本技術(shù)涉及跑步機(jī)，具體涉及一種跑步機(jī)及其安全控制電路。

背景技術(shù)：

1、電動跑步機(jī)作為一種不受天氣影響，可以方便地通過調(diào)節(jié)速度、坡度控制運(yùn)動強(qiáng)度的有氧健身器材，越來越多進(jìn)入家庭，滿足居家健身運(yùn)動需求。但電動跑步機(jī)作為一種人被動運(yùn)動的健身器材，存在一定的安全隱患，特別是在家庭環(huán)境下，沒有教練專業(yè)評估指導(dǎo)運(yùn)動強(qiáng)度、監(jiān)控跑步過程，經(jīng)常發(fā)生運(yùn)動強(qiáng)度過大、運(yùn)動強(qiáng)度過小、跑姿不正確、身體狀態(tài)不佳等情況引起運(yùn)動效果不良或運(yùn)動傷害；雖然也有一些公開的技術(shù)有事先評測運(yùn)動能力而制定跑步方案，過程通過心率監(jiān)控自動調(diào)整跑步速度、坡度，解決運(yùn)動強(qiáng)度控制的問題；但是這些技術(shù)存在片面性，因為運(yùn)動心率體現(xiàn)的只是身體對運(yùn)動強(qiáng)度內(nèi)在狀態(tài)的反應(yīng)，并不是身體狀態(tài)的的全面反饋，在評測過程或執(zhí)行運(yùn)動方案過程的自動調(diào)節(jié)運(yùn)動強(qiáng)度中存在一定風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于提供一種跑步機(jī)及其安全控制電路，它能夠?qū)崟r監(jiān)測用戶跑姿動態(tài)參數(shù)，在保證運(yùn)動效果時，同時最大限度保證運(yùn)動安全性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

3、跑步機(jī)安全控制電路，用于控制驅(qū)動跑步機(jī)跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，該安全控制電路包括單片機(jī)、第一電機(jī)驅(qū)動電路、脈動電流采集電路和平均電流采集電路，所述第一電機(jī)的正極電連接有采樣電阻，所述采樣電阻的另一端通過第一電機(jī)驅(qū)動電路電連接單片機(jī)，所述脈動電流采集電路和平均電流采集電路并聯(lián)連接在第一電機(jī)正極和采樣電阻之間且所述脈動電流采集電路的輸出端和平均電流采集電路的輸出端均電連接單片機(jī)；所述脈動電流采集電路包括程控增益放大器，所述平均電流采集電路的輸出端還電連接程控增益放大器。

4、優(yōu)選地，所述第一電機(jī)驅(qū)動電路包括第一電機(jī)控制電路和第一功率管，所述第一電機(jī)控制電路電連接單片機(jī)，所述第一功率管的柵極電連接在第一電機(jī)控制電路的輸出端，所述第一功率管的發(fā)射極電連接采樣電阻，所述第一功率管的集電極和發(fā)射極之間還電連接有電阻器和電容器。

5、優(yōu)選地，所述第一電機(jī)驅(qū)動電路還包括電機(jī)保護(hù)電路，所述電機(jī)保護(hù)電路包括濾波電阻、第三電容和兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管，所述濾波電阻和第三電容的一端并聯(lián)連接在第一電機(jī)的負(fù)極，所述濾波電阻和第三電容的另一端并聯(lián)連接在第一電機(jī)的正極，兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管的正極電連接第一電機(jī)的負(fù)極，兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管的負(fù)極通過采樣電阻電連接至第一電機(jī)的正極。

6、優(yōu)選地，所述脈動電流采集電路還包括第一電阻和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一電阻電連接在采樣電阻和第一電機(jī)正極之間而第一電阻的另一端電連接所述程控增益放大器，所述程控增益放大器的輸出端電連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接單片機(jī)的輸入端。

7、優(yōu)選地，所述平均電流采集電路包括依次連接的第二電阻、第三電阻、第一電容、第一放大器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第二電阻的一端電連接在采樣電阻和第一電機(jī)正極之間，所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接單片機(jī)的輸入端和程控增益放大器。

8、優(yōu)選地，該安全控制電路還包括電壓比較電路，所述電壓比較電路包括比較器、第四電阻、第五電阻、可變電阻，所述第四電阻與第一放大器輸出端和比較器的輸入端電連接，所述第五電阻和可變電阻的共同端電連接比較器的另一輸入端，所述可變電阻另一端接地，所述比較器輸出端與繼電器驅(qū)動電路電連接，所述繼電器驅(qū)動電路電連接繼電器的線圈，所述繼電器的常開觸點電連接在電源電路和整流橋的交流輸入端之間。

9、優(yōu)選地，該安全控制電路還包括電壓采集電路，所述電壓采集電路包括第六電阻、第七電阻、第二電容、穩(wěn)壓二極管和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的輸入端電連接，所述第六電阻的一端電連接第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器而另一端電連接第一電機(jī)的負(fù)極，所述第二電容、第七電阻和穩(wěn)壓二極管的一端并聯(lián)連接在第六電阻和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，所述第二電容、第七電阻和穩(wěn)壓二極管的另一端均接地。

10、本實用新型還提供一種跑步機(jī)，包括上述安全控制電路。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

12、本實用新型在第一電機(jī)的正極連接采樣電阻并在第一電機(jī)正極和采樣電阻之間并聯(lián)連接有脈動電流采集電路和平均電流采集電路，平均電流采集電路的輸出端連接單片機(jī)和脈動電流采集電路中的程控增益放大器，平均電流數(shù)據(jù)采集電路自動調(diào)節(jié)其脈動電流數(shù)據(jù)采集電路的增益，保證準(zhǔn)確采集運(yùn)動腳步觸地脈動電流數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測跑步表現(xiàn)狀態(tài)，在異常狀態(tài)及時調(diào)整跑步帶速度直至停止，以達(dá)到執(zhí)行跑步運(yùn)動方案的安全性。

13、本實用新型的平均電流采集電路將采集和轉(zhuǎn)換得到所述第一電機(jī)的平均電流數(shù)據(jù)，輸送到程控增益放大器的控制輸入端和所述單片機(jī)的輸入端：當(dāng)所述平均電流數(shù)據(jù)大時，所述程控增益放大器的增益自動降低；當(dāng)所述平均電流數(shù)據(jù)小時，所述程控增益放大器的增益自動升高。如此通過自動升降所述程控增益放大器的增益，使得采集的所述第一電機(jī)的脈動電流產(chǎn)生的電壓降在所述程控增益放大器的線性區(qū)間放大，高保真地體現(xiàn)跑步機(jī)上用戶腳步起落的脈動電流趨勢，并通過所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為脈動電流數(shù)據(jù)輸入到所述單片機(jī)，所述單片機(jī)結(jié)合脈動電流數(shù)據(jù)和所述平均電流數(shù)據(jù)獲得左腳和右腳交替的腳步實時觸地時長、沖擊力峰值、步頻、騰空時長等跑姿動態(tài)參數(shù)，當(dāng)跑步左腳和右腳的實時參數(shù)差值超過預(yù)設(shè)閥值時判定為異常腳步，當(dāng)累計的異常腳步數(shù)量超過預(yù)設(shè)值時判斷為跑步狀態(tài)異常，即用戶體能不適跟不上跑步機(jī)運(yùn)行節(jié)奏，此時降低跑步機(jī)第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此保證用戶在安全運(yùn)動狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.跑步機(jī)安全控制電路，用于控制驅(qū)動跑步機(jī)跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)的第一電機(jī)，其特征在于：該安全控制電路包括單片機(jī)、第一電機(jī)驅(qū)動電路、脈動電流采集電路和平均電流采集電路，所述第一電機(jī)的正極電連接有采樣電阻，所述采樣電阻的另一端通過第一電機(jī)驅(qū)動電路電連接單片機(jī)，所述脈動電流采集電路和平均電流采集電路并聯(lián)連接在第一電機(jī)正極和采樣電阻之間且所述脈動電流采集電路的輸出端和平均電流采集電路的輸出端均電連接單片機(jī)；所述脈動電流采集電路包括程控增益放大器，所述平均電流采集電路的輸出端還電連接程控增益放大器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述第一電機(jī)驅(qū)動電路包括第一電機(jī)控制電路和第一功率管，所述第一電機(jī)控制電路電連接單片機(jī)，所述第一功率管的柵極電連接在第一電機(jī)控制電路的輸出端，所述第一功率管的發(fā)射極電連接采樣電阻，所述第一功率管的集電極和發(fā)射極之間還電連接有電阻器和電容器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述第一電機(jī)驅(qū)動電路還包括電機(jī)保護(hù)電路，所述電機(jī)保護(hù)電路包括濾波電阻、第三電容和兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管，所述濾波電阻和第三電容的一端并聯(lián)連接在第一電機(jī)的負(fù)極，所述濾波電阻和第三電容的另一端并聯(lián)連接在第一電機(jī)的正極，兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管的正極電連接第一電機(jī)的負(fù)極，兩個續(xù)流快速恢復(fù)二極管的負(fù)極通過采樣電阻電連接至第一電機(jī)的正極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述脈動電流采集電路還包括第一電阻和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一電阻電連接在采樣電阻和第一電機(jī)正極之間而第一電阻的另一端電連接所述程控增益放大器，所述程控增益放大器的輸出端電連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接單片機(jī)的輸入端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)置于單片機(jī)內(nèi)部或外置于單片機(jī)外部。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述平均電流采集電路包括依次連接的第二電阻、第三電阻、第一電容、第一放大器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第二電阻的一端電連接在采樣電阻和第一電機(jī)正極之間，所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接單片機(jī)的輸入端和程控增益放大器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)置于單片機(jī)內(nèi)部或外置于單片機(jī)外部。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：該安全控制電路還包括電壓比較電路，所述電壓比較電路包括比較器、第四電阻、第五電阻、可變電阻，所述第四電阻與第一放大器輸出端和比較器的輸入端電連接，所述第五電阻和可變電阻的共同端電連接比較器的另一輸入端，所述可變電阻另一端接地，所述比較器輸出端與繼電器驅(qū)動電路電連接，所述繼電器驅(qū)動電路電連接繼電器的線圈，所述繼電器的常開觸點電連接在電源電路和整流橋的交流輸入端之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跑步機(jī)安全控制電路，其特征在于：該安全控制電路還包括電壓采集電路，所述電壓采集電路包括第六電阻、第七電阻、第二電容、穩(wěn)壓二極管和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的輸入端電連接，所述第六電阻的一端電連接第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器而另一端電連接第一電機(jī)的負(fù)極，所述第二電容、第七電阻和穩(wěn)壓二極管的一端并聯(lián)連接在第六電阻和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間，所述第二電容、第七電阻和穩(wěn)壓二極管的另一端均接地。

10.跑步機(jī)，其特征在于：包括如權(quán)利要求1至9任一項所述的安全控制電路。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及跑步機(jī)安全控制電路，包括單片機(jī)、脈動電流采集電路和平均電流采集電路，第一電機(jī)的正極電連接有采樣電阻，脈動電流采集電路和平均電流采集電路并聯(lián)連接在第一電機(jī)正極和采樣電阻之間且兩采集電路的輸出端均電連接單片機(jī)；脈動電流采集電路包括程控增益放大器，平均電流采集電路的輸出端還電連接程控增益放大器。本技術(shù)平均電流采集電路的輸出端連接單片機(jī)和脈動電流采集電路中的程控增益放大器，平均電流數(shù)據(jù)采集電路自動調(diào)節(jié)其脈動電流數(shù)據(jù)采集電路的增益，保證準(zhǔn)確采集運(yùn)動腳步觸地脈動電流數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測跑步表現(xiàn)狀態(tài)，在異常狀態(tài)及時調(diào)整、降低跑步帶速度，以達(dá)到執(zhí)行跑步運(yùn)動方案的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：洪小峰,陳少攀,鄭文漢,張鉆鏈,謝徽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：舒華體育股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240321
技術(shù)公布日：2024/12/19