专利名称：智能化多功能体育训练装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能化多功能体育训练装置，是一种以微型计算机及辅助电路为控制核心以用于体育训练的阻力装置为受控对象的智能化体育训练装置现有的体育训练装置有液压、离心摩擦、重块式等训练器，以及以磁粉离合器为可控阻力装置的电磁等动量训练器，都只有具有简单的计数功能，因而控制过于单一，不能对阻力的大小、速度、总功、最大力等进行显示，不能满足日益发展的专业化及高档化的要求。
本实用新型的目的是设计一种智能化多功能体育训练装置，它能显示训练过程中的各种参数值、即一个训练周期中的运动次数，总时间、总功、最大力、最大功等训练参数，并能设定所需的阻力方式、及各种训练参数。
本实用新型由控制核心及受控对象组成，受控对象是用于体育训练的阻力装置。由施力装置［15］、激磁线圈［16］、测速马达［17］组成。本实用新型的控制核心由微型计算机［1］、程序存储器［2］、数据存储器［3］、地址存储器［4］、并行接口［5］、A／D转换器［6］、显示译码器［13］、显示驱动器［14］键盘［8］组成微机控制部分，也还可以附加CRT显示器［10］、打印机［7］、音响回路［9］、脉博传感器［11］，由电流反馈回路、电压反馈回路、速度反馈回路、鉴相回路、光电计数回路组成辅助的输入、输出电路。
本实用新型的微机控制部分中微型计算机［1］的总线［105］和光电计数回路(BG1、DK1、IC5、R12、R13)相接，微型计算机［1］的总线［106］和鉴相回路(DW1、DW2、W2、R4、R5、IC4、U1、U2)相接，微型机［1］通过总线［113］和脉博传感回路［11］相接，通过串行接口RS232和CRT［10］相接。A／D转换器［6］的总线［104－1］通过电压反馈回路(W4、W5、R10、R11、IC1)和激磁线圈［16］(A1－A2)的一端相接。A／D转换器［6］的总线［104－2］通过电流反馈回路(IC2、W3、W6、R7～R9)和激磁线圈［16］(A1－A2)的另一端相接。A／D转换器［6］的总线［104－3］通过速度反馈回路(R1、C1、W1、D1、D2、IC3、R3)和测速马达［17］相连接，微机控制部分(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、13、14)通过辅助的输入输出回路实现对受控对象即由施力装置［15］、激磁线圈［16］、测速马达［17］组成的阻力装置的控制。
辅助的输入、输出电路中电压反馈回路由W4、W5、R10、R11、IC1组成，一端通过总线［104－1］和A／D转换器［6］相接，另一端和激磁线圈［16］(A1－A2)相接。电流反馈回路由W3、W6、R7～R9、C5、IC2组成，一端通过总线［104－2］和A／D转换器［6］相接，另一端和激磁线圈［16］(A1－A2)相接。速度反馈回路由R1、C、W1、D1、R2、R3、IC3组成，一端经由［104－3］和A／D转换器［6］相接，另一端和测速马达［17］相接，鉴相回路由IC4、DW1、DW2、W2、R4、R5、R6门电路U1、场效应晶体管U2组成，门电路U1通过［106］和微型计算机［1］相接。场效应晶体管U2和阻力装置的激磁线圈［16］(A1－A2)相接。另一端通过R4接在速度反馈回路中W1、R1、C1的公共点上。
在施力装置［15］的外滚桶上安装有光栏孔［20］，光栏孔［20］的两端一端安装发光二极管DK1，另一端安装光敏元件BG1。BG1、整形回路IC5、R13组成光敏接收回路由总线［105］和微型计算机［1］相接。光栏孔［20］随施力装置［15］转动其它不动。光敏接收回路(BG1、IC5、R13)以脉冲的新式输入微型计算机［1］内的计数器，能准确的计算出施力装置［15］中绳索的位移长度。
本实用新型的原理微型计算机［1］按照程序存储器［2］的程序由总线［106］输出脉宽调制信号，至鉴相回路中的门电路U1、场效应晶体管U2。只有在测速马达［17］［CF］为正转时，由速度反馈回路(R1、C1、W1、D1、R2、R3、IC2)反馈的信号为正时，门电路U2才打开。总线［106］输出的脉宽调制信号有效。使U2向激磁线圈［16］(A1－A2)输出不同脉宽的激磁电流，对阻力装置的阻力按程序进行控制。由微型计算［1］(MCS18031)输出的脉宽调制信号的脉宽越宽，激磁电流越大、阻力越大。
在训练中，训练者通过键盘［8］设定各种阻力方式及参数值。微型计算机［1］由总线［106］输出的脉宽调制信号是根据训练者实际所需模拟的阻力方式由键盘［8］设定的。由总线［104－1］输入至A／D转换器［6］的电压反馈信号、由总线［104－2］输入至A／D转换器［6］的电流反馈信号；及由总线［104－3］输入的速度反馈回路均经由A／D转换器［6］至微型计算机［1］；由光电计数回路由［105］输入的给微型计算机［1］等的信号的大小，及电压、电流、速度反馈信号的大小，均成为控制微型计算机［1］的指令，由程序自动调整，使微型机输出不同的脉宽信号来控制阻力装置。
并行接口［5］(INTEL公司的8155)带有时钟，并通过数据总线［110］和打印机相接，并行接口［5］的总线［111］还可和语音及音响回路相接。用于增进训练效果、话跃训练气氛。
脉博传感器［11］由总线［113］输入微型计算［1］，用作显示训练者的心率变化，也是非常必要的。
显示译码器［13］，显示驱动器［14］由总线［101］、［102］、［103］和微型计算机［1］相接。显示数码管18－1，……18－8由显示译码器［13］、显示驱动器［14］驱动，译码、显示。分别显示时间、次数、显示值分类、功率、速度、功等参数。
本实用新型克服了现有的训练装置的缺点。可满足高档化、专业化的需要。它可根据实际训练按要求通过键盘设定所需的控制方式和各种参数，通过数码管显示每次动作平均力、平均速度、所做的功、时间，还可显示一个训练周期的总时间、总功、次数及最大力、最大功，是一种智能化的多功能训练装置。
图1为本实用新型的微机控制部分。
图2为本实用新型辅助的输入、输出电路即电流反馈回路、电压反馈回路、速度反馈回路、鉴相回路的组成图。
图3、图4为阻力装置的构造图。
图5为光电计数回路中光敏元件BG1、发光二极管DK1、光栏孔的结构图。
图6为光敏接收回路结构图。
1－微型计算机(MCS8031)；2－程序存储器(EPROM2764)；3－数据存储器(RAM6264)；4－地址锁存器(74CS373)；5－并行接口(8155)；6－A／D转换器(ADC0809)；7－打印机；8－键盘；9－音响电路；10－CRT计算机终端(由串行接口RS232连接)；11－脉博传感器；12－分频器；13－显示译码器(74CS138)；14－显示驱动器(CD4511)；15－施力装置；16－激磁线圈即图2中(A1－A2)；17－测速马达；19－条形发光管回路；18－显示数码管；20－光栏孔。
实施例1阻力装置为带有磁粉离合器的施力滚桶，控制部分和测速马达［17］、施力滚桶［15］、激磁线圈［16］相接。
实施例2阻力装置是一个带有固定电阻为负载的发电机，发电机旋转轴上加以施力滚桶，装上测速马达。控制部分和发电机的激磁线圈、测速马达、施力滚桶相连。
实施例3
整个阻力装置为实施例1和电动机连接的装置，电动机和磁粉离合器同轴。
(说明上述各实施例中，施力滚桶可由齿轮机构代替；本实用新型的微机控制部分可以同时控制两套阻力装置，此时电流、电压、速度反馈回路、鉴相回路、光电计数回路均为两套。)
权利要求1.一种智能化多功能体育训练装置，包括有控制核心和受控对象，受控对象指的是用于体育训练的阻力装置，由施力装置[15]、激磁线圈[16]、测速马达[17]组成，其特征在于所说的控制核心是由微机控制部分(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14)及输入、输出电路(电流反馈回路、电压反馈回路、速度反馈回路、鉴相回路、光电计数回路)组成，上述微机控制部分(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14)的A/D转换器[6]经由速度反馈回路和阻力装置的测速马达相接，微机控制部分的微型计算机[1]通过光电计数回路和阻力装置的光电计数器相接，上述A/D转换器[6]通过电压反馈回路、电流反馈回路和阻力装置的激磁线圈相接。
2.根据权利要求1所述的一种智能化多功能体育训练装置，微机控制部分的组成有键盘［8］、打印机［7］、语音及音响回路［9］、CRT显示回路［10］，脉博传感器［11］，其特征在于上述微机控制部分的主要组成部分是微型计算机［1］(MCS8031)、程序存储器［2］(EPROM2764)、数据存储器［3］(RAM6264)、地址锁存器［4］(74CS373)、并行接口［5］(8155)、A／D转换器［6］(ADC0809)、显示译码器［13］(74CS138)、显示驱动器［14］(CD4511)组成，上述微型计算机［1］通过总线［105］和装在施力装置［15］上的光电计数装置［18］相接，A／D转换器［6］的总线［104－1］通过电压反馈回路(W5、W4、R10、R11、IC1)和激磁线圈［16］(A1－A)的一端相接，A／D转换器［6］的总线［104－2］通过电流反馈回路(W6、R8、C5、R7、W3、R9、IC2)和激磁线圈［16］的另一端相接，A／D转换器［6］的总线［104－3］通过速度反馈回路(R1、C1、W1、R2、R3、IC3)和测速马达［17］相接，微型计算机［1］的总线［106］和鉴相回路中的门电路U1相接。
3.根据权利要求1所述的一种智能化多功能体育训练装置，其特征在于输入、输出电路是由电压反馈回路、电流反馈回路、速度反馈回路、鉴相回路光电计数回路组成，上述电压反馈回路由W5、W4、R10、R11、IC1、D4、D5组成，一端和A／D转换器［6］相接(104－1)，另一端和激磁线圈［16］相接，上述电流反馈回路由W3、W5、W6、R7～R9、IC2组成，一端和A／D转换器［6］相接［104－2］，另一端和激磁线圈［16］相接；上述速度反馈回路由R1、C1、W1、R2、R3、IC3组成，一端和A／D转换器［6］相接［104－3］，另一端通过R1、C1和测速马达［17］的两端相接；上述鉴相回路由DW1、DW2、W2、R4、R5、R6、门电路U1；场效应晶体管U2组成，一端和微型计算机［1］相接控制总线［106］，一端通过场效应晶体管和激磁线圈［16］相接，另一端通过R4和速度反馈回路中R1、C1、W1的公共点相接。
4.根据权利要求3所述的一种智能化多功能体育训练装置，其特征在于上述光电计数回路包括发光二极管DK1、光敏元件BG1、整形电路IC5、电阻R12、R13及光栏孔［20］组成，上述光栏孔［20］装在施力装置［15］的外滚桶上，发光二极管DK1、光敏元件BG1分别安装在光栏孔［20］的两端，由BG1、IC5、R13组成接收回路通过总线［105］和微型计算机［1］相接。
专利摘要本实用新型涉及一种智能化多功能体育训练装置。它以用于体育训练的阻力装置为受控对象，以微型计算机及辅助的电路组成智能化控制核心，可按训练者的要求设定阻力方式及参数，可以方便地对训练者发力或产生阻力，模拟运动阻力、并以数字或图表式表示每次训练成一个训练周期的力、功、速度，最大、最小、平均值等参数，还可配接脉搏传感回路、语音及音响回路，是一种高档化、专业化的智能训练装置。
文档编号A63B21/00GK2061847SQ89222099
公开日1990年9月12日 申请日期1989年12月20日 优先权日1989年12月20日
发明者霍健, 张家伟, 刘炜, 李朝阳, 苏晓宁 申请人:霍健