JP2955575B1 - コードレスエルゴメータの負荷制御装置 - Google Patents
コードレスエルゴメータの負荷制御装置Info
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- JP2955575B1 JP2955575B1 JP29485798A JP29485798A JP2955575B1 JP 2955575 B1 JP2955575 B1 JP 2955575B1 JP 29485798 A JP29485798 A JP 29485798A JP 29485798 A JP29485798 A JP 29485798A JP 2955575 B1 JP2955575 B1 JP 2955575B1
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Abstract
【要約】
【課題】 使用者に与える運動負荷を発生する発電機２
０と、この発電機２０の出力電力を内部電子回路に供給
するために蓄積するバッテリーＢＡＴとを備えたコード
レスエルゴメータの負荷制御装置において、内部電子制
御回路の電力負担をなくし、エルゴメータの最小負荷を
機械損失による負荷のみにとどめる。 【解決手段】 発電機２０の出力側に接続した整流器２
１の正、負出力母線Ｐ，Ｎ間に、発電機２０の出力側に
流れる定電流ＩLを制御する定電流制御部Ａと、前記バ
ッテリーＢＡＴの充電電流ＩBを制御する充電制御部Ｂ
から成る並列回路と電流検出用の抵抗Ｒeとを直列に接
続する。さらに、運動負荷設定量に応じて流れる運動負
荷制御電流ＩPの大きさに基づいて、該電流ＩPが所定電
流以下のときは前記充電制御部Ｂのみを駆動させ、前記
電流ＩPが所定電流を超えたら定電流制御部Ａおよび充
電制御部Ｂを駆動させる負荷制御部Ｃを設ける。
０と、この発電機２０の出力電力を内部電子回路に供給
するために蓄積するバッテリーＢＡＴとを備えたコード
レスエルゴメータの負荷制御装置において、内部電子制
御回路の電力負担をなくし、エルゴメータの最小負荷を
機械損失による負荷のみにとどめる。 【解決手段】 発電機２０の出力側に接続した整流器２
１の正、負出力母線Ｐ，Ｎ間に、発電機２０の出力側に
流れる定電流ＩLを制御する定電流制御部Ａと、前記バ
ッテリーＢＡＴの充電電流ＩBを制御する充電制御部Ｂ
から成る並列回路と電流検出用の抵抗Ｒeとを直列に接
続する。さらに、運動負荷設定量に応じて流れる運動負
荷制御電流ＩPの大きさに基づいて、該電流ＩPが所定電
流以下のときは前記充電制御部Ｂのみを駆動させ、前記
電流ＩPが所定電流を超えたら定電流制御部Ａおよび充
電制御部Ｂを駆動させる負荷制御部Ｃを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電機を利用した、
例えば筋力鍛練用自転車のようなコードレスエルゴメー
タの負荷制御装置に関する。
例えば筋力鍛練用自転車のようなコードレスエルゴメー
タの負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電機を利用したエルゴメータは、運動
する人（使用者）がペダルを介して発電機を回し、この
発電機の出力電流が人に与えるトルクと比例関係にある
ことを利用した装置である。したがって発電機の出力電
流は可変抵抗素子によりその電流を加減し、結果として
人に与えるトルク即ち運動負荷を制御するように構成さ
れている。
する人（使用者）がペダルを介して発電機を回し、この
発電機の出力電流が人に与えるトルクと比例関係にある
ことを利用した装置である。したがって発電機の出力電
流は可変抵抗素子によりその電流を加減し、結果として
人に与えるトルク即ち運動負荷を制御するように構成さ
れている。
【０００３】このエルゴメータは、糖尿病や循環器系の
成人病患者の運動療法として用いられたり、スポーツク
ラブや一般家庭において筋力鍛練用として普及してい
る。ここで図３とともにエルゴメータの一例を説明す
る。
成人病患者の運動療法として用いられたり、スポーツク
ラブや一般家庭において筋力鍛練用として普及してい
る。ここで図３とともにエルゴメータの一例を説明す
る。
【０００４】図３はエルゴメータ（筋力鍛練用自転車）
の側面を示しており、室内の床面Ｆ等に載置する一対の
脚部１，１ａを前後端部に連結したベースフレーム２
に、カバー３で隠蔽されるフレーム３ａ，３ｂ，３ｃが
略逆Ｕ字形に形成されるとともに、ガイドロッド４の下
端部が溶接等にて結合し、その上端部は何等の支持なく
所定高さに立設されている。
の側面を示しており、室内の床面Ｆ等に載置する一対の
脚部１，１ａを前後端部に連結したベースフレーム２
に、カバー３で隠蔽されるフレーム３ａ，３ｂ，３ｃが
略逆Ｕ字形に形成されるとともに、ガイドロッド４の下
端部が溶接等にて結合し、その上端部は何等の支持なく
所定高さに立設されている。
【０００５】フレーム３ａ，３ｂにはハンドル用支柱５
が立設され、そのハンドル用支柱５の上端部には運動負
荷を設定したり、エルゴメータとしての各種表示を行う
パネル６が固定されるとともに、左右に延伸するハンド
ル７がロック部材７ａで回転調節可能に取り付けられて
いる。
が立設され、そのハンドル用支柱５の上端部には運動負
荷を設定したり、エルゴメータとしての各種表示を行う
パネル６が固定されるとともに、左右に延伸するハンド
ル７がロック部材７ａで回転調節可能に取り付けられて
いる。
【０００６】さらに、フレーム３ａにはスプロケット又
はプーリ８，８ａが回転可能に支持され、それらにチェ
ーン又はプーリベルト９を掛け回し、プーリ８ａにて、
ブレーキ素子として用いられる発電機１０を駆動可能に
する一方、プーリ８にはスプロケット１２ａが同軸で軸
着され、このスプロケット１２ａと、クランクペダル１
１のシャフトに軸着したスプロケット１２とにはチェー
ンベルト９ａを掛け回してある。
はプーリ８，８ａが回転可能に支持され、それらにチェ
ーン又はプーリベルト９を掛け回し、プーリ８ａにて、
ブレーキ素子として用いられる発電機１０を駆動可能に
する一方、プーリ８にはスプロケット１２ａが同軸で軸
着され、このスプロケット１２ａと、クランクペダル１
１のシャフトに軸着したスプロケット１２とにはチェー
ンベルト９ａを掛け回してある。
【０００７】１３は発電機１０の出力電力をエルゴメー
タの内部電子回路に供給するために蓄積するバッテリ
ー、１４はパネル６及び発電機１０を制御する内部電子
回路を搭載した制御器である。
タの内部電子回路に供給するために蓄積するバッテリ
ー、１４はパネル６及び発電機１０を制御する内部電子
回路を搭載した制御器である。
【０００８】ガイドロッド４には、シートとしてのサド
ル１５を装架するブラケット１６に連結したシート軸杆
１７が上下動可能に嵌合する。シート軸杆１７の上端部
付近には、その外壁に摺接するローラ１８を軸支したブ
ラケット３ｄがフレーム３ｂ，３ｃに支持されている。
ル１５を装架するブラケット１６に連結したシート軸杆
１７が上下動可能に嵌合する。シート軸杆１７の上端部
付近には、その外壁に摺接するローラ１８を軸支したブ
ラケット３ｄがフレーム３ｂ，３ｃに支持されている。
【０００９】上記のように構成された装置において、使
用者は、パネル６の操作盤によって所望の運動負荷を設
定し（又は自動的に設定され）、サドル１５にまたがっ
てクランクペダル１１を漕ぐ。すると制御器１４で制御
された発電ブレーキが所望の負荷を前記ペダル１１に設
定するとともに発電機１０が発電し、その発電電力はバ
ッテリー１３および制御器１４に供給される。そして前
記負荷にしたがってクランクペダル１１を漕ぐ運動を繰
り返すと、使用者は所定の運動量を消化することができ
る。
用者は、パネル６の操作盤によって所望の運動負荷を設
定し（又は自動的に設定され）、サドル１５にまたがっ
てクランクペダル１１を漕ぐ。すると制御器１４で制御
された発電ブレーキが所望の負荷を前記ペダル１１に設
定するとともに発電機１０が発電し、その発電電力はバ
ッテリー１３および制御器１４に供給される。そして前
記負荷にしたがってクランクペダル１１を漕ぐ運動を繰
り返すと、使用者は所定の運動量を消化することができ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のコードレスエル
ゴメータの制御回路は、内部の電子制御回路の電力を賄
うため、人がペダルを漕ぐことにより得られる発電機の
出力電力を直接内部電子回路に供給している。この電子
回路の必要とする電力は常に発電機の負担となるため、
エルゴメータにおいて弱小体力者が使用する場合や微小
負荷設定に対応するとき等に、この内部電子回路を動作
するための電力が発電機の負担となり、結果的にこの発
電機の電力負担分がエルゴメータの最小負荷（例えば２
０Ｗ）を上昇してしまう結果となっていた。
ゴメータの制御回路は、内部の電子制御回路の電力を賄
うため、人がペダルを漕ぐことにより得られる発電機の
出力電力を直接内部電子回路に供給している。この電子
回路の必要とする電力は常に発電機の負担となるため、
エルゴメータにおいて弱小体力者が使用する場合や微小
負荷設定に対応するとき等に、この内部電子回路を動作
するための電力が発電機の負担となり、結果的にこの発
電機の電力負担分がエルゴメータの最小負荷（例えば２
０Ｗ）を上昇してしまう結果となっていた。
【００１１】また図３の装置においては、充電可能なバ
ッテリー１３を搭載しているため、運動者がペダルを漕
がない時や、エルゴメータの最小負荷値に近い運動負荷
を設定している時に、このバッテリー１３より制御器１
４内の制御電子回路に電力を供給している。
ッテリー１３を搭載しているため、運動者がペダルを漕
がない時や、エルゴメータの最小負荷値に近い運動負荷
を設定している時に、このバッテリー１３より制御器１
４内の制御電子回路に電力を供給している。
【００１２】ところがバッテリー１３は、発電機１０の
出力側に常時接続しておき、発電機１０の出力電力を充
電する構造になっているため、バッテリー１３が充電を
必要としている時に最小負荷値に近い運動負荷を設定し
運動を行う場合は、バッテリー１３の充電電力とエルゴ
メータの制御電子回路の供給電力を足しあわせた分の電
力が発電機１０の負担となり、結果としてエルゴメータ
の最小負荷値の増加になってしまっていた。
出力側に常時接続しておき、発電機１０の出力電力を充
電する構造になっているため、バッテリー１３が充電を
必要としている時に最小負荷値に近い運動負荷を設定し
運動を行う場合は、バッテリー１３の充電電力とエルゴ
メータの制御電子回路の供給電力を足しあわせた分の電
力が発電機１０の負担となり、結果としてエルゴメータ
の最小負荷値の増加になってしまっていた。
【００１３】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、内部電子制御回路の電力負担をなくし、エ
ルゴメータの最小負荷を機械損失による負荷のみにとど
めることにある。
その目的は、内部電子制御回路の電力負担をなくし、エ
ルゴメータの最小負荷を機械損失による負荷のみにとど
めることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、使用者
に与える運動負荷を発生する発電機と、この発電機の出
力電力を内部の電子回路に供給するために蓄積するバッ
テリーとを備えたコードレスエルゴメータの負荷制御装
置において、前記発電機の出力側に流れる運動負荷制御
電流を制御するための定電流制御部と、前記バッテリー
の充電電流を制御する充電制御部とを前記発電機に並列
接続し、前記定電流制御部と充電制御部の共通接続点と
発電機を結ぶ電路に流れ、且つ運動負荷設定量に応じて
流れる運動負荷制御電流の大きさに基づいて、前記定電
流制御部および充電制御部を制御する負荷制御部を設け
たことを特徴とし、また前記負荷制御部は、前記発電機
の動作時に、前記運動負荷制御電流が所定電流以下のと
きは前記充電制御部のみを駆動させ、前記運動負荷制御
電流が所定電流を超えたら定電流制御部および充電制御
部を駆動させることを特徴としている。
に与える運動負荷を発生する発電機と、この発電機の出
力電力を内部の電子回路に供給するために蓄積するバッ
テリーとを備えたコードレスエルゴメータの負荷制御装
置において、前記発電機の出力側に流れる運動負荷制御
電流を制御するための定電流制御部と、前記バッテリー
の充電電流を制御する充電制御部とを前記発電機に並列
接続し、前記定電流制御部と充電制御部の共通接続点と
発電機を結ぶ電路に流れ、且つ運動負荷設定量に応じて
流れる運動負荷制御電流の大きさに基づいて、前記定電
流制御部および充電制御部を制御する負荷制御部を設け
たことを特徴とし、また前記負荷制御部は、前記発電機
の動作時に、前記運動負荷制御電流が所定電流以下のと
きは前記充電制御部のみを駆動させ、前記運動負荷制御
電流が所定電流を超えたら定電流制御部および充電制御
部を駆動させることを特徴としている。
【００１５】（２）上記手段において、運動負荷設定量
が小さく（例えば最小値２０Ｗ）、運動負荷制御電流が
所定電流以下であるときは充電制御部のみが駆動され
る。このため定電流制御部に流れる電流は零となり、運
動負荷制御電流は充電制御部で制御される電流のみとな
る。
が小さく（例えば最小値２０Ｗ）、運動負荷制御電流が
所定電流以下であるときは充電制御部のみが駆動され
る。このため定電流制御部に流れる電流は零となり、運
動負荷制御電流は充電制御部で制御される電流のみとな
る。
【００１６】また運動負荷設定量が高く（例えば３０Ｗ
以上）、運動負荷制御電流が所定電流を超えた場合は、
定電流制御部および充電制御部が駆動される。このため
運動負荷制御電流は、充電制御部で制御されていた前記
電流に、定電流制御部で制御される主回路の定電流が加
わった電流となり、大きな運動負荷を制御することがで
きる。
以上）、運動負荷制御電流が所定電流を超えた場合は、
定電流制御部および充電制御部が駆動される。このため
運動負荷制御電流は、充電制御部で制御されていた前記
電流に、定電流制御部で制御される主回路の定電流が加
わった電流となり、大きな運動負荷を制御することがで
きる。
【００１７】このように運動負荷設定量が小さい場合に
充電制御部のみを駆動制御することができるため、エル
ゴメータの実質最小出力負荷をエルゴメータの機械損失
のみにとどめることができる。
充電制御部のみを駆動制御することができるため、エル
ゴメータの実質最小出力負荷をエルゴメータの機械損失
のみにとどめることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
一実施形態例を説明する。図１は本発明の一実施形態例
の原理図である。図１において、２０は運動負荷を発生
するブレーキ素子として用いられる発電機であり、３相
交流発電機から成る。この発電機２０は、本発明を例え
ば図３の筋力鍛練用自転車に適用した場合は発電機１０
に相当する。
一実施形態例を説明する。図１は本発明の一実施形態例
の原理図である。図１において、２０は運動負荷を発生
するブレーキ素子として用いられる発電機であり、３相
交流発電機から成る。この発電機２０は、本発明を例え
ば図３の筋力鍛練用自転車に適用した場合は発電機１０
に相当する。
【００１９】発電機２０の出力側には、例えばダイオー
ドを３相ブリッジ接続して成る整流器２１と平滑コンデ
ンサ２２が並列に接続されている。整流器２１の正、負
出力母線Ｐ、Ｎ間には、定電流制御部Ａおよび充電制御
部Ｂを並列接続したものと、電流検出用の抵抗Ｒeとが
直列に接続されている。Ｃは前記抵抗Ｒeで検出され
た、発電機２０の出力側に流れる（整流器２１の正、負
出力母線Ｐ、Ｎ間に流れる）運動負荷制御電流ＩPに基
づいて前記定電流制御部Ａおよび充電制御部Ｂを制御す
る負荷制御部である。
ドを３相ブリッジ接続して成る整流器２１と平滑コンデ
ンサ２２が並列に接続されている。整流器２１の正、負
出力母線Ｐ、Ｎ間には、定電流制御部Ａおよび充電制御
部Ｂを並列接続したものと、電流検出用の抵抗Ｒeとが
直列に接続されている。Ｃは前記抵抗Ｒeで検出され
た、発電機２０の出力側に流れる（整流器２１の正、負
出力母線Ｐ、Ｎ間に流れる）運動負荷制御電流ＩPに基
づいて前記定電流制御部Ａおよび充電制御部Ｂを制御す
る負荷制御部である。
【００２０】前記定電流制御部Ａは、前記運動負荷制御
電流ＩPを制御するための定電流ＩLを制御するものであ
り、例えば後述するスイッチングレギュレータ又はチョ
ッパ用のトランジスタや、該トランジスタを制御する演
算増幅器で構成される。前記充電制御部Ｂは、該制御部
Ｂに接続されたバッテリーＢＡＴに充電する発電機２０
の出力電流（整流器２１の出力電流）を制御するもので
ある。
電流ＩPを制御するための定電流ＩLを制御するものであ
り、例えば後述するスイッチングレギュレータ又はチョ
ッパ用のトランジスタや、該トランジスタを制御する演
算増幅器で構成される。前記充電制御部Ｂは、該制御部
Ｂに接続されたバッテリーＢＡＴに充電する発電機２０
の出力電流（整流器２１の出力電流）を制御するもので
ある。
【００２１】なおこのバッテリーＢＡＴに蓄積された電
力は図示しないエルゴメータの内部電子回路や、前記定
電流制御部Ａ、充電制御部Ｂ、負荷制御部Ｃを構成する
各回路の電源として供給される。したがって本実施形態
例では、使用者がペダルを漕いで発電機２０を回したと
きの発電電力をバッテリーＢＡＴに充電しながら、エル
ゴメータの内部電子回路および定電流制御部Ａ、充電制
御部Ｂ、負荷制御部ＣにバッテリーＢＡＴの電力を供給
するので、商用電力を使用することなく、エルゴメータ
のコードレスを実現している。
力は図示しないエルゴメータの内部電子回路や、前記定
電流制御部Ａ、充電制御部Ｂ、負荷制御部Ｃを構成する
各回路の電源として供給される。したがって本実施形態
例では、使用者がペダルを漕いで発電機２０を回したと
きの発電電力をバッテリーＢＡＴに充電しながら、エル
ゴメータの内部電子回路および定電流制御部Ａ、充電制
御部Ｂ、負荷制御部ＣにバッテリーＢＡＴの電力を供給
するので、商用電力を使用することなく、エルゴメータ
のコードレスを実現している。
【００２２】前記負荷制御部Ｃは図示しないマイクロコ
ンピュータに接続されており、運動負荷設定値に応じた
制御指令を出すとともに、運動負荷制御電流ＩPが所定
電流以下のときは充電制御部Ｂのみを駆動させ、運動負
荷制御電流ＩPが所定電流を超えたら定電流制御部Ａお
よび充電制御部Ｂを駆動させる。
ンピュータに接続されており、運動負荷設定値に応じた
制御指令を出すとともに、運動負荷制御電流ＩPが所定
電流以下のときは充電制御部Ｂのみを駆動させ、運動負
荷制御電流ＩPが所定電流を超えたら定電流制御部Ａお
よび充電制御部Ｂを駆動させる。
【００２３】ここで運動負荷制御電流ＩPは運動負荷が
大きいと大きくなる比例関係にある。そして定電流制御
部Ａに流れる定電流をＩL、バッテリー電流（バッテリ
ーＢＡＴの充電電流とバッテリーＢＡＴから図示しない
内部電子回路を通して流れた電流の和）をＩBとする
と、設定運動負荷が所定値以上（例えば３０Ｗ以上）の
場合は負荷制御部Ｃが定電流制御部Ａおよび充電制御部
Ｂを駆動制御するため、ＩB≦ＩL、ＩP＝ＩB＋ＩLなる
関係となる。
大きいと大きくなる比例関係にある。そして定電流制御
部Ａに流れる定電流をＩL、バッテリー電流（バッテリ
ーＢＡＴの充電電流とバッテリーＢＡＴから図示しない
内部電子回路を通して流れた電流の和）をＩBとする
と、設定運動負荷が所定値以上（例えば３０Ｗ以上）の
場合は負荷制御部Ｃが定電流制御部Ａおよび充電制御部
Ｂを駆動制御するため、ＩB≦ＩL、ＩP＝ＩB＋ＩLなる
関係となる。
【００２４】また設定運動負荷がきわめて小さい時、運
動負荷制御電流ＩPは零又はこれに近い位の電流量とな
るため、定電流ＩLは零になるよう定電流制御部Ａを介
して制御される。そして、運動負荷制御電流ＩP＝０又
はその近傍の時は、定電流ＩL＝０となり、ＩP＝ＩBと
なるように負荷制御部Ｃが制御する。これは設定運動負
荷がきわめて小さい時に運動負荷制御電流ＩPは運動負
荷を制御する主回路の定電流制御部Ａよりの定電流ＩL
は不要となり、バッテリーの充電電流ＩBを負荷制御部
Ｃで制御することにより実現するものである。
動負荷制御電流ＩPは零又はこれに近い位の電流量とな
るため、定電流ＩLは零になるよう定電流制御部Ａを介
して制御される。そして、運動負荷制御電流ＩP＝０又
はその近傍の時は、定電流ＩL＝０となり、ＩP＝ＩBと
なるように負荷制御部Ｃが制御する。これは設定運動負
荷がきわめて小さい時に運動負荷制御電流ＩPは運動負
荷を制御する主回路の定電流制御部Ａよりの定電流ＩL
は不要となり、バッテリーの充電電流ＩBを負荷制御部
Ｃで制御することにより実現するものである。
【００２５】次に本発明のより具体的な実施形態例を図
２とともに説明する。図２において、図１と同一部分は
同一符号をもって示している。整流器２１の正、負出力
母線Ｐ，Ｎ間には、放熱器として作用するエネルギー消
費用の抵抗ＲL、図１の定電流制御部Ａのスイッチング
レギュレータ（又はチョッパ）を構成するトランジスタ
Ｑ1および電流検出用の抵抗Ｒe1が順次直列に接続され
ている。
２とともに説明する。図２において、図１と同一部分は
同一符号をもって示している。整流器２１の正、負出力
母線Ｐ，Ｎ間には、放熱器として作用するエネルギー消
費用の抵抗ＲL、図１の定電流制御部Ａのスイッチング
レギュレータ（又はチョッパ）を構成するトランジスタ
Ｑ1および電流検出用の抵抗Ｒe1が順次直列に接続され
ている。
【００２６】前記整流器２１の負側出力母線Ｎには、運
動負荷を設定する電圧発生器Ｖref1の負極端が接続され
ている。この電圧発生器Ｖref1の正極端と負側出力母線
Ｎとの間には、直列接続された分圧抵抗Ｒ1，Ｒ2と直列
接続された分圧抵抗Ｒ3，Ｒ4とが並列に接続されてい
る。
動負荷を設定する電圧発生器Ｖref1の負極端が接続され
ている。この電圧発生器Ｖref1の正極端と負側出力母線
Ｎとの間には、直列接続された分圧抵抗Ｒ1，Ｒ2と直列
接続された分圧抵抗Ｒ3，Ｒ4とが並列に接続されてい
る。
【００２７】前記分圧抵抗Ｒ3およびＲ4の共通接続点
は、図１の負荷制御部Ｃを構成する演算増幅器ＩＣ1の
非反転入力端に接続されている。前記分圧抵抗Ｒ1およ
びＲ2の共通接続点は図１の定電流制御部Ａを構成する
演算増幅器ＩＣ2の非反転入力端に接続されている。
は、図１の負荷制御部Ｃを構成する演算増幅器ＩＣ1の
非反転入力端に接続されている。前記分圧抵抗Ｒ1およ
びＲ2の共通接続点は図１の定電流制御部Ａを構成する
演算増幅器ＩＣ2の非反転入力端に接続されている。
【００２８】前記演算増幅器ＩＣ1、ＩＣ2の反転入力端
は、前記トランジスタＱ1および抵抗Ｒe1の共通接続点
Ｐ1に接続され、演算増幅器ＩＣ2の出力端はトランジス
タＱ1のベースに接続されている。
は、前記トランジスタＱ1および抵抗Ｒe1の共通接続点
Ｐ1に接続され、演算増幅器ＩＣ2の出力端はトランジス
タＱ1のベースに接続されている。
【００２９】前記整流器２１の正側出力母線Ｐと前記共
通接続点Ｐ1の間には、図１の充電制御部Ｂのスイッチ
ングレギュレータ（又はチョッパ）を構成するトランジ
スタＱ2、分圧抵抗Ｒ5，Ｒ6および電流検出用の抵抗Ｒ
e2が直列に接続されている。前記分圧抵抗Ｒ5，Ｒ6の直
列体にはバッテリーＢＡＴが並列に接続されている。前
記分圧抵抗Ｒ6と抵抗Ｒe2の共通接続点は接地されてい
る。
通接続点Ｐ1の間には、図１の充電制御部Ｂのスイッチ
ングレギュレータ（又はチョッパ）を構成するトランジ
スタＱ2、分圧抵抗Ｒ5，Ｒ6および電流検出用の抵抗Ｒ
e2が直列に接続されている。前記分圧抵抗Ｒ5，Ｒ6の直
列体にはバッテリーＢＡＴが並列に接続されている。前
記分圧抵抗Ｒ6と抵抗Ｒe2の共通接続点は接地されてい
る。
【００３０】前記分圧抵抗Ｒ5およびＲ6の共通接続点は
図１の充電制御部Ｂを構成する演算増幅器ＩＣ3の反転
入力端に接続され、該演算増幅器ＩＣ3の非反転入力端
と接地間には定電圧設定用の電圧発生器Ｖref2が接続さ
れている。
図１の充電制御部Ｂを構成する演算増幅器ＩＣ3の反転
入力端に接続され、該演算増幅器ＩＣ3の非反転入力端
と接地間には定電圧設定用の電圧発生器Ｖref2が接続さ
れている。
【００３１】また演算増幅器ＩＣ3の非反転入力端と前
記共通接続点Ｐ1の間には分圧抵抗Ｒ 7，Ｒ8が直列に接
続されている。この分圧抵抗Ｒ7，Ｒ8の共通接続点は図
１の充電制御部Ｂを構成する演算増幅器ＩＣ4の非反転
入力端に接続され、該演算増幅器ＩＣ4の反転入力端は
接地されている。
記共通接続点Ｐ1の間には分圧抵抗Ｒ 7，Ｒ8が直列に接
続されている。この分圧抵抗Ｒ7，Ｒ8の共通接続点は図
１の充電制御部Ｂを構成する演算増幅器ＩＣ4の非反転
入力端に接続され、該演算増幅器ＩＣ4の反転入力端は
接地されている。
【００３２】前記演算増幅器ＩＣ1、ＩＣ3、ＩＣ4の各
出力端は、図示極性のダイオードＤ1、Ｄ3、Ｄ4および
制御母線ＣLを介して前記トランジスタＱ2のベースに接
続されている。また前記制御母線ＣLと前記共通接続点
Ｐ1の間には抵抗Ｒ9が接続されている。
出力端は、図示極性のダイオードＤ1、Ｄ3、Ｄ4および
制御母線ＣLを介して前記トランジスタＱ2のベースに接
続されている。また前記制御母線ＣLと前記共通接続点
Ｐ1の間には抵抗Ｒ9が接続されている。
【００３３】前記電圧発生器Ｖref1は通常、マイクロコ
ンピュータ（図示省略）からの電圧指令値をＤ／Ａ変換
した電圧を発生する。
ンピュータ（図示省略）からの電圧指令値をＤ／Ａ変換
した電圧を発生する。
【００３４】前記演算増幅器ＩＣ2は、前記電圧発生器
Ｖref1の電圧を抵抗Ｒ1，Ｒ2で分圧した、抵抗Ｒ2の端
子電圧と、運動負荷制御電流ＩPが流れることにより生
じる抵抗Ｒe1の両端電圧との差分によって動作し、トラ
ンジスタＱ1を制御して定電流となるようにしている。
Ｖref1の電圧を抵抗Ｒ1，Ｒ2で分圧した、抵抗Ｒ2の端
子電圧と、運動負荷制御電流ＩPが流れることにより生
じる抵抗Ｒe1の両端電圧との差分によって動作し、トラ
ンジスタＱ1を制御して定電流となるようにしている。
【００３５】前記演算増幅器ＩＣ1は、前記電圧発生器
Ｖref1の電圧を抵抗Ｒ3，Ｒ4で分圧した、抵抗Ｒ4の端
子電圧と、運動負荷制御電流ＩPが流れることにより生
じる抵抗Ｒe1の両端電圧との差分によって動作し、トラ
ンジスタＱ2を制御する。
Ｖref1の電圧を抵抗Ｒ3，Ｒ4で分圧した、抵抗Ｒ4の端
子電圧と、運動負荷制御電流ＩPが流れることにより生
じる抵抗Ｒe1の両端電圧との差分によって動作し、トラ
ンジスタＱ2を制御する。
【００３６】前記分圧抵抗Ｒ1〜Ｒ4の抵抗値は、演算増
幅器ＩＣ1の非反転入力端に加わる電圧が、演算増幅器
ＩＣ2の非反転入力端に加わる電圧より大きくなるよう
に設定されている。このため設定運動負荷がきわめて小
さく設定された（電圧発生器Ｖref1の電圧が小さい）場
合は、演算増幅器ＩＣ1がＩＣ2よりも優先して動作する
ものである。
幅器ＩＣ1の非反転入力端に加わる電圧が、演算増幅器
ＩＣ2の非反転入力端に加わる電圧より大きくなるよう
に設定されている。このため設定運動負荷がきわめて小
さく設定された（電圧発生器Ｖref1の電圧が小さい）場
合は、演算増幅器ＩＣ1がＩＣ2よりも優先して動作する
ものである。
【００３７】前記演算増幅器ＩＣ3は、バッテリーＢＡ
Ｔの両端電圧を抵抗Ｒ5，Ｒ6で分圧した電圧と、定電圧
設定用の電圧発生器Ｖref2の設定電圧との差分によって
動作し、トランジスタＱ2を制御してバッテリーＢＡＴ
の定電圧充電を制御している。
Ｔの両端電圧を抵抗Ｒ5，Ｒ6で分圧した電圧と、定電圧
設定用の電圧発生器Ｖref2の設定電圧との差分によって
動作し、トランジスタＱ2を制御してバッテリーＢＡＴ
の定電圧充電を制御している。
【００３８】前記演算増幅器ＩＣ4は、定電圧設定用の
電圧発生器Ｖref2の設定電圧を抵抗Ｒ7，Ｒ8で分圧した
電圧と、バッテリー電流ＩBが流れることにより生じる
抵抗Ｒe2の両端電圧との差分によって動作し、バッテリ
ーＢＡＴの最大充電電流を決定するように電流リミッタ
ーとして作用する。
電圧発生器Ｖref2の設定電圧を抵抗Ｒ7，Ｒ8で分圧した
電圧と、バッテリー電流ＩBが流れることにより生じる
抵抗Ｒe2の両端電圧との差分によって動作し、バッテリ
ーＢＡＴの最大充電電流を決定するように電流リミッタ
ーとして作用する。
【００３９】尚前記演算増幅器ＩＣ1〜ＩＣ4およびエル
ゴメータを制御する他の電子回路（図示省略）は、各々
バッテリーＢＡＴの充電電力を制御電源として駆動する
ように構成されている。
ゴメータを制御する他の電子回路（図示省略）は、各々
バッテリーＢＡＴの充電電力を制御電源として駆動する
ように構成されている。
【００４０】上記のように構成された装置において、ま
ず、設定運動負荷がきわめて小さい場合に、運動者がペ
ダル（図示省略）を漕いで発電機２０を回転させると、
分圧抵抗Ｒ1〜Ｒ4の設定値の関係から、演算増幅器ＩＣ
1がＩＣ2よりも優先して動作する。このため定電源ＩL
は流れず、トランジスタＱ2が制御されるためバッテリ
ー電流ＩBのみが運動負荷電流ＩPとして流れる。
ず、設定運動負荷がきわめて小さい場合に、運動者がペ
ダル（図示省略）を漕いで発電機２０を回転させると、
分圧抵抗Ｒ1〜Ｒ4の設定値の関係から、演算増幅器ＩＣ
1がＩＣ2よりも優先して動作する。このため定電源ＩL
は流れず、トランジスタＱ2が制御されるためバッテリ
ー電流ＩBのみが運動負荷電流ＩPとして流れる。
【００４１】次に設定運動負荷が大きくなって（約３０
Ｗ以上）バッテリー電流ＩBだけでは運動負荷電流ＩPを
まかないきれなくなると、演算増幅器ＩＣ2も動作し、
トランジスタＱ1が制御されて定電流ＩLが流れはじめ
る。これにより運動負荷電流ＩPはＩP＝ＩB＋ＩLとな
る。そして一般的な体力の運動者であればＩL≧ＩBとな
っている（３０Ｗ以上の運動をしている）。
Ｗ以上）バッテリー電流ＩBだけでは運動負荷電流ＩPを
まかないきれなくなると、演算増幅器ＩＣ2も動作し、
トランジスタＱ1が制御されて定電流ＩLが流れはじめ
る。これにより運動負荷電流ＩPはＩP＝ＩB＋ＩLとな
る。そして一般的な体力の運動者であればＩL≧ＩBとな
っている（３０Ｗ以上の運動をしている）。
【００４２】このような運動実施中に発電機２０により
発電されるエネルギーは抵抗ＲLによって消費される。
また前記運動実施中は、演算増幅器ＩＣ3、ダイオード
Ｄ3、トランジスタＱ2および抵抗Ｒ5で形成されるフィ
ードバック回路により、フィードバック制御が行われ、
バッテリーＢＡＴの定電圧充電が実現される。
発電されるエネルギーは抵抗ＲLによって消費される。
また前記運動実施中は、演算増幅器ＩＣ3、ダイオード
Ｄ3、トランジスタＱ2および抵抗Ｒ5で形成されるフィ
ードバック回路により、フィードバック制御が行われ、
バッテリーＢＡＴの定電圧充電が実現される。
【００４３】このとき、バッテリー電流ＩBが最大充電
電流に到達するまでの期間は演算増幅器ＩＣ3の出力に
よりトランジスタＱ2が制御されている。そしてバッテ
リー電流ＩBが増大し、抵抗Ｒe2の端子電圧（演算増幅
器ＩＣ4の反転入力端子電圧）が、定電圧設定用の電圧
発生器Ｖref2の電圧を抵抗Ｒ7，Ｒ8で分圧した電圧（演
算増幅器ＩＣ4の非反転入力端子電圧）よりも大きくな
ると、演算増幅器ＩＣ4の出力は正から負に切り替わ
り、トランジスタＱ2の制御は演算増幅器ＩＣ4によって
制限される。
電流に到達するまでの期間は演算増幅器ＩＣ3の出力に
よりトランジスタＱ2が制御されている。そしてバッテ
リー電流ＩBが増大し、抵抗Ｒe2の端子電圧（演算増幅
器ＩＣ4の反転入力端子電圧）が、定電圧設定用の電圧
発生器Ｖref2の電圧を抵抗Ｒ7，Ｒ8で分圧した電圧（演
算増幅器ＩＣ4の非反転入力端子電圧）よりも大きくな
ると、演算増幅器ＩＣ4の出力は正から負に切り替わ
り、トランジスタＱ2の制御は演算増幅器ＩＣ4によって
制限される。
【００４４】尚前記スイッチングレギュレータ（又はチ
ョッパ）を構成するトランジスタＱ1、Ｑ2の代わりにＦ
ＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いても同様の作用と
なる。
ョッパ）を構成するトランジスタＱ1、Ｑ2の代わりにＦ
ＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いても同様の作用と
なる。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、定電流制
御部、充電制御部、負荷制御部を設け、発電機の動作時
に、運動負荷制御電流が所定電流以下のときは前記充電
制御部のみを駆動させ、前記運動負荷制御電流が所定電
流を超えたら定電流制御部および充電制御部を駆動させ
るようにしたので、運動負荷設定量が小さい場合に充電
制御部のみを駆動制御することができるため、エルゴメ
ータの実質最小出力負荷をエルゴメータの機械損失のみ
にとどめることができる。
御部、充電制御部、負荷制御部を設け、発電機の動作時
に、運動負荷制御電流が所定電流以下のときは前記充電
制御部のみを駆動させ、前記運動負荷制御電流が所定電
流を超えたら定電流制御部および充電制御部を駆動させ
るようにしたので、運動負荷設定量が小さい場合に充電
制御部のみを駆動制御することができるため、エルゴメ
ータの実質最小出力負荷をエルゴメータの機械損失のみ
にとどめることができる。
【００４６】このためエネルギーの最小設定負荷値を現
行の値よりも大幅に下げることができる。これによって
高齢者や成人病患者等の弱小体力者が、微小負荷に設定
する場合にも充分に対応することができる。
行の値よりも大幅に下げることができる。これによって
高齢者や成人病患者等の弱小体力者が、微小負荷に設定
する場合にも充分に対応することができる。
【図１】本発明の一実施形態例の原理図。
【図２】本発明の一実施形態例の具体的な回路図。
【図３】発電機を用いたエルゴメータの一例を示す側面
図。
図。
６…パネル １０，２０…発電機 １１…クランクペダル １３，ＢＡＴ…バッテリー ２１…整流器 ２２…平滑コンデンサ Ａ…定電流制御部 Ｂ…充電制御部 Ｃ…負荷制御部 ＩＣ1〜ＩＣ4…演算増幅器 Ｒ1〜Ｒ9、Ｒe、Ｒe1、Ｒe2、ＲL…抵抗 Ｖref1、Ｖref2…電圧発生器 Ｑ1、Ｑ2…トランジスタ
Claims (2)
- 【請求項１】 使用者に与える運動負荷を発生する発電
機と、この発電機の出力電力を内部の電子回路に供給す
るために蓄積するバッテリーとを備えたコードレスエル
ゴメータの負荷制御装置において、 前記発電機の出力側に流れる運動負荷制御電流を制御す
るための定電流制御部と、前記バッテリーの充電電流を
制御する充電制御部とを前記発電機に並列接続し、 前記定電流制御部と充電制御部の共通接続点と発電機を
結ぶ電路に流れ、且つ運動負荷設定量に応じて流れる運
動負荷制御電流の大きさに基づいて、前記定電流制御部
および充電制御部を制御する負荷制御部を設けたことを
特徴とするコードレスエルゴメータの負荷制御装置。 - 【請求項２】 前記負荷制御部は、前記発電機の動作時
に、前記運動負荷制御電流が所定電流以下のときは前記
充電制御部のみを駆動させ、前記運動負荷制御電流が所
定電流を超えたら定電流制御部および充電制御部を駆動
させることを特徴とする請求項１に記載のコードレスエ
ルゴメータの負荷制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29485798A JP2955575B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | コードレスエルゴメータの負荷制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29485798A JP2955575B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | コードレスエルゴメータの負荷制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2955575B1 true JP2955575B1 (ja) | 1999-10-04 |
| JP2000116816A JP2000116816A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17813159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29485798A Expired - Lifetime JP2955575B1 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | コードレスエルゴメータの負荷制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955575B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003205050A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-22 | Shirouma Science Co Ltd | 足踏式発電健康装置 |
| KR101534303B1 (ko) * | 2015-03-27 | 2015-07-07 | (주)디자인파크개발 | 자가발전기가 구비된 운동기구 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100865810B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-10-28 | 박희재 | 회전형 운동기구의 부하 제어 장치 및 부하 제어 방법 |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP29485798A patent/JP2955575B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003205050A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-22 | Shirouma Science Co Ltd | 足踏式発電健康装置 |
| KR101534303B1 (ko) * | 2015-03-27 | 2015-07-07 | (주)디자인파크개발 | 자가발전기가 구비된 운동기구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000116816A (ja) | 2000-04-25 |
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