Brevet FR2731627A1 — publié le 19960920

Svstème de mesure d'un déplacement (Position initiale et course). notamment pour appareil d'exercices sportifs ou rééducation La présente invention conceme un dispositif de mesure d'un déplacement (position initiale et course) destiné à être utilisé notamment dans un appareil d'exercices sportifs ou de rééducation du type dans lequel la clavette permette de sélectionner une partie de la pile de poids disponible et muni d'un système émetteur et se déplace parallèlement à un système récepteur, lequel convertit le signal émis par la clavette en un signal électrique traité par un système électronique connecté au récepteur. n est d'une pratique courante d'utiliser. sur des appareils d'exercices sportifs, un système émetteur/récepteur simple permettant de compter le nombre de mouvements effectués. Ces systèmes ont pour inconvénient de ne foumir aucune indication sur la valeur de la charge déplacée par l'utilisateur lors de son exercice. En effet, lémetteur est placé. dans les systèmes existants, sur un support mécanique déplacé par l'utilsateur en même temps que la charge. Le plus souvent. lémetteur est positionné sur la partie mobile, appelée coulisseau, assurant le guidage en translation de la charge sélectionnée. La présente invention est caractérisée en ce que l'émetteur est placée dans la clavette. Cette clavette permet à l'utilisateur de rendre solidaire une partie de la pile de poids du sélecteur que l'utilisateur déplace verticalement par un système de transmission depuis le point d'application de son effort. L'avantage de cette invention par rapport à l'état des techniques existantes, réside dans le fait que l'on peut connaitre directement la valeur de la charge soulevée par l'utilisateur. La présente invention est également caractérisée par le fait que le système récepteur est composé d'une succession de détecteurs identiques, régulièrement espacés. La clavette émettrice se déplaçant le long de ce système =metteur. on peut connaitre la position de la clavette, à l'instant t, au cours du mouvement de l'utilisateur, en identifiant les détecteurs qui reçoivent le signal émis. L'ensemble des valeurs caractéristiques (course. vitesse. accélération, etc...) du mouvement peuvent être déduites de cette mesure, une horloge interne étant gérée par le système électronique de traitement des signaux et délivrant les informations sur les temps relatifs au mouvement. L'avantage de l'invention. au vu de l'état de la technique. réside dans la connaissance de valeurs représentatives de l'effort de l'utilisateur (travail fourmi puissance développée) calculées à partir des valeurs mesurées (charge, déplacement). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui est présentée ensuite en regard des dessins, à titre d'exemple non limitatif. sur lesquels - La figure I représente schématiquement une vue en perspective des principaux éIéments mécaniques du dispositif. - La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective des mêmes éléments que dans la figure I mais avec une traction appliquée par l'utilisateur. - La figure 3 représente une vue de dessus de l'ensemble émetteur récepteur. - La figure 4 représente une X ue de côté de l'ensemble metteur. récepteur dans la même position, pnse pour exemple. que dans la figure '. - La figure 5 représente schématiquement une X ue du raccordement des éléments électroniques. La figure 1 représente une vue schématique des principaux éléments mécaniques, pris à l'état repos, c'est à dire quand l'utilisateur applique aucun effort au point d'application (4). L'ensemble succeptible d'être déplacé verticalement selon l'axe (5), ensemble mobile, est à son point bas, fonction réalisée par le chassis (2 I). Cet ensemble mobile est constitué de la pile de poids ('). elle-même constituée d'un nombre connu de contrepoids (1) identiques. de la clavette (10), du sélecteur (23) et de la tige de sélecteur (7), non représentée ici car elle traverse de part en part chacun des contrepoids (1) de la pile (2) selon l'axe (5). Cet ensemble est guidé en translation vertical par un dispositif de guidage (22), par exemple constitué de 2 tubes cylindriques sur lesquels coulisse le sélecteur (23). La figure 2 représente les mêmes éléments que la figure 1 mais dans une position différente de la position de point bas. L'exemple non limitatif représenté ici montre qu'à partir d'un effort de traction effectué par l'utilisateur au point (4) sur l'élément de transmission (8), L'ensemble mobile s'est déplacé verticalement selon l'axe (5). Il est à noté que la traction de l'utilisateur est représentée à titre d'exemple selon un axe horizontal au point (4), mais que sa direction dépend du mouvement exécuté par l'utilisateur. Ce mouvement est déterminé par le type d'appareils d'exercices sportifs qui peut être raccordé au dispositif, représenté sur la figure 2, par l'intermédiaire de la transmission (8). Dans tous les cas. un système de renvoi d'angle (30) permet d'effectuer une traction de l'ensemble mobile selon l'axe (5). Dans la figure 2, l'exemple montre que quatre contrepoids (1) sont rendus solidaires du sélecteur (23) par la tige (7) de ce même sélecteur, laquelle tige est traversée de part en part, au travers d'un orifice (9) par une clavette (10) sur laquelle sont en appui les quatre contrepoids (1). Ces quatre contrepoids ont été sélectionnés à l'état repos au moyen de la clavette (10) parmi les contrepoids (1) de la pile (2). Les contrepoids sélectionnés constituent la partie de la pile de poids (3). Ce dispositif n'est pas limité en nombre de contrepoids (1) constituant la pile (2), et n'est pas limité non plus en nombre de contrepoids (1) constituant la partie de la pile (3).De plus, ce dispositif n'est pas limité ni au type de dispositif de guidage (22), ni à la forme de la clavette (10), ni au mode d'accrochage entre la clavette (10) et la tige (7), ni même à la forme des contrepoids (1). La figure 2 montre que la clavette (10) est déplacée verticalement selon l'axe (5), et qu'une de ces extrémités est à proximité du support (15). La description ultérieure du système émetteur/récepteur montrera comment la position de la clavette peut être connue à tout instant. Elle peut être connue depuis sa position initiale (18). et en n'importe quelle point de son déplacement selon l'axe (5). La figure 3 représente une vue de dessus du système émetteur récepteur. L'émetteur est constitué de la clavette (10) qui comporte à sa lêre extrémité (11) un élément de préhension et en sa 2ème extrémité (12) un aimant (14).La figure 3 montre que la clavette (10) traverse un contrepoids (I) de part en part au travers de la rainure (36) et traverse également de part en part la tige (7), laquelle tige (7) traverse le contrepoids (1) par l'ouverture (6). De cette façon, I'utilisateur sélectionne à la position de point bas (cf Fig. 1) le nombre désiré de contrepoids qui constitueront la partie de la pile (3) qu'il déplacera.Le fait que l'émetteur soit réalisé par la clavette (10) permet de connaitre la position initiale (18) de celle-ci. et donc le nombre de contrepoids sélectionné par l'utilisateur. N proximité de l'extrémité (12) de la clavette (10) et donc de l'aimant (14), se trouve le système récepteur. Ce système récepteur est constitué de détecteurs (16) fixés et raccordés électriquement sur un module (19). Les modules (19) sont fixés sur la partie rigide (20) du support (15). La figure 3 montre que les détecteurs (16) sont placés dans un plan sensiblement parallèle à l'axe (13) de la clavette (10). Les détecteurs (16) sont situés dans le champ magnétique de l'aimant (14). Cette disposition permet d'assurer la détection par un ou plusieurs détecteurs (16) de la proximité de l'aimant (14) quelque soit la position en profondeur de la clavette (10) suivant son propre axe (13). La figure 4 représente une vue de côté du système émetteur/récepteur. Cette vue montre, à titre d'exemple non limitatif, l'ensemble mobile dans une position différente de la position initiale (18). La figure 4 montre que la position de la clavette (10) peut être connue en n'importe quelle position lors de son déplacement, solidaire de l'ensemble mobile, suivant l'axe (5). En se déplaçant suivant l'axe (5), I'aimant (14), logé à l'extrémité (12) de la clavette (10), actionne les détecteurs (31) qui se trouvent dans le champ magnétique qu'il génère, et n'actionne pas les détecteurs (32) qui ne se trouvent pas dans ce champ magnétique. Ce dispositif n'est pas limitatif à un nombre total de détecteurs (16), ni au nombre de détecteurs actionnés (31) simultanément par l'aimant (14). Aux bornes de chaque détecteur (16) fixé sur un module (19), est appliqué une tension électrique. Chaque détecteur est raccordé à un circuit électrique spécifique. Dans l'exemple représenté par la figure 4, le détecteur (31) qui est dans le champ magnétique de l'aimant (14) voit son contact électrique (34) fermé. Un courant électrique parcourt le circuit électrique spécifique (37). Au contraire le détecteur (32) qui n'est pas dans le champ magnétique de l'aimant (14) voit son contact électrique (35) ouvert. Aucun courant électrique ne parcourt le circuit électrique spécifique (33). Dans l'exemple, le circuit électrique (33) est spécifique au détecteur (32). De cette façons en traitant le signal, le dispositif délivre une information sur l'état électrique de chaque détecteur (16). n est à noté que la technologie décrite dans l'exemple n'est pas limitative, elle est présentée en exemple. Toute technologie (mécanique, optique, inductive) utilisant le principe décrit ici, ou la clavette mobile est émettrice et que le récepteur est fixe et constitué d'un ensemble de détecteurs, est inclue par la présente invention. La figure 5 représentée est une sue schématique des raccordements entre le système émetteurrécepteur et le dispositif (17) de traitement des signaux. La figure 5 montre que le dispositif (17) et le système émetteur récepteur sont reliés électriquement par la connection (27). La figure 5 montre également que le récepteur est compos d'un module maître (24) qui porte la lère extrémité (38) de la connection (27), alors que la 2ême extrémité (39) est fixée sur le dispositif (17). Ce récepteur est également composé de plusieurs modules esclaves (25) connectés électriquement entre eux d'une part, et au module maitre (24) d'autre part. L'exemple représenté par la figure 5 n'est pas limitatif, et le dispositif peut comporter un nombre variable de modules esclaves (25). Le dispositif(l7) est connecté en (40) à une alimentation électrique, et peut être connecté en (41) à un convertisseur numériqueitanalogique qui rend le dispositif (17) compatible avec tout autre système, notamment à une impnmante papier, à un ordinateur, à tout support de données. Les éléments de connection (39), (40) et (41) sur le dispositif( 17) ne sont pas limitatifs, toute autre connection peut être envisagée et leur disposition sur le dispositif (17) n'est pas non plus limitative, toute autre disposition peut être envisagée. Selon les figures 1 à 4, I'invention concerne tout appareil d'exercices sportifs ou de riéducation, comprenant: - plusieurs blocs de forme identique ou poids ou contrepoids (1) empilables verticalement pour former une pile (2) s'étendant selon un axe (5) - chaque contrepoids (I) comporte une ouverture (6) centrale de passage d'une tige (7) s 'étendant verticalement - laquelle tige (7) est mobile en translation verticale et est reliée a une sangle ou une drisse ou un cable (8) de transmission d'effort relié au mécanisme application d'effort par l'utilisateur - laquelle tige comporte plusieurs orifices (9) traversants horizontaux - une clavette (10) d'appui d'une partie de la pile de contrepoids (3) qui traverse ledit orifice (9), comportant une première extrémité (11) ou extrémité de manoeuvre, et comportant une 2ème extrémité (12) La spécificité de l'invention réside dans le fait que, - ladite clavette (10) fait saillie à l'extérieur - la clavette est munie d'un aimant (14) fixé rigidement à celle-ci, - et que l'appareil comporte un support (15) s'étendant selon un axe vertical, à prnximi.w' de l'axe du mouvement de la pile de poids (2), muni de plusieurs détecteurs (16) identiques, réguliérement espacés le long dudit support, sensibles au champ magnétique de l'aimant et raccordé électriquement à un dispositif de traitement de signaux (17). En fonctionnement, l'utilisateur place la clavette (10) entre deux contrepoids (1) et au travers de la tige de sélecteur (7) par l'intermédiaire d'un orifice (9). n a sélectionné un nombre de contrepoids (1) constituant la partie de la pile (3) qu'il va déplacer selon l'axe (5) par l'intermédiaire de la sangle de transmission (8). La position initiale (18) de la clavette (10) est donc connue du dispositif (16) dans la mesure où la position du ou des détecteurs, situés dans le champ magnétique de l'aimant (14), est connue. Cesdits détecteurs (16), lorsqu'ils sont dans le champ magnétique de l'aimant (14) sont actionnes et leurs contacts électriques fixés sur un module électronique (19) sont fermes. La détection de la fermeture de ces contacts électriques par la mesure d'un courant électrique, permet la distinction par le module entre les détecteurs actionnes (31) et les détecteurs non actionnés (32). Cette identification délivre la position des détecteurs sur le module (19) et donc surie support (15) et donc de la clavette (10) sur l'axe (5). Ce meme principe est utilisé lorsque l'utilisateur déplace la partie (3) de la pile par l'intermédiaire et la transmission (8). En fonction des détecteurs actionnés, la position de la clavette (10) est connue à l'instant t. Selon les figures 1 à 4 le support (15) comprend - Une partie rigide (20) fixée au chassis (21) supportant la pile (2) et le dispositif mécanique de guidage (22) en translation selon l'axe (5), du sélecteur (23) et de la tige (7) emrainant en translation la partie de la pile (3) par l'intermédiaire de la clavette (1 0). - Un nombre connu de modules (19), connectés électroniquement, et fixés au support (15) Les modules constituant le système récepteur fixé sur le support (15) sont organisés de la maniére suivante: - Un de cesdits modules est le module maitre (24) et les autres modules sont les modules esclaves (25) et sont identiques. - Ledit module maitre (24) est connecté électriquement au disposiuf de traitement de signai (17) et aux modules esclaves (25) - Ledit module maitre peut etre connecté à un nombre variable de modules esclaves, lequel nombre est déterminé par rapport à la distance maxi sur laquelle la clavette (10) peut se déplacer. - Lesdits modules sont fixés au support (15) dans un plan (26) sensiblement parallèle a l'axe (5) de la pile, de telle sorte que quelque soit la position de la clavette (10) par rapport aux détecteurs (16) suivant l'axe (13) de la clavette (10), lesdit détecteurs (16) se trouvent dans le champ magnétique de l'aimant (14). De plus selon les figures 1 a 4 chaque module comprend: - Un circuit électrique (26) - Une connection électrique (27) permettant de le relier soit à un autre module soit au dispositif (17) - Un nombre connu de détecteurs (I 6) Chaque module est le support des circuits electriques dont les éléments constitutifs sont les suivants: - Les détecteurs (16) sont montes sur le circuit (26), parallèlement les uns aux autres, à un pas (28) détenniné et régulier, lequel pas (28) est une valeur mesurée en mm pouvant s'inscnre un nombre entier de fois dans la valeur de la hauteur (29) d'un contrepoids (1). NOMENCLATURE 1 - Contrepoids 2 - Pile 3 - Partie de la pile de poids 4 - Point d'application de l'effort de l'utilisateur 5 - Axe de (2) 6 - Ouverture de(l) 7 - Tige de sélecteur 8 - Elément de transmission 9 - Orifice de (7) 10- Clavette 11 - 1ère extrémité de (10) 12 - 2ème extrémité de (10) 13 - Axe de (10) 14- Aimant l 5 - Support 16- Détecteurs 17 - Dispositif électronique de traitement de signaux 18 - Position initiale de (10) 19- Module 20 - Partie rigide de (5) 21 - Chassis 22 - Dispositif de guidage 23 - Sélecteur 24 - Module maitre 25 - Module esclave 26 - Circuit électrique 27 - Connection 28 - Pas de (16) 29- Hauteur de (1) 30 - Renvoi d'angle 31- Détecteur actionné 32 - Détecteur non actionné 33 - Circuit électrique spécifique à (32) 34 - Contact électrique de (31) 35 - Contact électrique de (32) 36 - Rainure de passage de (10) 37 - Circuit électrique spécifique à (31) 38 - Première extrémité de (27) 39 - Deuxième extrémité de (27) 40 - Connection alimentation 41 - Connection convertisseur RE VE ND ICATIO NS Systéme de capteurs destiné a entre utilise sur des appareils sportifs ou de réeducation à contrepoids du type dans lequel la clavette (10) permettant de sélectionner une partie de la pile de contrepoids (9), fait office d'émetteur. L'extrémité (12) de la clavette (10) est à proxirnite de détecteurs (16). Ce systéme permet de détecter la position initiale (18) de la clavette (10) donc le nombre de contrepoids sélectionne, donc la charge soulevée par l'utilisateur. Ce systeme permet d'autre part de détecter le déplacement de la clavette (10) selon l'axe (5) et donc de connaître la course, la durée et la vitesse du déplacement et de compter le nombre d'aller-retour effectués. Une carte de traitement du signal et d'affichage délivre ainsi à l'utilisateur les donnees de son entraînement. La technologie de ce système émetteurs'détecteurs peut-étre magnétique, optique, mecanique ou inductive. 2 - Système de capteurs suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité (12) de la clavette (10) est munie d'un aimant (14) fixe rigidement à celle-ci et en ce que l'appareil comporte un support (15) s'étendant selon un axe vertical sensiblement parallèle à l'axe (5) de la pile (2). Ce support (15) comprend des détecteurs (16) qui sont actionnés (fermeture d'un contact électrique) lorsqu ils sont dans le champ magnétique de l'aimant (14). j - Systeme de capteurs suivant la revendication 1 et 2 caracterise en ce que il est constitue d'un nombre connu de détecteurs (16) et en ce que ces détecteurs (16) sont sensiblement parallèles entre eux et sont réguiiérement espaces d'une vaieur appelée le pas (28). 4 - Système de capteurs suivant les revendications 1 à 3 caractérise en ce que la valeur du pas (28) s'inscrit un nombre entier de fois dans la vaieur de l'épaisseur (29) d'un contrepoids (1) ce qui permet de connaître la position du détecteur actionne fDl) par la clavette (10) par rapport à la pile de poids (2) 5 - Système de capteurs suivant les revendications 1 a 4 caractérisé en ce que chaque détecteur (16) est relie individuellement et eiectnquement sur un module électronique (19) et en ce que le détecteur actionne 31) par le champ magnétique de l'aimant (14) voit son contact électrique (;;4) termé et en ce que le courant electnque circulant de ce fait sur le circuit specifique (;7) propre au détecteur actionne (31) est détecte par un dispositif de traitement du signal propre au module (19). 6 - Système de capteurs suivant les revendications I a 5 caractérise en ce que par l'identification du détecteur actionne (je), la position de la clavette (10) est connue en temps réel depuis sa position initiale et tout au long de son déplacement et en ce que la clavette (10) étant solidaire de la partie (3) de la pile de poids déplacee par l'utilisateur par l'intermédiaire de l'élément de transmission (8), les donnees du déplacement de la charge sont connues. 7 - Système de capteurs suivant les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les modules (19) supportant les détecteurs (16) sont disposés dans un plan sensiblement parallèle à l'axe (13) de la clavette (10) de telle sorte que qu'elle que soit la position de la clavette (10) par rapport au dit axe (13) le ou les détecteurs (31) situés à proximite de la clavette (10) se trouvent toujours dans le champ magnétique de l'aimant (14), ce qui garanti que les mesures seront toujours effectuées indépendamment de la manière dont l'utilisateur enfonce la clavette (10) au travers de la pile (2) et de la tige du sélecteur (7) lorsqu'il selectionne la charge. 8 - Système de capteurs suivant les revendications I à 7 caractérisé en ce que le recepteur constitue du support (15) et des modules (19) est relié à un dispositif électronique de traitement de signaux (17) chiche les valeurs de l'effort et gére ces valeurs par des programmes d'entrainement préétablis et modifiables et en ce que le dit dispositif (17) peut être relié par l'intermédiaire d'un convertisseur, à un ordinateur, une imprimante, un système de contrôle d'accès. un modem et tout autre élément compatible avec le système informatique pour recueillir les données fournies par le système capteur et l'exploiter en d'autre lieu ou ultérieurement. 9 - Ce système capteur suivant les revendications 1 à 8 est caractensé en ce que chaque machine équipe d'un dispositif électronique de traitement de signaux et d'affichage (17) et du dit systeme capteur peut-être connecte en reseau par l'intenmediaire d'un convertisseur (41) lequel reseau est lul-meme relié à un ordinateur de telle sorte que cet ordinateur echange des données (programmes resultats de l'entraînement) avec chaque machine.