专利名称：一种智能健身器电阻尼的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及健身器内部的控制系统，具体是指一种智能健身器电阻尼。
技术背景 现有的健身器材的内部阻尼产生方式一般分为机械阻尼和电磁阻尼两种。机械阻尼方式，采用摩擦片接触机械转盘产生的摩擦力提供阻尼，采用机械手柄作为控制摩擦力的大小，这种方式的缺点是阻尼大小不容易控制，改变阻尼需要重新调整手柄，不易操作，并且摩擦片长时间使用后存在磨损消耗，需要定期更换。摩擦片磨损变薄会导致摩擦力下降，需要手工调整。由于没有自调整程序，所以无法对健身器使用者的运动高中低强度进行实时调整，所以这类健身器逐渐被磁阻尼健身器替代。现有磁阻尼健身器的阻尼制动器以钢索牵引磁钢之间，控制磁钢环偏离制动环的幅度来控制飞轮的旋转阻力，名称为“健身车的磁阻尼制动器”、专利号为ZL02268668. I的中国专利详细介绍了这种控制方法。这个控制方法属于机械控制，不具有智能健身器的特点。专利ZL03253523. 2的实用新型在结构方面对磁阻尼制动器进行了改进，如图I所示，采用电路放大器的控制电机流过晶体管的电流，以此控制电机所产生的磁阻尼，其中阻尼也需要手动调节可调电阻来控制，无法进行数字化程序控制，并且该专利的电路工作时4个晶体管工作在放大区，功耗极大，容易过热烧坏，可靠性低。随着数字信息的快速发展，未来的健身器领域也将会向智能化，数字化迈进。智能化阻尼控制方法必然成为未来智能健身器不可或缺的技术。本申请人对现有磁控阻尼技术提出创新性的改进。在现有机械结构不变的情况下，增加智能控制电路，实现健身器阻尼的数字化控制。一旦实现阻尼的数字化控制，阻尼就可以根据人体工程学的原理通过设定程序对健身器的阻尼进行控制，智能感知调整锻炼者的运动负荷，提高人体的舒适度和易用性。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种具有智能性、灵活性、可升级维护性的智能健身器电阻尼。本实用新型的另一目的在于提供一种智能健身器电阻尼的控制方法，该智能健身器电阻尼的控制方法可以用于需要阻尼控制的所有健身器材类场合，具有低成本、高智能的特点。为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是—种智能健身器电阻尼，其包括三相桥式整流电路、数字稳压电路、智能控制芯片、电阻尼负载及机械传动输入，由发电机输出电压和电流，经过数字稳压电路，输出稳定的电压，稳压模块输出的电压由智能控制芯片控制，电压输入给电阻尼负载，电能消耗在电阻尼负载上，所述的电阻尼负载连接设有阻尼数字控制电路，所述的电阻尼负载连接设有阻尼智能控制电路。[0008]所述的阻尼数字控制电路，其包括智能控制1C、直流高压、直流可控低压、大功率电阻尼负载。所述的阻尼智能控制电路，包括发电机(Ml)、三相整流桥(BR1)、储能滤波电容(Cl)、第一稳压开关管(Ql)、第二稳压开关管(Q2)、电感(LI)、第一分压电阻(Rl)、第二分压电阻(R2)、第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)、输出滤波电容(C2)、大功率阻尼负载(R)和智能控制IC组成；所述的发电机可以是两相或直流电机，三相整流桥(BRl)是两相 的或无整流桥，三相整流桥(BRl)的输出连接第一稳压开关管(Ql)的D极，第二稳压开关管(Q2)的D极接到第一稳压开关管(Ql)的S极，并且与电感(LI)相连，第二稳压开关管(Q2)的S极接地，第一稳压开关管(Ql)、第二稳压开关管(Q2)的栅极接到控制IC的2个Pwm信号的输出脚；所述的电感(LI)的另一端接到大功率阻尼负载(R)上，储能滤波电容(Cl)、输出滤波电容(C2)分别接到输入直流电压和输出直流电压进行滤波，第一分压电阻(Rl)、第二分压电阻(R2)组成分压电路连到输出电压Vout上，并将分压点连接智能控制IC的FBl脚，第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)组成分压电路连到输出电压Vin上，并将分压点连接智能控制IC的FB2脚。首先将健身器的机械能通过传动变换旋转机械能输入到发电机Ml，Ml输出三相电，三相电通过三相整流桥整流成直流输出Vin，Ql、Q2组成同步降压电路，Ql和Q2的导通时间是互补的，Ql的导通占空比D由智能控制IC输出，LI是输出滤波电感，Cl是滤波电容，此时Vout = Vin*D，智能控制IC采样到Vout到FBl脚，并且进行模数转换进行处理，并且根据控制面板的输入调整占空比输出，以此来实现智能健身器电阻尼的控制方法。采用上述方案后，本实用新型可以实现高度智能的健身器阻尼控制，使健身器的阻尼控制方式非常简单方便、灵活性大、可升级性高，由于采用数字化控制，使得健身器可以按照人体工程学的方式进行阻尼实时控制成为可能。具体优点如下I、以发电机作为磁阻尼，可靠性高，噪音低；2、该技术提供了智能健身器的发展平台，为各种高端智能健身器的控制基础；3、数字控制简易方便，可动态调整运动的阻尼大小。
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明
图I为现有磁控阻尼技术内部图；图2为本实用新型的技术简化图；图3为本实用新型阻尼控制电路；图4为本实用新型智能自动调整阻尼健身器的技术框图；图5为本实用新型智能电阻尼控制实施例电路图。
具体实施方式
一种智能健身器电阻尼，如图2所示，其包括三相桥式整流电路、数字稳压电路、智能控制芯片、电阻尼负载及机械传动输入，由发电机输出电压和电流，经过数字化稳压电路，输出稳定的电压，稳压模块输出的电压由智能控制芯片控制，电压输入给电阻尼负载，电能消耗在电阻尼负载上，所述的电阻尼负载连接设有阻尼数字控制电路，所述的电阻尼负载连接设有阻尼智能控制电路。本实用新型健身器材产生的动能通过一系列机械机构来推动发电机旋转，健身器的机械能扣除能量转换损失，全部转化成交流电机的电能。由于发电机输出电压和电流都是可变的，经过数字化稳压电路，输出稳定的电压，其中的转换效率算在固有阻尼，忽略不计，稳压模块输出的电压是由智能控制芯片(智能IC :集成电路)控制的，电压输入给后面的电阻尼负载，电能将基本全部消耗在电阻尼负载上，电阻尼负载可以是有源负载或者无源负载，本实用新型以无源负载为例，因此，控制电阻上消耗的电能大小将是控制阻尼大小的关键技术，由于电阻消耗功率P = I*I*R，或者P = V*V/R，所以控制数字化稳压模块的输出电压就相应的调整健身器的阻尼。如图3所示，为本实用新型阻尼数字控制电路，其包括智能控制1C、直流高压、直流可控低压、大功率电阻尼负载，电路中，智能控制IC可以通过控制MOSFET (场效应管)导通时间的占空比来实现，调整稳压模块的输出的功能，其中FB脚是电压反馈。调压模块可以根据程序设定将电压调整到固定的值，固定健身器的阻尼，也可以动态调整电压满足不同运动速度和运动阶段的阻尼控制。智能控制IC采样反馈电压，反馈电压经过数字化，与程序设定值进行比较，若差值为正，说明反馈电压较高，那么减少上管MOSFET的占空比，由于上下管MOSFET的导通和截止是互补的。输出电压Uout = D*Vin，其中D是上管的占空比，智能控制程序的中电压的设定值可以来自程序的固化值，也可以来自健身器面板的输入值。智能健身器的另一种模式是采样输入电压，如图4，或者输入转速信号，根据输入电压或转速的大小，判定使用者运动强度(运动强度越大对应的输入功率越大，反之运动强度越低，输入功率越低)实施智能阻尼。若判断输入电压变高或转速提高，说明阻尼过小，智能控制IC自动增加阻尼。反之，自动减少阻尼。阻尼增加减少的算法符合人体工程习惯，平滑过渡，避免阻尼调整影响运动的舒适度和锻炼着的运动习惯。电阻负载的阻尼控制电路，该实施例的电路组成包括发电机Ml、三相整流桥BR1、储能滤波电容Cl、稳压开关管Ql、Q2、电感LI、分压电阻Rl、R2、R3、R4、输出滤波电容C2、大功率阻尼负载R和智能控制IC组成。其中发电机可以是两相或直流电机，相应的整流桥是两相的或无整流桥，整流桥的输出连接稳压开关管Ql的D极，Q2的D极接到Ql的S极，并且与电感LI相连，Q2的S极接地，Q1、Q2的栅极接到控制IC的2个pwm信号的输出脚。电感LI的另一端接到大功率阻尼负载R上。C1、C2分别接到输入直流电压和输出直流电压进行滤波。R1、R2组成分压电路连到输出电压Vout上，并将分压点连接智能控制IC的FBl脚，R3、R4组成分压电路连到输出电压Vin上，并将分压点连接智能控制IC的FB2脚。一种智能健身器电阻尼的控制方法，配合图4、图5所示，首先将健身器的机械能通过传动变换旋转机械能输入到发电机Ml，Ml输出三相电，三相电通过三相整流桥整流成直流输出Vin，Vin的大小取决于电机Ml和旋转输入的转速，(一般可以通过增速装置使Vin处于较高电压)Q1、Q2组成同步降压电路，Ql和Q2的导通时间是互补的。Ql的导通占空比D由智能控制IC输出。LI是输出滤波电感，Cl是滤波电容，此时Vout = Vin*D，智能控制IC采样到Vout到FBl脚，并且进行模数转换进行处理，并且根据控制面板的输入调整占空比输出。占空比越大，输出电压越高，电阻R的功耗越大，健身器的阻尼也越大，在智能全自动阻尼控制健身器中，阻尼控制的输入不是来自控制面板，而是来自有FB2采样的输入电压反馈等信号，程序根据人运动的舒适度，进行自动调整阻尼大小。上述智能电阻尼控制电路，可以随意精确控制健身器的运动阻尼，无论在低速，高速的运动过程，其阻尼都是程序可控的。用户只需根据需要设定面板输入就可以得到适合使用者自身运动强度的健身器，由于Q1、Q2处于开关状态，所以功耗很小，唯一功耗较大的电阻尼负载R，也便于设计者安排阻尼负载的位置和散热。相对于已有传统阻尼控制方案(如图I所示)，本实用新型可以根据程序自动设定各种智能型的阻尼控制模式，具有高智能型的特定，同时比传统机械阻尼健身器具有噪音小，阻尼调整方面等优点。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对实用新型的限制，有关技术领域的 技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求限定。
权利要求1.一种智能健身器电阻尼，其特征在于其包括三相桥式整流电路、数字稳压电路、智能控制芯片、电阻尼负载及机械传动输入，由发电机输出电压和电流，经过数字化稳压电路，输出稳定的电压，稳压模块输出的电压由智能控制芯片控制，电压输入给电阻尼负载，电能消耗在电阻尼负载上，所述的电阻尼负载连接设有阻尼数字控制电路，所述的电阻尼负载连接设有阻尼智能控制电路。
2.如权利要求I所述的一种智能健身器电阻尼，其特征在于所述的阻尼数字控制电路，其包括智能控制1C、直流高压、直流可控低压、大功率电阻尼负载。
3.如权利要求I所述的一种智能健身器电阻尼，其特征在于所述的阻尼智能控制电路，包括发电机(Ml)、三相整流桥(BRl)、储能滤波电容(Cl)、第一稳压开关管(Ql)、第二稳压开关管(Q2)、电感(LI)、第一分压电阻(Rl)、第二分压电阻(R2)、第 三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)、输出滤波电容(C2)、大功率阻尼负载(R)和智能控制IC组成；所述的发电机可以是两相或直流电机，二相整流桥(BRl)是两相的或无整流桥，二相整流桥(BRl)的输出连接第一稳压开关管(Ql)的D极，第二稳压开关管(Q2)的D极接到第一稳压开关管(Ql)的S极，并且与电感(LI)相连，第二稳压开关管(Q2)的S极接地，第一稳压开关管(Q1)、第二稳压开关管(Q2)的栅极接到控制IC的2个pwm信号的输出脚；所述的电感(LI)的另一端接到大功率阻尼负载(R)上，储能滤波电容(Cl)、输出滤波电容(C2)分别接到输入直流电压和输出直流电压进行滤波，第一分压电阻(Rl)、第二分压电阻(R2)组成分压电路连到输出电压Vout上，并将分压点连接智能控制IC的FBl脚，第三分压电阻(R3)、第四分压电阻(R4)组成分压电路连到输出电压Vin上，并将分压点连接智能控制IC的FB2脚。
专利摘要本实用新型公开了一种智能健身器电阻尼，其包括三相桥式整流电路、数字稳压电路、智能控制芯片、电阻尼负载及机械传动输入，由发电机输出电压和电流，经过数字化稳压电路，输出稳定的电压，稳压模块输出的电压由智能控制芯片控制，电压输入给电阻尼负载，电能消耗在电阻尼负载上，所述的电阻尼负载连接设有阻尼数字控制电路，所述的电阻尼负载连接设有阻尼智能控制电路。所述的阻尼数字控制电路，其包括智能控制IC、直流高压、直流可控低压、大功率电阻尼负载。本实用新型可以实现高度智能的健身器阻尼控制，使健身器的阻尼控制方式非常简单方便、灵活性大、可升级性高。
文档编号A63B21/005GK202355791SQ20112012454
公开日2012年8月1日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者梁锡武 申请人:深圳市安托山技术有限公司