健身储能方法和储能式健身器的制作方法

专利名称：健身储能方法和储能式健身器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家庭应用的健身储能方法和储能式健身器，能将健身锻炼所消耗的能量, 转换成电能储存在蓄电池内，供家庭生活用电使用。
背景技术：
家庭中使用的锻炼身体的健身器材主要有跑步机、健身车、拉力训练器。 跑步机由金属杆件组装成平面四边形框架，框架的前端和后端分别安装辊筒，两辊筒之 间铺置有机物带构成软跑道。软跑道前端的两侧面安装"门"型架，"门"型架上安装辊筒 旋转阻力控制柄。健身锻炼时，蹬动跑步机的软跑道，以连续跑步带动辊筒旋转。在辊筒旋 转中，通过旋转阻力控制柄施加机械摩擦力，增大辊筒旋转阻力，消耗人体的能量，达到锻 炼身体的目的。
健身车由金属杆件组装成机架，机架前端安装操作把，把上安装转轮阻力控制柄？机架 中下部同轴安装大链轮和脚踏板，机架后端安装转轮。转轮的转轴上安装小链轮，大链轮与 小链轮用链条连接传动。健身锻炼时，蹬动脚踏板使大链轮转动，大链轮经链条传动使转轮 连续转动。在转轮转动中，通过转轮阻力控制柄施加机械摩擦力，增大转轮旋转阻力，消耗 人体的能量，达到锻炼身体的目的。
臂力训练器由金属杆件组装成立式的机架，机架的立杆上安装导向滑轮和定滑轮，机架 的上端水平安装横杆，横杆上安装定滑轮。横杆上的定滑轮巻绕有机材料制作的拉绳，拉绳 经立杆上安装的导向滑轮、定滑轮连接配重。健身锻炼时，拉动拉绳牵引配重上升，通过增 加配重的重量，增大牵引的力量，消耗人体的能量，达到锻炼身体的目的。
由上所述，使用现有技术的跑步机、健身车、臂力训练器锻炼身体，锻炼功能单一。是 以施加的机械摩擦力，增大健身器材能量消耗部件的运动阻力，达到增加人体能量消耗的目 的。人体肌肉力量对健身器材能量消耗部件作的功，转变为摩擦产生的热量消耗。人体肌肉 力量作的功，没有被回收利用，浪费了人体的能量。

发明内容
针对使用现有技术的健身器材锻炼身体，存在健身锻炼消耗的能量不能回收利用的不足。 本发明的主要目的是提供一种健身储能方法，将健身锻炼的运动转换成发电机的旋转产生 电能，通过控制达到改变健身消耗的能量，并将健身消耗的能量回收利用。本发明的另一个 目的是提供一种储能式健身器，将健身锻炼时所消耗的能量，转换成电能储存在蓄电池内， 供家庭生活用电使用，为家庭生活提供便利。
本发明的上述目的是这样实现的由"L"型机架、软跑道、转轮发电机组件、转动轴组
件、传动轴组件、齿轮齿条组件、充电器、单片机控制器、蓄电池组成储能式健身器。
"L"型机架采用金属杆件组装，"L"型机架的底边是一个平面四边形底座，底座前端 两侧面焊接平面滑槽板，中部安装嵌入了发电机的转轮。转动轴筒体内安装转动轴，转动轴 的一边安装大链轮和脚踏板，另一边安装左旋带棘爪小链轮和脚踏板。发电机转轴的一边安 装右旋带棘爪小链轮，另一边安装左旋带棘爪小链轮，大链轮与右旋带棘爪小链轮用链条连 接。传动轴筒体内安装传动轴，传动轴的一边安装齿轮，另一边安装小链轮，小链轮用链条 与转动轴上左旋带棘爪小链轮连接传动。
软跑道采用金属杆件组装成平面四边形框架，框架前端安装前辊筒，前辊筒轴的两端安 装惯性轮，框架后端安装后辊筒和传动轴，后辊筒轴的两端安装小链轮，传动轴两端安装小 链轮，两组小链轮分别用链条连接传动。传动轴中部安装齿轮，两辊筒之间铺置有机物胶带 构成软跑道。框架前端的两侧面安装单杆"龙头把"，"龙头把"上安装旋转控制转柄。传 动轴放入机架底座前端的平面滑槽板内，传动轴中部安装的齿轮与机架上传动轴安装的齿轮 啮合。
"L"型机架的立边采用金属杆件组装成四杆立柱，拉力臂与四杆立柱上端连接。拉力臂 上安装导向滑轮，四杆立柱上端安装定滑轮，中部安装左旋带棘爪的小链轮以及同轴安装的 齿轮，中部横杆上安装齿条导向滑槽，导向滑槽内装入齿条与左旋带棘爪小链轮轴上安装的 齿轮啮合。有机拉绳绕过拉力臂上安装的导向滑轮和定滑轮后，与齿条的一端连接，齿条的 另一端连接另一条有机拉绳的一端，有机拉绳的另一端绕过机架底座安装的定滑轮后与回位 弹簧的一端连接，回位弹簧的另一端悬挂在中部横杆上。四杆立柱安装在"L"型机架的底边 上，左旋带棘爪小链轮用链条与发电机转轴上安装的左旋带棘爪小链轮连接传动。 充电器、单片机控制器安装在四杆立柱上，蓄电池安装在机架底座上。 使用储能式健身器锻炼身体时，蹬动传动跑步机的软跑道，以连续跑步带动辊筒旋转， 辊筒经小链轮传动使传动轴旋转，传动轴上的齿轮带动大链轮旋转，大链轮经链条传动带动 发电机继续旋转发电；蹬动脚踏板使大链轮转动，大链轮经链条传动带动发电机继续旋转发 电；拉动拉绳牵引齿条上升，齿条驱动小链轮轴上安装的齿轮旋转，小链轮经链条传动带动 发电机转轴上的小链轮驱动转轮发电机继续旋转发电。此时，操作旋转控制转柄发出控制信 号，单片机控制器采集信号，从控制端口发出控制信号改变转轮发电机组件工作于电动机 状态的时间，改变人体消耗的能量；改变充电器充电电压，控制蓄电池充电的电量；改变充 电器充电时间，发电机以能耗方式改变人体消耗的能量。达到将健身锻炼所消耗的能量回收， 转换成电能储存在蓄电池内，供家庭生活用电使用的目的。
由上所述，采用上述技术的储能式健身器，具有多种锻炼功能，可供多人同时锻炼。能 将健身锻炼时所消耗的能量，转换成电能储存在蓄电池内，供家庭生活用电使用，适当缓解 电网供电状态，降低发电厂能源消耗。多种健身功能组合在一起体积小，不直接使用220伏 交流电，使用安全，因此，非常适宜在家庭中锻炼身体使用。
以下结合附图对采用本发明的健身储能方法和储能式健身器的实施例进行具体描述，其
中
图l是采用本发明的储能式健身器的视图。
图l中l是软跑道框架、2是惯性轮、3是Y形叉、4是转筒套、5是旋转控制转柄、 6是软跑道传动机构、7是"L"型机架底座、8是转动轴组件的小链轮、9是传动轴组件的 小链轮、10是长弧形叉、11是转轮发电机组件的转轮、12是转轮发电机组件的发电机、13 是机架四杆立柱、14是齿轮齿条组件的链轮齿轮组、15是齿轮齿条组件的齿轮齿条、16是 回位弹簧、17是定滑轮、18是充电器单片机控制器、19是座凳横杆、20是蓄电池箱、21是 拉绳。
具体实施例方式
下面以实施例来说明采用本发明的健身储能方法和储能式健身器。 本发明所述的健身储能方法包括-
(1) 、健身锻炼运动机构的链条连接转轮发电机组件的小链轮；
(2) 、发电机正极经供电固态继电器J4触点连接到充电器内逆变电路正极，发电机负极连 接到充电器内逆变电路负极；
(3) 、充电器内整流电路输出正极连接蓄电池正极，充电器内整流电路输出负极连接蓄电 池负极；
(4) 、蓄电池正极经驱动固态继电器J5触点连接转轮发电机正极，蓄电池负极与转轮发电 机负极连接；
(5) 、旋转控制转柄的输入端连接蓄电池的正极，三路触点分别连接三路输出，三路输出 分别连接分压电阻，三路分压电阻连接点分别连接到单片机控制器的三路输入端口；
(6) 、单片机控制器的三路输出控制端口，分别连接到充电器内三路变压固态继电器的控 制端，三路变压固态继电器J1、 J2、 J3触点分别连接逆变变压器次级线圈两个抽头与整流电 路输入端，另一个次级线圈头连接整流电路另一个输入端；
(7) 、单片机控制器的一路输出控制端口，连接到充电器内驱动固态继电器的控制端；
(8) 、单片机控制器的一路输出控制端口，连接到充电器内供电固态继电器的控制端；
(9) 、单片机控制器经启动开关连接到蓄电池的正极与负极之间；
(10) 、操作旋转控制转柄发出控制信号，单片机控制器从输入端口采集信号，从控制端口 发出控制信号
① 、一路控制信号使能驱动固态继电器控制端，控制驱动固态继电器触点的"通"、"断" 的时间，改变转轮发电机工作于电动机状态的时间；
② 、 一路控制信号使能供电固态继电器控制端，控制供电固态继电器触点的"通"、"断" 的时间，改变充电器充电时间；
③ 、 一路控制信号使能变压固态继电器控制端，控制变压固态继电器触点的"通"、"断" 的时间，改变充电器充电电压；
dD、蹬动跑步机的软跑道带动辊筒旋转，辊筒经链轮传动使传动轴旋转，传动轴上的齿 轮带动大链轮旋转，大链轮经链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转，驱动转轮发电 机继续旋转发电；
(13、蹬动脚踏板使大链轮转动，大链轮经链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转， 驱动转轮发电机继续旋转发电；
卿、拉动拉绳牵引齿条上升，齿条驱动带棘爪的小链轮轴上安装的齿轮旋转，小链轮经 链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转，驱动转轮发电机继续旋转发电；
(14)、重复鹏一a》步操作，以不同方式驱动转轮发电机连续旋转发电，以不同方式充电， 达到既锻炼身体，又回收健身锻炼消耗的能量的目的。
本发明所述的储能式健身器如

图1所示。
由"L"型机架、软跑道、转轮发电机组件、转动轴组件、传动轴组件、齿轮齿条组件、 充电器、单片机控制器、蓄电池组成储能式健身器。
如图1所示，"L"型机架由底座和立柱组成。底座使用圆形或矩形的金属杆件，采用 悍接或螺纹连接组装成平面四边形框架，底座前端两侧面焊接平面滑槽板、连接杆和传动轴 筒体。传动轴筒体上端焊接金属连接杆的一端，另一端焊接转动轴筒体。转动轴筒体的右侧 面焊接安装转轮发电机组件的长弧形叉，长弧形叉后端焊接连接杆与底座连接。转动轴筒体 的左侧面焊接安装单杆"龙头把"的铰链座。立柱使用圆形或矩形的金属杆件，采用焊接或 螺纹连接组装成四杆立柱，上端焊接安装定滑轮的安装板，中部横向焊接加强杆安装板，下 端焊接与底座连接的安装板。四杆立柱上端横向焊接安装拉力臂的安装板，四杆立柱中部用 金属杆件焊接连接，拉力臂用螺栓与四杆立柱上端横向安装板连接，拉力臂加强杆的两端焊 接安装板用螺钉分别与拉力臂、四杆立柱连接。
如图1所示，软跑道由平面四边形框架、前辊筒、后辊筒、惯性轮、机物胶带、单杆"龙 头把"、传动机构组成。平面四边形框架使用圆形和矩形的金属杆件制作，采用焊接或螺纹 连接组装成框架，框架长侧面的前端、后端焊接安装轴承座的安装板，安装板上加工螺纹孔， 前端焊接与单杆"龙头把"连接的铰链板。
前辊筒、后辊筒由辊筒、支承轴、轴承、小链轮、惯性轮组成。辊筒采用薄壁金属管加
工，外表面加工细锯齿纹，两端焊接支承板。支承轴采用20号钢管加工，两端加工轴承安装 位和键槽，焊接在辊筒支承板上。小链轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将 小链轮安装在后辊筒支承轴的两端。惯性轮采用中厚钢板加工，轮子中部加工成凹形，中心 孔上加工键槽，用键连接将惯性轮安装在前辊筒支承轴的两端。
单杆"龙头把"由倒"Y"形叉、转筒套、转筒、龙头把、旋转控制转柄组成。倒"Y" 形叉采用圆形金属杆制作，"V"形金属杆的连接处焊接在转筒上。转筒套采用钢管加工， 两端加工安装滚珠钢碗的环行槽，转筒采用钢管加工，两端加工螺纹。龙头把采用钢管加工 成"Y"形。旋转控制转柄由转把、触点板组成。转把采用工程塑料压制成带圆盘的长圆筒 形，圆盘上安装一个输入触点。触点板采用工程塑料压制成带圆盘的短圆筒形，圆盘上安装 三个输出触点，装入带圆盘的长圆筒形内，输入触点连接蓄电池的正极，三路输出触点分别 连接三路分压电阻。转筒套两端安装滚珠钢碗，放入滚珠，转筒装入转筒套内，转筒两端旋 入带环形滚道的螺母锁紧，"龙头把"插入转筒内用拉杆螺栓锁紧，右端"龙头把"装入旋 转控制转柄。
传动机构由传动轴、小链轮、链条、齿轮、滚动轴承组成。传动轴采用20号钢管加工， 两端加工轴承安装位。小链轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将小链轮安装 在后辊筒支承轴的两端。齿轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将齿轮安装在 传动轴的中部。
滚动轴承、滚珠钢碗、滚珠、带环形滚道的螺母、拉杆螺栓采用符合国家标准的标准件。
如图1所示，转轮发电机组件由转轮、发电机、右旋带棘爪小链轮、左旋带棘爪小链轮 组成。转轮采用中厚钢板加工，中心处加工嵌入发电机的带边圆孔，圆孔边缘加工固定发电 机的螺纹孔，其他面加工成凹面，保留轮缘。发电机采用符合国家标准的标准件嵌入在转轮 带边圆孔内用螺钉固定。发电机转轴的一边安装右旋带棘爪小链轮，另一边安装左旋带棘爪 小链轮组装成转轮发电机组件。
如图l所示，转动轴组件由转动轴筒体、转动轴、大链轮、左旋带棘爪的小链轮、链条、 滚动轴承、螺纹压盖组成。转动轴筒体采用20号钢管加工成长圆柱形，两端加工安装滚动轴 承的安装位，再加工一段左、右旋内螺纹。转动轴釆用45号钢加工，两端中部安装滚动轴承 的安装位， 一端再加工一段安装小链轮、脚踏板的键槽，另一端加工安装大链轮、脚踏板的 键槽。螺纹压盖采用钢板分别加工成左、右旋外螺纹。
如图1所示，传动轴组件由传动轴筒体、传动轴、齿轮、小链轮、链条、滚动轴承、螺 纹压盖组成。传动轴筒体采用20号钢管加工成长圆柱形，两端加工安装滚动轴承的安装位， 再加工左、右旋内螺纹。传动轴釆用45号钢加工，两端中部安装滚动轴承的安装位， 一端再 加工一段安装齿轮的键槽，再加工一段右旋螺纹，另一端加工安装小链轮的键槽，再加工一 段左旋螺纹。螺纹压盖采用钢板分别加工成左、右旋外螺纹。
如图1所示，齿轮齿条组件由支承轴、齿轮、齿条、左旋带棘爪小链轮、滚动轴承、支 承板、滑动导向套、加强板组成。支承轴采用45号钢加工，两端加工安装滚动轴承的安装位， 中部加工安装齿轮、左旋带棘爪小链轮的键槽。齿轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽， 用键连接将齿轮安装在支承轴的一端，用键连接将左旋带棘爪小链轮安装在支承轴的另一端。 齿条采用45号钢加工，上、下端加工安装拉绳的螺纹孔。支承板采用钢板制作成带圆弧的三 角形，圆弧形处加工安装滚动轴承的安装孔，对边焊接安装板，安装板上加工安装孔。
滑动导向套采用钢板制作成四方形截面的长方形，中部焊接安装板，板上加工安装孔。 加强板采用钢板制作成三角形，焊接在安装板上。
滚动轴承、大链轮脚踏板、右旋带棘爪小链轮、左旋带棘爪小链轮、链条采用符合国家 标准的标准件。
充电器的原理和硬件制作如《开关电路技术》、《开关电源》、《新型稳压电源及应用 实例》文中所述，其具体制作方法，本专业的技术人员对此已相当熟悉，不用赘述。实施例 中，充电器由PWM集成芯片及外围电阻、电容、驱动放大管、逆变开关管、逆变变压器、 整流二级管、滤波电容组成。PWM集成芯片选用TL494，驱动放大管选用NPN型三极管， 逆变开关管选用N沟道MOSFET开关管。在TL494集成芯片的时基5、 6引脚外接电阻、电 容组成脉宽调制电路由不同阻值的电阻和不同容量的电容组成两组电路，由一个状态开关 K3转换分别单路连接，使一个电容连接TL494的第5脚， 一个电阻连接TL494的第6脚。 TL494集成芯片的一路脉冲输出引脚9输出的脉宽控制信号，连接一支驱动放大管NPN型 三极管的基极；TL494集成芯片的另一路脉冲输出引脚10输出的脉宽控制信号，连接另一支 驱动放大管NPN型三极管的基极，两支驱动放大管NPN型三极管的集电极连接成推挽连接 形式连接发电机的负极，两支NPN型三极管的基极与发射极之间分别正向并联二极管。 一支 逆变开关管N沟道MOSFET开关管的栅极，连接一支驱动放大管NPN型三极管的发射极， 另一支逆变开关管N沟道MOSFET开关管的栅极，连接另一支驱动放大管NPN型三极管的 发射极，两支逆变开关管N沟道MOSFET开关管的源极连接后接发电机的负极，两支逆变 开关管N沟道MOSFET开关管的漏极，分别与逆变变压器初级线圈连接成推挽形式组成逆 变主电路，初级线圈的中心抽头经供电固态继电器J4的触点与发电机的正极连接。N沟道 MOSFET开关管安装在散热片上。散热片安装在机架上，通过机架散热。逆变变压器选用铁 氧体磁芯绕制，容量200VA，磁芯截面50X60平方亳米。初级绕组用直径0.5毫米漆包线， 两根并绕2X60匝。逆变变压器次级绕组有两个线圈，其中一个线圈用直径0.8毫米绕漆包 哉绕70匝，50匝、60匝处抽头，50匝、60匝、70匝引出端头分别经变压固态继电器Jl、 J2、 J3触点连接整流电路输入端。整流二级管连接成全桥整流电路，电容器并联在全桥整流 电路的正、负极，发电机输出的电流整流后经电容器滤波向蓄电池充电。另一个线圈用直径 0.3毫米漆包线绕400匝作为220伏输出。
单片机控制器由单片机系统、输入接口电路、输出驱动电路组成。实施例中，单片机芯 片选用AT89C51，输入输出接口芯片选用82C55，输入接口电路八组，输出功率驱动电路八 组。将单片机系统，输入接口电路制作在主电路板上，开关控制的输出驱动电路分别单独制 作单元电路板，两电路板以上下重叠的形式放置，两电路板之间通过插座、电缆、插头连接。
单片机控制器硬件的制作如《MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用》、《单片机原 理及制作》、《单片机应用系统设计与实践》、《微型计算机控制基础》文中所述。在选定 单片机芯片、输入输出接口芯片后，地址总线、数据总线、控制总线、片选信号可按规定连 接，其具体方法，本专业的技术人员对此已相当熟悉，不用赘述。实施例中，82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7作为开关量输入端，输入接口电路具有相同的结 构82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7分别接上拉电阻后再接开关的 一端，以一路为例光电藕合隔离选用4N25，输入插口选用单列三脚插座，采集的输入信号 经4N25隔离后，连接到82C55的一路输入端口，三路分压电阻连接点分别连接到三路输入 端口。 PB0、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4、 PB5、 PB6、 PB7作为开关量输出端，输出功率驱动电 路八组，以一路为例，光电隔离选用4N25，集成驱动选用74LS06,开关控制管选用TIP127， 继电器选用固态继电器，输出插口选用单列四脚插座。82C55的一路输出信号接光电藕合 4N25，经隔离后的信号接集成驱动74LS06的一个单元，集成驱动74LS06的一个单元输出信 号推动功率放大管TIP127，功率放大管TIP127的开关回路串接固态继电器控制端，控制固 态继电器触点通、断。三路输出分别连接到充电器内三路变压固态继电器的控制端， 一路输 出连接到充电器内驱动固态继电器的控制端， 一路输出连接到充电器内供电固态继电器的控 制端。
蓄电池选用髙性能蓄电池，蓄电池箱釆用钢板制作，底板上加工安装孔。 储能式健身器的装配如图1所示"L"型机架的底座是安装基体，传动轴中部安装滚 动轴承装入底座上焊接的传动轴筒体内，两端用压盖固定。传动轴一端用键连接安装小链轮 用螺母固定，另一端用键连接安装齿轮用螺母固定。转动轴中部安装滚动轴承装入转动轴筒 体内，两端用压盖固定。转动轴一端用键连接安装左旋带棘爪小链轮、脚踏板用螺母固定， 另一端用键连接安装大链轮、脚踏板用螺母固定。转动轴一端安装的左旋带棘爪小链轮，用 链条与传动轴一端安装的小链轮连接传动。在底座上的长弧形叉内安装转轮发电机组件用螺 母固定，转动轴一端安装的大链轮用链条与转轮发电机组件的右旋带棘爪小链轮连接传动。 软跑道的平面四边形框架前端、后端轴承安装处用轴承支承分别安装前辊筒轴、后辊筒轴、 传动轴，辊筒轴、传动轴商安装两个小链轮之间用链条连接传动。单杆"龙头把"的倒"Y" 形叉用螺栓与平面四边形框前端焊接的连接板铰链连接。软跑道的传动轴放入"L"型机架底 座前端的平面滑槽板内，传动轴中部安装的齿轮与机架上传动轴一端安装的齿轮啮合。"L" 型机架的四杆立柱用螺钉安装在底座上，拉力臂前端用螺钉安装导向滑轮，四杆立柱上端用 螺钉安装定滑轮，中部用螺钉安装齿轮齿条组件，下端用螺钉安装定滑轮。齿轮齿条组件的 左旋带棘爪小链轮用链条与转轮发电机组件的左旋带棘爪的小链轮连接传动，齿轮与齿条啮 合传动。有机拉绳绕过拉力臂上安装的导向滑轮和定滑轮后，与齿条的一端连接，齿条的另 一端连接另一条有机拉绳的一端，有机拉绳的另一端绕过机架底座安装的定滑轮后与回位弹 簧的另一端连接，回位弹簧的另一端与中部横杆连接。四杆立柱的一边的中下部、下部分别 焊接连接座凳的铰链座，座凳横杆与铰链座铰链连接，加强杆上端与座凳横杆铰链连接，下 端与铰链座铰链连接。四杆立柱的另一边的中下部焊接连接座凳的铰链座，座凳横杆与铰链 座铰链连接，座凳加强杆上端与座凳横杆铰链连接，下端与长弧形叉上的铰链座铰链连接。 充电器、单片机控制器安装在四杆立柱的中部，蓄电池机箱安装在底座后端。发电机正极经 驱动固态继电器触点、插头、插座连接蓄电池正极，发电机负极经插头、插座连接蓄电池负 极。单片机控制器正极经启动开关、插头、叉座连接到蓄电池的正极，单片机控制器负极经 插头插座连接到蓄电池负极。旋转控制转柄的输入端经插头、插座连接蓄电池的正极。旋转 控制转柄的三路输出触点经插头、插座分别连接单片机控制器内的三路分压电阻，三路分压 电阻连接点分别连接到单片机控制器的三路输入端口。单片机控制器的三路输出经插头、插 座分别连接到充电器内三路变压固态继电器的控制端。单片机控制器的一路输出经插头、插 座连接到充电器内驱动固态继电器的控制端。单片机控制器的一路输出经插头、插座连接到 充电器内供电固态继电器的控制端。
在PC微型计算机上，根据单片机控制器的控制功能要求
1、 编写实现控制功能的源程序；
2、 交叉汇编控制源程序；
3、 汇编后的源程序代码，通过PC微型计算机的通讯接口输入到单片机开发器；
4、 单片机开发器连接输入接口与输出功率驱动电路进行实际调试；
5、 将调试正确的控制程序代码，固化在AT89C51芯片内。 储能式健身器使用时，由AT89C51芯片内固化的控制软件控制实现各项功能。
以上所述的仅是采用本发明原理，能将健身锻炼时所消耗的能量，转换成电能储存在蓄 电池内的健身储能方法优化实施例，以及制作将健身锻炼时所消耗的能量，转换成电能储存 在蓄电池内，供家庭生活用电使用，适当缓解电网供电，适宜在家庭中使用的储能式健身器 的优化实施例。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还 可以作出若干变型和改进，以至开发出其它的产品，也应视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种健身储能方法，所述的健身储能方法包括(1)、健身锻炼运动机构的链条连接转轮发电机转轴上的小链轮；(2)、发电机正极经供电固态继电器触点连接到充电器内逆变电路正极，发电机负极连接到充电器内逆变电路负极；(3)、充电器内整流电路输出正极连接蓄电池正极，充电器内整流电路输出负极连接蓄电池负极；(4)、蓄电池正极经驱动固态继电器触点连接蓄电池正极，蓄电池负极与转轮发电机负极连接；(5)、旋转控制转柄的输入端连接蓄电池的正极，三路触点分别连接三路输出，三路输出分别连接分压电阻，三路分压电阻连接点分别连接到单片机控制器的三路输入端口；(6)、单片机控制器的三路输出控制端口，分别连接到充电器内三路变压固态继电器的控制端，三路变压固态继电器触点分别连接逆变变压器次级线圈抽头与整流电路输入端，另一个次级线圈头连接整流电路另一个输入端；(7)、单片机控制器的一路输出控制端口，连接到充电器内驱动固态继电器的控制端；(8)、单片机控制器的三路输出控制端口，分别连接到充电器内三路供电固态继电器的控制端；(9)、单片机控制器经启动开关连接到蓄电池的正极与负极之间；(10)、操作旋转控制转柄发出控制信号，单片机控制器采集信号，从控制端口发出控制信号①、一路控制信号使能驱动固态继电器控制端，控制驱动固态继电器触点的“通”、“断”的时间，改变转轮发电机工作于电动机状态的时间；②、一路控制信号使能供电固态继电器控制端，控制供电固态继电器触点的“通”、“断”的时间，改变充电器充电电压和充电时间；(11)、蹬动传动跑步机的软跑道带动辊筒旋转，辊筒经齿轮传动使传动轴旋转，传动轴上的小链轮经链条传动带动大链轮旋转，大链轮经链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转，驱动转轮发电机继续旋转发电；(12)、蹬动脚踏板使大链轮转动，大链轮经链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转，驱动转轮发电机继续旋转发电；(13)、拉动拉绳牵引齿条上升，齿条驱动带棘爪的小链轮轴上安装的齿轮旋转，小链轮经链条传动带动转轮发电机转轴上的小链轮旋转，驱动转轮发电机继续旋转发电；(14)、重复(10)—(13)步操作，以不同方式驱动转轮发电机连续旋转发电，以不同充电方式充电储存电能。
2、 一种实现权利要求1所述健身储能方法的储能式健身器，所述的储能式健身器包括机 架、软跑道、转轮、转动轴组件，其特征是机架是"L"型，软跑道具有传动机构，转动轴组 件具有左旋带棘爪小链轮，还具有转轮发电机组件、传动轴组件、齿轮齿条组件、充电器、单片机控制器、蓄电池；具体结构是"L"型机架的底座是安装基体，传动轴中部安装滚动 轴承装入底座上焊接的传动轴筒体内，两端用压盖固定，传动轴的一端用键连接安装小链轮 用螺母固定，另一端用键连接安装齿轮用螺母固定；转动轴中部安装滚动轴承装入转动轴筒 体内，两端用压盖固定；转动轴的一端用键连接安装左旋带棘爪小链轮、脚踏板用螺母固定， 另一端用键连接安装大链轮、脚踏板用螺母固定，转动轴一端安装的左旋带棘爪小链轮，用 链条与传动轴一端安装的小链轮连接；在底座上的长弧形叉内安装转轮发电机组件用螺母固 定，转动轴一端安装的大链轮用链条与转轮发电机组件的右旋带棘爪小链轮连接；软跑道的 平面四边形框架前端、后端轴承安装处用轴承支承分别安装前辊筒轴、后辊筒轴、传动轴， 两小链轮之间采用链条连接，单杆"龙头把"的倒"Y"形叉用螺栓与平面四边形框前端焊 接的连接板铰链连接，软跑道的传动轴放入"L"型机架底座前端的平面滑槽板内，传动轴中 部安装的齿轮与机架上传动轴一端安装的齿轮啮合；"L"型机架的四杆立柱用螺钉安装在底 座上，拉力臂前端用螺钉安装导向滑轮，四杆立柱上端用螺钉安装定滑轮，中部用螺钉安装 齿轮齿条组件，下端用螺钉安装定滑轮，齿轮齿条组件的左旋带棘爪小链轮用链条与转轮发 电机组件的左旋带棘爪的小链轮连接，齿轮与齿条啮合，有机拉绳绕过拉力臂上安装的导向 滑轮和定滑轮，与齿条的一端连接，齿条的另一端连接另一条有机拉绳的一端，有机拉绳的 另一端绕过机架底座安装的定滑轮后与回位弹簧的另一端连接，回位弹簧的另一端与中部横 杆连接；四杆立柱的一边的中下部、下部分别焊接连接座凳的铰链座，座凳横杆与铰链座绞 链连接，加强杆上端与座凳横杆铰链连接，下端与铰链座铰链连接，四杆立柱的另一边的中 下部焊接连接座凳的铰链座，座凳横杆与铰链座铰链连接，座凳加强杆上端与座凳横杆铰链 连接，下端与长弧形叉上的铰链座较链连接；充电器、单片机控制器安装在四杆立柱的中部， 蓄电池箱安装在底座后端；发电机正极经驱动固态继电器触点、插头、插座连接蓄电池正极， 发电机负极经插头、插座连接蓄电池负极，单片机控制器正极经启动开关、插头、叉座连接 到蓄电池的正极，单片机控制器负极经插头插座连接到蓄电池负极，旋转控制转柄的输入端 经插头、插座连接蓄电池的正极，旋转控制转柄的三路输出触点经插头、插座分别连接单片 机控制器内的三路分压电阻，三路分压电阻连接点分别连接到单片机控制器的三路输入端口， 单片机控制器的三路输出经插头、插座分别连接到充电器内三路变压固态继电器的控制端， 单片机控制器的一路输出经插头、插座连接到充电器内驱动固态继电器的控制端，单片机控 制器的一路输出经插头、插座连接到充电器内供电固态继电器的控制端。
3、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的"L"型机架由底座和 立柱组成；采用金属杆件连接组装成平面四边形框架底座，底座前端两侧面焊接平面滑槽板、 连接杆和传动轴筒体，传动轴筒体上端焊接金属连接杆的一端，另一端焊接转动轴筒体，转 动轴筒体的右侧面焊接安装转轮发电机组件的长弧形叉，长弧形叉后端焊接连接杆与底座连 接，转动筒体的左侧面焊接安装单杆"龙头把"的铰链座；立柱采用金属杆件连接组装成四 杆立柱，上端焊接安装定滑轮的安装板，中部横向焊接加强杆安装板，下端焊接与底座连接 的安装板，四杆立柱上端横向焊接安装拉力臂的安装板，四杆立柱中部用金属杆件焊接连接, 拉力臂用螺栓与四杆立柱上端横向安装板连接，拉力臂加强杆的两端焊接安装板用螺钉分别 与拉力臂、四杆立柱连接。
4、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的软跑道由平面四边形框 架、前辊筒、后辊筒、惯性轮、机物胶带、单杆"龙头把"、传动机构组成；辊筒采用薄壁金 属管加工，外表面加工细锯齿纹，惯性轮采用中厚钢板加工，轮子中部加工成凹形，中心孔 上加工键槽，用键连接将惯性轮安装在前辊筒支承轴的两端；单杆"龙头把"的旋转控制转 柄由转把、触点板组成，转把采用工程塑料压制成带圆盘的长圆筒形，圆盘上安装一个输入 触点，触点板采用工程塑料压制成带圆盘的短圆筒形，圆盘上安装三个输出触点，装入带圆 盘的长圆筒形内，输入触点连接蓄电池的正极，三路输出触点分别连接三路分压电阻；传动 机构由传动轴、小链轮、链条、齿轮、滚动轴承组成，传动轴采用20号钢管加工，两端加工 轴承安装位，小链轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将小链轮安装在后辊筒 支承轴的两端，齿轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将齿轮安装在传动轴的 中部。
5、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的转动轴组件由转动轴筒 体、转动轴、大链轮、带棘爪小链轮、链条、滚动轴承、螺纹压盖组成；转动轴筒体采用20 号钢管加工成长圆柱形，两端加工安装滚动轴承的安装位，再加工一段左、右旋内螺纹，转 动轴采用45号钢加工，两端中部安装滚动轴承的安装位， 一端再加工一段安装小链轮、脚踏 板的键槽，另一端加工安装大链轮、脚踏板的键槽，螺纹压盖采用钢板分别加工成左、右旋 外螺纹。
6、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的转轮发电机组件由转轮、 发电机、右旋带棘爪小链轮、左旋带棘爪小链轮组成；转轮采用中厚钢板加工，中心处加工 嵌入发电机的带边圆孔，圆孔边缘加工固定发电机的螺纹孔，其他面加工成凹面，保留轮缘， 发电机采用符合国家标准的标准件嵌入在转轮带边圆孔内用螺钉固定，发电机转轴的一边安 装右旋带棘爪的小链轮，另一边安装左旋带棘爪的小链轮。
7、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的传动轴组件由传动轴筒 体、传动轴、齿轮、带棘爪的小链轮、链条、滚动轴承、螺纹压盖组成；传动轴筒体采用20 号钢管加工成长圆柱形，两端加工安装滚动轴承的安装位，再加工左、右旋内螺纹，传动轴 采用45号钢加工，两端中部安装滚动轴承的安装位， 一端再加工一段安装齿轮的键槽，再加 工一段右旋螺纹，另一端加工安装小链轮脚的键槽，螺纹压盖采用钢板分别加工成左、右旋 外螺纹。
8、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的齿轮齿条组件由支承轴、 齿轮、齿条、左旋带棘爪小链轮、滚动轴承、支承板、滑动导向套、加强板组成；支承轴采 用45号钢加工，两端加工安装滚动轴承的安装位，中部加工安装齿轮、左旋带棘爪小链轮的 键槽，齿轮采用20号钢加工，中心孔上加工键槽，用键连接将齿轮安装在支承轴的一端，用 键连接将左旋带棘爪小链轮安装在支承轴的另一端，齿条采用45号钢加工，上、下端加工安 装拉绳的螺纹孔，支承板采用钢板制作成带圆弧的三角形，圆弧形处加工安装滚动轴承的安 装孔，对边焊接安装板，安装板上加工安装孔；滑动导向套采用钢板制作成四方形截面的长 方形，中部焊接安装板，板上加工安装孔，加强板采用钢板制作成三角形，焊接在安装板上。
9、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的充电器由PWM集成芯 片及外围电阻、电容、驱动放大管、逆变开关管、逆变变压器、整流二级管、滤波电容组成； PWM集成芯片选用TL494，驱动放大管选用NPN型三极管，逆变开关管选用N沟道MOSFET 开关管； 一个电容连接TL494的第5脚， 一个电阻连接TL494的第6脚，TL494集成芯片的 一路脉冲输出引脚9输出的脉宽控制信号，连接一支驱动放大管NPN型三极管的基极； TL494集成芯片的另一路脉冲输出引脚10输出的脉宽控制信号，连接另一 支驱动放大管NPN 型三极管的基极，两支驱动放大管NPN型三极管的集电极连接成推挽连接形式连接发电机的 负极，两支NPN型三极管的基极与发射极之间分别正向并联二极管， 一支逆变开关管N沟 道MOSFET开关管的栅极，连接一支驱动放大管NPN型三极管的发射极，另一支逆变开关 管N沟道MOSFET开关管的栅极，连接另一支驱动放大管NPN型三极管的发射极，两支逆 变开关管N沟道MOSFET开关管的源极连接后接发电机的负极，两支逆变开关管N沟道 MOSFET开关管的漏极，分别与逆变变压器初级线圈连接成推挽形式组成逆变主电路，初级 线圈的中心抽头经供电固态继电器的触点与发电机的正极连接，N沟道MOSFET开关管安装 在散热片上，散热片安装在机架上；逆变变压器选用铁氧体磁芯绕制，容量200VA，磁芯截 面50X60平方毫米，初级绕组用直径0,5亳米漆包线，两根并绕2X60匪，逆变变压器次级 绕组有两个线圈， 一个线圈用直径0.8毫米绕漆包线绕70匝，50匝、60匝处抽头，在50 匝、60匝、70匝引出端头分别经变压固态继电器触点连接整流电路输入端，整流二级管连接 成全桥整流电路，电容器并联在全桥整流电路的正、负极；另一个线圈用直径0.3毫米漆包 线绕400匣。
10、 如权利要求2所述的储能式健身器，其特征是储能式健身器的单片机控制器由单片 机系统、输入接口电路、输出驱动电路组成，单片机芯片选用AT89C51，输入输出接口芯片 选用82C55,输入接口电路八组，输出功率驱动电路八组；单片机系统、输入接口电路制作 在主电路板上，开关控制输出驱动电路分别单独制作单元电路板，两电路板以上下重叠的形 式放置，两电路板之间通过插座、电缆、插头连接；82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7作为开关量输入端，输入接口电路具有相同的结构82C55的PA0、 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PA7 口分别接上拉电阻后再接开关的一端，以一路为例光电 藕合隔离选用4N25，输入插口选用单列三脚插座，采集的输入信号经4N25隔离后，连接到 82C55的一路输入端口，三路分压电阻连接点分别连接到三路输入端口； PBO、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4、 PB5、 PB6、 PB7作为开关量输出端，输出功率驱动电路八组，以一路为例，光 电隔离选用4N25，集成驱动选用74LS06,开关控制管选用TIP127,继电器选用固态继电器， 输出插口选用单列四脚插座，82C55的一路输出信号接光电藕合4N25，经隔离后的信号接集 成驱动74LS06的一个单元，集成驱动74LS06的一个单元输出信号推动功率放大管TIP127， 功率放大管TIP127的开关回路串接固态继电器控制端；三路输出分别连接到充电器内三路变 压固态继电器的控制端， 一路输出连接到充电器内驱动固态继电器的控制端，一路输出连接 到充电器内供电固态继电器的控制端。
全文摘要
本发明涉及一种家庭应用的健身储能方法和储能式健身器。储能式健身器由“L”型机架、软跑道、转轮发电机组件、转动轴组件、传动轴组件、齿轮齿条组件、充电器、单片机控制器、蓄电池组成。软跑道连接在“L”型机架的底座前端，转轮发电机组件安装在“L”型机架底座中部，“L”型机架的四杆立柱安装在“L”型机架底座的后端。软跑道传动轴安装的齿轮与转动轴组件安装的齿轮啮合传动，转动轴组件的大链轮用链条连接转轮发电机组件转轴上安装的小链轮传动，传动轴组件的小链轮用链条连接转动轴组件安装的小链轮传动，四杆立柱安装的齿轮齿条组件的小链轮用链条与转轮发电机组件转轴上安装的小链轮连接传动。将健身锻炼的运动、所消耗的能量转换成发电机的旋转产生电能，并储存在蓄电池内，供家庭生活用电使用。
文档编号H02J7/32GK101378200SQ20071004986
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月28日 优先权日2007年8月28日
发明者炯 陈 申请人:炯 陈