Устройство для исследования динамики силовых движений

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения структуры силовых дви" жений, и может быть использовано для оценки двигательных возможностей человека, а также в качестве тренажера для развития быстроты и точности воспроизведения дозированных усилий.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения бьк;троты и точности воспроиэцедения усилий на заданном уровне от максимально развиваемого под зритель" ным самоконтролем или по памяти. 15Ва фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема пульта управления; на Фиг.З - схема согласующего каскада; на фиг.4 - временные диаграммы работы согласующего 20 каскада; на Фиг.5 - преобразователь физического усилия в электрический сигнал; на Фиг.6 - временные диаграммы работы устройства; на фиг,7 - схе" ма формирователя импульса момента на чала приложения усилия; на Фиг.8 - схема Формирователя импульса момента достижения максимального значенияусилия.Устройство содержит (фиг.1) пре- ЗОобразователь 1 Физического усилия вэлектрический сигнал, который черезусилитель 2 и согласующий каскад 3соединен с формирователем 4 импульсамомента начала приложения усилия и сформирователем 5 импульса момента достижения максимального значения усилия, регистры 6-10, источник 11 сигнала раздражения, ждущий мультивибратор 12 ь вь од которого соед нен с 40первым управляющим входом двоичногосчетчика 13, на вход которого поступает сигнал с генератора 14 метоквремени, двухпозиционный переключателя 15, подвижный контакт которого45соединен с выходом формирователя 5,а неподвижные контакты - с управляющими входами регистров 6 и 7, вычитатель 16, на .первый и второй входыкоторого поступают сигналы соответственно с выхода регистров 9 и 10,а выход вычитателя 16 соединен с шестым входом коммутатора 17, на третийвход которого поступает сигнал с выхода вычитателя 18, первый и второйвходи которого соответственно соединены с выходами регистров 7 и 8,пулвт 19 управления, первый выходкоторого через преобразователь 20 двоичного кода и двоично-десятичныйкод соединен с цифровым индикатором21, цифроаналоговый преобразователь22, вход которого соединен с выходомрегистра 6, а выход через делитель 23 напряжения с первым входом осцил- лографа 24 и с первым неподвижнымконтактом двухпозиционного переключателя 25, подвижный контакт которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 26, а второй неподвижный контакт - с выходом усилителя 2 и через замыкающий переключатель 27 с вторым входом осциллографа 24,сигнал с первого выхода аналого-цифрового преобразователя 26 поступаетна входы регистров 6-8, а с второговыхода - на первые управляющие входыФормирователей 4 и 5, вторые управляющие входы которых и второй управляющий вход счетчика 13 соединены с четвертым выходом пульта 19 управления, второй выход которого соединенс входом источника 11 сигнала раздражения и входом ждущего мультивибратора 12, а третий выход - с управляющим входом регистра 8, выход счетчика 13 соединен с входами регистров9 и 10, управляющие входы которых соединены соответственно с выходами Формирователей 4 и 5, второй выход формирователя 4 соединен с третьим входом формирователя 5, выходы регистров 6,7,9 и 10 соединены соответственно с первым, вторым, четвер 1 тым и пятым входами коммутатора 17.Пульт 19 управления (фиг,2) содержит два двухпозиционных переключателя 28 и 29, однопоэиционные кнопки 30-35 КЯ-триггер 36, ждущие мультивибраторы 37-39, КБ-триггер 40,приоритетный шифратор 41, Р-триггеры 42 с общим входом синхронизации.Согласующий каскад 3 (фиг.З) содержит последовательно соединенные фильтр 43 низких частот и дифференциатор 44.Формирователь 4 импульсов моментаначала приложения усилия (фиг.7) идентичен по своей структуре формирователю 5 импульса момента достижениямаксимального значения усилия (фиг.8).Формирователь 4 содержит компаратор 45, логический элемент И 46, ждущий мультивибратор 47, работающий от положительного перепада напряжения триггер 48. Формирователь 5 также содержит компаратор 49, логическийз 147375 элемент И 50, ждущий мультивибратор 51 и триггер 52.Преобразователь физического усилия в электрический сигнал (фиг.5) выполнен на основе динамометра Розенб 5 лата, на силовой пружине 53 которого наклеены четыре тензодатчика 54, соединенные по мостовой схеме, сигнал с выхода которой поступает на вход усилителя 2.Устройство работает следующим образом.На первом этапе измерений, когда определяются параметры максимально развиваемого усилия (время двигательной реакции, время нарастания и величина максимального усилия), с нажатием кнопки 28 пульта управления 19 (Фиг,2) на прямом выходе триггера 36 появляется положительный фронт импульса, который запускает ждущий мультивибратор 38. Полученный сигнал сбрасывает двоичный счетчик 13 (фиг.1) в нулевое состояние и устанавливает инверсные выходы триггеров 48 и 52 (фиг.7 и 8) в единичное состояние. При отпускании кнопки 28 на инверсном выходе триггера 36 появляется положительный фронт импульса, который запускает ждущий мультивибратор 37, сигнал с выхода которого включает источник 11 сигнала раздражения и запускает ждущий мультивибратор 12, сигнал с выхода которого поступает на управляющий вход двоичного счетчи ка 13 и разрешает начало отсчета импульсов от генератора 14 меток времени. В момент приложения усилия электрический сигнал с выхода преобразователя 1 через усилитель 2 и сог ласующий каскад поступает на компаратор 45 (фиг.7), который сравнивает . производную сигнала усилия с нулевым уровнем,Когда производная больше нуля, напрямом выходе компаратора 45 появляется логическая "1", которая разрешает пропустить логическому элементуИ 46 на выход импульс "Конец преобразования" от аналого-циФрового преобразователя 26 (Фиг.1), который передним фронтом запускает ждущий мультивибратор 47. С выхода последнего импульс, соответствующий моменту приложения усилия, поступает на вход 55разрешения записи регистра 9, в котором с выхода счетчика 13 записыва.ется сигнал в виде двоичного кода,04соответствующий времени 1 дрдвигательной реакции. В момент окончания импульса положительный перепад с инверсного выхода ждущего мультивибратора47 (фиг.7) поступает на тактируемыйвход триггера 48, на инверсном выходе которого логический "0" блокирует,пропуск импульсов "Конец преобразования" от аналого-цифрового преобразователя 26 через элемент И 46, а потенциал логической "1" с прямого выхода триггера 48 поступает на третийуправляющий вход формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия. В момент достижения максимального усилия производная сигнала усилия приближается кнулю (фиг.43) и на инверсном выходекомпаратора 49 (фиг.8) появляетсялогическая "1", которая разрешаетпропуск импульса "Конец преобразования" аналого-цифрового преобразователя 26 через логический элемент И 50на вход ждущего мультивибратора 51,работающего от положительного перепада напряжения, Импульс на прямом выходе ждущего мультивибратора 51, соответствующий моменту времени достижения максимального усилия, поступает на вход разрешения записи регистра 10 (фиг,1), в котором с выходасчетчика 13 записывается сигнал ввиде двоичного кода, соответствующийвремени достижения максимального усилия. Выходные сигналы с ь ирегистров 9 и 10 поступают насоответствующие входы вычитателя 16который определяет разность междуними, т.е. время Т н нарастания усилия,В момент достижения максимального усилия через переключатель 15 выходной сигнал формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия поступает на вход разрешения записи регистра 6, в котором с выхода аналого-цифрового преобразователя 26 записывается код, соответствующий максимальномс значению Р, усилия, триггеры 48 и 52 блокируют логические элементы И 46 и 50, (фиг.7 и 8). Код с выхода регистра 6 преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 22 в аналоговый сигнал и делится делителем 23 напряжения в заданное количество раз п=1-10. На выходе делителя 23 напряжения появля10 20 25 30 5 14Р маисется сигнал заданного усилия ---ипоступающий на первый вход осциллографа 24 и фиксируемый в виде светящегося луча на его экране (фиг.6).Отображение результатов первогоэтапа измерений производится на цифровом индикаторе 21 следующим образом, На пульте 19 управления (фиг.2)при нажатии на одну из кнопок 30-35,которые подключены к входам приоритетного шифратора 41, на его выходепоявляется код, соответствующий номеру нажатой кнопки. Этот код записывается в три П-триггера 42 с общимвходом синхронизации, с выходов А которых снимаются сигналы управлениякоммутатором 17. На вход индикатора21 (фиг.1) с выхода коммутатора 17через преобразователь 20 двоичногокода в .двоично-десятичный код с выходов регистров 6,9 и 10 и с выходавычитания 16 последовательно выводятся значения кодов, соответствующих времениА двигательной реакции,времени й , достижения максимального усилия, амплитуде Р максимального усилия, времени 1, нарастания усилия,Во время второго этапа измерений производится тестирование воспроизведения заданного усилия под зритель" ным контролем испытуемого. Переключатель 15 переводится в положение, при котором выход Формирователя 5 импульса момента достижения максимального значения усилия соединяется с входом разрешения записи регистра 7, а переключатель 27 замыкается, соединяя выход усилителя 2 с вторым входом осциллографа 24. Нажатием кнопки 28 (Фиг.2) счетчик 13 устанавливается в нулевое состояние, инверс" ,ные выходы триггеров 48 и 52 (фиг.7 и 8) в единичное состояние. После ,отпускания кнопки 28 формируется звуковая или световая команды источни" ком 11 сигнала раздражения, по которой испытуемый должен воспроизводитьР максзаданное усилие в в -, совмещая на экране осциллографа 24 луч, соответствующий развиваемому усилию Р , сР макс уровнем заданного усилия Р =ь и (фиг.6). Положение луча заданногоР макс1 уровня усилияв - определяетсяи 73750 6 сигналом на выходе делителя 23 напряжения, а положение луча развиваемогоусилия сигналов на выходе усилителя2, который поступает на второй входосциллографа 24 через замкнутый переключатель 27, Компараторы 45 и 49,логические элементы И 46 и 50, триггеры 48 и 52 на этом этапе работают так же, как и на первом этапе измерений, а импульс момента достижения максимального усилия с выхода ждущего мультивибратора 51 через переключатель 15 (Фиг.1) поступает на вход разрешения записи регистра 7, в котором запоминается воспроизведенноезначение усилия. После этого переключатель 25 устанавливается в положение, соединяющее выход делителя 23 напряжения с измерительным входом аналого-циФрового преобразователя 26, на выходе которого появляется код, соответствующий заданному значению Рилакс--- усилия который запоминается викрегистре 8, вход разрешения записи которого управляется с пульта 19 управления. При замыкании кнопки 29(Фиг,2) триггер 40 формирует положительный перепад напряжения, которыйзапускает ждущий мультивибратор 39,импульс на выходе которого разрешает запись в регистр 8. Ошибка между заР маисданным в " - и воспроизведенным усни35 лием определяется при помощи вычитателя 18, на входы которого поступаютсигналы с выходов регистров 7 и 8.Через коммутатор 17 значение воспроизведенного усилия Р, записанное в 40 регистре 7, и величина ошибки междуРмаксзаданным --- и воспроизведенным Ри1усилием с выхода вычитателя 18 последовательно выводятся на цифровой ин дикатор 21. Кроме этого, на цифровойиндикатор 21 выводятся значения с,Н 1 ЮТретий этап измерений, во времякоторого производится тестирование 50 воспроизведения заданного усилия попамяти, осуществляется аналогичновторому этапу, но переключатель 27разомкнут, и сигнал с усилителя 2 непоступает на вход осциллографа 24, 55 т.е. луч развиваемого усилия на экране осциллографа отсутствует и испытуемый ориентируется только по двигательной памяти, при воспроизведениизаданного уровня усилияФормула изобретенияУстройство для исследования динамики силовых движений, содержащеепреобразователь физического усилия вэлектрический сигнал, который черезусилитель подключен к входу согласующего каскада, выход которого соединен с входом формирователя импульсамомента начала приложения усилия ивходом формирователя импульса момента достижения максимального значенияусилия, источник сигнала раздражения, ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первым управляющим входом двоичного счетчика, цифровой индикатор, переключатели аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входами первого, второго и третьего регистров, четвертый и пятый регистры, генератор меток времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения быстроты и точности воспроизведения усилия на заданном уровне от максимально развиваемого под зрительным самоконтролем или по памяти, в него введены первый и второй вычитатели, коммутатор, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код, цифроаналоговый преобразователь, де литель напряжения, осциллограф и пульт управления, причем первый выход пульта управления подсоединен к управляющему входу коммутатора, второй выход - к источнику сигнала раз дражения и ждущему мультивибратору,1третий выход - к управляющему входу третьего регистра,. а четвертый вью. ход - к второму управляющему входу двоичного счетчика и к вторым управляющим входам формирователей импульсов моментов начала приложения усилия и достижения максимального значения усилия, первые управляющие входы ко торых подсоединены к второму выходуаналого-цифрового преобразователя,первым выходом подсоединенного к входам первого, второго и третьего регистров, выходы которых соответственно соединены с входом цифроаналогового преобразователя и с первым и вторым входами второго вычитателя, ауправляющие входы первого и второгорегистров подсоединены к неподвижнымконтактам первого двухпозиционногопереключателя, подвижный контакт которого соединен с управляющим входомпятого регистра и выходом формирователя импульса момента достижения максимального значения усилия, третийуправляющий вход которого соединенс вторым выходом формирователя импульса момента начала приложения усилия, первым выходом соединенного суправляющим входом четвертого регистра, вход которого подсоединен к входу пятого регистра и выходу двоично го счетчика, входом соединенного свыходом генератора меток времени, авыходы четвертого и пятого регистровсоединены соответственно с первым ивторым входами первого вычитателя, ацифроаналоговый преобразователь черезделитель напряжения подсоединен к пер"вому входу осциллографа и к первомунеподвижному контакту второго двухпозиционного переключателя, подвижныйконтакт которого соединен с входоманалого-цифрового преобразователя, авторой неподвижный контакт - с выхо"дом усилителя и через замыкающий переключатель с вторым входом осциллографа, выходы первого и второго вычитателей, а также выходы первого,второго, четвертого и пятого регистров через коммутатор и преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный код соединены с цифровым индикатором.1473750 Лисицаюкова Коррек едактор Е,Паппоставител ехред Л.С Тираж 644 Подписное комитета по изобретениям и открытиям и Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5