Велотренажер Советский патент 1993 года по МПК A63B69/16 

00

ч

Изобретение принадлежит к тренировочным устройствам, в частности велотре- нажерам.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фйг.1 изображена функциональная схема велотренажера; на фиг.2 - пример выполнения блока программ.

Велотренажер содержит две выполненные в виде ведомых шестерен Тзращающие- ся платформы 1, велосипеды 2, индикаторы 3, ведущую шестерню 4, экран 5, источник 6 и приемник 7 датчика положения, датчики скорости 8 и 9, накапливающие счетчики 10| 11, блок программ 12, управляемые делители частоты 13, 14, реверсивный счетчик 15, цифроаналоговый преобразователь 16, дифференцирующее звено 17, ключ 18, исполнительный двигатель 19, триггер 20.

Блок программ содержит таймер 21, дешифраторы 22-24, блоки памяти 26-29, ЦАП 30,31, усилители мощности 32,33.

Велосипеды 2 с индикаторами 3 установлены на осях платформ 1, выполненных в виде шестерен, кинематически Связанных с ведущей шестерней 4. Платформы частично перекрываются экраном 5. По периметру одной из платформ перед велосипедом расположен источник 6 датчика положения, приемник 7 датчика расположен на линии, параллелвной экрану 5. :.

Датчик скорости (оборотов) 8 и 9 соединены выходами с первыми (информационными) входами управляемых делителей чистоты J3 и 14 и через счётчики 10 и 11- с входамиблока программ 12. Первый и второй выходы блока программ 12 соединены с ведущими колесами велосипедов и по этим связям передается требуемая нагрузка. Третий и четвертый выходы блока программ 12 соединены с вторыми (управляющими) входами делителей частоты 13 и 14. По этим выходам устанавливаются коэффициенты деления делителей частоты. Выходы делителя частоты 13 и 14 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 15, с первого выхода которого информация с разности пройденных расстояний поступает на индикаторы 3. Информация с второго входа реверсивного счетчика 15 через ЦАП 16, дифференцирующее звено 17, ключ 18 поступает на исполнительный двигатель 19, кинематически Связанный с ведущей шестерней 4.,Выход обнуления реверсивного счетчика 15 соединен с первым входом триггера 20, второй выход которого соединен с приемником 7 датчика положения, а .триггёра соединен с управляющим входом ключа 18.

Емкость реверсивного счетчика может быть изменяемойупри моделировании гонки по кругу (на оелотреке) емкость счетчика 15 пропорциональна длине круга для имитации повторных обгонов. Для предотвращения повторных обгонов более медленного

соперника за счет переполнения счетчика 15 (сложное обнуление) емкость счетчика 15 должна быть больше, чем код мэксимэльного отрыва (опережения) в расстоянии между спортсменами.

Последовательно соединенные дешифратор 22, блок памяти 25, ЦАП 30 и усилитель мощности 32 образуют канал

управления нагрузкой одного велосипеда, причем вход дешифратора 22 соединен с первым входом блока программ, а выход усилителя мощности 32 соединен с первым выходом блока программ. Идентичный ка- нал управления нагрузкой другого велосипеда образован последовательно включенными дешифратором 24, блоком памяти 26, ЦАП 31 и усилителем мощности 32, причем вход дешифратора 24 является вторым входом, а выход усилителя мощности 33 -вторым выходом блока программ,

Выход таймера 21 соединен через дешифратор 23 с входами блоков памяти 27, 28. 29, выходы которых являются третьим,

четвертым и пятым выходами блока про- грамм, .; - ..; . . ..--

Велотренажер работает следующим об-, разом. В блоке программ 12 устанавливается требуемый режим тренировки, счетчики .

Ю, 11, 15 и триггер 20 обнуляются. Принудительным включением двигателя 19 платформы с велосипедами устанавливаются в

требуемое положение. Начало тренировки (гонки) может задаваться звуковым сигналом блока программ 12.

При вращений педалей в счетчиках 10 и 11 формируются кбды. пропорциональные пройденным велосипедистами расстояниям, а всчетчике 15 - код, пропорциональный

разности расстояний. Биполярный ЦАП 16 формируют напряжение, величина которого пропорциональна разности пройденных расстояний, а полярность напряжения несет информацию о знаке разности. На выходе дифференцирующего звена 17 формируется напряжение, пропорциональное разности мгновенных скоростей. Нулевое состояние триггера соответствует открытому состоянию ключа 18, пропускающего сигнал дифференцирующего звена на исполнительный двигатель. При равенстве скоростей спортсменов число импульсов, поступающих на суммирующий и вычитающий входы счетчика одинаково, код счетчика 15 не изменяется, напряжение на выходе

ЦАП постоянно, а его производная - выходное напряжение дифференцирующего звена 17 - равна нулю, платформы неподвижны. Из-за несинхронности вращения педалей импульсы на входы счетчика 15 поступают неодновременно и при одинаковых мгновенных скоростях код счетчика может измениться на 1 младший разряд, на выходе дифференциатора 17 может поя- в иться изменяющееся по знаку напряжение, вызывающее колебания .двигателя и платформы, около устойчивого положения. Для предотвращения колебаний системы младший (один или несколько) разряд счетчика к ЦАП не подключается или сам ЦАП дополняется инерционным звеном. .

Если скорость одного из спортсменов превышает скорость другого, то код в счетчике 15 непрерывно нарастает, напряжение ЦАП соответствующего знака увеличивается, на входе звена .17 формируется напряжение, пропорциональное разности скоростей. Двигатель вращает шестерню 4 и платформы 1 в требуемом направлении, моделируется эффект обгона. При достаточно длительном превышении скорости одно- гр спортсмена над скоростью другого, перемещающийся источник 6 в результате поворота платформ взаимодействуете приемником 7, вырабатывается короткий и м- пульс. перебрасывающий триггер 20 в единичное состояние, соответствующее разомкнутому состоянию ключа 18. Сигнал не поступает на двигатель, платформы неподвижны, моделируется эффект ухода одного мз спортсменов вперед - спортсмены разделены экраном 5 и не видят друг друга.

Для повышения эффекта соревновательности информация о расстоянии между спортсменами с реверсивного счетчика 15 поступает на индикаторы 3, так, что спортсмены могут корректировать свою скорость в соответствии со скоростью соперника. Остановка двигателя и платформ решает три задачи: исключается неблагоприятное воздействие вращения на спортсменов при длительных тренировках, уменьшается потребляемая мощность велртренажером, а также исключается ложное моделирование эффекта обгона за счет кратковременного увеличения скорости отстающим спортсменом. Последующее включение двигателя и поворот платформ осуществляется лишь когда пройденные расстояния станут равны, что соответствует реальным условиям гонки.

Есяи отстающий спортсмен увеличивает скорость, сокращает разность расстоя- ний до нуля и уходит вперед, код в счетчике 15 переходит через нулевое значение, сигнал с его выхода обнуления устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, сигнал пропорциональный разности скоростей с дифференцирующего звена поступает на 5 двигатель, платформы поворачиваются, моделируется эффект обгона отстающим ранее спортсменом опережающего. При гонке по кругу (емкость счетчика 15 ограничена) если опережающий спортсмен обходит от0 стающего на круг, счетчик 15 переполняется и начинает считать с нуля, триггер 20 переключается, ключ 18 замыкается, моделируется эффект повторного обгона с последующей остановкой платформ при от5 рыве одного из спортсменов.

Блок программ 12 синхронизован Счетчиками 10 и 11, поэтому может задавать нагрузку на велосипеды 2 в соответствии с пройденным расстоянием каждого спорт0 смена и в соответствии с программой.

Применение управляемых делителей частоты 13 и 14 позволяет путем задания разных коэффициентов деления выравнивать скорости спортсменов разной квалифи5 кации, повышая тем самы.м эффект соревновательности и эффективность тренировки. Запись кода с пятого выхода блока программ 12 по входу предустановки в счетчик 15 позволяет имитировать раздельный

0 во времени и по расстоянию старт или задавать опережение для спортсмена более низкой квалификации. Запись кода в процессе гонки позволяет моделировать отрыв одно- , . го из спортсменов (на заданное расстояние)

5 или остановку (прокол шины, поломка) на заданное время.

Кроме того, тренажер позволяет путем периодической записи кода в счетчик 15 задавать требуемый ритм и при тренировке

0 одного спортсмена без партнера.

По сравнению с прототипом предложенный велотренажер обладает расширен- . ными функциональными возможностями за счет моделирдвания различных эффектов.

5 Высокая эффективность тренировки и соревновательный эффект позволяют применять велотренажер как для подготовки высококвалифицированных спортсменов, . так ив качестве лечебных и оздоровитель0 - ных тренажеров и в игровых аттракционах. Формула изобретения 1. Велотренажер, содержащий велосипеды, установленные на осях платформ, выполненных в виде ведомых шестерен,

5 установленных с возможностью взаимодействия с ведущей шестерней, соединенной с исполнительным механизмом, связанным с ведущими колесами, блок программ, датчики скорости, связанные с ведущими колесами и педалями велосипедов, подключенными к первому и второму выходам блока программ, экран, установленный между платформами, отличающийся тем, что в него дополнительно введены счетчики, делители частоты, цифроаналоговый преобразователь, дифференцирующее звено, ключ, триггер, индикаторы, датчик положения велосипедов, причем датчики скоростей выходами соединены с первыми входами делителей частоты и первого и второго счетчиков, выходами подключённых к первому и второму входам блока программ, третий и четвертый выходы которого соединены с вторыми входами делителей частоты, выходы которых подключены к первому и второму входам третьего счетчика, третий вход которого подключен к пятому выходу блока программ, а выход через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, дифференцирующее звено, ключ подключен к исполнительному механизму, а второй выход третьего счетчика связан с вторым входом ключа через триггер, второй вход которого соединен с выходом датчика положения велосипедов, причем датчик положения велосипедов выполнен в виде источника и приемника излучения, установленных на линии, параллельной экрану и проходящей через центр платформы.

-. . .

2. Велотренажер по п.1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что блок программ содержит

таймер, дешифраторы, блоки памяти, циф- роэналогрвые преобразователи, усилители мощности, причем последовательно соединенные дешифратор, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, усилитель

мощности образуют два идентичных канала, входы которых являются первым и вторым выходами блока программ, а входы первого и второго дешифраторов являются первым и вторым вхфдами блока программ, при этом

выход таймера через третий дешифратор подключен к третьему, четвертому и пятому блокам памяти, выходы которых являются третьим, четвертым и пятым .выходами блока программ.

Сущность изобретения: устройство содержит две вращающиеся платформы 1 с закрепленными на осях велосипедами 2, приводятся во вращение исполнительным двигателем 19 через ведущую шестерню 4. Платформы 1 частично перекрыты экраном 5. Педали велосипедов кинематически связаны с датчиками скорости 8 и 9, выходы которых через накапливающие счетчики 10 и 11 соединены с входами блока программ 12 и через управляемые делители частоты 13 и 14с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 15. Нагрузка на ведущие колеса велосипедов задается блоком программ 12, код реверсивного счетчика 15 поступает на индикаторы 3. установленные на велосипедах 2, а также преобразуется в биполярное напряжение с помощью цифроаналогового преобразователя 16, которое через дифференцирующее звено 17 и ключ 18 поступает на вход исполнительного Двигателя 19. Ключ 1В управля ется триггерЪм 20. первый вход которого соединён с выходом обнуления реверсивного счетчика 15, а второй-с выходом датчика положения. Датчик положения выполнен в виде пары источник 6 - приемник 7, причем источник 6 расположен по периметру одной из платформ 1 против велосипеда 2. а емник 7 расположен на линий, параллельной экрану 5 и проходящей через центр платформы 1 с источником 6. 2-112-15-1б- 17-18-19; 8-10-12; 9-11-12; 8-13-15; 9- 14-15; 15-20-18; 7-20,1 з.п. ф-лы. 2 ил. k