SU1590083A1 - Устройство дл оценки физических параметров человека - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить точность измерени  времени реакции и усилие тренирующегос . Устройство дл  оценки физических параметров человека содержит блок 35 набора, переключатели 1,2, счетчики 4,6 импульсов, индикаторы 5,7, датчики 9, формирователи 42, 19-23 сигналов, задающий генератор 12, тензометрический мост 13, преобразователь 38, делитель 14 частоты, накопительные элементы в виде конденсаторов 15, 16, регулируемый стабилизатор 24 тока, RS-триггеры 25-27, ключ 28, разделительные элементы 29, 30, элементы ИЛИ 8,32, элемент И-ИЛИ-НЕ 31, выполненный в виде элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, регул тор 33 уровн . 1 ил.

Description

Изобретение относится к области технических средств обучения, например в спорте, играх, и может быть использовано для оценки физических параметров человека, в частности, для измерения и регистрации временных и амплитудных параметров различных физических процессов.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство для оценки физических параметров содержит сигнализатор 1, перекл!очатель 2 пуска, переключатель 3 сброса, первый счетчик 4, первый индикатор 5, второй счетчик 6, второй индикатор 7, первый элемент ИЛИ 8, первый 9, второй 10, третий 11 датчики, задающий генератор 12, тензометрический мост 13, делитель 14 частоты, первый 15 и второй 16 накопительные элементы, дополнительные первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23 переключатели, стабилизатор 24 тока, первый 25, второй 26, третий 27 //S-триггеры, ключ 28, первый 29. второй 30 разделительные элементы, элемент 2И-ИЛИНЕ 31, второй ИЛИ 32, регулятор 33 уровня напряжения, усилитель 34, блок 35 набора, элемент И 36, формирователь 37, преобразователь 38, усилитель 39, индикатор 40 разбаланса тензометрического моста, элемент И 41, формирователи 42—45, инвертор 46, эмиттерный повторитель 47.

Устройство для оценки физических параметров человека работает следующим образом.

При измерении максимального усилия сигнал рассогласования тензометрического моста 13 постулат на усилитель 39. Питание тензометрического моста 13 осуществляется от преобразователя 38 напряжение-напряжение, выполненного, например, в виде усилителя с трансформаторной нагрузкой. На преобразователь 38 напряжение-напряжение поступает импульсный сигнал, сформированный формирователем 37 сигналов, выполненным, например, в виде ждущего мультивибратора, синхронизированный импульсами, следующими с частотой 10 кГц, поступающими с делителя 14 частоты. Усиленный усилителем 39 сигнал с тензометрического моста 13 (коэффициент усилителя определяется элементом обратной связи) поступает через разделительный элемент 29, выполненный, например, в виде диода, на конденсатор 15. Диод 29 и конденсатор 15 обеспечивают запоминание максимальной амплитуды напряжения на выходе усилителя 39, пропорциональной максимальному усилию. Индикация балансировки тензометрического моста 13 осуществляется индикатором 40, выполненным, например, на светодиодах, включенных в обратную связь усилителя. Для индикации максимального усилия в цифровом виде аналоговый сигнал в виде напряжения поступает на конденсатор 15 через переключатель 18 на прямой вход (-н) усилителя 34. Переключатель 18 обеспечивает два режима: верхнее — по схеме положения ввода данных, например установка 0,5 амплитуды от максимальной, пропорциональной 0,5 усилия от максимального усилия конкретного человека, и нижнее — измерение максимального усилия. На инверсный (—) вход усилителя 34 через переключатель 19 поступает сигнал пилообразной формы, формируемый зарядным конденсатором 16, стабилизатором 24 тока, ключом 28 и триггером 25.

При включении переключателя 20 «Измерением срабатывает триггер 25, закрывая ключ 28. На стабилизатор 24 тока поступает питание от инверсного выхода триггера 25. На конденсаторе 16 напряжение нарастает по линейному закону. При достижении амплитуды напряжения на конденсаторе 16, равной и превышающей амплитуду напряжения на конденсаторе 15, на выходе усилителя 34 сформируется отрицательный перепад напряжения, т.е. сформируется задний фронт импульсов, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15. Передний фронт импульса формируется триггером 25. Сигнал с усилителя 34 через схему сопряжения, выполненную, например, на разделительном элементе 30 в виде диода и эмиттерном повторителе 47, и с триггера 25 поступает на первый вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31. Элемент И-ИЛИ-НЕ 31 управляется переключателем 23, обеспечивающим два режима работы: измерение периода «Время» и амплитуды «Тензометрия».

На выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31 при измерении максимального усилия, кроме положительного, имеем импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15, поступают на выход импульсы, следующие с частотой 10 кГц. Эти импульсы формируются задающим генератором 12 и делителем 14 частоты. Для точного измерения длительности и амплитуды частота задающего генератора 12 кварцовэнная, частота следования импульсов 1 мГц с выхода элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31 пачкы импульсов с частотой 10 кГц поступает на счетчик 6. Для достижения пропорциональности числа импульсов в пачке и измеряемой амплитуды максимального усилия, например, в килограммах стабилизатор 24 тока сделан регулируемым, например, с помощью, потенциометра.

Таким образом, меняя зарядный ток конденсатора 16 потенциометром стабилизатора 24 тока, можно произвести тарировку прибора. Состояние счетчика 6 отображается индикатором 7. Перед началом измерения счетчик 6 приводится в нулевое состояние с помощью переключателя 22.

Разряд конденсатора 15 перед новым измерением осуществляется переключателем 17.

Для измерения момента усилия (время от начала рывка до момента, когда усилие достигает определенного значения, меньшего, чем максимум, например 0,5 максимума) необходимо ввести исходные данные. Ввод данных осуществляется установкой напряжения на регуляторе 33 уровня, принцип измерения тот же, что и при измерении напряжения на конденсаторе 15. Переключатель 18 при этом устанавливается в верхнее по схеме положение. После установки данных переключатель 18 устанавливается в нижнее положение, а переключатели 19 и 21 — в верхнее. Контакты переключателя 19 подключают регулятор 33 уровня к инверсному (—) входу усилителя 34. При таком положении переключателей 19 и 21 задний фронт положительного импульса с выхода эмиттерного повторителя 47 определяется временем совпадения напряжения на регуляторе 33 уровня и напряжения пилы. Перепад напряжения через инвертор 46, контакты переключателя 21 поступает на элемент ИЛИ 8, затем на /?-вход триггера 26.

На вход S триггера 26 поступает отрицательный импульс от датчика начала рывка. Подключение датчика осуществляется проводниками на блоке набора 35.

Блок 35 набора необходим для программирования эксперимента, который может состоять из нескольких фаз движения человека (спортсмена). Измерение времени фаз определяется алгоритмом, предложенным, например, тренером. Число и тип датчиков 9— 11 могут быть различными, например на разрыв, на замыкание, системодатчик и т.д. Для нормальной работы прибора датчики имеют формирователи 42—45.

При срабатывании триггера 26 открывается элемент И 11 и на вход счетчика 4 поступают импульсы частотой 1 кГц с делителя 14. Таким образом, происходит измерение момента усилия с точностью до 1 мс (1 кГц). Состояние счетчика 4 отображается индикатором 5. Перевод счетчика в нулевое состояние осуществляется переключателем 3.

Триггер 27, элемент ИЛИ 32, элемент 2И-ИЛИ-НЕ 31 обеспечивают работу счетчика 6 в режиме измерения времени.

Таким образом, можно скоммутировать с помощью блока 35 набора режим, когда счетчики 4 и 6 могут измерять две фазы определенного цикла, а конденсатор 15 будет хранить информацию о нагрузке. После считывания информации со счетчиков 4 и 6 можно измерять амплитуду усилия, которая пропорциональна напряжению на конденсаторе 15.

Прибор имеет переключатель 2 пуска, например, клавиатуру и сигнализатор 1 (например,табло) для осуществления старта обучаемого. Клавиатура имеет, например, четыре кнопки, а табло — четыре лампочки разного цвета. При нажатии любой кз кнопок элемент 41 и формирователь 42 выра батывают импульс старта.

Использование управления элемента 2ИИЛИ-НЕ 31 с помощью переключателя 23 обеспечивает два режима работы: измерение периода «Время» и амплитуды «Тензометрия». В первом режиме работает первая половина элемента 31, во втором — вторая. На выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 31 при измерении максимального усилия имеем импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15 с заполнением импульсами частотой 10 кГц, которые вырабатываются задающим генератором 12 и делителем 14 (т.е. пачки импульсов). Для точного измерения длительности и амплитуды частота задающего генератора кварцованная, частота следования импульсов 1 кГц. Для достижения пропорциональности числа импульсов в пачке и измеряемой амплитуде максимального усилия, например в килограммах, введем регулируемый стабилизатор 24 тока (например, с помощью потенциометра).

Таким образом, меняя зарядный ток конденсатора 16 потенциометром регулируемого стабилизатора 24 тока, можно произвести тарировку прибора. Все это повышает точность замеров.

При измерении момента усилия при соответствующем положении переключателей 19, 21 и 18 срабатывает триггер 26, открывается элемент И 36 и на вход счетчика 4 поступают импульсы с частотой 1 кГц с делителя 14.

Таким образом, происходит измерение момента усилия с точностью до 1 мс (1 кГц).

Устройство обладает широкой областью применения. С помощью устройства можно измерять и регистрировать временные и амплитудные параметры различных физических процессов. То есть можно оценить как физическую подготовку обучаемого, так и контролировать развитие его в процессе тренировок, например, по следующим параметрам: измерение максимального усилия; измерение момента усилия с различным, произвольно введенным уровнем усилия; измерение времени реакции.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для оценки физических параметров человека, содержащее сигнализатор, соединенный с переключателем пуска, переключатель сброса, подключенный к входу сброса первого счетчика, выходом соединенного с первым индикатором, второй счетчик, подключенный к второму индикатору, первый элемент ИЛИ, датчики, задающий генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности оценки, в устройство введены тензометрический мост, делитель частоты, накопительные элементы, дополнительные переключатели, стабилизатор ток.а, //S-триггеры, ключ, разделительные элементы, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, дополнительный элемент ИЛИ, регулятор уровня напряжения, усилитель, блок набора, элемент И, причем выход задающего генератора подключен через делитель частоты к одной из диагоналей тензометрического моста, подсоединенного к входам первого разделительного элемента, выходом подключенного к первому накопительному элементу и первым контактам первого и второго дополнительных переключателей, второй контакт второго дополнительного переключателя подсоединен к первому входу усилителя, а третий его контакт — к регулятору уровня напряжения и первому контакту третьего дополнительного переключателя, второй контакт которого подключен к втсрому входу усилителя, а третий его контакт — к второму накопительному элементу, первому-выходу стабилизатора тока, к выходу ключа, входом соединенного с прямым выходом первого //S-триггера, /?- и S-входы которого подключены к первому и второму контактам четвертого дополнительного переключателя, инверсный выход //S-триггера подсоединен к второму выходу стабилизатора тока и первому входу второй схемы и элемента 2ИИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу усилителя через второй разделительный элемент,и первому контакту пятого дополнительного переключателя, второй контакт которого подсоединен к первому входу первого элемента ИЛИ, при этом выход переключателя пуска и выходы датчиков подключены к входам блока набора с первого по четвертый, а выходы этого блока с 5 первого по четвертый соответственно подключены к S-входу второго //S-триггера, второму входу первого элемента ИЛИ, S-bxoду третьего //S-триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого дополнитель¹⁰ ного переключателя, а выход второго элемента ИЛИ подсоединен к //-входу третьего //S-триггера, выходом подключенного к первому входу первой схемы И элемента 2И-ИЛИ-НЕ, второй вход которой подклю15 чен к второму выходу делителя частоты, третий вход соединен с первым контактом седьмого дополнительного переключателя, второй контакт которого подключен к третьему входу второго элемента И элемента 2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого под²⁰ соединен к первому выходу делителя частоты, причем выход элемента 2И-ИЛИ-НЕ выходом подключен к счетному входу второго счетчика, вход сброса которого подключен к выходу шестого дополнительного пере25 ключателя, а выход переключателя сброса подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ, выходом подсоединенного к //-входу второго дополнительного //S-триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого 30 соединен с вторым выходом делителя частоты, при этом выходом элемента И подсоединен к счетному входу первого счетчика.