一种力量型健身器械用功率计的制作方法

1.本实用新型涉及健身器材的技术领域，具体涉及一种力量型健身器械用功率计。


背景技术：

2.随着社会的发展，人们的生活水平越来越高，对自身身体健康越来越重视，健身日益成为了社会的新时尚。
3.力量训练是健身最为常见的训练项目之一，其依赖于力量型健身器械进行。目前的力量型健身器械均为纯机械制造产品并且这种力量训练器材通常仍具有机械的特点，其多选用重量较大的材料作为训练的阻力源，利用重力原理实现负重作用，如各种通过牵引钢索拉动配重块的力量型健身器械，但普遍没有配备功率计，无法及时提供运动者的运动情况及能量消耗等统计信息，智能化水平较低。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种力量型健身器械用功率计，解决了现有力量型健身器械无法及时提供运动者的能耗情况、智能化水平低等问题。
5.本实用新型可通过以下技术方案实现：
6.一种力量型健身器械用功率计，包括转轮体、轴承和测力支架，所述转轮体的中央设置有穿孔，其表面设置有圆环状凹槽，所述圆环状凹槽与牵引钢索配合，所述轴承压嵌配合在穿孔内部，所述测力支架压嵌配合在轴承的内圈里，其上设置有测力模块，所述测力模块用于检测运动者通过牵引钢索、转轮体传递到测力支架上的力信号，在所述转轮体上还设置有角度测量模块，所述角度测量模块用于检测转轮体的转动角度，
7.还包括电路板，所述电路板与测力模块、角度测量模块相连，还通过无线通讯模块将力信号和转动角度传送给与智能终端，所述智能终端用于显示运动者的运动情况。因此，通过对健身器械的滑轮进行改进，在其上增设角度测量模块、测力模块等等，作为运动者通过牵引钢索施加在转轮体上的力，以及该力促使转轮体的转动角度的检测装置，然后通过无线通讯模块传送给智能终端，由智能终端完成运动者的做功状态、能耗情况等等的测量以及显示，当然也可以通过电路板上的相关模块实现，从而完成对运动者运动状态的有效监测，给出及时可靠的健身意见，提高健身器械的智能化水平，满足人们的健身需要。
8.进一步，所述角度测量模块包括相互配合的光电传感器与码盘，所述码盘呈环状结构，其外圈与转轮体的穿孔配合、且与穿孔一侧的边缘连接，沿其内圈设置有环状栅格圈，所述环状栅格圈朝向穿孔的另一侧延伸设置，所述光电传感器与处理器电连接，用于检测跟随转轮体转动的码盘，带动环状栅格圈转动时的明暗变化。这样，通过对转轮体的改进，在其一侧增设码盘，使其可以同转轮体一起转动，再借助光电传感器的检测，获取经过光电传感器的环状栅格圈的栅格数量，即可以得到转轮体的转动角度，进而得到转速、行程等等，为后续的做功检测做好准备。当然该角度测量还可以通过在转轮体上增设磁铁加磁性编码器的方式实现。
9.进一步，所述测力模块包括设置在横梁上的形变电阻片，所述横梁横跨绕行转轮体的牵引钢索设置，其两端均与圆环体的内侧连接，它与圆环体共同组成测力支架，所述圆环体的外侧与轴承的内圈配合，所述形变电阻片用于检测横梁的受力状况。由于牵引钢索和转轮体之间的接触摩擦力，在轴承的配合下，使得两者一同运动，而产生接触摩擦力的下压力是由运动者通过牵引钢索施加，借助转轮体传递到测力支架上，引起测力支架的轻微变形，特别是横梁的变形，从而引起形变电阻片的电阻变化，通过检测这一变化，就可以得到对应的施加力，整个结构设计的非常巧妙、简洁，无需增加过多的部件，成本低廉，有助于推广应用。
10.进一步，所述形变电阻片rx与电阻r1、r2和r3共同组成桥式电路，其一端与电源vdd电路电连接，另一端接地，所述形变电阻片rx的一端还与放大器电连接，所述放大器通过模数转换器与处理器连接。电阻r1、r2和r3以及形变电阻片rx的原始阻值是一样的，对应的电压也是一样的，由于横梁形变引起了形变电阻片rx的阻值变化，使得形变电阻片rx端的电压发生变化，通过放大器对其进行放大处理，最终传送至处理器，从而完成力测量。
11.进一步，所述横梁上设置有供环状栅格圈通过的让位槽，所述横梁的厚度大于轴承的厚度，所述转轮体的厚度与轴承的厚度一样。
12.进一步，所述横梁的中央设置有供螺栓穿过的通孔，所述螺栓穿过u形滑轮支架、左装饰板、横梁、右装饰板与螺母配合，实现健身器械用功率计的安装。
13.为了避免转动干涉，我们设计横梁的厚度大于轴承的厚度，这样，整个功率计被悬挂固定后，转轮体与左装饰板、右装饰板之间有空隙，两者不接触，确保其转动顺畅，而借助让位槽，可以使环状栅格圈的转动不被阻止，便于实施角度检测。
14.本实用新型有益的技术效果在于：
15.通过对现有健身器械特别是力量型的滑轮进行改进，增加能够与转轮体一同转动的码盘，进行转轮体的角度测量，增设测力支架和形变电阻片，完成对运动者的施加力测量，从而为后续运动者的做功状态、能耗情况等检测提供良好的数据基础，帮忙运动者及时了解自身的运动状态，提高了整个健身器械的智能化水平，同时，本实用新型结构简单，操作方便，具有很多的市场适应性，便于推广应用。
附图说明
16.图1为本实用新型的整体结构示意图；
17.图2为本实用新型的爆炸结构示意图；
18.图3为本实用新型的测力支架的结构示意图；
19.图4为本实用新型的电路结构图示示意图；
20.其中，1-转轮体，2-牵引钢索，3-码盘，4-光电传感器，5-轴承，6-测力支架，61-让位槽，7-形变电阻片，8-u形滑轮支架，9-左装饰板，10-右装饰板，11-螺栓，12-螺母。
具体实施方式
21.下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
22.如图1-4所示，本实用新型提供了一种力量型健身器械用功率计，包括转轮体1，其中央设置一个穿孔，表面设置有圆环形凹槽，供牵引钢索2绕行通过，在穿孔的一侧边缘设
置有码盘3，其与转轮体1呈一体式结构，两者一同转动，其与光电传感器4配合，共同完成对转轮体1的转动角度测量，在穿孔的内部压嵌配合安装有轴承5，在轴承5的内圈里压嵌配合安装有测力支架6，在该测力支架6的横梁上设置有形变电阻片7，其与其他电力器件配合完成对运动者通过牵引钢索2施加在转轮体1、测力支架6上的力测量，然后在结合处理器、无线通讯模块，完成运动者的做功状态、能耗情况的检测，并显示在智能终端上。
23.如图4所示，形变电阻片rx的电阻值会随着形变而变化，把rx贴于测力支架6的横梁上，牵引绳索拉动时，转轮体1受力，最终力传递到测力支架6上。在力的作用下，测力支架6的横梁会轻微变形，这个变形程度与力的大小成正比，而形变电阻片rx的阻值变化也与形变大小成线性比例关系。形变电阻片rx与电阻r1、r2和r3组成桥式电路，r1、r2和r3的阻值和rx在没有形变的情况下的阻值是一致，所以rx没有形变时r1和rx连接处对地电压为零；当有形变时，rx电阻变大δr，r1和rx连接处对地电压也会变大，这个变化幅度δv与δr近似正比关系：
24.因此，通过测量r1和rx连接接处的电压变化，我们间接测量形变电阻片rx阻值变化，进而测量了测力支架6的形变，完成导致该形变的力测量。
25.为了配合功率计的整体嵌套结构，该码盘3采用环形结构，其外圈与穿孔的一侧边缘连接，沿其内圈设置有环状栅格圈，朝向穿孔的另一侧延伸设置，在其旁边设置有光电传感器4，该光电传感器4设置在控制电路板上，不随转轮体1的转动而转动，这样，整个转轮体1的结构就类似一个底面有通孔的盆式结构，当然，环状栅格圈与穿孔内侧之间的距离要大于轴承5的环状宽度，避免与轴承5干涉。
26.为了避免与测力支架6的干涉，我们在测力支架6上设置有让位槽61，该测力支架6整体上呈环状结构，包括圆环体和横梁，其横梁的两端与圆环体的内侧连接，为了使设置在横梁上形变电阻片7可以更加准确地感知测力支架6的形变，在安装的时候，应使横梁横跨绕行转轮体的牵引钢索2设置，其中央设置有供螺栓通过的通孔，朝向环状栅格圈的一侧还设置有让位槽61，这样，环状栅格圈在随转轮体1转动时，就可以从让位槽61通过，由于横梁整体呈板状结构，除了两个端部，其他部分与圆环体均不接触，两者之间留有空隙，这样，控制电路板就可以安装在其内，便于光电传感器4对环状栅格圈的明暗变化进行检测，同时，暴露在环状栅格圈内部的横梁部分可以进一步向外延伸，使其超过转轮体1和轴承5的侧面，和没有暴露在环状栅格圈内部的横梁部分之间有个台阶，这样，在通过u形滑轮支架8、左装饰板9、右装饰板10，借助螺栓11和螺母12将健身器械用功率计进行悬挂安装时，转轮体1和左装饰板9、右装饰板10就会有间隙，不会产生干涉，也会更好地配合转轮体1的整体形状结构。
27.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。