Устройство для оценки физических параметров человека

(51) 5 А 63 В 69 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ное наСоюзИ ФИЗИКА ить точи василие ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕЛОВЕ(57) Изобретение позволяет повыность измерения времени реакции 801590083 А 1 тренируюшегося. Устройство для оценки физических параметров человека содержит блок 35 набора, переключатели 1, 2, счетчики 4, 6 импульсов, индикаторы 5,.7, датчики 9 - 11, формирователи 42 - 45,9 - 23 сигналов, задаюший генератор 12, тензометрический мост 13, преобразователь 38 напряжение- напряжение, делитель 14 частоты, накопительные элементы в виде конденсаторов 15, 6, регулируемый стабилизатор 24 тока, Я 5-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, регулятор 33 уровня. 1 ил.Изобретение относится к обла:ти 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, переклЬ- чатель 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 Ю-триггеры, ключ 28, первый 29 второй 30 разделительные элементы, элемент 2 И-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 физичсских параметров человека работает следукщим образом.При измерении максимального усилия сигнал рассогласования тензометрического моста 13 поступат на усилитель 39. Питание тензометрического моста 13 ссуществляется от преобразователя 38 напряжение-напряжение, выполненного, например, в виде усилителя с трансформаторной нагрузкой. На преобразователь 38 напряж ние-напряжение поступает импульсный сигнал, сформированный формирователем 37 сигналов, выполненным, например, в виде ждущего мультивибратора, синхронизированный импульсами, следующими с частотой 1 О 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 зиде 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 обратнук связь усилителя, Для индикации максимального усилия в цифровом виде аналоговый сигнал в виде напряжения поступает на конденсатор 15 через переключатель 18 на прямой вход(+) усилителя 34. Переключатель 18 обеспечивает два режима: верхнее - по схемеположения ввода данных, например установка 0,5 амплитуды от максимальной, пропорциональной 0,5 усилия от максимальногоусилия конкретного человека, и нижнее -измерение максимального усилия, На инверсный ( - ) вход усилителя 34 через переключатель 19 поступает сигнал пилообразнойформы, формируемый зарядным конденсато 10 ром 16, стабилизатором 24 тока, ключом28 и триггером 25,П ри включении переключателя 20 Измерением срабатывает триггер 25, закрывая ключ 28. На стабилизатор 24 тока пос 15 тупает питание от инверсного выхода триггера 25. На конденсаторе 16 напряжениенарастает по линейному закону. При достижении амплитуды напряжения на конденсаторе 16, равной и превышающей амплитуду напряжения на конденсаторе 15, на вы 20 ходе усилителя 34 сформируется отрицательный перепад напряжения, т.е. сформируетсязадний фронт импульсов, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15. Передний фронт25импульса формируется триггером 25. Сигналс усилителя 34 через схему сопряжения, выполненную, например, на разделительномэлементе 30 в виде диода и эмиттерном повторителе 47, и с триггера 25 поступает на первый вход элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 31. ЭлементЗО И-ИЛИ-НЕ 31 управляется переключателем23, обеспечивающим два режима работы:измерение периода Время и амплитудыТензометрия,На выходе элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 31 приизмерении максимального усилия, кроме по 35 ложительного, имеем импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуденапряжения на конденсаторе 15, поступаютна выход импульсы, следующие с частотой10 кГц. Эти импульсы формируются задающим генератором 12 и делителем 14 частоты.40Для точного измерения длительности и амплитуды частота задающего генератора 12 кварцованная, частота следования импульсов1 мГц с выхода элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 3пачкц импульсов с частотой 10 кц посту 45 пает на счетчик 6, Для достижения пропорциональности числа импульсов в пачке иизмеряемой амплитуды максимального усилия, например, в килограммах стабилизатор24 тока сделан регулируемым, например,с помощью потенциометра.50 Таким образом, меняя зарядный токконденсатора 16 потенциометром стабилизатора 24 тока, можно произвести тарировкуприбора. Состояние счетчика 6 отображается индикатором 7. Перед началом измерения счетчик 6 приводится в нулевое сос 55 тояние с помощью переключателя 22.Разряд конденсатора 15 перед новымизмерением осуществляется переключателем 17.Для измерения момента усилия (время от начала рывка до момента, когда усилие достигает определенного значения, меньшего, цем максимум, например 0,5 максимума) необходимо ввести исходные данные. Ввод данных осуществляется установкой напряжения на регуляторе 33 уровня, принцип измерения тот же, цто 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 Я-вход триггера 26.На вход 5 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, системодатцик 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 2 И-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 лампочкимерение времени реакции. Форм ула из об ретекия Устройство для оценки физических параметров человека, содержащее сигнализатор, соединенный с переклюцателем пуска, переклюцатсль сброса, подключенный к входу сброса первого счетчика, выходом соединенного с первым индикатором, второй счетчик, подклюценный к второму индикатору, первый элемент ИЛИ, датчики, задающий генератор, отличающееся тем, цто, с целью повышения точности оценки, в устройство введены тензометрический мост, делитель 50 55 разного цвета. 1 ри нажатии любой Из кнопок элемент 41 и формирователь 42 выргбатывают импульс старта.Использование управления элемента 2 ИИЛИ-НЕ 31 с помощью переключателя 23обеспечивает два режима работы: измерение периода Время и амплитуды Тензометрия. В первом режиме работает перваяполовина элемента 31, во втором - вторая.На выходе элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 31 приизмерении максимального усилия имеемимпульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде напряжения на конденсаторе 15 с заполнением импульсамичастотой 10 кГц, которые вырабатываются5 задающим генератором 12 и делителем 14(т.е. пачки импульсов). Для точного измерения длительности и амплитуды частотазадающего генератора кварцованная, частота следования импульсов 1 кГц. Для достижения пропорциональности числа импуль 20 сов в пачке и измеряемой амплитуде максимального усилия, например в килограммах, введем регулируемый стабилизатор 24тока (например, с помощью потенциометра).Таким образом, меняя зарядный ток кон 25 денсатора 16 потенциометром регулируемогостабилизатора 24 тока, можно произвеститарировку прибора. Все это повышает тоцность замеров,При измерении момента усилия при соответствующем положении перекл юцателей30 19, 21 и 18 срабатывает триггер 26, открывается элемент И 36 и на вход счетчика 4поступают импульсы с частотой 1 кГц с делителя 4.Таким образом, происходит измерение момента усилия с точностью до 1 мс (1 кГц).35 Устройство обладает широкой областьюприменения. С помощью устройства можноизмерять и регистрировать временные иамплитудные параметры различных физицеских процессов. То есть можно оценить как40 физическую подготовку обучаемого, так иконтролировать развитие его в процессетренировок, например, по следующим параметрам: измерение максимального усилия;измерение момента усилия с различным,произвольно введенным уровнем усилия; из590083 Составитель Г. ПлотниковаРедактор Л. Гратилло Текред А. Кравчук Корректор М. МаксимишинецЗаказ 2593 Тираж 352 ПодписноеВНИИ 1 Госу гарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/51 рпнзволственно.издательский комбина 1 Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 частоты, на кол ител ьные элементы, дополнительные переключатели, стабилизатор тока, Й 5-триггеры, ключ, разделительные элементы, элемент 2 И-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 Я 5-триггера, Я- и 5-входы которого подключены к первому и второму контактам четвертого дополнител ьного переключателя, инверсный выход Ю-триггера подсоединен к второму выходу стабилизатора тока и первому входу второй схемы и элемента 2 ИИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу усилителя через второй разделитель ный 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 первого по четвертый ссютветственно подключены к 5-входу второго Ю-триггера, второму входу первого элемента ИЛИ, 5-входу третьего Ю-триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу шестого дополнительного переключателя, а выход второго элемента ИЛИ подсоединен к Я-входу третьего Я 5-триггера, выходом подключенного к первому входу первой схемы И элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, второй вход которой подключен к второму выходу делителя частоты, третий вход соединен с первым контактом седьмого до пол нител ьного переключателя, второй контакт которого подключен к третьему входу второго элемента И элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого под О соединен к первому выходу делителя частоты, причем выход элемента 2 И-ИЛИ-НЕ выходом подключен к счетному входу второго счетчика, вход сброса которого подключен к выходу шестого дополнительного перергз ключателя, а выход переключателя сбросаподключен к третьему входу первого элемента ИЛ И, выходом подсоединенного к Я-входу второго дополнительного Р 5-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.