Тренажер-силомер с игровой функцией
Полезная модель относится к тренажерам для бокса и других видов силовых единоборств, а также может быть использовано как развлекательный аттракцион. Поставленная задача решается тем, что в тренажере-силомере, содержащем приемник ударов, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты, приемник сигнала, подключенный к усилителю и блок обработки сигнала, согласно решению, блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю компаратор, цифровой преобразователь частоты, микроконтроллер с индикатором, и подключенный к излучателю генератор, соединенный со вторым входом цифрового преобразователя частоты, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара, а приемник ударов может свободно перемещаться в направлении нанесения ударов. Тренажер может дополнительно содержать монетоприемник, соединенный с микроконтроллером и выполненный с возможностью возврата монет при условии, что числовое выражение результата удара на индикаторе будет содержать две или три одинаковые цифры. Отсутствие в составе устройства механических частей, аналоговых датчиков и схем делает это устройство высоконадежным, технологичным и точным.
Полезная модель относится к тренажерам для бокса и других видов силовых единоборств, там, где требуется оценить силу удара спортсмена, а также может быть использовано как развлекательный аттракцион.
В настоящее время в мире существует множество различных устройств, от дешевых и простых до дорогих и технически сложных, позволяющих измерить силу удара в боевых единоборствах. Самые распространенные датчики, используемые для измерения силы удара - это тензодатчики, пьезорезистивные и пьезоэлектрические датчики силы. Все они обладают высокой точностью и активно используются для измерения силы ударов.
Однако недостатком известных решений является недостоверность получаемых данных, т.к. вместо силы удара, в конечном счете, измеряются силы, возникающие при ударе, а они по законам физики определяются не только биомеханикой удара, но и упругими свойствами мишени и ударной конечности, а также их размерами и формами. Поэтому откалибровать такие устройства для измерения силы удара даже теоретически просто невозможно.
В аттракционах часто используются пружинные конструкции. Эти конструкции подходят только для измерения статических сил, в крайнем случае, толчков, так как при ударе по такому измерителю возникает противоположная упругая сила (пропорционально величине сжатия пружины), которая кардинально меняет биомеханику удара.
При быстром ударе спортсмен может получить травму.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для контроля параметров удара (см. патент РФ 2155623, МПК А 63 В 69/00, 1999) содержащее мишень и ультразвуковой измеритель скорости. Но мишень в данном устройстве неподвижна, а ультразвуковой измеритель скорости измеряет скорость сближения ударной конечности с мишенью, сила же и энергия удара измеряется с помощью тензодатчиков.
Данное устройство также не позволяет достоверно оценить силу удара, т.к. имея только форму ударного импульса и не имея полноценной калибровки, невозможно получить корректные результаты при измерении силы и энергии удара с помощью тензодатчиков, пьезорезистивных и пьезоэлектрических датчиков силы.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создания простого и вместе с тем высокотехнологичного и надежного устройства, позволяющего оценить силу удара спортсмена в численном эквиваленте с высокой точностью, исключив любую калибровку, и возможность использования его как игрового устройства.
Поставленная задача решается тем, что в тренажере-силомере, содержащем приемник ударов, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты, приемник сигнала, подключенный к усилителю и блок обработки сигнала, согласно решению, блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю компаратор, цифровой преобразователь частоты, микроконтроллер с индикатором, и подключенный к излучателю генератор, соединенный со вторым входом цифрового преобразователя частоты, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара, а приемник ударов может свободно перемещаться в направлении нанесения ударов.
Тренажер может дополнительно содержать монетоприемник, соединенный с микроконтроллером и выполненный с возможностью возврата монет при условии, что числовое выражение результата удара на индикаторе будет содержать две или три одинаковые цифры.
В качестве параметра, характеризующего силу удара, выбирается энергия удара, которая будет определяться кинетической энергией мишени после удара. Так как часть энергии уйдет на деформацию мишени, в качестве приемника ударов рекомендуется выбирать стандартные боксерские груши, либо мишени с физическими свойствами, не нарушающими биомеханику конкретного вида удара. Для точности и технологичности скорость мишени измеряется способом, основанным на эффекте Доплера, причем для исключения калибровки используется цифровая обработка отраженного сигнала, а частота излучаемого ультразвука имеет кварцевую стабилизацию. Микроконтроллер устройства вычисляет максимальную скорость мишени и кинетическую энергию мишени после удара, которая и будет характеризовать силу удара.
Аппаратная часть устройства представлена на чертеже в виде цепи функционально законченных узлов. Устройство содержит приемник ударов (мишень) 1, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты 2, подключенный к генератору 3. Приемник сигнала 4 через усилитель 5 соединен с блоком обработки сигнала. Блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю 5 компаратор 6, цифровой преобразователь частоты 7, микроконтроллер 8 с индикатором 9. Генератор 3 соединен со вторым входом цифрового преобразователя частоты. Микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара. Устройство снабжено монетоприемником 10, который подключен к микроконтроллеру 8. Монетоприемник 10 выполнен с возможностью возвращения введенных монет по определенному алгоритму под управлением микроконтроллера 8, если числовое выражение результата удара будет содержать две или три одинаковые цифры. В качестве излучателя и приемника
используются высокоэффективные резонаторы из пьезокерамики. Излучатель служит нагрузкой кварцевого генератора 3, частота высокостабилизирована. В качестве усилителя 5 выбирают усилитель с высокой избирательностью.
Ультразвуковой излучатель 2 излучает в сторону приемника ударов (мишени) ультразвук стабилизированной частоты. Принятый и усиленный синусоидальный отраженный сигнал поступает на компаратор 6, который преобразует его в импульсный для дальнейшей обработки. На цифровой преобразователь частоты 7 поступают импульсы с компаратора бис генератора 3, а на выходе получаем импульсы прямоугольной формы разностной частоты, которые поступают на микроконтроллер 8. Микроконтроллер 8 анализирует частоту этих импульсов, определяет ее максимум и вычисляет по формуле Доплера максимальную скорость приемника ударов, а затем и его кинетическую энергию после удара, которая и будет характеризовать силу удара. Микроконтроллер 8 также осуществляет вывод результата удара и лучшего результата за день на трехразрядные индикаторы 9.
Для увеличения расстояния между приемником удара! и приемником ультразвука 2 источник ультразвука 4 располагают непосредственно на приемнике ударов 1 с излучением ультразвука в сторону приемника 2
Отсутствие в составе устройства механических частей, аналоговых датчиков и схем делает это устройство высоконадежным, технологичным и точным.
1. Тренажер-силомер, содержащий приемник ударов, ультразвуковой излучатель сигнала стабилизированной частоты, приемник сигнала, подключенный к усилителю, блок обработки сигнала, отличающийся тем, что блок обработки сигнала содержит последовательно подключенные к усилителю компаратор, цифровой преобразователь частоты, микроконтроллер с индикатором, и подключенный к излучателю генератор, соединенный со вторым входом цифрового преобразователя частоты, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью вычисления энергии удара, а приемник ударов может свободно перемещаться в направлении нанесения ударов.
2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что в него введен монетоприемник, соединенный с микроконтроллером и выполненный с возможностью возврата монет при условии, что числовое выражение результата удара на индикаторе будет содержать две или три одинаковые цифры.
