專利名稱：數(shù)顯式電子背力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)顯式電子背力計(jì)，更準(zhǔn)確地說(shuō)，涉及一種使用傳感器來(lái)檢測(cè)人體背力的數(shù)顯式電子背力計(jì)。
眾所周知，背力的大小是衡量人體體質(zhì)狀況重要指標(biāo)之一。目前，使用的背力計(jì)多為機(jī)械式背力計(jì)，其精度遠(yuǎn)不能滿足需要，而且這種背力計(jì)隨著使用次數(shù)的增加，其機(jī)械結(jié)構(gòu)由于金屬疲勞而產(chǎn)生形變，因此檢測(cè)精度也就不斷降低。
本實(shí)用新型就是為克服現(xiàn)有背力計(jì)的上述缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的，其目的在于提供一種測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)，讀取直觀方便的數(shù)顯式電子背力計(jì)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種數(shù)顯式電子背力計(jì)技術(shù)方案是它包括底座，拉鏈和連接于該拉鏈的手柄，還具有一個(gè)鉸鏈裝置，所述鉸鏈裝置固定于所述底座上；一個(gè)測(cè)力傳感器，所述測(cè)力傳感器的下部與所述鉸鏈裝置聯(lián)接，而其上部與所述拉鏈聯(lián)接；一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，安裝于所述底座內(nèi)；以及一個(gè)顯示裝置，與所述單片機(jī)系統(tǒng)連接。
當(dāng)被測(cè)者腳踏底座，伸直雙手，握住手柄拉起時(shí)，具有框架結(jié)構(gòu)的測(cè)力傳感器受力的作用，該力使框架上兩端固支的梁形變。于是貼在框架上的應(yīng)變片隨之產(chǎn)生變形，從而改變應(yīng)片的電阻值，根據(jù)所受的力與電阻值變化的線性關(guān)系，通過(guò)數(shù)字顯示裝置而可以直接讀出背力的大小。
根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)顯式電子背力計(jì)，采用了測(cè)力傳感器，直接將該傳感器所受外力變形而轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓變化，放大后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，由數(shù)顯裝置顯示出來(lái)并能保持最大值。由于傳感器的靈敏度高，數(shù)顯裝置讀取方便直觀，所以，本裝置具有測(cè)量精度高，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
下面，通過(guò)結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容，將使本實(shí)用新型的其它目的和優(yōu)點(diǎn)變得更清楚，各附圖中

圖1a、1b、1c、1d和1e分別示出本實(shí)用新型的數(shù)顯式電子背力計(jì)結(jié)構(gòu)的示意正視圖、側(cè)視圖、俯視圖、仰視圖及拉鏈?zhǔn)直鷪D；圖2是圖1所示數(shù)顯式電子背力計(jì)的第1種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖3是該背力計(jì)的第2種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖4是該背力計(jì)的第3種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖5是該背力計(jì)的第4種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖6是該背力計(jì)的第5種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖7是傳感器受力下兩端固支梁的力矩分布圖；圖8是由電阻應(yīng)變片組成電橋的應(yīng)力測(cè)量等效電路；圖9是數(shù)顯式電子背力計(jì)的第6種傳感器結(jié)構(gòu)圖；圖10是由電阻和應(yīng)變片組成電橋的應(yīng)力測(cè)量等效電路。
下面，首先參照?qǐng)D1a、圖1b、圖1c、1d和1e，說(shuō)明本實(shí)用新型的數(shù)顯式電子背力計(jì)的整體結(jié)構(gòu)。如圖1a、1b和1d所示，本數(shù)顯式電子背力計(jì)包括底座1、測(cè)力傳感器3、鉸鏈裝置4、拉鏈和手柄9。
底座1是一個(gè)正方形扁盒，如圖1c和1d所示。在該底座1內(nèi)安裝有單片機(jī)系統(tǒng)，而其上設(shè)置有觸摸開(kāi)關(guān)5和顯示裝置6。另外，在底座1的底部設(shè)有電池盒8，其側(cè)面設(shè)有電源接插頭7。還有，本背力計(jì)的顯示裝置設(shè)于底板上，如圖1c所示，被測(cè)者可直接觀察測(cè)試結(jié)果。
測(cè)力傳感器3下部具有伸出桿31與該底座1上的鉸鏈裝置4相聯(lián)接，以便隨著被測(cè)試者拉動(dòng)手柄而改變傳感器3的平面方向，使之與拉力方向一致。該測(cè)力傳感器3上部具有一端帶有螺紋的掛鉤32。該掛釣32與拉鏈的鏈條10的環(huán)節(jié)相扣接，并且鏈條10上設(shè)有手柄9，以便被測(cè)試者拉動(dòng)手柄發(fā)力。將該掛鉤32扣在鏈條10的不同環(huán)節(jié)上，就可以調(diào)整鏈條10的長(zhǎng)度，以適應(yīng)被測(cè)試者的身材需要，使背力發(fā)揮達(dá)到最佳狀態(tài)。
測(cè)力傳感器3采用矩形框架結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示。該測(cè)力傳感器3的矩形結(jié)構(gòu)件是由條形狀上橫梁11和U-形下橫梁12，其兩端用螺栓13、14連接而成。但是，該框架也可作成整體式，而不用上述組合結(jié)構(gòu)件。該U-形下橫梁12可以具有凸臺(tái)17，如圖2所示，而且這種結(jié)構(gòu)件中的上橫梁11和U-形下橫梁12的中部，都分別具有螺孔15、16。該螺孔15、16兩側(cè)的外表面貼有電阻應(yīng)變片21、22、23、和24。
當(dāng)上橫梁11剛度較小時(shí)，也可用有凸臺(tái)的橫梁，作為受力傳感器的一臂。
并且，該測(cè)力傳感器采用矩形框架結(jié)構(gòu)，也可以如圖4所示。該測(cè)力傳感器的矩形結(jié)構(gòu)是由條形狀上橫梁11、下橫梁12′和兩個(gè)墊塊18，其兩端用螺栓13、14連接而成。不過(guò)該下橫梁12′的中心孔兩側(cè)設(shè)有啞鈴型的內(nèi)孔。當(dāng)然，下橫梁12′和兩個(gè)墊塊18的結(jié)合也可以如圖2或3一樣的U-形下橫梁，或具有凸臺(tái)的橫梁，只要上邊設(shè)有兩個(gè)啞鈴型的內(nèi)孔就行。同樣，上橫梁11和下橫梁12′的中部，都分別具有螺孔15、16。該螺孔16兩側(cè)啞鈴型孔的外表面貼有電阻應(yīng)變片21、22、23、和24。
并且，該測(cè)力傳感器采用矩形框架結(jié)構(gòu)，也可以如圖5所示。該測(cè)力傳感器具有S型的彈性體構(gòu)件。該S型構(gòu)件的上橫梁中心設(shè)有螺紋孔15，其下橫梁的中心設(shè)有與螺紋孔15同心的螺紋孔16。另外，該S型構(gòu)件的中間橫梁的兩側(cè)分別粘貼電阻應(yīng)變片21、22、23和24。
另外，該S型彈性體構(gòu)件的中間橫梁上也可以設(shè)置啞鈴型的內(nèi)孔(圖內(nèi)未示出)，以便增加傳感器的靈敏度。這時(shí)，可在對(duì)應(yīng)啞鈴孔的一個(gè)外側(cè)，分別設(shè)置四個(gè)電阻應(yīng)變片。
并且，該測(cè)力傳感器采用矩形框架結(jié)構(gòu)，也可以如圖6所示。該測(cè)力傳感器具有外方內(nèi)圓孔型的彈性體構(gòu)件。該外方內(nèi)圓孔型構(gòu)件的拱形上橫梁和拱形下橫梁的中心分別設(shè)有螺紋孔15和16。另外，該構(gòu)件的拱形左、右支架的兩側(cè)分別粘貼電阻應(yīng)變片21、22、23和24。
如上圖2～圖6所示的測(cè)力傳感器的受力狀態(tài)，可簡(jiǎn)化為兩端固支梁的力矩分布的情況，如圖7所示，而圖8為由電阻應(yīng)變片組成電橋的應(yīng)力測(cè)量等效電路。
并且，該測(cè)力傳感器采用矩形框架結(jié)構(gòu)，也可以如圖9所示。該測(cè)力傳感器還可以具有e型的彈性體構(gòu)件。該e型彈性體構(gòu)件的中間橫梁和下橫梁部分的中心設(shè)有螺紋孔16、16′。另外，該構(gòu)件的上橫梁設(shè)有開(kāi)孔15的一個(gè)側(cè)面上粘貼有兩個(gè)電阻應(yīng)變片1、2。因此，在組成測(cè)試橋式電路時(shí)，另外兩個(gè)橋臂可加上兩個(gè)固定電阻，如圖10所示。
在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，被測(cè)試者兩腳踏在底座1上，用手握住手柄9，雙臂伸直，上身前傾約30°。當(dāng)手用力拉著手柄9向上時(shí)，由于測(cè)力傳感器3與其它部件采用鉸鏈4聯(lián)接，拉力通過(guò)鏈條10作用到測(cè)力傳感器3上，框架受力后，應(yīng)變片產(chǎn)生相應(yīng)的變形，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓變化?，F(xiàn)有技術(shù)中通常，將輸出的電壓加以放大，經(jīng)A/D換變，再經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理，最后在顯示裝置的屏幕上顯示背力值，即以牛頓，或公斤為單位的力。
根據(jù)本實(shí)用新型的數(shù)顯式電子背力計(jì)，采用了測(cè)力傳感器，直接將所受外力的應(yīng)變，相應(yīng)地輸出電壓變化量，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由數(shù)顯裝置顯示出來(lái)并能保持最大值。由于傳感器的靈敏度高，數(shù)顯裝置讀取方便直觀，所以，本裝置具有測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)，讀取直觀方便的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的上述實(shí)施例，是用于詳細(xì)揭示本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和內(nèi)容，而不是本實(shí)用新型僅僅局限于此。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，對(duì)此還可以作出各種各樣的修改、變換和改變，而這些都不應(yīng)認(rèn)為已經(jīng)脫離了本發(fā)明的構(gòu)思范圍。本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由附隨的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求1.一種數(shù)顯式電子背力計(jì)，包括底座，拉鏈和連接于該拉鏈的手柄，其特征是還具有一個(gè)鉸鏈裝置，所述鉸鏈裝置固定于所述底座上；一個(gè)測(cè)力傳感器，所述測(cè)力傳感器的下部與所述鉸鏈裝置聯(lián)接，而其上部與所述拉鏈聯(lián)接；一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，安裝于所述底座內(nèi)；以及一個(gè)顯示裝置，與所述單片機(jī)系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器的下部具有伸出桿，通過(guò)所述伸出桿與所述鉸鏈裝置相聯(lián)接；和所述測(cè)力傳感器的上部具有掛鉤，通過(guò)所述掛鉤與所述拉鏈的鏈條環(huán)節(jié)相扣接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器是矩形框架結(jié)構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述矩形框架結(jié)構(gòu)件是由條形狀上橫梁和U-形下橫梁，由螺栓連接而成，所述上橫梁和U-形下橫梁上分別貼有兩個(gè)電阻應(yīng)變片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器的所述矩形框架結(jié)構(gòu)件是由條形狀上橫梁和U下橫梁以及兩個(gè)墊塊，由螺栓連接而成，所述下橫梁上設(shè)有啞鈴型的內(nèi)孔，所述啞鈴型的內(nèi)孔的一側(cè)分別貼有兩個(gè)電阻應(yīng)變片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器的所述矩形框架結(jié)構(gòu)件呈S型彈性體構(gòu)件，所述S型彈性體構(gòu)件的中間橫梁的兩側(cè)分別貼有兩個(gè)電阻應(yīng)變片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器的所述矩形框架結(jié)構(gòu)件呈外方內(nèi)圓孔型的彈性體構(gòu)件，所述外方內(nèi)圓孔型彈性體構(gòu)件的左、右支架的兩側(cè)分別貼有兩個(gè)電阻應(yīng)變片。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式電子背力計(jì)，其特征是所述測(cè)力傳感器的所述矩形框架結(jié)構(gòu)件呈e型的彈性體構(gòu)件，所述e型彈性體構(gòu)件的上橫梁具有中心孔，該孔的兩側(cè)分別貼有一個(gè)電阻應(yīng)變片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)顯式電子背力計(jì),它包括底座,拉鏈和連接于該拉鏈的手柄,還具有一個(gè)鉸鏈裝置,所述鉸鏈裝置固定于所述底座上;一個(gè)測(cè)力的傳感器,所述測(cè)力傳感器的下部與所述鉸鏈裝置聯(lián)接,而其上部與所述拉鏈聯(lián)接;一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng),安裝于所述底座內(nèi);以及一個(gè)顯示裝置,與所述單片機(jī)系統(tǒng)連接。本裝置具有測(cè)量精度高,使用壽命長(zhǎng),讀取直觀方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L1/20GK2401885SQ0020132
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期2000年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月1日
發(fā)明者張如一, 趙東紅 申請(qǐng)人:趙東紅