DE2423150C2 - Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad - Google Patents

Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad

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DE2423150C2
DE2423150C2 DE19742423150 DE2423150A DE2423150C2 DE 2423150 C2 DE2423150 C2 DE 2423150C2 DE 19742423150 DE19742423150 DE 19742423150 DE 2423150 A DE2423150 A DE 2423150A DE 2423150 C2 DE2423150 C2 DE 2423150C2
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Harald Prof.Dr. 1000 Berlin Mellerowicz
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    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/221Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus

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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
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
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
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)

Patentansprüche:
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
DE19742423150 1974-05-13 1974-05-13 Ergometer mit einem von einem Patienten in Umdrehungen versetzten Rad Expired DE2423150C2 (de)

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