Устройство для исследования динамики силовых движений в обуви Советский патент 1990 года по МПК G01L1/22 A61B5/103 

PJ

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при биофизических исследованиях силовых движений человека, например в практике тренировочного процесса борцов высокой квалификации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения распределенной силы под углом к вертикали.

На фиг. 1 представлена одна из тен зоплатформ, на фиг. 2 - тензодатчик; на фиг. 3 - то же, при приложении физического усилия под углом к верти кали на Фиг. 4 - электрическая схема измерительного тракта устройства.

Каждая из подошв обуви (фиг.1) состоит из тензоплатформ с шестью круглыми лунками (по три в передней части стопы и на пятке), в которые помещены тензодатчики 2, кожаной муфты 3, болтов, соединяющих .муфту с подошвой 4, тонкой эбонитовой пластины, отделяющей воспринимающую поверхность тензодатчиков от пола 5, матерчатого чехла, механически удерживающего эбонитовую пластину 6„

Тензодатчик (фиг.2) обстоит из корпуса 7 датчика, винта 8 направляю- щего, гайки 9, крышки 10 корпуса датчика, резинового амортизатора JJ, штока 12 воспринимающей пластины, воспринимающей пластины J3, винта J4j кредящего металлическую мембрану J5, тензорезистора 16, наклеенного снизу на мембрану 15.

Вид металлической мембраны 15 развернутой на 90 относительно показанной в составе тензодатчика, пред- ставлен на фиг. 2 внизу.

Устройство работает следующим образом ,

При приложении вертикального механического усилия в тензоплатформе деформируется резиновый амортизатор отдельного тензодатчика И, шток 12 воспринимающей пластины надавливает на металлическую мембрану 15, прогибая этом также растягивает- ся тензорезистор 16, изменяя свое электрическое сопротивление.

В качестве резинового амортизатор использована вакуумная резина, обладающая упругими свойствами в предела изменения нагрузки 0-100 кГ„ Устройство тензодатчиков позволяет также имерять механические усилия, приложенные к тензоплатформе под углом к

вертикали. При-этом возникающая сила, действующая на тензодатчик, деформирует резиновый амортизатор так, как это показано на фиг.З. Направление штока соответствует направлению вектора результирующей силы, действующей на тензодатчик.

Вследствие изменения точки надавливания штока на мембрану, по сравнению с рассмотренным случаем приложения вертикальной силы, расстояние между этой точкой и точкой Фиксации мембраны винтом 14 (фиг.З) уменьшается. Вследствие этого относительный прогиб металлической мембраны увеличивается при одинаковом вертикальном смещении штока. Это означает, что на измерение сопротивления тенэорезис- тора оказывает влияние и горизонтальная составляющая усилия, приложенного к тензоплатформе,

Измерительный тракт (Фиг.4) представляет собой измерительный мост 17. усилитель 18, 19 и регистрирующий прибор 20. Измерительный мост состоит из трех постоянных резисторов R/, RIJ, Rj, подстроечного и многооборотного резистора и интегрального тензорезистора R/J, состоящего в свою очередь из 1 2 последовательно соединенных тензорезисторов (по 6 в каждой из подошв).

Б качестве регистрирующего прибо

ра используется быстродействующий медицинский самописец. При силовом воздействии на тензоплатформу отдельные упругие резиновые амортизаторы тензодатчика, попадающие в зону механического воздействия, деформируются- При этом изменяется электрическое сопротивление тензорезисторов этих датчиков к соответственно сопротивление интегрального тензорезистора Ец., включаемого в одно из плеч измерительного моста. Мост разбалансируется . Сигнал разбаланса подается на вход вильтметра В7-21 и после усиления записывается самописцем.

Тензоплатформу электрически соединяют с остальной частью измерительного тракта, находящегося на стационарном пульте, с помощью гибких проводников, прикрепляемых механически к поясу исследуемого человека, что практически не стесняет его в движениях. Сбалансированность двух подошв тен- зоплатформы обеспечивают идентичностью каждого из 12 устанавливаемых

э

тензодатчиков, тщательно подгоняющихся при установке. Измеряемость горизонтальных составляющих обеспечивают установкой трех тензодатчиков на пятке подошвы, обращенных Фиксирующими винтами в сторону носка, и трех тензодатчиков в носке подошвы, обращенных фиксирующими винтами в сторону пятки.

I

Калибровку проводят с помощью нагружаемых на подошвы тяжестей, как в вертикальном направлении, так и в направлении под углами 75, 80, 85° к горизонту. Проведенная калибровка показывает полную линейность во всем диапазоне в вертикальном направлении и линейность с тем же коэффициентом под углом 80 .

Таким образом, предлагаемая тензо- платформа позволяет измерять горизонтальные составляющие величиной до 10-15% от вертикальной составляющей силы.

582034

Формула

изобретения

Устройство для исследования динамики силовых движений в обуви, содержащее датчики силы с упругими элементами и тензорезисторами на них, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных воз0 можностей путем измерения распределенной силы под утлом к вертикали, подошва обуви выполнена в виде тензо- платформы с лунками, в которых расположены датчики силы, каждый из ко- снабжен корпусом, крышкой с отверстием, резиновым амортизатором и силовоспринимакщей пластиной с центральным штоком, обращенным через отверстие в крышке внутрь корпуса, причем упругий элемент выполнен в виде мембраны, контактирующей с концом штока и закрепленной на опорах внутри корпуса, а резиновый амортизатор и силовоспринимающаяся

5 пластина закреплены с наружной стороны крышки последовательно.

5

0

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при биофизических исследованиях силовых движений человека. Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых динамических силовых движений. Цель достигается тем, что измерительное устройство расположено в подошве обуви и выполнено в виде двух тензоплатформ с лунками, в которых размещены упругие элементы в тензодатчиками. При приложении вертикального механического усилия к тензоплатформе деформируется резиновый амортизатор 11. При этом шток 12 надавливает на металлическую мембрану 15, прогибая ее. При этом тензорезистор 16 растягивается, изменяя свое электрическое сопротивление. 4 ил.

Фиг.1

5

ю

4-12 В

Редактор Т, Парфенова

Составитель И. Мальгинова

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 2081

Тираж 487

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг.З

Фиг.Ь

Подписное