Тензометрический кистевой динамометр Советский патент 1992 года по МПК A63B23/04 A63B69/16 

J

О

10 |0

о

Изобретение относится к физической культуре и спорту и может быть, о частности, использовано для определения усилий сжатия кисти с цифроаналоговой регистрацией и с регистрацией бумажной ленте с возможностью отслеживания динамики утомления мышечных групп руки спортсмена.

Известно устройство для тренировки мышц рук, содержащее заполненный жидкостью корпусе двумя рабочими цилиндрами, оытеснитель жидкости и средство для перемещения вытеснителя с натянутыми тросами и рукоятками, установленное с возможностью поворота от усилия спортсмена. С целью повышения эксплуатационных свойств корпус имеет перегородку, а цилиндрические емкости расположены в корпусе параллельно и сообщены между собой.

Известно также устройство для тренировки мышц стопы, содержащее закрепленные на основании регулируемое сидение и корпус с размещенными на нем платформами для закрепления стопы.Устройство имеет нагрузочные пружины различной жесткости, одни из которых соединены под разными углами к основанию платформы, при этом корпус смонтирован на основании шарнирно с возможностью изменения своего положения в вертикальной плоскости и фиксации под углом 25 35° к основанию.

Известно устройство для тренировки спортсмена, содержащее установленные на основании средство для размещения спортсмена, монитор, блок управления, блок измерения сигналов, блок формирования и преобразования сигнала, блок питания и датчики, расположенные на спортсмене и на средстве для размещения спортсмена. Для повышения эффективности тренировки оно имеет стойки с шаровыми опорами и с силовыми цилиндрами для связи их соответственно с основанием и со средством для размещения спортсмена, выполненным в виде оболочки с размещенными на ней поворотным седлом и площадками для создания нагрузки на мышцы ног и внутри нее - каркасом, состоящим из шарнирно соединенных между собой рычагов со своими силовыми цилиндрами, усилители, блок сравнения, генератор эталонных сигналов с дешифратором, причем датчики соединены с входами блока формирования сигнала, выход которого соединен с одним входом блока преобразования сигнала, другой вход которого соединен с одним выходом другого усилителя, выходы которого соединены с выходами блока преобразования и с одним выходом Олока сравнения.

Кроме того, известен динамометр АТЭ с ценой дйлеиич 0,1 г ;i шкалой Ю кг.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой динамометр, предназначенный для оыдер- жиоания в течение возможного времени

максимального усилия. Если усилие будет меньше первоначального, то схема отключает счетчик времени, поэтому прибор фиксирует время удержания максимального усилия. Обязательным элементом такою ди0 намометра является наличие упругого элемента с датчиками продольного действия. Питание датчиков импульсное. Имеется амплитудный детектор, клавиши, схема сравнения, счетчик времени, блок долго5 временной памяти, генератор импульсов, логический блок, два амплитудных детектора, два компаратора, усилитель, блок масштабных делителей напряжения, два повторителя напряжения, схему сравнения.

0 Каркас железный, тяжелый. В исходном состоянии на вь .;оде датчика деформации сигнал равен нулю. Динамометр с помощью коммутатора подключается к масштабному усилителю напряжения. Счетчик времени и

5 каналы долговременной памяти с помощью клавишей устанавливаются на нуль. При появлении деформации на выходе датчика появляется импульсный сигнал, поступающий на амплитудный детектор,

0 выдающий сигнал, который в момент прохождения импульсного сигнала, соответствующего наибольшей деформации, пропорционален приложенной силе. В режиме Память сигнал с выхода упругого

5 элемента попадает в канал долговременной памяти. Вольтметр показывает минимальное значение усилия, записываемое вручную или на ЭВМ. В режиме Измерение напряжение поступает на вольтметр, пока0 зывающий текущее значение усилия. Испытуемому сообщается величина, которую он должен развивать и поддерживать. Следя за индикатором вольтметра, испытуемый развивает заданное усилие. Величина напря5 жения на схеме сравнивается и становится больше. Схема сравнения выдает сигнал, разрешающий счет времени, который происходит до тех пор. пока испытуемый развивает усилие, большее или заданное

0 разному. При снижении усилия схема сравнения выдает сигнал, запрещающий работу счетчика времени. Поэтому счетчик показывает время задержки усилия I.

5Недостатками цифрового динамометра являются его сложность, а также невозможность проследить динамику изменения усилия в процессе нарастающего утомления мышц и определить степень утомления мышц по коэффициенту утомления.

Целью изобретения лсляотся расш -ро- ние Функциональных возможностей путем регистрации динамики изменения силы сжатия в процессе нарастающего утомления.

Поставленная цель достигается путем использования облегченного недеформируемого каркаса с тензодатчиками перпендикулярного действия силы.

Тензодинамометрический кистевой динамометр содержит (фиг. 1 и 2) недефор- мируемый облегченный каркас 1, тензо- датчики 2. верхнюю и нижнюю прижимные планки 3, ограничители 4, тензоусилитель 5, электрический мост 6 постоянного тока, автономный блок 7 питания, первый цифровой индикатор 8, второй цифровой индикатор 9, кнопку 10 сброса, пиковый детектор 11, фильтр 12 нижних частот Тензодзтчики изготовлены из резинового каркаса диаметром 15 мм (фиг.З). В паз каркаса укладываются 3-4 витка константановой проволоки. Намотка двойная, Оифилярная. Перед намоткой провод изгибается и складывается в две проволочные нити, которые затем наматываются на восемь каркасов. Намотка последовательная. Общее сопротивление всех датчиков составляет 625 Ом. Тензоуси- литель 5 выполнен на одной микросхеме типа К 553 УД 1 (фиг. 4). Усилитель имеет цепь обратной связи. Пиковый детектор состоит из диода и конденсатора (фиг. 5). а фильтр нижних частот содержит резистор и конденсатор. Кнопка 10 сброса подключается разомкнутыми контактами параллельно зарядным конденсатором через ограничительный резистор R2.

Тензометрический кистевой динамометр работает следующим образом.

Спортсмен сжимает кистью руки прижимные планки 3 (фиг. 1). Прижимные планки надэвливэюг на верхний и ни;кний тензодзтчики 2. Тензодатчики 2 сопротивлением 625 Ом включаются в одно из плеч электрического моста 6 (Фиг.2). В диагональ моста включается тензоусилитель 5 с отрицательной обратной связью. При сжатии кистевого динамометра развивается утомление мышц руки и сияя сжатия умень: jr. лея. Уменьшение силы с;-.зшя при утомлении определяется по уменьшению показаний цифрового индикатора 8. Через некоторое время, например через 1 мин, записыр.тотся полученные показатели и сравниваются с первоначальными. Ко:- Ь |н1- циент утомления / определяется как ч.чс- т н о е от деления первоначального показателя усилия и усипия через 1 мин, т.е. К у -- FH.H : FI мин.

Таким образом, коэффициент утомления мышц спортсмена определяет выносливость мышц. ii,o особенно важно п спорте, например альпинизме. Синхронно со ст-,- 5 жением показателей усилия на первом цифровом индикаторе 0 происходит регистрация максимального усилий спортсмена на втором цифровом индикаторе 9. На этот индикатор лос умает сигнал с выхода 10 пикового детектора 11 и фильтра 1 нижних частот. Пиковый детектор 11 сохраняет максимальное показание усилия и подает их через RC цепь 12 на второй цифровой индикатор 9. После снятия показаний макси- 5 мального усилия с помощью кнопки 1C сброса, после ее нажатия, на индикаторе 9 устанавливаются нули и прибор готов к следующему измерению. Таким образом, нь втором цифровом индикаторе 9 фиксирует- 0 ся максимальное усилие сжатия, а на первом цифровом индикаторе 8 происходит плавное уменьшение показаний усилия при постепенном утомлении мышц руки. Через 1 мин (или другое время) происходит считы- 5 ванне этого показания и определение коэффициента утомления Ку.

Эффект от применения тензометриче- ского кистевого динамометра заключается гз том, что с его помощью можно проследить 0 динамику изменения усилия при утомлении мышц рук и эту степень утомления можно выразить количественно через коэффициент утомления Ку. Если у одного спортсмена Ку больше, то выносливость мышц у него 5 низкая и ему необходимо тренировать мышцы на выносливость с помощью специальных упражнений. Кроме того, информативным показателем является также максимальное усилие, развиваемое cnopi- 0 сменом, которое также определяется. Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно определить как максимальную силу спортсмена, так и выносливость, т.е. способность противостоять рэзвиэа;ощему- 5 ся утомлению. Иными словами, можно определить силовую выносливость, что особенно важно в спорте. Поскольку предлагаемое устройство легкое, компактное, портативное и экономичное, то его можно мспользо- 0 вать для тестирования спортсменов о походных услопиях, например а горах для тестирования альпинистов. И пестно, что мышцы рук альпинистов должны быть не только сильными, но и выносливыми, чтобы 5 удерживаться на скале при ср - се. Поэтому предлагаемое устройство с успехом можно использовать в альпинизме.

Предлагаемое устройство может GL:TV использована не только а спорте, но и для измерения мышечной силы чолосска и может найти применение в антропологии, невропатологии, курортологии, при профессиональном отборе, а также п практике физиологии и гигиены труда.

Формула изобретения

1. Тензометрический кистевой динамометр, содержащий каркас, индикатор, тен- зодатчики, усилитель, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регистрации динамики изменения силы сжатия в процессе нарастающего утомления, в него введены электрический мост постоянного тока, пиковый детектор, фильтр нижних частот, цифровой индикатор на жидких кристаллах.

0

5

автономный блок питания, прижимные планки, причем тснзодатчики соединены последовательно с электрическим мостом постоянного тока, тензоусилителем, пиковым детектором, фильтром нижних частот, вторым цифровым индикатором, выход кнопки сброса соединен с вторым входом пикового детектора и фильтра нижних частот, второй выход тензоусилителя соединен с входом первого цифрового индикатора.

2. Динамометр по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, чтокаркас устройства выполнен из недеформируемой конструкции с укрепленными на торцах восемью тензодатчиками перпендикулярного действия, соединенными друг с другом последовательно.

Изобретение относится к физической культуре и спорту и может быть использовано, в частности для определения усилий сжатия кисти с цифроанялоговой регистрацией на бумажной ленте с возможностью отслеживания динамики утомления мышечных групп руки спортсмена. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем регистрации динамики изменения силы сжатия в процессе нарастающего утомления. Поставленная цель достигается заменой стрелочного механического индикатора на электронный цифровой индикатор. Прибор имеет режим отслеживания утомления мышечных групп и режим непосредственных измерений мышечных усилий. Тензометрический кистевой динамометр содержит дюралевый корпус 1 с перегородкой дня уоели- ениз ,е- сткост, восемь тензодатчикос 2, верхнюю и нижнюю прижимную пленку, ограничители-направляющие, тензоусилитель. эпс-кт- рический мост, автономный б-юк питания. Электрическая часть динамометра содержит тензодатчик 2, тензоусилигель 5, электрический мост 6. блок питания 7, первый цифровой индикатор 8. кнопку сброса О, пиковый детектор 11, фильтр нижних частот 12, второй цифровой индикатор 9 Спортсмен сжимает кистью руки прижимные планки, которые надавливают на верхние и нижние тензодатчики, включенные в диагональ моста. По мере утомления мышц показания динамометра снижаются. В режиме непосредственного измерения силы спортсмена на цифровом индикаторе регистрируется развиваемая сила. 5 ил,

Устано5ю 0

Заготовка константановой проволоки для Каркас тенюдатчина 6и илярной намотки

Pc3UHOSti/U

каркас

I

ТД,

юз п

Ь60

616

шо

Копстантано&ая проволока.

ФигЗ

юоо

15к 98 К553УД

Юк

50QO

JT

Фиг. 5