiometers 21 als passives Bauteil; vgl. Fig.6. Das Potentiometer liegt mit den
Enden seiner Widerstandsbahn an einem Tachogenerator 22, der eine der jeweiligen Generatordrehzahl η
proportionale Spannung Ug abgibt Die zwischen einem Schleifer 23 des Potentiometers 21 und einem Ende von
dessen Widerstandsbahn abgegriffene Spannung Us hängt von der jeweiligen Schleiferstellung ab, die durch
die jeweilige Größe der Bremskraft K beeinflußt wird. Für diese Schaltungsvariante gelten folgende Beziehungen:
Uc °c η,Καί Rs,
Äs
R
R
Mit einem Spannungsmeßgerät 24 kann somit eine der Leistung N proportionale Spannung Us gemessen
werden. Ist das Spannungsmeßgerät in Einheiten der Leistung geeicht, so läßt sich die jeweilige Leistung
unmittelbar an dem Meßgerät ablesen.
In analoger Weise kann man auch unter Verwendung eines Strommeßgerätes 25 (Fig. 7) und eines Einstellwiderstandes
26 die Leistung N bestimmen. Hier gilt dann die Beziehung:
Ν.
Da die Spannung Uc des Generators 22 proportional
der Drezahl η ist, muß, damit / « N ist, R « — sein.
Diese Bedingung kann durch eine Kombination eines Einstellwiderstandes 26 mit linearer Charakteristik in
Verbindung mit einer nichtlinearen Rückstellkraft, vgl. Feder 27, erfüllt werden. Es ist jedoch auch möglich, eine
lineare Rückstellkraft in Verbindung mit einem Einstellwiderstand zu verwenden, der der Bedingung R
x — genügt, wobei / die jeweils wirksame Länge des
nicht überbrückten Teils der Widerstandsbahn ist. Allgemein gilt für einen Widerstand R die Beziehung
worin ρ den spezifischen Widerstand und F die Fläche
der Widerstandsbahn bedeuten. Wenn also die Beziehung R <x — eingehalten werden soll, dann muß die
Fläche F« /2 bemessen werden.
Eine verhältnismäßig genaue Leistungsmessung ist bei Ergometern möglich, wenn als passives Bauteil eine
Brückenschaltung 28 (F i g. 8) mit zwei Dehnungsmeßstreifen 29, 30 und zwei Festwiderständen 31, 32
verwendet wird. Während an der einen Brückendiagonale die Spannung eines Tachogenerators 33 liegt,
enthält die andere Brückendiagonale ein Spannungsmeßgerät 34. Auch in diesem Fall ist der angezeigte
Wert der zu messenden Leistung proportional.
Die Dehnungsmeßstreifen 29, 30 und die Festwiderstände
31,32 sind dabei paarweise auf einem Streifen 35 dehnbaren Materials (Fig.9), zum Beispiel durch
Kleben, derart befestigt, daß die Dehnungsmeßstreifen in Längsrichtung des Streifens 35 und die Festwiderstände
quer dazu liegen. Der Streifen 35 ist mit seinem einen Ende mit einem Federelement 36 und mit dem
anderen Ende mit dem weiteren Band 6 (vgl. F i g. 1) verbunden. Die Vorteile dieser Meßmethode bestehen
in der hohen Meßgenauigkeit und dem völligen Verzicht auf dem Verschleiß unterliegende Teile.
Eine Variante zu der Leistungsmessung nach F i g. 7 zeigt das Schaltbild in Fig. 10. Hier dient als passives
Bauteil ein sogenannter Engewiderstand 37 nach Art einer Kohlemikrofonkapsel. Mit zunehmender Bremskraft
K werden die Kohlekörner des Engewiderstandes 27 zusammengepreßt, so daß sich der Übergangswiderstand
R verringert; vgl. Kennlinie in Fig. 11. Als Meß-
und Anzeigeinstrument dient in diesem Fall ein Strommeßgerät 38, das in Reihe zu dem Engewiderstand
37 und einem Tachogenerator 39 liegt Das Strommeßgerät ist zweckmäßigerweise in Einheiten der
Leistung geeicht
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Leistungsmessung auf fotoelektrischem Wege erfolgen. Hierzu speist ein Tachogenerator 40 einen lichtempfindlichen Widerstand 41, mit dem ein Strommeßgerät 42 in Reihe liegt Der lichtempfindliche
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Leistungsmessung auf fotoelektrischem Wege erfolgen. Hierzu speist ein Tachogenerator 40 einen lichtempfindlichen Widerstand 41, mit dem ein Strommeßgerät 42 in Reihe liegt Der lichtempfindliche
Widerstand, das ist zum Beispiel ein Cadmiumsulfid-Widerstand, verändert seinen Widerstandswert in
Abhängigkeit von der Belichtung durch eine Lichtquelle 43. Die Lichtstrahlen der Lichtquelle 43 passieren eine
Blende 44, bevor sie auf den lichtempfindlichen Widerstand 41 treffen. Die Blende 44 ist nun derart
verschiebbar gelagert, daß die auf den Widerstand 41 fallende Lichtmenge von der jeweiligen Größe der
Bremskraft K abhängt. Der durch den Widerstand 41 fließende Strom ist somit dem Produkt aus Drehzahl
(Generatorspannung) und Bremskraft (Widerstandswert des lichtempfindlichen Widerstandes) proportional,
so daß das Strommeßgerät 42 einen der jeweiligen Leistung N proportionalen Wert anzeigt.
Damit für die Lichtquelle 43, das ist vorzugsweise eine Glühlampe, keine eigene Stromversorgung bereitgestellt
werden muß, wird der erforderliche Strom dem Tachogenerator 40 über eine den Strom konstant
haltende Drossel 45 entnommen. Zwei gegensinnig gepolte Zenerdioden 46, 47 dienen ebenfalls zur
Konstanthaltung des durch die Lichtquelle 43 fließenden Stroms.
Eine andere Möglichkeit zur Bildung des Produkts aus Drehzahl η und Bremskraft K des Ergometers läßt
sich durch einen Übertrager 48 mit bremskraftabhängiger Steuerung der Kopplung realisieren. Der Übertrager
48 hat einen etwa U-förmigen Kern 49, dessen einer Schenkel 50 eine mit einem Tachogenerator 51
verbundene Primärspule 52 trägt. Auf einem anderen Schenkel 53 sitzt eine entgegen der Kraft eines
Federelementes 54 verschiebbare Sekundärspule 55 mit einer Wicklung 56, deren Enden mit einem Spannungsmeßgerät 57 verbunden sind.
Je nach der Eintauchtiefe der Sekundärspule 55 ergibt sich dann eine bestimmte Kopplung und damit eine
bestimmte Sekundärspannung Us- Der Aufbau des Übertragers 48 muß so gewählt sein, daß sich ein
linearer Zusammenhang zwischen der Bremskraft K und der Sekundärspannung Us ergibt. Nur dann ist die
mit dem Spannungsmeßgerät 57 gemessene Sekundärspannung Us proportional der Leistung N.
An die Stelle der auf dem Schenkel 53 verschiebbaren Sekundärspule 55 kann auch eine gegenüber diesem
Schenkel drehbare Spule treten, wobei dem jeweiligen Drehwinkel ein bestimmter Kopplungsgrad entspricht..
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 stellt nur eine
von verschiedenen Möglichkeiten der bremskraftabhängigen Kopplungsänderung eines Übertragers dar. In
einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 hat ein Übertrager 58 einen Aufbau ähnlich einem Ringspaltmagnetsystem,
wobei ein koaxiales Polstück 59 des
weichmagnetischen Übertragerkerns 60 eine mit einem Tachogenerator 61 verbundene Primärwicklung 62
trägt. In einen Ringspait 63 des Übertragers 58 taucht eine eine Sekundärwicklung bildende Luftspule 64
hinein. Die Luftspule 64 steht unter der Kraft eines nicht dargestellten Federelementes und wird entgegen dieser
Kraft durch die Bremskraft des Ergometers axial verschoben. Ein mit den Wicklungsenden der Luftspule
64 verbundenes Spannungsmeßgerät 65 zeigt bei entsprechender Dimensionierung des Übertragers 58
einen der jeweiligen Leistung proportionalen Wert an. Das Spannungsmeßgerät 65 kann in diesem Fall auch in
Einheiten der Leistung geeicht sein.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (24)
1. Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad, auf das eine einstellbare
Bremskraft einwirkt, gekennzeichnet durch eine die von dem Patienten momentin
aufgebrachte Leistung (N) anzeigende Meß- und Anzeigevorrichtung (z. B. 16), die zur Anzeige dieser
Leistung eine von der Drehgeschwindigkeit (n) des Rades (1) abgeleitete erste elektrische Größe und
eine von der Bremskraft (K) abgeleitete zweite elektrische Größe gleichzeitig auswertet
2. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rad (1) gekuppelter
Tachogenerator (z. B. 15) vorgesehen ist, der die erste elektrische Größe als der Momentanen
Drehgeschwindigkeit des Rades proportionalen Spannungs-, Strom- oder Frequenzwert abgibt.
3. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Ableiten der zweiten elektrischen Größe ein elektrisches Bauteil (z. B. 13) vorgesehen
ist, dessen einer elektrischer Wert wenigstens annähernd proportional zu der Bremskraft (K)
gesteuert wird.
4. Ergometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bauteil (z. B. 13) ein
passives elektrisches Bauteil ist.
5. Ergometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil in
einem Stromkreis liegt und der durch das Bauteil fließende Strom einem ersten Eingang und die
Spannung des Tachogenerators (z. B. 15) einem zweiten Eingang einer Multiplikationseinrichtung
(z. B. 16) zugeführt werden, deren Ausgang eine der Leistung proportionale und durch eine Meß- und
Anzeigevorrichtung auswertbare elektrische Größe abgibt.
6. Ergometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikationseinrichtung und die
Meß- und Anzeigevorrichtung durch ein elektrisches Leistungsmeßgerät (16) gebildet ist.
7. Ergometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil (z. B. 13)
in einem von dem Tachogenerator (z. B. 15) gespeisten Stromkreis liegt und daß der durch das
Bauteil fließende Strom oder die an dem Bauteil abfallende Spannung der zu messenden Leistung
wenigstens annähernd proportional ist und mit einem Strom- oder einem Spannungsmeßgerät (z. B.
18) gemessen wird.
8. Ergometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßgerät (z. B. 25) bzw. das
Spannungsmeßgerät (z. B. 18) in Einheiten der Leistung geeicht ist.
9. Ergometer nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische
Bauteil einen induktiven Geber (13) mit mindestens einer Spule und einem in Abhängigkeit
von der jeweiligen Bremskraft (K) gegenüber dieser Spule verschiebbaren ferromagnetischen Kern hat.
10. Ergometer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Generators
(z.B. 15) mit einem Konstantstromgenerator (17) verbunden ist, daß der Konstantstromgenerator den
induktiven Geber (13) speist und daß an dem induktiven Geber eine der zu messenden Leistung
wenigstens annähernd proportionale Spannung abgegriffen wird, die ein Spannungsmeßgerät (18)
mißt und anzeigt
11. Ergometer nach einem der Anspräche 4,5 oder
7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil ein Dehnungsmeßstreifen (z. B. 29) ist,
der in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe der Bremskraft (K) seinen Widerstandswert ändert
12. Ergometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil
eine Brückenschaltung (28) mit zwei bremskraftabhängig gesteuerten Dehnungsmeßstreifen (29, 30)
und zwei Festwiderständen (31, 32) ist und daß an der einen Brückendiagonale die Spannung eines
Tachogenerators (33) liegt und an der anderen Brückendiagonale eine der Leistung wenigstens
annähernd proportionale Spannung abgenommen werden kann.
13. Ergometer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (29,
30) und die Festwiderstände (31, 32) der Brückenschaltung (28) auf einem durch die Bremskraft (K)
beeinflußten Streifen (35) dehnbaren Materials derart befestigt sind, daß die Dehnungsmeßstreifen
in Längsrichtung und die Widerstände quer zu ihrer Längsrichtung beansprucht werden.
14. Ergometer nach einem der Ansprüche 4,5 oder
7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Bauteil ein an dem Tachogenerator liegendes Potentiometer
(21) ist, dessen Schleifer (23) wenigstens annähernd proportional zu der jeweiligen Größe der Bremskraft
(K) verstellt wird und dessen zwischen dem Schleifer und einem äußeren Anschluß des Potentiometers
liegende Spannung der Leistung (N) etwa annähernd proportional ist.
15. Ergometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil
ein Potentiometer mit einer linearen Abhängigkeit zwischen der Bewegung seines Schleifers und dem
Widerstandswert ist.
16. Ergometer nach einem der Ansprüche 4,5 oder
7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische Bauteil einen in dem Stromkreis eines
Tachogenerators (40) liegenden lichtempfindlichen Widerstand (41), der durch eine elektrische Lichtquelle
(43) beleuchtet wird, sowie eine zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Widerstand
befindliche und durch die Bremskraft (K) steuerbare Blende (44) hat.
17. Ergometer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Lichtquelle (43)
eine von dem Generator (40) gespeiste Glühlampe ist.
18. Ergometer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zuleitung zu der
Glühlampe eine Drossel (45) liegt.
19. Ergometer nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zu der Glühlampe eine Reihenschaltung aus zwei gegenpolig geschalteten
Zenerdioden (46,47) liegt
20. Ergometer nach einem der Ansprüche 4,5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische
Bauteil ein Engewiderstand (37), zum Beispiel auf der Basis von Kohlekörnern, ist, daß der
Engewiderstand mit einem Tachogenerator (39) verbunden ist, daß der Widerstandswert des
Engewiderstandes durch die Bremskraft (K) beeinflußt wird und daß in Reihe zu dem Engewiderstand
ein Strommeßgerät (38) liegt, das einen sich
annähernd proportional zu der Leistung (N) verhaltenden Strom mißt und anzeigt
21. Ergometer nach einem der Ansprüche 4,5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das passive elektrische
Bauteil ein Übertrager (48, 58) ist, dessen Kopplung in Abhängigkeit von der jeweiligen
Bremskraft (K) steuerbar ist
22. Ergometer nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet daß der Übertrager einen e'wa
U-förmigen Kern (49) hat dessen einer Schenkel (50) eine mit einem Tachogenerator (51) verbundene
Primärspule (52) trägt und mit desssn anderem Schenkel (53) eine Sekundärspule (55) gekoppelt ist,
die in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe der Bremskraft ihre Lage zu dem anderen Schenkel
verändert und die mit einem einen der Leistung wenigstens annähernd proportionalen Wert anzeigenden
Spannungsmeßgerät (57) verbunden ist
23. Ergometer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspjle (55) in
Abhängigkeit von der Bremskraft (K) axial verschiebbar
auf dem anderen Schenkel (53) gelagert ist.
24. Ergometer nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (58) einen
einem Ringspaltmagnetsystem ähnlichen Kern (60) hat, dessen zentrales Polstück (59) eine mit einem
Tachogenerator (61) verbundene Primärwicklung (62) trägt und in dessen Ringspalt (63) eine in
Abhängigkeit von der Bremskraft (K) axial verschiebbare und eine Sekundärwicklung des Übertragers
bildende Luftspule (64) eingreift, mit der ein Spannungsmeßgerät (65) zum Messen und Anzeigen
eines der Leistung wenigstens annähernd proportionalen Spannungswertes verbunden ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742423150 DE2423150C2 (de) | 1974-05-13 | 1974-05-13 | Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad |
Applications Claiming Priority (1)
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-
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- 1974-05-13 DE DE19742423150 patent/DE2423150C2/de not_active Expired
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