УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА ТЯЖЕЛОАТЛЕТОВ

Настоящее устройство относится к устройствам оснащения тренировочного процесса тяжелоатлетов.
Известны устройства для тренировки мышц, которые могут использоваться в тренировочном процессе тяжелоатлетов (Тренажеры в спорте // Юшкевич Т.П., Васюк В.Е., Буланов В.А. - М.: Физкультура и спорт, 1989).
Их недостатком является невозможность контроля прикладываемых спортсменом усилий в процессе выполнения тяжелоатлетических упражнений, что не позволяет совершенствовать технику выполнения упражнений.
Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство для контроля тренировочного процесса тяжелоатлета, содержащее тензоплатформу, усилитель, узел фиксации максимального значения сигнала с тензоплатформы, цифровой индикатор с блоком управления (а.с. №629940). Такое устройство позволяет определить максимальное усилие, развиваемое тяжелоатлетом в процессе выполнения упражнения, что связано с максимальным давлением на тензоплатформу. Это усилие показывается цифровым индикатором.
Недостатком такого устройства является недостаточные функциональные возможности, что выражается в том, что оно не позволяет определить минимальное давление на тензоплатформу, которое также является важной информацией для контроля тренировочного процесса, например, при выполнении фазы подрыва в толчке и рывке штанги перед уходом под нее.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение является расширение функциональных возможностей устройства.
Данная задача решается за счет того, что в известном устройстве для контроля тренировочного процесса тяжелоатлетов, содержащем тензоплатформу, подключенный к ее выходу усилитель напряжения, и цифровой индикатор с блоком управления, имеющем общую точку (нулевую шину), особенность заключается в том, что вход цифрового индикатора соединен с выходом усилителя напряжения через экстрематор напряжения, содержащий: дифференцирующий операционный усилитель (ОУ), первый и второй повторители напряжения на основе ОУ, первый и второй компараторы напряжения, формирователь импульсов, логический инвертор, логический элемент И, ключ, запоминающий конденсатор, тумблер, резистор, первую и вторую кнопки, причем вход первого повторителя является входом экстрематора, выход первого повторителя через дифференцирующий ОУ, первый компаратор и формирователь импульсов соединен с первым входом логического элемента И, а также через ключ и запоминающий конденсатор - с нулевой шиной, причем общая точка соединения ключа и конденсатора соединена с входом второго повторителя, а также через резистор и первую кнопку - с плюсовым выводом источника питания, причем параллельно конденсатору подключена вторая кнопка, выход второго повторителя, выход которого является выходом экстрематора, подключен к инвертирующему входу второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первого повторителя, а выход второго компаратора через логический инвертор соединен со вторым входом логического элемента И, причем тумблер подключен параллельно логическому инвертору, а выход последнего соединен с входом управления ключа.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в определении как максимального, так и минимального давления на тензоплатформу в зависимости от выбора перед началом выполнения упражнения.
Сущность решения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - схема соединения узлов устройства; на фиг.2 - схема экстрематора напряжения; на фиг.3 - графики, поясняющие работу устройства.
Устройство включает в себя (фиг.1) тензометрическую площадку (тензоплатформу) 1, усилитель напряжения 2, экстрематор 3, цифровой индикатор с блоком управления 4, первый 5 и второй 6 повторители напряжения, дифференцирующий ОУ 7, первый 8 и второй 9 компараторы напряжения, формирователь импульсов 10, логический инвертор 11, логический элемент И 12, ключ 13, запоминающий конденсатор 14, первая 15 и вторая 16 кнопки, резистор 17, тумблер 18.
Устройство работает следующим образом.
Для установки устройства в исходное состояние в режиме измерения максимальной нагрузки кратковременно нажимается кнопка 16, причем в этом режиме тумблер 18 замкнут, а в режиме измерения минимальной нагрузки кратковременно нажимается кнопка 15, причем в этом режиме тумблер 18 должен быть разомкнут. Допустим, что измеряется минимальная нагрузка.
Затем начинается выполнение упражнения. Под действием вертикальных опорных усилий, возникающих при подъеме штанги, напряжение с датчиков тензоплатформы 1 поступает на вход усилителя напряжения 2 и далее - на вход экстрематора 3. Электрическое напряжение на выходе тензоплатформы 1 обычно имеет вид, показанный на фиг.3, а (сплошная линия). При достижении этим входным напряжением максимума или минимума на выходе дифференцирующего ОУ 7 напряжение пересекает нулевой уровень (фиг.3,б) (производная в точке экстремума равна нулю). В эти моменты времени первый компаратор 8 перебрасывается в противоположное состояние (фиг.3,в). Фронтами этого напряжения запускается формирователь импульсов 10 и вырабатывает короткие импульсы напряжения (фиг.3,г).
1
1
Во время установки устройства в исходное состояние в режиме измерения минимальной нагрузки, как отмечалось, кратковременно нажимается кнопка 15, чем обеспечивается первоначальная зарядка конденсатора 14 для корректной работы устройства в этом режиме. Значение напряжения источника питания особой роли не играет, необходимо только, чтобы оно было выше минимально возможного за время выполнения упражнения. Напряжение на конденсаторе 14 (оно же является выходным напряжением экстрематора) показано на фиг.3,а (пунктирная линия), оно же является выходным напряжением экстрематора (выход второго повторителя 6). Второй компаратор 9 сравнивает входное и выходное напряжения эстрематора и до момента времени t находится в нулевом состоянии (фиг.3,д) так как напряжение на его инвертирующем входе выше. Логический инвертор 11 инвертирует напряжение компаратора 11 (фиг.3,е) и на второй вход логического элемента 12 подается сигнал логической «1». В момент времени t формирователь 8 вырабатывает импульс (рис.3,г), он подается на первый вход логического элемента 12. Логические «1» на обоих входах элемента 12 формируют разрешающий сигнал логической «1» на его выходе, который подается на вход управления ключа 13, что способствует заряду конденсатора 14 до входного напряжения экстрематора (фиг.3,а). То есть ключ 13, конденсатор 14 и второй повторитель 6 образуют устройство выборки-хранения (УВХ), запоминающее экстремальное значение входного напряжения в течение длительности импульсов формирователя 10.
2
3
4
4
4
Далее при незначительном превышении входным напряжением напряжения на конденсаторе 14 в момент времени t (фиг.3,д) второй компаратор 9 запрещает прохождении импульсов с выхода формирователя 10 через логический элемент 12 на вход управления ключа 13, поскольку на выходе инвертора 11 присутствует сигнал логического «0». Это запрещающее напряжение присутствует до момента времени t, когда входное напряжение станет немного меньше напряжения на конденсаторе 14 (фиг.3,а, д). Например, в момент времени t, когда входное напряжение достигает минимума, конденсатор 14 запомнит именно это значение и оно будет выходным напряжением экстрематора (пунктирная линия на фиг.3,а). Схема обеспечивает функционирование устройства таким образом, что если будет еще один минимум с меньшим значением напряжения, чем в момент времени t (относительно нулевого уровня на фиг.3,а), то будет запоминаться именно это напряжение, т.е. выделяется глобальный минимум на всем интервале выполнения упражнения. Но это имеет значение для других упражнений, т.к. при выполнении толчка или рывка минимум будет в конце фазы подрыва штанги (рассмотренный момент времени t).
При работе в режиме измерения максимальной нагрузки компаратор 9 (при замкнутом инверторе 11) будет разрешать проходить импульсам с выхода формирователя 10 на вход управления ключа 13 в моменты максимальных значений входного напряжения экстрематора, причем будет выделяться глобальный максимум нагрузки на всем интервале выполнения упражнения.
Выходное аналоговое напряжение экстрематора 3 подается далее на цифровой индикатор с блоком управления 4, который преобразовывает это напряжение в цифровую форму с обеспечением возможности цифровой индикации. Узел 4 может быть выполнен по известным схемам аналого-цифрового преобразования.
Таким образом, предлагаемое устройство, кроме максимального усилия, развиваемого спортсменом, может фиксировать и минимальное, например, при выполнении фазы подрыва в толчке и рывке штанги перед уходом под нее.
Важным является то, что в конце подрыва независимо от поднимаемого веса (до какого-либо предельного для спортсмена значения), опорное усилие на тензоплатформу 1 должно быть в идеале нулевым (фактически штангист осуществляет прыжок со штангой). Это позволяет, во-первых, осуществить своевременную коррекцию техники выполнения упражнения (добиваясь уменьшения усилий в этой фазе) даже если вес поднят. Во-вторых, тренируя фазу подрыва, можно работать и с большими весами по сравнению с рекордным весом спортсмена на данное время, что позволит ему более полно раскрыть и использовать свои возможности.
Таким образом, для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Также, устройство, воплощающее заявленное решение при его осуществлении, способно обеспечить решение усматриваемой заявителем технической задачи, заключающейся в расширении функциональных возможностей при проведении тренировочного процесса.
Следовательно, заявленное решение соответствует условию «промышленная применимость».