Электромиостимулятор повышенной мощности

Электромиостимулятор повышенной мощности относиться к радиоэлектронным устройствам для спорта. Достаточно широко известно положительное влияние на изменение физических качеств атлетов при использовании методики электромиостимуляции. Отмечается увеличение силовых показателей спортсменов, их гибкости и быстроты за счет искусственной активизации мышц. Стоит также отметить, что электромиостимуляционный сигнал, может иметь различную форму импульсов, частоту, амплитуду, скважность. Причем все эти параметра могут изменяться достаточно широко. Однако наиболее оптимальные значения частоты и скважности примерно определены. Обычная тренировка с использованием электромиостимуляционного воздействия осуществляется в виде искусственной активизации нервно-мышечного аппарата серией последовательных импульсов (пачек), с определенной частотой, длительностью и скважностью.
На сегодняшний день на рынке спортивных электронных приборов представлены различные модели электромиостимуляторов (ЭМС). Из проведенных исследований других моделей стимуляторов марки ЭСМА, Миоритм 021, 040, а также другие аналоги, недостатком является то, что интенсивность выходного сигнала определяется увеличением длительности воздействия каждого импульса в пачке. Т.е. по мере увеличения длительности воздействия спортсмен чувствует более сильное сокращение мышц.
Технический результат предлагаемого устройства направлен на увеличение мощности воздействия сигнала на нервно-мышечный аппарат спортсмена.
Технический результат достигается тем, что электромиостимулятор повышенной мощности включает в себя преобразователь напряжения повышающий для подачи напряжения питания на транзисторный каскад, который необходим для усиления пачек импульсов до заданного значения, преобразователь напряжения понижающий нужен для получения напряжения питания подключенных к нему микросхемы логики «И-НЕ» и двух микросхем таймеров, с которых синтезированные ими сигналы поступают на вход микросхем логики «И-НЕ», при этом один таймер вырабатывает импульсы низкой частоты, а второй таймер - импульсы более высокой частоты, далее сформировавшийся сигнал с выхода микросхемы логики поступает на вход транзисторного каскада, который усиливает периодичные пачки импульсов до значения амплитуды от 12В до 60В.
На фиг. 1 изображена структурная схема заявленного ЭМС, где цифрами обозначены: 1 - преобразователь напряжения понижающий; 2 - преобразователь напряжения повышающий; 3, 4 - микросхемы таймера; 5 - микросхема логики «И-Не»; 6 - усилительный транзисторный каскад.
Для реализации предложенного устройства, предлагается использовать некоторые схемотехнические идеи, за счет которых возможно регулировать амплитуду выходного сигнал и, как следствие, повышать мощность. Для этого был использован импульсный повышающий преобразователь напряжения LM2577 (2), его электронная обвязка из пассивных электрорадиоэлементов, которая позволяет регулировать выходное напряжение за счет использования переменного резистора соответствующей мощности и номинала. Вырабатываемое регулируемое напряжение является источником питания усилительного транзисторного каскада (6) состоящего из высоковольтных биполярных транзисторов MJD44H11 и MJD45H11, используемые в качестве усилителей-ключей и формирующие выходной сигнал в виде высоковольтных, регулируемых пачек импульсов, поступающие на выходной канал.
Помимо этого в устройстве используются и цифровая часть, состоящая из двух микросхем таймеров NE555 (3, 4) и микросхемы логики «И-Не» SN74AC00 (5), данная часть устройства формирует низковольтные пачки импульсов, а также задает их длительность, скважность и частоту. Далее низковольтные пачки импульсов поступают на вход усилительного каскада (6). Напряжение питания для цифровой части устройства обеспечивает понижающий преобразователь напряжения (1).
Разработанный макет электромиостимулятора может характеризоваться наличием двух выходных каналов, первый канал может работать в автоматическом режиме, что позволяет самостоятельно регулировать такие параметры: частоту выходного сигнала, амплитуду, длительность пачки импульсов, скважность. Второй выходной канал полуавтоматический и длительность пачек импульсов можно выбирать любую, это необходимо для тренировки в фазе движения уступающей или преодолевающей.
В предлагаемом электромиостимуляторе интенсивность выходного сигнала увеличивается по мере роста амплитуды сигнала без увеличения длительности импульсов. Данный способ является более эффективным для роста силовых показателей и больше подходит для спортсменов высокой квалификации. Кроме того, сокращение длительности импульсов в пачке позволит совершать ЭМС воздействие непосредственно в движении, поскольку длительность определенных фаз движения спортсменов в различных видах спорта измеряется секундами и миллисекундами. Помимо этого, второй выходной канал устройства может работать в полуавтоматическом режиме, т.е. при нажатии кнопки на корпусе формируются пачки импульсов с теми же регулировками амплитуды и частоты, что и на первом выходном канале. Данная функция необходима для более согласованного вовлечения мышц при использовании устройства в процессе выполнения упражнения.
За возможность работы устройства в полуавтоматическом режиме отвечает другая часть устройства, которая формирует импульсный сигнал с той же амплитудой и частотой с той разницей, что сигнал подается на выход второго канал при нажатии тактовой кнопки, поэтому использование второго таймера и умножителя не нужно. Если кнопка не нажата, на втором выходе сигнала нет. Данная идея реализована, чтобы иметь возможность регулировать длительность пачки импульса сигнала в зависимости от требований предъявляемым к режимам работы спортсменам, особенно если она выполняется в динамическом режиме.
Стоит также отметить, что в цепях 1 и 2 канала могут стоять цифровые вольтметры, которые показывают выходную амплитуду сигнала в целях лучшего контроля за нагрузкой спортсмена.