[0001] Die Erfindung betrifft ein digitales Anzeigegeinstrument für ein Körpertrainingsgerät.
[0002] Körpertrainingsgeräte, wie z.B. Rudergeräte oder Heimfahrräder, haben einen Grundrahmen,
an welchem ein für das Training gegen einen einstellbaren Widerstand sich bewegendes
Handhabungsteil, beispielsweise zwei Rudergriffe oder ein Tretkurbelpaar, beweglich
geführt ist. Es ist bekannt, bei einem solchen Körpertrainingsgerät mittels eines
an dem Grundrahmen angebrachten Sensors die Bewegung eines an dem Handhabungsteil
befestigten Auslöseelements zu erfassen und mittels einer Auswerteschaltung, die
auf von dem Sensor erzeugte Steuerimpulse anspricht, Datensignale zu ermitteln, die
die beim Training erbrachte Leistung repräsentieren. Die Daten werden auf einem Anzeigedisplay
der Auswerteschaltung angezeigt.
[0003] Zu den die Trainingsleistung repräsentierenden Daten gehört insbesondere auch die
Trainingszeit. Das Anzeigeinstrument sollte deshalb eine Zeitmeßeinrichtung umfassen,
die in Echtzeit die tatsächliche Trainingszeit abzüglich etwaiger Pausen, d.h. diejenige
Zeitspanne ermittelt, in welcher das Handhabungsteil tatsächlich bewegt wurde und
der Sensor Steuerimpulse abgibt.
[0004] Es könnte daran gedacht werden, eine beispielsweise durch Start- und Stoptasten bedienbare
Stoppuhr in dem Anzeigeinstrument vorzusehen. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß
beim Training die Stoppuhr fortlaufend bedient werden müßte.
[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein digitales Anzeigeinstrument für ein Körpertrainingsgerät
zu schaffen, welches die tatsächliche Trainingszeit selbsttätig ermittelt und darüber
hinaus sicherstellt, daß Meßfehler bei Inbetriebnahme des Körpertrainingsgeräts vermieden
werden.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das erfindungsgemäße
Anzeigeinstrument weist eine auf Steuerimpulse des Sensors ansprechende Steuereinrichtung
und eine im Start-Stop-Betrieb steuerbare Trainingszeit-Meßeinrichtung auf, deren
von dem Anzeigedisplay angezeigtes Signal die Trainingsechtzeit repräsentiert. Die
Trainingszeit-Meßeinrichtung wird durch die bei Trainingsbeginn auftretenden Steuerimpulse
gestartet. Die Steuereinrichtung stoppt die Trainingszeit-Meßeinrichtung, wenn innerhalb
eines Zeitintervalls vorgegebener Größe nach einem Steuerimpuls kein weiterer Steuerimpuls
folgt. Auf diese Weise wird die Trainingszeit nur dann gemessen, wenn das Handhabungsteil
mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, bei welcher die von dem Sensor erzeugten Steuerimpulse
mit einer Periode kürzer als das vorgegebene Zeitintervall aufeinanderfolgen. Die
Größe des vorgegebenen Zeitintervalls richtet sich nach der Art des Körpertrainingsgeräts
und ist beispielsweise bei einem Rudergerät entsprechend einer Mindest-Ruderschlagrate
von zehn Schlägen pro Minute bemessen.
[0007] Normalerweise wird das Handhabungsteil des Trainingsgeräts bewegt, während die trainierende
Person auf dem Gerät für das nachfolgende Training Platz nimmt. Um Meßfehler der Trainingszeit-Meßeinrichtung,
die durch diese anfängliche, oftmals unbeabsichtigte Bewegung hervorgerufen werden
könnten, zu verhindern, unterdrückt die Steuereinrichtung bei gestoppter Trainingszeit-Meßeinrichtung
eine vorbestimmte Anzahl Steuerimpulse, was zu einer durch die Zahl der unterdrückten
Steuerimpulse definierten Startverzögerung der Trainingszeit-Meßeinrichtung führt.
Anfängliche Steuerimpulse, wie sie beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Trainingsgeräts
auftreten können, lösen damit nicht die Trainingszeit-Meßeinrichtung aus. Der durch
die Startverzögerung eingeführte Meßfehler ist jedoch vernachlässigbar, da die Trainingszeit-Meßeinrichtung
um das von der Steuereinrichtung überwachte Zeitintervall über den letzten Steuerimpuls
hinaus nachläuft und damit stets kleiner als dieses Zeitintervall ist.
[0008] Die Auswerteschaltung umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Impulsraten-Meßeinrichtung,
deren von dem Anzeigedisplay angezeigtes Signal die Wiederholungsrate der Steuerimpulse
repräsentiert. Um zu verhindern, daß bei Trainingsbeginn ein durch die Inbetriebnahme
verfälschter Wert angezeigt wird, ist zweckmäßigerweise auch hier vorgesehen, daß
die Steuerschaltung bei gestoppter Trainingszeit-Meßeinrichtung eine vorbestimmte
Anzahl Steuerimpulse unterdrückt und so für eine Meßverzögerung sorgt.
[0009] Die Steuereinrichtung unterdrückt zweckmäßigerweise sowohl für die Trainingszeit-Meßeinrichtung
als auch die Impulsraten-Meßeinrichtung den jeweils ersten, auf die anfängliche oder
auch wiederholte Inbetriebnahme folgenden Steuerimpuls. Der Start der Trainingszeit-Meßeinrichtung
kann jedoch im Einzelfall auch nach dem Meßbeginn der Impulsraten-Meßeinrichtung liegen,
beispielsweise dann, wenn den von der Auswerteschaltung zu ermittelnden Daten Steuerimpulspaare
zugeordnet sind. So wird beispielsweise bei einem Rudergerät zur Vereinfachung der
Konstruktion nicht die Bewegung der Ruderhandgriffe überwacht, sondern die Bewegung
des bei einem solchen Gerät vorgesehenen Rollsitzes. Für jeden vollständigen Ruderschlag
erzeugt der Sensor allerdings zwei Steuerimpulse. Um die Ruderschlagzahl mit der Trainingszeit
in Übereinstimmung zu bringen, wird deshalb zweckmäßigerweise vorgesehen, daß zwar
die Impulsraten-Meßeinrichtung mit dem zweiten Steuerimpuls nach Trainingsbeginn zu
messen beginnt, die Trainingszeit-Meßeinrichtung und ggf. eine die Zahl von Ruderschlägen
zählende Zähleinrichtung jedoch erst mit dem dritten Steuerimpuls gestartet wird.
[0010] Zum Rücksetzen ermittelter Daten kann eine durch eine Rücksetztaste betätigbare Rücksetzeinrichtung
vorgesehen sein. Unbeabsichtigtes Löschen der Daten kann in diesem Zusammenhang verhindert
werden, wenn Vorkehrungen getroffen sind, daß die Rücksetztaste über eine vorbestimmte
Zeitspanne, beispielsweise zwei Sekunden oder länger, betätigt werden muß.
[0011] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Hierbei zeigt:
FIGUR 1 eine perspektivische Darstellung eines Rudergeräts mit einem erfindungsgemäßen,
digitalen Anzeigeinstrument;
FIGUR 2 eine Seitenansicht des Anzeigeinstruments;
FIGUR 3 eine Vorderansicht des Anzeigeinstruments;
FIGUR 4 ein Blockschaltbild des Anzeigeinstruments und
FIGUR 5 eine perspektivische Darstellung eines Heimfahrrads mit einem erfindungsgemäßen
digitalen Anzeigeinstrument ähnlich dem Anzeigeinstrument der Figuren 2 bis 4.
[0012] Das Rudergerät der Figur 1 hat einen durch Längsholme 1 und Querholme 3 gebildeten
Grundrahmen, an dem über Gelenke 5 zwei Rudergriffe 7 schwenkbar gelagert sind. Die
Schwenkbewegung der Rudergriffe 7 wird durch einstellbare, beispielsweise hydraulische
Bremseinrichtungen 9 mit vorgegebenem Widerstand gebremst. Auf den Längsholmen 1
ist ein Rollsitz 11 verschiebbar geführt. Für das Training setzt sich die trainierende
Person auf den Rollsitz 11 und stützt sich mit den Füßen an Fußplatten 13 ab, während
sie die Rudergriffe 7 bewegt. Mit jedem Ruderschlag führt der Rollsitz 11 hierbei
eine Hin- und Herbewegung aus.
[0013] An dem Grundrahmen ist ein digitales Anzeigeinstrument 15 in Sichtweite der trainierenden
Person angebracht. Das Anzeigeinstrument hat eine nachfolgend noch näher erläuterte
Auswerteschaltung, die über ein Kabel 17 mit einem an einem der Längsholme 1 angebrachten
Sensor 19 verbunden ist. Der Sensor 19 ist als Magnetfeldsensor, beispielsweise als
Reed-Schalter ausgebildet und spricht auf das Vorbeibewegen eines an dem Rollsitz
angebrachten Magnets 21 an. Sowohl bei der Hinbewegung des Rollsitzes 11 als auch
bei seiner Rückbewegung erzeugt der auf den Magnet 21 ansprechende Sensor 19 einen
Steuerimpuls. Die Auswerteschaltung des Anzeigeinstruments spricht auf die Steuerimpulse
an und ermittelt abhängig von den Steuerimpulsen die Gesamtzahl ausgeführter Ruderschläge,
die momentane Ruderschlagfrequenz bzw. Ruderschlagrate und die tatsächliche Trainingszeit
abzüglich etwaiger Pausen. Diese Daten werden an einem Anzeigedisplay 23 des Anzeigeinstruments
15 numerisch angezeigt.
[0014] Die Figuren 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Anzeigeinstruments, welches abnehmbar
in einem seinerseits an dem Grundrahmen des Rudergeräts befestigten Winkelhalter 25
gehalten ist. Das Anzeigeinstrument 15 hat hierzu auf der Außenseite seines Gehäuses
27 Nuten 29, in die an dem Winkelhalter 25 angeformte Rippen 31 eingreifen. Wie Figur
2 zeigt, hat das Gehäuse 27 mehrere Sätze solcher Nuten 29, um bei einer nachträglichen
Ausrüstung des Rudergeräts mit dem Anzeigeinstrument in der Anordnung des Winkelhalters
25 freie Wahl zu haben. Figur 3 zeigt, daß das Anzeigeinstrument auf seiner Vorderseite
eine Rücksetztaste 33 hat, über die sämtliche anzuzeigenden Daten gelöscht werden
können.
[0015] Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild der Auswerteschaltung des Anzeigeinstruments 15.
Die Auswerteschaltung erlaubt die selbsttätige Ermittlung der tatsächlichen Trainingszeit
abzüglich etwaiger Pausen. Hierzu ist eine Trainingszeit-Meßeinrichtung 35 mit einem
periodische Taktimpulse einer Taktschaltung 37 zählenden Zähler 39 vorgesehen, dessen
Zählinhalt ein Maß für die in Echtzeit abgelaufene Trainingszeit ist und in einem
Anzeigefeld 41 des Anzeigedisplays 23 (Figur 1) angezeigt wird. Die Trainingszeit-Meßeinrichtung
35 ist im Start-Stop-Betrieb steuerbar und wird durch einen an einem Starteingang
43 der Taktschaltung 37 zugeführten Steuerimpuls des auf den Magnet 21 ansprechenden
Sensors 19 gestartet. Eine auf die Steuerimpulse des Sensors 19 ansprechende Abschalteeinrichtung
45 (beispielsweise in Form eines durch die Steuerimpulse retriggerbaren Monoflops)
liefert an einen Stopeingang 47 der Taktschaltung 37 ein Stopsignal, wenn innerhalb
einer vorbestimmten Zeitspanne ΔT seit dem jeweils zuletzt aufgetretenen Steuerimpuls
kein weiterer Steuerimpuls nachfolgt. Die Zeitspanne ΔT definiert eine vorbestimmte
Mindest-Ruderschlagrate. Für eine Mindest-Ruderschlagrate von zehn Schlägen pro Minute
müssen die sowohl bei der Hin- als auch der Herbewegung des Rollsitzes 11 (Figur 1)
erzeugten Steuerimpulse in einer Zeitspanne ΔT von weniger als drei Sekunden aufeinanderfolgen.
Die Trainingszeit-Meßeinrichtung 35 wird damit gestoppt, wenn nicht oder mit einer
Rate kleiner als die Mindest-Ruderschlagrate gerudert wird.
[0016] Um auf dem Rudergerät nach Figur 1 Platz nehmen zu können, muß die trainierende Person
den Rollsitz 11 in aller Regel in eine seiner Endlagen bringen. Um zu verhindern,
daß hierbei von dem Sensor 19 erzeugte Steuerimpulse bereits die Trainingszeit-Meßeinrichtung
35 starten, werden die Steuerimpulse dem Starteingang 43 über eine Unterdrückungseinrichtung
49, beispielsweise in Form eines Schieberegisters, zugeführt. Das Schieberegister
49 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Stufen, wobei der Starteingang 43
an die dritte Stufe angeschlossen ist. Das Schieberegister 49 wird durch Stopsignale
der Abschalteinrichtung 45 gelöscht, so daß bei Trainingsaufnahme die von dem Sensor
19 erzeugten Steuerimpulse schrittweise im Takt der erzeugten Steuerimpulse durch
das Schieberegister 49 wandern müssen, bevor sie am Ausgang der dritten Stufe erscheinen
und die Trainingszeit-Meßeinrichtung 35 starten können. Das Schieberegister 49 unterdrückt
damit die ersten beiden Steuerimpulse. Während der erste unterdrückte Steuerimpuls
durch eine unbeabsichtigte Bewegung des Rollsitzes 11 hervorgerufen sein kann, wird
durch den Start mittels des dritten Steuerimpulses sichergestellt, daß bereits eine
vollständige Hin- und Herbewegung des Rollsitzes 11 stattgefunden hat und dementsprechend
ein erster vollständiger Ruderschlag.
[0017] Die Auswerteschaltung ermittelt weitere, die Trainingsleistung repräsentierende
Daten. Zur Ermittlung der Gesamtruderschlagzahl ist ein Zähler 51 vorgesehen, der
über eine Teilerschaltung 53 jeden zweiten am Ausgang der zweiten Stufe des Schieberegisters
49 auftretenden Steuerimpuls des Sensors 19 zählt. Der Zählinhalt des Zählers 51 repräsentiert
die Gesamtschlagzahl und wird in einem Anzeigefeld 55 des Anzeigedisplays 23 (Figur
1) numerisch angezeigt. Da dem Teiler 53 nach Aufnahme der Ruderbewegung bereits der
zweite Steuerimpuls zugeführt wird, zählt der Zähler 51 synchron mit dem Start der
Trainingszeit-Meßeinrichtung 35 den dritten Steuerimpuls als ersten Ruderschlag. Der
Zähler 51 zählt damit Steuerimpulspaare entsprechend der mit jedem Ruderschlag ausgeführten
Hin- und Herbewegung des Rollsitzes 11.
[0018] Die Auswerteschaltung ermittelt zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen
sowohl während der Hinbewegung als auch während der Rückbewegung des Rollsitzes 11
das dazu erforderliche Zeitintervall mittels eines periodische Taktimpulse einer Taktschaltung
57 zählenden Zählers 59. Der Zählvorgang wird durch an einem Steuereingang 61 zugeführte
Steuerimpulse des Sensors 19 gesteuert. Die Steuerimpulse setzen den Zähler 59 zurück,
nachdem sein das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen repräsentierender
Inhalt in eine Recheneinrichtung 63 übernommen ist, die ihn in einen mathematisch
invertierten, die momentane Ruderschlagrate repräsentierenden Wert umrechnet. Der
Wert der Ruderschlagrate wird in einem Anzeigefeld 65 des Anzeigedisplays 23 (Figur
1) angezeigt. Die durch das Schieberegister 49 gebildete Unterdrückungseinrichtung
unterdrückt bei Trainingsbeginn jeweils den ersten Steuerimpuls, womit die Berechnung
der Ruderschlagrate mit dem jeweils zweiten Steuerimpuls beginnt und beim dritten
Steuerimpuls bereits der erste Ergebniswert der Ruderschlagrate zugleich mit dem
ersten Ergebniswert der Gesamtschlagzahl in das Anzeigedisplay 23 übernommen werden
kann.
[0019] Sinkt die Ruderschlagrate unter die durch die Abschalteinrichtung 45 festgelegte
Mindest-Schlagrate ab, so wird nicht nur die Trainingszeit-Meßeinrichtung 35 gestoppt,
sondern auch über einen Steuereingang 67 des die Ruderschlagrate numerisch anzeigenden
Anzeigefelds 65 der Ruhewert, d.h. die Rate Null, angezeigt.
[0020] Das Schieberegister 49 und die Zähler 39, 51 und 59 sind mittels einer durch die
Rücksetztaste 33 betätigbaren Rücksetzeinrichtung 69 rücksetzbar. Die Rücksetzeinrichtung
69 erzeugt ein Rücksetzsignal R, wenn die Rücksetztaste 33 für eine vorbestimmte Zeitspanne
von beispielsweise zwei Sekunden betätigt wird. Die Überwachung der vorbestimmten
Zeitspanne durch die Rücksetzeinrichtung 69 verhindert unbeabsichtigtes Löschen der
in den Zählern 39, 51, 59 gespeicherten Daten.
[0021] Die vorstehend erläuterte Auswerteschaltung ist aus diskreten Bauelementen aufgebaut.
Es versteht sich jedoch, daß die Auswerteschaltung auch durch einen Mikroprozesser
mit einem in gleicher Weise wirkenden Programm realisiert sein kann.
[0022] Figur 5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel eines digitalen Anzeigeinstruments
15a in Verbindung mit einem Heimfahrrad bzw. Ergometer, bei welchem eine nicht näher
dargestellte Bremseinrichtung über Tret kurbeln 71 angetrieben wird. Die Tretkurbeln
71 sind in üblicher Weise an einem mit einem Sitz 73 versehenen Grundrahmen 75 drehbar
gelagert. Eine der Tretkurbeln 71 trägt einen Magnet 77, der bei der Kurbelbewegung
an einem über ein Kabel 79 mit einer nicht näher dargestellten Auswerteschaltung
des Instruments 15a verbundenen Magnetfeldsensor 81 vorbeibewegt wird. Der Magnetfeldsensor
81 ist an dem Grundrahmen 75 befestigt und erzeugt Steuerimpulse, auf die die Auswerteschaltung
anspricht, wie dies vorstehend anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert wurde. Insbesondere
umfaßt die Auswerteschaltung eine selbsttätig startende und stoppende Trainingszeit-Meßeinrichtung
und eine die Steuerimpulsrate und damit die Pedaldrehzahl ermittelnde weitere Meßeinrichtung.
Die beiden genannten Einrichtungen können die anhand der Figur 4 erläuterte Schaltung
haben. Um unbeabsichtigtes Starten der Trainingszeit-Meßeinrichtung zu verhindern,
ist ebenfalls eine Einrichtung zur Unterdrückung des bei Trainingsbeginn erzeugten
ersten Steuerimpulses vorgesehen.
1. Digitales Anzeigeinstrument für ein Körpertrainingsgerät, an dessen Grundrahmen
(1, 3; 75) ein beim Trainingsgebrauch zu bewegendes Handhabungsteil (7, 11; 71) beweglich
geführt ist, mit einem an dem Handhabungsteil (7, 11; 71) zu befestigenden Sensorauslöseelement
(21; 77) und einem relativ zu dem Grundrahmen (1, 3; 75) ortsfest zu montierenden,
auf das Vorbeibewegen des Auslöseelements (21; 77) durch Erzeugung eines Steuerimpulses
ansprechenden Sensor (19; 81), mit einer auf die Steuerimpulse ansprechenden Auswerteschaltung
und mit einem Signale der Auswerteschaltung anzeigenden Anzeigedisplay (23),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung eine auf Steuerimpulse des Sensors (21; 81) ansprechende
Steuereinrichtung (45, 49) und eine im Start-Stop-Betrieb steuerbare Trainingszeit-Meßeinrichtung
(35) aufweist, deren von dem Anzeigedisplay (23) angezeigtes Signal die Trainingsechtzeit
repräsentiert,
daß die Trainingszeit-Meßeinrichtung (35) für den Start auf die Steuerimpulse anspricht,
daß die Steuereinrichtung (45, 49) die Trainingszeit-Meßeinrichtung (35) stoppt,
wenn innerhalb eines Zeitintervalls vorgegebener Größe nach einem Steuerimpuls kein
weiterer Steuerimpuls folgt und daß die Steuereinrichtung (45, 49) bei gestoppter
Trainingszeit-Meßeinrichtung (35) eine vorbestimmte Anzahl Steuerimpulse zur Startverzögerung
unterdrückt.
2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung
eine Impulsraten-Meßeinrichtung (57, 59, 63) aufweist, deren von dem Anzeigedisplay
(23) angezeigtes Signal die Wiederholungsrate der Steuerimpulse repräsentiert und
daß die Steuerschaltung (45, 49) bei gestoppter Trainingszeit-Meßeinrichtung (35)
eine vorbestimmte Anzahl von dem Sensor (19; 81) erzeugter Steuerimpulse zur Impulsraten-Meßverzögerung
unterdrückt.
3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(45, 49) den jeweils ersten Steuerimpuls sowohl für die Trainingszeit-Meßeinrichtung
(35) als auch die Impulsraten-Meßeinrichtung (57, 59, 63) unterdrückt.
4. Anzeigeinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(45, 49) den zweiten Steuerimpuls für die Trainingszeit-Meßeinrichtung (35), nicht
jedoch für die Impulsraten-Meßeinrichtung (57, 59, 63) unterdrückt.
5. Anzeigeinstrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Körpertrainingsgerät als Rudergerät ausgebildet ist, an dessen beweglich geführtem
Sitz (11) das Sensorauslöseelement (21) angebracht ist.
6. Anzeigeinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung
eine Impulszähleinrichtung (51, 53) aufweist, deren von dem Anzeigedisplay (23) angezeigtes
Signal die Anzahl der Steuerimpulspaare repräsentiert, die auf die vorbestimmte Anzahl
der von der Steuereinrichtung (45, 49) unterdrückten Steuerimpulse folgt.
7. Anzeigeinstrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Körpertrainingsgerät als Heimfahrrad ausgebildet ist, an dessen Tretkurbel
(71) das Sensorauslöseelement (77) angebracht ist.
8. Anzeigeinstrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung eine Rücksetzeinrichtung (33, 69) aufweist, die auf die
während eines Zeitintervalls vorbestimmter Größe ununterbrochene Betätigung einer
Rücksetztaste (33) anspricht und sämtliche, dem Anzeigedisplay (23) Signale zur Anzeige
liefernde Einrichtungen (35; 51, 53; 59, 57, 63) zurücksetzt.