SE409656B

SE409656B - ELECTRONIC PERFORMANCE METHOD DEVICE

Info

Publication number: SE409656B
Application number: SE7807902A
Authority: SE
Inventors: Sok
Original assignee: Lipsey E M
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1979-09-03
Also published as: SE7807902L

Description

“10 15 20 25 30 35 '7807902-7 I ett försök att undgå dessa begränsningar hos tidigare kända anordningar har man föreslagit en anordning med magnetisk accelerometer, såsom framgår av amerikanskt patent 3 129 347, där anordningen har en magnet som rörlig del för att användaren skall kunna detektera rörelsemängden. Vidare har det förslagits att kåpan till denna accelerometer, som exempelvis visas i fig. 1, san kan förses med en mekanisk omkopplare såsom en tungreläomkopplare för att ange när den rörliga magneten rör sig i närheten av den stationära magneten på grund av styrkan av användarens alstrade rörelse. Även om denna anordning är intressant rent principiellt så är den ej praktiskt användbar på grund av att det mekaniska systemet för mätning av magnet- läget utsättes för felaktigheter och störningsproblem som sammanhänger med dylika mekaniska anordningar. In an attempt to avoid these limitations of prior art devices, a magnetic accelerometer device has been proposed, as disclosed in U.S. Patent 3,129,347, in which the device has a magnet as a movable member for the user must be able to detect the momentum. Furthermore, it has been suggested that the housing of this accelerometer, as shown in Fig. 1, for example, may be provided with a mechanical switch such as a heavy relay switch to indicate when the movable magnet moves in the vicinity of the stationary magnet due to the strength of the user's generated movement. Although this device is interesting in principle, it is not practically useful because the mechanical system for measuring the magnetic position is exposed to faults and disturbance problems associated with such mechanical devices.

Man har även som ett alternativ föreslagit organ för aktiv avkänning genom att en magnet placeras i närheten av en avkänningsspole såsom framgår av amerikanskt patent 3 SH? 106.As an alternative, means for active sensing have also been proposed by placing a magnet in the vicinity of a sensing coil as is apparent from U.S. patent 3 SH? 106.

En sådan lägesavkännande avkänningsspole (vilken även visas i ovan nämnt amerikanskt patent 3 129 347) är dyrbar att förverk- liga. Dess utsignal fordrar en avsevärd kretsuppbyggnad för att bearbetas, såsom framgår i blockform av fig. 1 i det nämnda amerikanska patentet 3 547 106, och den omfattar ett bandpass- filter, en likriktare, styrorgan, en oscillator, en tidgivare och en vippa.Such a position sensing sensing coil (which is also disclosed in the aforementioned U.S. Patent 3,129,347) is expensive to realize. Its output requires a substantial circuit structure to be processed, as shown in block form of Fig. 1 of the aforementioned U.S. Patent 3,547,106, and it includes a bandpass filter, a rectifier, a controller, an oscillator, a timer and a flip-flop.

Det är uppenbart att en förenklad lägesavkännande krets behövs för överföringsorganet för att ge en korrekt och driftsäker signal med en kommersiellt gångbar anordning. Dess- utom innefattar tidigare kända anordningar ej några organ för fastställande av användarens fysiska kondition som en funktion av uppmätt kalorikonsumtion.It is obvious that a simplified position sensing circuit is needed for the transmission means to provide a correct and reliable signal with a commercially viable device. In addition, prior art devices do not include any means for determining the user's physical condition as a function of measured calorie consumption.

Den föreliggande uppfinningen ger en beräknings- enhet för korrekt mätning av kalorikonsumtionen över en tids- period. Den vertikala delen av användarens rörelse mäts av en rörelseavkännande omvandlare i kombination med organ för opto- elektrisk bestämning av läget för omvandlaren, varvid nämnda rörelse omvandlas till elekfronikpulser per tidsenhet. Dessa pulser, som är proportionella mot den acceleration som hör samman med den rörelseavkännande omvandlaren vid användarens rörelser, utgör en insignal till en kalkylator, vilken styrs -- . 7807902-7 '10 15 20 25 SQ 5 35 av ett läsminne, som är programmerat enligt en grupp ekva- tioner som tar hänsyn till användarens fysiska kondition. Den härigenom bildade mikrodatorns utsignal ger ett kontinuerligt mått på användarens kalorikonsumtion.The present invention provides a calculation unit for correctly measuring calorie consumption over a period of time. The vertical part of the user's movement is measured by a motion sensing transducer in combination with means for optoelectric determination of the position of the transducer, said movement being converted into electronic pulses per unit time. These pulses, which are proportional to the acceleration associated with the motion sensing transducer during the user's movements, constitute an input signal to a calculator, which is controlled -. 7807902-7 '10 15 20 25 SQ 5 35 of a read-only memory, programmed according to a group of equations that take into account the user's physical condition. The output of the microcomputer thus formed provides a continuous measure of the user's calorie consumption.

Anläggningen förverkligas medelst det på ett säreget sätt förenklade organet för optoelektrisk bestämning av läget för den rörliga magneten i omvandlaren, vilken omfattar en ljusemitterande diod på ena sidan av omvandlarens kåpa och en fotodetektor på motsatta sidan. Utsignalen från fotodetektorn matas till en klockstyrd OCH-grind. När ljuset från den ljus- emitterande dioden ej infaller på fotodioden går en pulsström med klockfrekvens som utsignal från grinden och avkännes och lagras av kalkylatorn. Korrektheten av genomförd beräkning av frekvens och total kalorikonsumtion för användaren är en funktion av klockfrekvensen pålagd den andra av OCH-grindens ingångar.The plant is realized by means of the peculiarly simplified means for optoelectric determination of the position of the moving magnet in the converter, which comprises a light emitting diode on one side of the converter housing and a photodetector on the opposite side. The output signal from the photodetector is fed to a clock-controlled AND gate. When the light from the light-emitting diode does not fall on the photodiode, a pulse current with a clock frequency is output from the gate and is sensed and stored by the calculator. The correctness of the performed calculation of frequency and total calorie consumption for the user is a function of the clock frequency imposed on the other of the AND gate gates.

Vid en ytterligare förbättring föreligger en grupp manuella omkopplare för bestämning av användarens fysiska kondi- tion. Kalkylatorn kontrollerar läget på dessa omkopplare och genom att gå in i en tabelldel av minnet införa en konstant som representerar användarens fysiska kondition. ._ Kalkylatorn styrs av ett program lagrat i ett läsminne och grundat på en grupp ekvationer publiderade av V.In a further improvement, there is a group of manual switches for determining the user's physical condition. The calculator checks the position of these switches and by entering a table part of the memory introduce a constant that represents the user's physical condition. ._ The calculator is controlled by a program stored in a read-only memory and based on a group of equations published by V.

Antonetti i The American Journal of Chemical Nutrition, Vol. 26, nr. 1, januari 1973 under rubriken "The Equations Governing Weight Change in Human Beings". Dessa ekvationer medger en i huvudsak korrekt beräkning av användarens kalorikonsumtion knuten till hans fysiska kondition.Antonetti and The American Journal of Chemical Nutrition, Vol. 26, no. January 1, 1973 under the heading "The Equations Governing Weight Change in Human Beings". These equations allow a substantially accurate calculation of the user's calorie consumption related to his physical condition.

Uppfinningen kommer närmare att beskrivas i det följande under hänvisning till bifogade ritning, där fig. 1 visar ett blockschema för en elektronisk prestationsmätare enligt uppfinningen, fig. 2 visar en magnetisk rörelseavkännare, som i fig. 1 visats i blockform och fig. 3 visar mer i detalj delar av den i fig. 1 återgivna anläggningen.The invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of an electronic performance meter according to the invention, Fig. 2 shows a magnetic motion sensor, which in Fig. 1 is shown in block form and Fig. 3 shows more in detail parts of the plant shown in Fig. 1.

Den elektroniska prestationsmätaren enligt upp- finningen är speciellt utformad för att användas vid mätning av den kalorimängd som konsumeras av en person under en känd tids- period. Kalkylatorn fungerar genom att känna personens rörelse '10 15 20 25 30 35 40 7807902-7 och omsätta den vertikala komponenten av denna rörelse till elektriska pulser. Genom användning av elektrooptiska avkännare i kombination med en magnetisk rörelseomvandlare alstras en klocktidsignal där antalet pulser under en tidsperiod är proportionellt mot avkänd acceleration. Förbrukade kalorier kan därmed beräknas som en funktion av antalet avkända pulser.The electronic performance meter according to the invention is specially designed for use in measuring the amount of calories consumed by a person during a known period of time. The calculator works by sensing the person's movement and converting the vertical component of this movement into electrical pulses. By using electro-optical sensors in combination with a magnetic motion transducer, a clock time signal is generated where the number of pulses during a period of time is proportional to sensed acceleration. Calories consumed can thus be calculated as a function of the number of sensed pulses.

Den energi som utnyttjas av en person utgör även en funktion av morfologin och-åldern på den som använder kalkyla- torn. Föreliggande uppfinning innefattar organ för angivande av dessa konstanter, vilket sker genom inmatning av den indi- viduelle personens längd, vikt, ålder och kön på kalkylatorn.The energy used by a person is also a function of the morphology and age of the person using the calculator. The present invention includes means for indicating these constants, which is done by entering the length, weight, age and sex of the individual person on the calculator.

Detta utförs med en grupp väljarkopplare 1, 2, 3, 4 enligt fig. 1, Dessa kopplare inmatar de konstanter som fordras av mikrodatorn 6 vid beräkning av förbrukade kalorier.This is done with a group of selector switches 1, 2, 3, 4 according to Fig. 1. These switches input the constants required by the microcomputer 6 when calculating calories consumed.

Förutom dessa konstanter fordrar de program- ekvationer som är lagrade i läsminnet 10 den från rörelseav~ kännaren 8 erhållna utsignalen för att mikrodatorn 6 skall beräkna och återge förbrukad kaloriantal på återgivningsenheten 11. Själva rörelseavkännaren 8 enligt fig. 2 omfattar en kåpa 10 med en första fast magnet 12 och en andra magnet 14, som är förskjutbar i kåpan 10. Såsom framgår av fig. 2 ligger magnet- erna 12, 1U i linje med varandra med lika poler vända mot varandra, så att i jämvíktstillståndet är magneterna 12, 14 åtskilda. En optoelektrisk axel 16 definieras medelst organ enligt fig. 3 för avkänning av den rörliga magnetens 1H rörelser.In addition to these constants, the program equations stored in the read only memory 10 require the output signal obtained from the motion sensor 8 for the microcomputer 6 to calculate and display the number of calories consumed on the display unit 11. The motion sensor 8 according to Fig. 2 comprises a cover 10 with a first fixed magnet 12 and a second magnet 14, which is displaceable in the housing 10. As can be seen from Fig. 2, the magnets 12, 1U are in line with each other with equal poles facing each other, so that in the equilibrium state the magnets 12, 14 are separated . An optoelectric shaft 16 is defined by means of means according to Fig. 3 for sensing the movements of the movable magnet 1H.

Dessa rörelser är mekaniska omvandlaren 8 fungerar enligt de principer som beskrivs i amerikanskt patent 3 129 347. Omvand- .laren ingår i en anordning av typ reservoarpennhölje med klämma (klips), så att personen normalt uppbär den på så sätt omvand- larens axel ligger i linje med den rörelse som skall avkännas, dvs. den vertikala delen av kroppens rörelse.These movements are mechanical The transducer 8 operates according to the principles described in U.S. Pat. No. 3,129,347. The transducer is included in a device of the fountain pen housing type with clamp (clip), so that the person normally carries it in such a way that the transducer shaft lies in line with the movement to be sensed, ie. the vertical part of the body's movement.

Såsom framgår av fig. 3 inmatas uppgifterna om kön, längd, vikt och ålder genom att man slår in uppgiften på en fingerskiva eller liknande här visad som kopplarna 1, 2, 3 och 6 avläser dessa kopplare och adresserar en tabelldel till mikrodatorn 6. 4. Datorn 20 i ett minne 21 för att mata en konstant KB Personens vikt är även direkt matad till mikrodatorn 6 såsom en separat insignal. Den tredje väsentliga informationen som er- fordras för beräkning av storleken på energikonsumtionen erhålles från en lägesdetektorkrets (fig. 3) tillhörande avkännaren 8. , _ '280l902-'7 10 15 20 25 30 35 För att bilda denna tredje insignal omvandlas personens rörelse till en tidsbaserad signal genom att läget för den rörliga magneten 14 relativt den elektrooptiska axeln 16 avkännes. Denna axel 18 bestämmes med hjälp av en ljusemitterande diod 82 och en fotoelektrisk detektor 34. När den rörliga magneten 14 förskjuts nedåt mot den fasta magneten 10 tvärs över den optoelektriska axeln 16 avbryts ljusmatningen från dioden 32 till fotodetektorn 34. Eftersom ljusstrålen bryts genommatar grinden 36 de frân klockgeneratorn 38 erhållna klocksignalerna till mikrodatorn 6, som räknar och lagrar de under en given tids- period mottagna pulserna. Repulsionskraften mellan magneternas 10, 14 lika poler tvingar kanske tillbaka den rörliga magneten 14 tvärs över den optoelektriska axeln i riktning mot jämviktsläget så att pulsströmmen avslutas. Antalet pulser som ackumuleras över en viss tidsperiod definierar en konstant KA. Det ackumu- lerade antalet pulser per tidsperiod kommer att variera med svårigheten hos den genomförda övringen, eftersom den rörliga magneten 14 kommer att passera axeln oftare ju större på- frestningarna är. Utsignalen Cl (förbrukade kalorier per tids- period) beräknas av datorn 6 som en funktion av vikten, KA och KB "The American Journal of Chemical Nutrition".As shown in Fig. 3, the data on gender, height, weight and age are entered by entering the data on a finger disk or the like shown here as switches 1, 2, 3 and 6 read these switches and address a table part to the microcomputer 6. 4 The computer 20 in a memory 21 for feeding a constant KB The person's weight is also fed directly to the microcomputer 6 as a separate input signal. The third essential information required for calculating the magnitude of the energy consumption is obtained from a position detector circuit (Fig. 3) belonging to the sensor 8. To form this third input signal, the person's movement is converted to a time-based signal by sensing the position of the movable magnet 14 relative to the electro-optical axis 16. This axis 18 is determined by a light emitting diode 82 and a photoelectric detector 34. When the moving magnet 14 is shifted downward toward the fixed magnet 10 across the optoelectric axis 16, the light supply from the diode 32 to the photodetector 34 is interrupted. the clock signals obtained from the clock generator 38 to the microcomputer 6, which counts and stores the pulses received for a given period of time. The repulsive force between the equal poles of the magnets 10, 14 may force back the movable magnet 14 across the optoelectric axis in the direction of the equilibrium position so that the pulse current is terminated. The number of pulses that accumulate over a certain period of time defines a constant KA. The accumulated number of pulses per period of time will vary with the difficulty of the exercise performed, since the movable magnet 14 will pass the axis more often the greater the stresses. The output signal C1 (calories consumed per time period) is calculated by computer 6 as a function of weight, KA and KB "The American Journal of Chemical Nutrition".

Såsom vidare framgår av fig. 3 återges värdet på ; enligt de ekvationer som redovisas i ovan nämnd tidskrift 1 kaloriförbrukningen av en fyrasiffrig ljusemitterande diodenhet 11, vars minst signifikanta bit är av storleken 10 kalorier.As further shown in Fig. 3, the value of; according to the equations reported in the above-mentioned magazine 1, the caloric consumption of a four-digit light-emitting diode unit 11, the least significant bit of which is of the order of 10 calories.

Normal aktivitet bör ge mellan 2 000 och 4 000 kalorier per dag, varför kalkylatorn kan ackumulera upp till en månads kaloriför- brukning. Återgivningsenheten lyser enbart vid intryckning av en brytare, Detta spar det batteri som ingår i enheten. En dylik brytare kan exempelvis ingå i hylsan till den pennformade anord- ningen, vilket är den föredragna formen på uppfinningen. In- tryckning av brytaren två gånger i snabb följd nollställer anord- ningen.Normal activity should provide between 2,000 and 4,000 calories per day, so the calculator can accumulate up to a month's calorie consumption. The display unit lights up only when a switch is pressed. This saves the battery included in the unit. Such a switch can, for example, be included in the sleeve of the pen-shaped device, which is the preferred form of the invention. Pressing the switch twice in quick succession resets the device.

Under användning bärs anordningen på en persons kropp, exempelvis i en skjortficka eller i ett bälte. De individuella parametrarna bestämmes för kalkylatorn genom in- ställning av de fyra kopplarna 1, 2, 3, 4, som är av vridtyp och är anordnade på pennans nedre hälft, för att motsvara personens längd, vikt, ålder-och kön. Därefter är funktionen helt automatisk. _10 15 20 7807902-7 Eftersom en person kommer att förbruka energi även i stillasittande läge kommer kalkylatorn att fortsätta att ackumulera ett grundantal kalorier motsvarande den energi som åtgår då någon övning ej pågår och trots att den optoelektriska axeln 16 icke bryts av omvandlarens magnet 14. Följaktligen ger kalkylatorn ett fullständigt mått på antalet förbrukade kalorier för den tid som önskas av den person som använder räknaren.During use, the device is worn on a person's body, for example in a shirt pocket or in a belt. The individual parameters are determined for the calculator by setting the four switches 1, 2, 3, 4, which are of the rotary type and are arranged on the lower half of the pen, to correspond to the person's height, weight, age and gender. After that, the function is completely automatic. Since a person will consume energy even in the sedentary position, the calculator will continue to accumulate a basic number of calories corresponding to the energy consumed when no exercise is in progress and even though the optoelectric shaft 16 is not broken by the transducer magnet 14. Consequently, the calculator provides a complete measure of the number of calories consumed for the time desired by the person using the calculator.

En fördelaktig modifiering av kalkylatorkretsen inkluderar en oscillator med variabel frekvens ingående i klock- generatorn 36, vilken matar den pulsström som räknas av mikro- datorn. En enkel RC-krets kan ge reglerbarhet för oscillatorns tidskonstant. Inställningen sker efter det att magneterna mon- terats i kåpan, så att hänsyn kan tas till olika permeabilitet hos magneterna på grund av tillverkningsförhållandena. Denna olikhet i permeabilitet ger olika kraft på den övre. rörliga magneten 1H från den ena räknaren till den andra och därmed olika hastighet varmed magneten 14 rör sig över axeln 16 med avseende på magneten 12. En reglering av den grundläggande klock- pulsfrekvensen från klockan 38 undanröjer behovet av att anpassa magneterna eller ändra någon av de i datorn 6 inprogrammerade konstanterna för att få en varaktig korrekt angivning av de krafter som pålägges och av verklig energiförbrukning.An advantageous modification of the calculator circuit includes a variable frequency oscillator included in the clock generator 36, which supplies the pulse current calculated by the microcomputer. A simple RC circuit can provide controllability for the time constant of the oscillator. The adjustment takes place after the magnets have been mounted in the cover, so that different permeability of the magnets can be taken into account due to the manufacturing conditions. This difference in permeability gives different force to the upper. movable magnet 1H from one counter to the other and thus different speed at which the magnet 14 moves over the shaft 16 with respect to the magnet 12. A regulation of the basic clock pulse frequency from the clock 38 eliminates the need to adjust the magnets or change any of the magnets. in the computer 6 programmed the constants to get a lasting accurate indication of the forces applied and of actual energy consumption.

Claims

»Ø 1ao79o2-7 PATENT REQUIREMENTS

Electronic performance measuring device, characterized by an activity sensor comprising on the one hand a housing (10) with a first magnet (12) which has a fixed position in the housing, and a second magnet (1H) which is movable inside the housing and has opposite polarity relative to the first magnet so that the second magnet occupies a reference position at a distance from the first magnet, and on the other hand means (32, 3H) for determining an optoelectric axis (16) between the magnets, wherein the second magnet can break the optoelectric the axis in response to the activity to which the sensor is subjected in use, and to a device for calculating the energy consumption during said activity, which device comprises means (36) for defining a first variable as a function of the time that the second magnet breaks said optoelectric axis, means (20, 21) for defining a second variable as a function of physical characteristics of the user using the performance measuring device and processing means (6) for calculation and representation of the value of activity performed with said first and second variables as a basis.

Device according to claim 1, characterized in that the port (36) for defining the first variable comprises a clock-controlled gate, the control input of which is connected to the means (32, 34) which define the optoelectric axis (16). , the time duration of the refraction of the optoelectric axis of the second magnet (14) being defined by the output signal of the gate. '

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means (20, 21) for defining the second variable comprise a memory (21) with a table part (20) intended to provide a constant in dependence on a plurality of manual couplers (1 - 4) intended to define said physical characteristics, the processing means (6) being arranged to scan the couplers (1 - 4) and, depending on this, recover the second variable from the memory and its table part. Device according to claim 3, in that the means (32, 30) for defining the optoelectric axis (16) comprise a light emitting diode (32) at one side of the housing (10) and a photodetector (3H) at opposite side of the känetec k cover. "