SE409656B - Elektronisk prestationsmetanordning - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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".

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.

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.

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.

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.

Claims (3)

»ø 1ao79o2-7 PATENTKRAV

1. 7 Elektronisk prestationsmätanordning, k ä n n e t e c k n a d av en aktivitetsavkännare omfattande dels en kåpa (10) med en första magnet (12) som har ett fast läge i kåpan, och en andra magnet (IH) som är rörlig inuti kåpan och har motriktad polaritet relativt den första magneten så att den andra magneten intar ett referensläge på avstånd från den första magneten, och dels organ (32, 3H) för bestämning av en optoelektrisk axel (16) mellan magneterna, varvid den andra mag- 'neten kan bryta den optoelektriska axeln som svar på den aktivitet som avkännaren utsättes för vid användning, samt av en anordning för beräkning av energiförbrukningen under nämnda aktivitet, vilken anordning omfattar organ (36) för definiering av en första variabel som funktion av den tid som den andra magneten bryter nämnda optoelektriska axel, organ (20, 21) för definiering av en andra variabel som funktion av fysiska karakteristika hos den som använder prestationsmätanordningen och bearbetningsorgan (6) för beräkning och återgivning av värdet på utförd aktivitet med nämnda första och andra variabler som grund.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av atborganen (36) för definiering av den första vari- abeln omfattar en klockstyrd grind, vars styringâng är ansluten till organen (32, 34) som definierar den optoelektriska axeln (16), varvid tidvaraktigheten för den andra magnetens (14) brytning av den optoelektriska axeln definieras av grindens ut- signal. '

3. 2 Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att organen (20, 21) för definiering av den andra variabeln omfattar ett minne (21) med en tabelldel (20) avsedd att ge en konstant i beroende av ett flertal manuella kopplare (1 - 4) avsedda att definiera nämnda fysiska karakteri~ stika, varvid bearbetningsorganet (6) är anordnat att avsöka kopplarna (1 - 4) och i beroende därav utvinna den andra variabeln ur minnet och dess tabelldel. H- g Anordning enligt patentkravet 3, n a d av att organen (32, 30) för definiering av den opto~ elektriska axeln (16) omfattar en ljusemitterande diod (32) vid kåpans (10) ena sida och en fotodetektor (3H) vid motsatt sida av k ä n n e t e c k- kåpan."