随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统.pdf

一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，包括一负载感应侦测电路、一微处理单元、一马达驱动器，马达驱动器连结至驱动马达，跑带受马达驱动而转动，该负载感应侦测电路将使用者每踩踏于跑带的电流负载讯号传递至微处理单元，并计算其讯号间的时间差值，该差值再与原先测得的稳定差值比较，借助最新差值与稳定差值间的差值大小，促使微处理单元传递一讯号给马达驱动器，令马达带动跑带的转速加快或变慢或维持均速，使用者利用跑步机运动时，可依自身体能而适当的调整跑速而达到健身的效果，更避免因使用者的跑速与跑带的转速不同时致使用者不慎跌倒的情形发生；借助微处理单元内键入的各种运算式，可提供使用者更佳的运动管理。

1、  一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于它包括：
一负载感应侦测电路，其用以侦测跑带被踩踏因而所增大的马达电流负载间的时间差值，并将该时间差值讯号传递至微处理单元；
一微处理单元，其可将不断来自负载感应侦测电路的讯号予以判读以下达指令给马达驱动器；
一马达驱动器，其可接受来自微处理单元的指令，令驱动跑步机跑带转动的马达加速或减速转动。

2、  一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于它包括：
一负载感应侦测电路，其用以侦测跑带被踩踏因而所增大的马达电流负载间的时间差值，并将该时间差值讯号传递至微处理单元；
一微处理单元，其可将不断来自负载感应侦测电路的讯号予以判读以下达指令给马达驱动器；
一马达驱动器，其可接近来自微处理单元的指令，令驱动跑步机的马达令跑带作角度倾斜的变化。

3、  如权利要求1或2所述的随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于：该微处理单元另与一操作介面及一显示器连结。

4、  如权利要求1或2所述的随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于：该微处理单元另与一侦测跑带速度的速度感应器连结。

5、  如权利要求3所述的随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于：该微处理单元、操作介面、显示器装设于一仪表板上。

6、  如权利要求1或2所述的随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于：该微处理单元键有一自动断电电路。

7、  如权利要求1或2所述的随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其特征在于：该微处理单元键有数种运算式。

随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统
技术领域
本发明涉及一种跑步机，尤指一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统。
背景技术
利用跑步机从事跑步运动，以维持身体健康，提升心肺功能，已相当地普遍。而跑步机的研发从非电动，进化到以电力驱动跑带，其研发速度及功能的提升，可谓一日千里。然为符合使用者的要求，使其更方便、更安全，乃一研发的方向。近来，一种可随着使用者的跑速而自动调整跑带速度的跑步机，因应产生，而目前已问市的相关机种的设计方向，皆朝着在跑步机上增设一些结构式的元件，借该结构式元件被触及时所产生的讯号，传输至一处理单元并与原设定比较后，再发出一讯号予以驱动马达，令驱动马达调整驱动跑带转动的速度。请参阅台湾专利公告第92201142号[跑步机变速(尤指加速)回馈装置]新型专利(以下简称习知案)，该习知案通过在驱动马达的转动轴221连设一具穿透区与遮蔽区的光栅盘，并于光栅盘表面设一光源照射器，该光源照射器再连结一感应晶片，该感应晶片被输入一设定值，当跑步者追上原先设定的速度时，跑步者脚步摩擦跑步循环带，对于转动轴必定产生一更大的强迫速率，而表现于光栅盘的转速，此时光源照射器照射后，透过感应晶片将此代表更大的强迫速率的变动值，与设定值运算形成一差值，并将差值讯号连线传动于电脑启动机构，电脑启动机构运算该差值，应回馈的速度讯息，以另一连线与马达驱动器相连，令马达转速变更；借此，使跑步循环带的转速越近于使用者的跑速。然而，该习知案的光源照射器若损坏，其自动变速的功能即丧失；而该习知案仅为冰山一角，坊间以外加的结构性元件，以促使跑带可自行配合使用者的跑速而自动变速的跑步机，往往因为设计的方向，朝外加结构性元件的设计，致其功能并未如预期，而有待改良。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其可使跑步机的跑带随着使用者的跑速而精确的调整快慢，不会产生误判，致生危险情形。
本发明的次要目的在于提供一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，其在微处理器中存有数种运算式，使用者可自我运动管理，而更有效的运动。
为达上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，它包括：一负载感应侦测电路，其用以侦测跑带被踩踏因而所增大的马达电流负载间的时间差值，并将该时间差值讯号传递至微处理单元；一微处理单元，其可将不断来自负载感应侦测电路的讯号予以判读以下达指令给马达驱动器；一马达驱动器，其可接受来自微处理单元的指令，令驱动跑步机跑带转动的马达加速或减速转动。
一种随电流负载差值调整跑步机跑带速度的系统，它包括：一负载感应侦测电路，其用以侦测跑带被踩踏因而所增大的马达电流负载间的时间差值，并将该时间差值讯号传递至微处理单元；一微处理单元，其可将不断来自负载感应侦测电路的讯号予以判读以下达指令给马达驱动器；一马达驱动器，其可接近来自微处理单元的指令，令驱动跑步机的马达令跑带作角度倾斜的变化。
该微处理单元另与一操作介面及一显示器连结。
该微处理单元另与一侦测跑带速度的速度感应器连结。
该微处理单元、操作介面、显示器装设于一仪表板上。
该微处理单元键有一自动断电电路。
该微处理单元键有数种运算式。
采用上述方案后，由于本发明包括一负载感应侦测电路、一微处理单元、一马达驱动器；该负载感应侦测电路可检测驱动跑带转动的驱动马达的电流负载，并可将电流负载传输至微处理单元；微处理单元内则键有数运算式，其将先后时间测得的电流负载差值予以比较，而发出一加速或减速或恒速的讯号给马达驱动器，以令驱动跑带的马达转速调整；该微处理单位另设有一操作介面及一显示器；该马达驱动器中与一侦测马达转速的速度感应器连结，该速度感应器同时与微处理单元连结；该操作介面设有数功能键，可将微处理单元运算的结构显示于显示器；该马达驱动器再与一坡度控制马达连结，该坡度控制马达可调整跑带成倾斜角度。这样本发明可精确的反应使用者的跑速而令跑步机跑带配合调整转动速度趋于相同，促使使用者可稳定的在跑带上跑步，其系以电流负载为运算因子，配合键入各种运算式，个人可达到有效运动管理的功效；其主要系利用马达驱动跑带转动时，必定有一电流负载输出，及跑带受使用者每踩踏一步时，有一较大电流负载输出，借助电流负载间的时间差值大小，反应出使用者的跑速；而将该等电流负载讯号通过一负载感应侦测电路传达至一微处理单元，计算其差值而再与先前测得的差值比较，依其间的差值大小，调整马达驱动跑带的转速，使跑带的速度配合使用者的跑速而趋于一致；借助电流负载的时间差值，能真实地反应使用者的跑速，精确的调整跑带的速度。其改良习知结构上实体接触产生讯号传递而调整跑步机跑带速度快慢时，易有误接触、误判致跑带转速与使用者跑速不一致，使用者无法有效达到运动的效果，更甚者，误判致跑带的转速过快，使用者将有跌倒之虞。
通过以上分析，可知本发明至少具有下列优点：
一、无误判的情形：因本发明是以增大电流负载的时间差值为运算因子，而非以外加的结构性元件有接触始能动作的方式，故其能直接反应使用者每一踩踏于跑带29的动作，而迅速、精确的驱动速度控制马达28加快或减慢转速。
二、有效的自动运动管理：因本发明的微处理单元21内键有数运算式，使用者可简易的检视其自身目前运动状况的各种数值及曲线图，或在使用跑步机20前，即自我设定运动条件，由本发明协助执行。
三、安全性高：本发明因不会产生误判的情形，故无跑带29无端加快转速的情形，使用者可安全的使用跑步机20；另本发明的自动断电系统，避免有幼童误入运转中跑步机的情形，使用后更安心。
图1是跑步机的立体外观图；
图2是本发明的方块流程图；
图3是本发明的取样比对图。
符号说明
20  跑步机              201  仪表板          21  微处理单元
22  显示器              23   操作介面        24  马达驱动器
25  速度感应器          26   坡度控制马达    29  跑带
27  负载感应侦测电路    28   速度控制马达
请参阅图1、2所示，本实施例的系统包括一微处理单元21、一显示器22、一操作介面23、一马达驱动器24、一速度感应器25、一负载感应侦测电路27，其中，
该微处理单元21分别与操作介面23、显示器22、马达驱动器24、速度感应器25、坡度控制马达26、负载感应侦测电路27连结；
该马达驱动器24再分别与一设于跑带29处的速度控制马达28及一坡度控制马达26连结；该速度感应器25设于跑步机20的机架上，并可侦测跑带29的速度；该微处理单元21与操作介面23、显示器22一起装设于一仪表板201上，其内键有数运算式，可持续接收因使用者踩踏于跑带29促使速度控制马达28增大的电流负载，经负载感应侦测电路27所侦测并传递的电流负载间的时间差值讯号，该不同时间点取得的数电流负载时间差值讯号乃被微处理单元予以相互比对，请配合参阅图3A所示，倘使用者的跑速维持稳定的速度，则三次取样的数值A、B、C皆趋于相近，速度控制马达28的转速则保持均速；请再配合图3B所示，当使用者的跑速加快，经负载感应侦测电路27所测得的电流负载升高，其电流负载时间差值讯号经微处理单元21比对，若数值A、B趋于相近，且小于原先记忆的稳定值，则微处理单元21即发出一指令给马达驱动器24，令速度控制马达28加快转速，使跑带29加快转动以配合使用者的跑速；该连结于跑带29的速度感应器25乃感应跑带29的速度，并将讯号传递至微处理单元21，显示于显示器22上；当使用者的跑速减慢时，如图3C所示，其原理与加快时一样，不赘述；该微处理单元21可受操作介面23的控制而进行各种功能选项的运算，并将运算后的数值及曲线图显示于显示器22，其至少包括：
一、步伐数目计算：步伐数目＝目标时间/每步时间
    Ex：假设每步时间为0.5秒，求60秒后步伐数目？
    60秒/0.5秒＝120步
二、步伐距离计算：
    步伐距离＝(目前速度/时间)×每步时间
    Ex：假设每步时间为0.5秒，目前速度为4km/h，求步伐距离？
    4km/1h＝400000cm/3600秒＝111.11cm
    111.11cm×0.5秒＝55.55cm
三、步伐速度：(1小时/每步时间)×每步距离
    Ex：假设每步时间为0.5秒，目前步距55.55cm，求跑速？
    3600秒/0.5秒＝7200步
    7200步×55.55cm＝39960cm＝3.99km/k
四、运动曲线记录：于一段时间记录目前速度，则可以各种条件为横座标或纵座标，令使用者对目前的运动状况获整体了解。
五、换算为海拔高度：由精准步距与三角函数计算出目前使用者爬了多高的山？
    A：代表所走坡度距离          X：坡度夹角。
    B：代表未知所爬高度          Y：90度
    C：水平线                    Z：未知
已知X角坡度与A段距离便可求B段距离。
sin@＝B/A＝＞A×sina@＝B
Ex：假设坡度15度，行走100公尺，求走了多高？
100公尺×0.258819＝25.8819公尺
上述五种运算式仅为例示，该运算式可视各不同机种跑步机的需要而设计；本实施例跑步机的另一功能可将数跑步机彼此予以串联，再连结一大型显示板，从而可将各跑步机的各项数值或曲线显示于显示板上，提供竞赛之用；该马达驱动器24另连结一坡度控制马度26，其可经由使用者操作操作介面23，而给微处理单元21一指令，微处理单元21再将该指令传递一讯号给马达驱动器24，由马达驱动器24控制坡度控制马达26驱动跑带29倾斜一角度，这样在跑于跑带29上时，仿如登山爬坡的感觉；另，该操作介面23包括一可令跑带29随着使用者的跑速加快时而自动令跑带29上扬一倾斜角度的功能键，其系在电流负载时间差值的后稳定数值小于前稳定数值时，跑带29的转速不变，而使跑带29上扬一倾斜角度，促使使用者的跑速减慢，使使用者的跑速与跑带29的转速趋于相近；
借以上设计，使用者在使用之前，可先评估自身起跑的速度，并在操作介面23上选项，使用者的跑速一开始乃须配合其所选择的跑带29速度，而负载感应侦测电路27，即不断的侦测使用者每一步伐所造成的速度控制马达28的电流负载，微处理单元21再对该不断取得的数电流负载时间差值进行比对，因一开始使用者的跑速必须配合跑带29的转速，故微处理单元21即获得一稳定数值；使用者若有加快速度或减慢速度的情形，即可由负载感应侦测电路27即时测得速度控制马达28增大或降低的电流负载间的时间差值，而迅速传递给微处理单元21，微处理单元21比对前后稳定数值间若有不相同时，当后稳定数值小于前稳定数值时，则驱动马达21将接收到微处理单元21的指令，而令速度控马达28加快转速，而驱动跑带29转动加快，以配合使用者的跑速；反之，当后稳定数值大于前稳定数值时，则马达驱动器24将接收到微处理单元21的指令，而令速度控制马达28减慢转速，而驱动跑带29转动减慢，以配合使用的跑速；当使用者离开跑步机20的跑带29时，电流负载侦测电路27侦测不到增大的电流负载时间差值，经一预设的时间后，即由微处理单元21下达一停机的指令给马达驱动器24，令速度控制马达28停止转动，达到安全的功效。