RU12357U1 - TRAINING AUTOMATED COMPLEX - Google Patents

Abstract

1. Тренировочный автоматизированный комплекс, состоящий из велотренажера, системы сбора и обработки данных и персонального компьютера, отличающийся тем, что система сбора и обработки данных дополнительно содержит устройство управления компьютером, выполненное в виде как минимум двух блоков, первый блок выполнен в виде по крайней мере двухканального устройства управления перемещением, другой блок выполнен в виде как минимум двух коммутирующих устройств, блок управления компьютера через интерфейсный блок подключен к персональному компьютеру.2. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что первый канал устройства управления перемещением конструктивно выполнен в виде двух рычагов, закрепленных на руле велотренажера.3. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что второй канал устройства управления перемещением конструктивно выполнен в виде как минимум двух оптопар, установленных на корпусе велотренажера.4. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что второй канал устройства перемещения конструктивно выполнен в виде как минимум двух емкостных датчиков, установленных на корпусе велотренажера.5. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что коммутирующие устройства второго блока расположены на руле велотренажера.6. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что электрическое питание осуществляется от компьютера.1. A training automated complex consisting of an exercise bike, a data collection and processing system and a personal computer, characterized in that the data collection and processing system further comprises a computer control device made in the form of at least two blocks, the first block is made in the form of at least a two-channel movement control device, the other unit is made in the form of at least two switching devices, the computer control unit is connected to a personal computer through an interface unit computer. 2. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the first channel of the movement control device is structurally made in the form of two levers mounted on the handlebar of a stationary bike. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the second channel of the movement control device is structurally made in the form of at least two optocouplers installed on the body of the exercise bike. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the second channel of the moving device is structurally made in the form of at least two capacitive sensors mounted on the body of the exercise bike. Training automated complex according to claim 1, characterized in that the switching devices of the second block are located on the steering wheel of the exercise bike. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the electric power is supplied from the computer.

Description

ТРЕНИРОВОЧНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКСTRAINING AUTOMATED COMPLEX

Тренировочный автоматизированный комплекс относится к области реабилитационной и физической культуры и может использоваться для общего укрепления здоровья, а также тренировки внимания и физических возможностей человека.Training automated complex belongs to the field of rehabilitation and physical education and can be used for general health promotion, as well as training attention and physical capabilities of a person.

Известна система велотренажера с микропроцессором, предназначенным для обработки данных о тренировке и регулировании ее условий 1. Тренажер снабжен устройством для автоматического управления нагрузкой при движении педалей. Автоматически снимаются все обычные данные по тренировке, в том числе данные по тренирующемуся (пульс, ...) они отражаются на дисплее и обрабатываются процессором. На экране дисплея кроме цифр демонстрируются бегущие строки по отдельным параметрам. Все параметры после запоминания обрабатываются, в зависимости от чего при последующих тренировках нагрузки устанавливаются системой автоматически, исходя из индивидуальных особенностей каждого тренирующегося, подбирается тем самым оптимальный режим тренировки.A known system of an exercise bike with a microprocessor designed to process training data and adjust its conditions 1. The trainer is equipped with a device for automatically controlling the load when pedaling. Automatically removed all the usual training data, including data on the training (pulse, ...) they are displayed on the display and processed by the processor. On the display screen, in addition to numbers, running lines for individual parameters are shown. After remembering, all parameters are processed, depending on what, during subsequent training sessions, the loads are set by the system automatically, based on the individual characteristics of each trainee, thereby choosing the optimal training mode.

Недостатком данной системы является то, что на экране дисплея отображаются только данные о ходе тренировки и состоянии тренирующегося, но нет визуализации процесса, возможности и задачи обработки параметров сужены. Управляющая система предназначена только для считывания ограниченного набора данных по тренирующимся из памяти, обработки их совместно с текущими парпметрами и регулирования на этой основе величины нагрузки.The disadvantage of this system is that only data on the training progress and the state of the trainee are displayed on the display screen, but there is no visualization of the process, the possibilities and tasks of processing the parameters are narrowed. The control system is intended only for reading a limited set of data on the trainees from the memory, processing them together with the current parameters and adjusting the load on this basis.

Известен тренировочный автоматизированный комплекс велоэргометр 2, содержащий велотренажер, операционную систему (ОС), экран, на которомKnown training automated complex bicycle ergometer 2, containing a stationary bike, operating system (OS), a screen on which

МКП: А 63 В 22/06MCP: A 63 V 22/06

отображается план местности с разнообразными маршрутами (подъемы, спуски и т.д.), имеющими разные характеристики как по протяженности, так и по нагрузкам.a terrain plan is displayed with various routes (ascents, descents, etc.) having different characteristics both in length and in loads.

Тренирующийся может самостоятельно выбирать маршрут и параметры движения, точку начала и конца движения, моменты поворотов и остановок в пути. С этой целью предусмотрена система ручных переключателей, вынесенных на экран, а также оптический контроль с помощью светодиодов, которые в любой момент времени показывают положение тренирующегося. На экране также могут отображаться все параметры тренировку в цифровом виде.The trainee can independently choose a route and parameters of movement, a point of beginning and end of movement, moments of turns and stops along the way. For this purpose, a system of manual switches is displayed on the screen, as well as optical control using LEDs, which at any time indicate the position of the trainee. The screen can also display all the workout options in digital form.

Недостатком данного тренировочного комплекса является то, что изображение картинки с маршрутами на экране статичное. Тренирующийся может только выбирать маршрут движения из ограниченного числа маршрутов, т.е. возможность выбора и визуализации тренировок сильно ограничены.The disadvantage of this training complex is that the image of the image with the routes on the screen is static. The trainee can only choose a route from a limited number of routes, i.e. the choice and visualization of training is very limited.

Техническим результатом настоящего предложения является создание тренировочного автоматизированного комплекса,позволяющего путемThe technical result of this proposal is the creation of a training automated complex, which allows

преобразования параметров работы тренажера ( скорость вращения, момент торможения, величина нагрузки или медицинские характеристики тренирующегося) в сигналы персонального компьютера и управлять им интерактивном режиме. Все остальные возможности тренажера также сохраняются.converting the simulator's operation parameters (rotation speed, braking torque, load size or medical characteristics of the trainee) into the signals of a personal computer and manage it interactively. All other simulator features are also saved.

Это приводит к тому, что максимально простым способом повышается привлекательность и эффективность тренировок, создаются более комфортные условия и стимулируется тренировочный процесс. Кроме того, с выбор программ, которыми можно управлять в ходе тренировки неограничен.This leads to the fact that in the simplest way the attractiveness and effectiveness of training is increased, more comfortable conditions are created and the training process is stimulated. In addition, with the choice of programs that can be controlled during training is unlimited.

Указанный технический результат достигается тем, что тренировочный автоматизированный комплекс, состоящий из велотренажера, системы сбора и обработки данных и персонального компьютера, выполнен таким образом, что система сбора и обработки данных дополнительно содержит устройство управленияThe specified technical result is achieved by the fact that the training automated complex, consisting of an exercise bike, a data collection and processing system and a personal computer, is designed in such a way that the data collection and processing system further comprises a control device

компьютером выполненное в виде как минимум двух блоков, первый блок выполнен в виде по крайней мере двухканального устройства управления перемещением, во взаимно перпендикулярных плоскостях, другой блок выполнен в виде как минимум двух коммутирующих устройств, блок управления компьютера через интерфейсный блок подключен к персональному компьютеру. Первый канал устройства управления перемещением конструктивно выполнен в виде двух рычагов, закрепленных на руле велотренажера. Второй канал устройства управления перемещением конструктивновыполнен в виде как минимум двух оптопар или в виде какa computer made in the form of at least two blocks, the first block is made in the form of at least a two-channel movement control device, in mutually perpendicular planes, the other block is made in the form of at least two switching devices, the computer control unit is connected to a personal computer through the interface block. The first channel of the motion control device is structurally made in the form of two levers mounted on the handlebar of the exercise bike. The second channel of the motion control device is structurally made in the form of at least two optocouplers or in the form of

минимум двух емкостных датчиков, установленных на корпусе велотренажера. Коммутирующие устройства второго блока расположены на руле велотренажера. Электрическое питание устройства управления компьютером осуществляется от компьютера.a minimum of two capacitive sensors mounted on the body of the exercise bike. The switching devices of the second block are located on the steering wheel of the exercise bike. Electrical power to the computer control device is provided by the computer.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. Фиг. 1 - схема формирования управляющих сигналов компьютера Фиг. 2 - конструкция выполнения первого канала устройства управления перемещениемThe essence of the utility model is illustrated in the drawing. FIG. 1 is a diagram of generating control signals of a computer. FIG. 2 - construction of the first channel of the motion control device

Фиг. 3 - конструкция выполнения второго канала устройства управления перемещениемFIG. 3 - construction of the second channel of the motion control device

На фиг. 1 представлена схема формирования управляющих сигналов компьютера. В простейшем случае может быть использована двухблочная система из четырех управляющих сигналов. Первые два управляющие сигналы формирует блок управления перемещением 1, состоящий их двухканального устройства управлением перемещения (2 - первый канал, 3 - второй канал) осуществляющих перемещение на экране персонального компьютера в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Другая группа, формирования управляющих сигналов, представляет собой систему коммутирующих устройств 4, 5, которыеIn FIG. 1 shows a diagram of the formation of computer control signals. In the simplest case, a two-block system of four control signals can be used. The first two control signals are generated by the movement control unit 1, consisting of a two-channel device of movement control (2 - the first channel, 3 - the second channel) moving on the screen of a personal computer in two mutually perpendicular directions. Another group, the formation of control signals, is a system of switching devices 4, 5, which

используются в соответствии с требованиями программного обеспечения. В качестве коммутирующих устройств могут быть использованы малогабаритные микропереключатели КМ 1-1used in accordance with software requirements. As switching devices, small-sized micro switches KM 1-1 can be used

На Фиг. 2 представлена конструкция выполнения первого канала устройства управления перемещением, состоящего из двух рычагов 6, установленных на слева и справа на руле велотренажера 7. Стальные тросики 8 от рычагов выведены в соединительную коробку и прикреплены к коромыслу 9, установленному на оси переменного резистора 10. Конструкция рычагов 6 может быть использована от фирмы Shimano. Узлы устройства выполнены следующим образом: велосипедные рычаги 6 от ручного тормоза (соответственно левого и правого) фирмы Shimano. Конструкция рычагов 6 предусматривает их крепление на руле велотренажера 7. Переменный резистор 10 марки СП5-37 номиналом 4К7. Помимо использованного резистора может быть использован подстрочный резистор марок СП-1, СПЗ-30.In FIG. 2 shows the construction of the first channel of the movement control device, consisting of two levers 6, mounted on the left and right on the handlebar of the exercise bike 7. Steel cables 8 from the levers are brought out into the junction box and attached to the beam 9 mounted on the axis of the variable resistor 10. The design of the levers 6 can be used from Shimano. The nodes of the device are as follows: bicycle levers 6 from the hand brake (respectively, left and right) of the company Shimano. The design of the levers 6 provides for their mounting on the steering wheel of the exercise bike 7. Variable resistor 10 brand SP5-37 rated 4K7. In addition to the used resistor, a subscript resistor of the brands SP-1, SPZ-30 can be used.

Фиг. 3 представлена конструкция выполнения второго канала устройства управления перемещением, выполненном в виде двух оптопар 10, сигналы от которых по кабелю 11 поступают на вход системы сбора и обработки данных 12, формирующей управляющее напряжение для варистора 13. В устройстве применена оптопары 10 фирмы TURCK. Кабель 11 представляет собой экранированную витую пару. Система сбора и обработки данных может быть представлена в виде усилителя формирователя импульсов 14, анализатора 15, интегратор 16, которые могут быть выполнены на операционных усилителях 140 серии. В качестве варистора 16 может быть использован варистор СН1-1-2. Количество оптопар может быть увеличено кратно (4, 6, 8, ...) для повышения точности.FIG. Figure 3 shows the construction of the second channel of the motion control device made in the form of two optocouplers 10, the signals from which are sent via cable 11 to the input of the data acquisition and processing system 12, which generates a control voltage for varistor 13. Optocouplers 10 from TURCK are used in the device. Cable 11 is a shielded twisted pair cable. The data acquisition and processing system can be represented in the form of an amplifier of a pulse former 14, an analyzer 15, an integrator 16, which can be performed on operational amplifiers of the 140 series. As the varistor 16 can be used varistor CH1-1-2. The number of optocouplers can be increased multiple (4, 6, 8, ...) to increase accuracy.

Возможна замена оптопары 10 на емкостные датчики. . Соединительный кабель выполнен восьмижильным проводом с разьемами «DB-15 на концах. ОдинOptocoupler 10 can be replaced with capacitive sensors. . The connecting cable is made of eight-core wire with DB-15 connectors at the ends. One

из разъемов - штыревой (к компьютеру), другой гнездовой (к соединительной коробке).from the connectors - pin (to the computer), another female (to the junction box).

Устройство управления компьютером может быть выполнено в виде отдельного блока, крепящегося к корпусу велотренажера, и соединенного с компьютером посредством кабеля. Питание электрических схем может осуществляется от компьютера. Устройство работает следующим образом:The computer control device can be made in the form of a separate unit, attached to the body of the exercise bike, and connected to the computer via cable. Power supply of electrical circuits can be carried out from a computer. The device operates as follows:

В первом канале блока управления перемещением (Фиг.2.) механические рычаги 6 с помощью стальных тросиков 8 через коромысло 9 связаны с преобразователем сигнала. Преобразователь сигнала изменяет величину сопротивления резистора 10 в зависимости от того, как сильно пользователь нажимает на рычаг 8. Величина сопротивления может меняться в пределах от нуля до некоего значения R. В состоянии покоя, когда ни один из рычагов не нажат, преобразователь сигнала (переменный резистор 10) устанавливает значение сопротивления равное R/2. В случае если один из рычагов 6 (для примера левый) нажат до упора, а другой не нажат, величина сопротивления равна нулю. Максимальное значение R достигается, когда до упора нажат другой рычаг. Блок выполнен таким образом, чтобы при одновременном нажатии обоих рычагов величина сопротивления находилась в оговоренном диапазоне.In the first channel of the displacement control unit (Figure 2.), the mechanical levers 6 are connected with a signal cable through steel rods 8 through a beam 9. The signal converter changes the resistance value of the resistor 10 depending on how much the user presses the lever 8. The resistance value can vary from zero to a certain value R. At rest, when none of the levers is pressed, the signal converter (variable resistor 10) sets the resistance value equal to R / 2. If one of the levers 6 (for example, the left one) is pressed all the way, and the other is not pressed, the resistance value is zero. The maximum value of R is reached when another lever is pressed all the way. The block is designed so that when both levers are pressed, the resistance value is in the specified range.

В другом канале блока управления перемещением управление осуществляется системой датчиков (оптопары 10), связанной электрически с преобразователем сигнала (варистор 16). Преобразователь сигнала изменяет величину сопротивления резистора в зависимости от того, как быстро пользователь вращает педали тренажера. При вращении педалей тренажера вперед преобразователь сигнала изменят величину сопротивления от R/2 до R. При вращении педалей тренажера назад преобразователь сигнала изменят величину сопротивления от R/2 до нуля. Крайние значения ноль и R могут бытьIn another channel of the motion control unit, control is carried out by a system of sensors (optocouplers 10), which is connected electrically with a signal converter (varistor 16). The signal converter changes the resistance value of the resistor depending on how quickly the user rotates the simulator pedals. When the simulator pedals forward, the signal converter will change the resistance value from R / 2 to R. When the simulator pedals rotate back, the signal converter will change the resistance value from R / 2 to zero. Extreme values of zero and R may be

отрегулированы путем настройки преобразователя сигнала.adjusted by tuning the signal converter.

С помощью управляющей программы автоматически устанавливается нагрузка, которая изменяется в зависимости от числа оборотов и момента торможения велотренажера. Комплекс позволяет проводить и перерывы в тренировках для чего предусмотрено запоминание параметров.Using the control program, the load is automatically set, which varies depending on the number of revolutions and the moment of braking of the exercise bike. The complex allows you to take breaks in training, which provides for the memorization of parameters.

Тренировочный автоматизированный комплекс может использоваться для дозированной тренировки сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем человека, что важно при спортивной, авиационной и космической медицине.The automated training complex can be used for dosed training of the cardiovascular, respiratory and other human systems, which is important in sports, aviation and space medicine.

Источники информации:Sources of information:

1.Пат ФРГ DE № 4107323 «Тренировочная система и схема обработки данных для использования в ней. Кл. МКП Ф 63 В 22/06, приоритет от 19.09.1991г.1. Pat Germany DE No. 4107323 “Training system and data processing scheme for use in it. Cl. MKP F 63 B 22/06, priority of 09/19/1991.

2.Пат. ФРГ DE № 3629808 «Велоэргометр А 63 В 22/06, приоритет от 02.09.1986г.2.Pat. Germany DE No. 3629808 "Bicycle ergometer A 63 B 22/06, priority from 02.09.1986.

6 6

Claims (6)

1. Тренировочный автоматизированный комплекс, состоящий из велотренажера, системы сбора и обработки данных и персонального компьютера, отличающийся тем, что система сбора и обработки данных дополнительно содержит устройство управления компьютером, выполненное в виде как минимум двух блоков, первый блок выполнен в виде по крайней мере двухканального устройства управления перемещением, другой блок выполнен в виде как минимум двух коммутирующих устройств, блок управления компьютера через интерфейсный блок подключен к персональному компьютеру.1. A training automated complex consisting of an exercise bike, a data collection and processing system and a personal computer, characterized in that the data collection and processing system further comprises a computer control device made in the form of at least two blocks, the first block is made in the form of at least a two-channel movement control device, the other unit is made in the form of at least two switching devices, the computer control unit is connected to a personal computer through an interface unit to yuter. 2. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что первый канал устройства управления перемещением конструктивно выполнен в виде двух рычагов, закрепленных на руле велотренажера. 2. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the first channel of the movement control device is structurally made in the form of two levers mounted on the handlebar of the exercise bike. 3. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что второй канал устройства управления перемещением конструктивно выполнен в виде как минимум двух оптопар, установленных на корпусе велотренажера. 3. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the second channel of the movement control device is structurally made in the form of at least two optocouplers mounted on the body of the exercise bike. 4. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что второй канал устройства перемещения конструктивно выполнен в виде как минимум двух емкостных датчиков, установленных на корпусе велотренажера. 4. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the second channel of the moving device is structurally made in the form of at least two capacitive sensors mounted on the body of the exercise bike. 5. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что коммутирующие устройства второго блока расположены на руле велотренажера. 5. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the switching devices of the second block are located on the steering wheel of the exercise bike. 6. Тренировочный автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что электрическое питание осуществляется от компьютера.

6. The training automated complex according to claim 1, characterized in that the electrical power is supplied from a computer.