一种智能数字化能量自循环健身系统的制作方法

1.本发明涉及健身器械技术领域，具体涉及一种智能数字化能量自循环健身系统。


背景技术：

2.力量训练器通过往不同方向拉拽拉绳，拉绳可设置不同的阻力大小，从而能够辅助用户训练胸大肌、三角肌、腹部肌群、腰部肌群等多个部位的肌肉群，深受健身爱好者的喜爱。
3.但是传统的力量训练器，通过铁块来配重，不仅占用很大的空间，而且训练起来，容易发生碰撞，很不安全。且现有的力量训练器，当用户克服拉绳阻力产生的能量往往不能收集利用，导致能量的损失。
4.有鉴于此，本技术提出一种智能数字化能量自循环健身系统及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能数字化能量自循环健身系统。
6.为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
7.一种智能数字化能量循环健身系统，包括电机和拉绳，所述电机的转轴上设有绕线轴，所述绕线轴上设有拉绳，所述拉绳的一端固定在绕线轴上，所述拉绳的另一端连接有手柄，还包括：
8.电机控制器：所述电机控制器用于将用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能转化为脉冲电能；
9.宽压全桥dcdc电能转换稳压模块：所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块用于接收所述脉冲电能，并将所述脉冲电能以电荷的方式存储在超级电容内；
10.所述脉冲电能为间歇型不连续的脉冲型能量，且所述脉冲电能具有瞬间高功率性；
11.超级电容：所述超级电容用于存储所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块转换的脉冲电能。
12.进一步，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块还用于将所述超级电容存储的脉冲电能转换成固定的电压，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备。
13.进一步，还包括触摸显示装置，所述触摸显示装置包括嵌入式显示输入驱动板和触摸显示屏，所述嵌入式显示输入驱动板的一端电连接所述电机控制器，所述嵌入式显示输入驱动板的另一端电连接触摸显示屏。
14.进一步，所述嵌入式显示输入驱动板用于控制健身系统的显示数据输出，并将触摸显示屏的触摸数据输入到健身系统内，控制健身系统的工作。
15.进一步，所述电机包括第一电机和第二电机，所述绕线轴分别为与第一电机连接的第一绕线轴、以及与第二电机连接的第二绕线轴。
16.进一步，两拉绳包括第一拉绳和第二拉绳，所述第一拉绳绕设在所述第一绕线轴上，所述第二拉绳绕设在第二绕线轴上。
17.进一步，还包括磁编式传感器，所述磁编式传感器包括第一磁编式传感器和第二磁编式传感器，所述第一磁编式传感器连接所述第一电机，所述第二磁编式传感器连接所述第二电机。
18.进一步，所述电机控制器为foc伺服电机控制器。
19.一种智能数字化能量自循环健身系统的健身方法，包括以下步骤：
20.(1)以电机作为健身系统的负载，在单位时间t内，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能为w机＝v*n，v为电机转速，单位r/min，n为电机转矩，单位n/m；
21.由所述机械能w机转化为电机的脉冲电能为w电＝u1*i1*t,u1为电机输出电压，单位为伏，i1为电机输出电流，单位为安，t为用户拉动拉绳的持续时间，单位为秒；
22.(2)所述脉冲电能传送到宽压全桥dcdc电能转换稳压模块进行接收，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转＝w电*k，k的值为95-98，k为充电转换率，单位％；
23.(3)所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转以电荷的方式存储在超级电容内，所述超级电容存储的电能为w存＝q*u2，其中q为超级电容存储的电荷，单位库伦，u2超级电容的存储电压，单位伏；
24.(4)当健身系统需要用电时，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块还用于将所述超级电容存储的电能w存转换成固定的电压u3，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备，其中u3所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块的输出电压。
25.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
26.本发明为一种智能数字化能量自循环健身系统，当用户通过健身系统克服拉绳阻力运动时，利用两个电机产生力量训练的阻力，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能转化为脉冲电能，将该脉冲电能通过超级电容进行存储收集。本发明利用超级电容瞬间可以吸收大功率的特性，把用户训练的爆发力的能量存储下来。所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块用于将所述超级电容存储的脉冲电能转换成固定的电压，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备。这样整个健身系统本身形成了一个自循环，不用依靠外接蓄电池和电网，即可实现本系统的自行运转。
27.由于用户训练的瞬时功率可以达到一马力到1000瓦左右，但是长时间的平均功率却不足200瓦，如果用传统的逆变或者储存方式，就需要设备具备1000瓦的这个峰值功率，这样会造成成本和材料的浪费。因此本技术改变原来的蓄能方式，用超级电容实现了能量的吸收，并通过宽压全桥dcdc电能转换稳压模块将所述超级电容存储的脉冲电能转换成固定的电压，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备。不但可以摆脱外部供电，并且把用户发出的有效能量转化为可利用的能量。这个能量除了给自身的触摸显示装置之外，还可以给其他的设备进行充电，比如手机，平板电脑等移动移动设备的电池。
28.超级电容还具备的优点：由于不接入外部的电网，完全杜绝了用户触电导致的各种危险。且超级电容还具备近乎无限的使用寿命和和可靠性等特点，不会出现性能的损失和衰减。
附图说明
29.下面结合附图对本发明作进一步说明：
30.图1为本发明实施例一种智能数字化能量循环健身系统的立体结构示意图。
31.图2为本发明实施例一种智能数字化能量循环健身系统的内部结构示意图。
32.图3为本发明实施例一种智能数字化能量循环健身系统的正面结构示意图。
33.图4为本发明一种智能数字化能量循环健身系统的电路控制原理图。
34.图中1-第一电机；2-第二电机；3-第一绕线轴；4-第二绕线轴；5-第一拉绳；6-第二拉绳；7-第一电机控制器；8-第二电机控制器；9-第一磁编式传感器；10-第二磁编式传感器；11-宽压全桥dcdc电能转换稳压模块；12-超级电容；13-嵌入式显示输入驱动板；14-触摸显示屏。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.实施例
37.参看图1-图4，一种智能数字化能量循环健身系统，包括电机和拉绳，电机的转轴上设有绕线轴，绕线轴上设有拉绳，拉绳的一端固定在绕线轴上，拉绳的另一端连接有手柄。
38.作为对本发明实施例的进一步说明，所述电机均为扁平状，所述电机为第一电机1和第二电机2；绕线轴分别为与第一电机1连接的第一绕线轴3、以及与第二电机2连接的第二绕线轴4；两拉绳为第一拉绳5和第二拉绳6，第一拉绳5绕设在第一绕线轴3上，第二拉绳6绕设在第二绕线轴4上。本健身系统还包括两磁编式传感器，分别为第一磁编式传感器9和第二磁编式传感器10，第一磁编式传感器9连接第一电机1，第二磁编式传感器10连接第二电机2。当用户进行训练时，用户通过健身系统克服拉绳阻力运动，利用两个电机产生力量训练的阻力。在训练过程中，通过两个磁编式传感器分别测量电机的角速度，配合电机控制器的foc算法，提供无顿挫细腻的阻尼力。双臂运动相互独立，不会相互干扰，也不会造成错顿感，从而提高健身效果，提高用户体验。
39.作为对本发明实施例的进一步说明，健身系统还包括电机控制器、宽压全桥dcdc电能转换稳压模块11、超级电容12和触摸显示装置。
40.作为对本发明实施例的进一步说明，电机控制器：所述电机控制器设置有第一电机控制器7和第二电机控制器8，第一电机控制器7和第二电机控制器8分别控制第一电机1和第二电机2。所述电机控制器用于将用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能转化为脉冲电能。
41.作为对本发明实施例的进一步说明，宽压全桥dcdc电能转换稳压模块11：所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块11用于接收所述电机的脉冲电能，并将所述脉冲电能以电荷的方式存储在超级电容内。
42.作为对本发明实施例的进一步说明，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块11还用
于将所述超级电容12存储的脉冲电能转换成固定的电压，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备。
43.作为对本发明实施例的进一步说明，所述脉冲电能为间歇型不连续的脉冲型能量，且所述脉冲电能具有瞬间高功率性。
44.作为对本发明实施例的进一步说明，超级电容12：所述超级电容12用于存储所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块转换的脉冲电能。
45.作为对本发明实施例的进一步说明，触摸显示装置包括嵌入式显示输入驱动板13和触摸显示屏14，嵌入式显示输入驱动板13的一端电连接电机控制器，嵌入式显示输入驱动板13的另一端电连接触摸显示屏14。所述嵌入式显示输入驱动板13用于控制健身系统的显示数据输出，并将触摸显示屏14的触摸数据输入到健身系统内，控制健身系统的工作。
46.作为对本发明实施例的进一步说明，当用户通过健身系统克服拉绳阻力运动时，利用两个电机产生力量训练的阻力，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能转化为脉冲电能，将该脉冲电能通过超级电容进行存储收集。本发明利用超级电容瞬间可以吸收大功率的特性，把用户训练的爆发力的能量存储下来。所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块用于将所述超级电容存储的脉冲电能转换成固定的电压，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备。这样整个健身系统本身形成了一个自循环，不用依靠外接蓄电池和电网，即可实现本系统的自行运转。
47.作为对本发明实施例的进一步说明，电机控制器为foc伺服电机控制器。
48.一种智能数字化能量自循环健身系统的健身方法，包括以下步骤：
49.(1)以电机作为健身系统的负载，在单位时间t内，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能为w机＝v*n，v为电机转速，单位r/min，n为电机转矩，单位n/m；
50.由所述机械能w机转化为电机的脉冲电能为w电＝u1*i1*t,u1为电机输出电压，单位为伏，i1为电机输出电流，单位为安，t为用户拉动拉绳的持续时间，单位为秒；
51.(2)所述脉冲电能传送到宽压全桥dcdc电能转换稳压模块进行接收，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转＝w电*k，k的值为95-98，k为充电转换率，单位％；
52.(3)所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转以电荷的方式存储在超级电容内，所述超级电容存储的电能为w存＝q*u2，其中q为超级电容存储的电荷，单位库伦，u2超级电容的存储电压，单位伏；
53.(4)当健身系统需要用电时，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块还用于将所述超级电容存储的电能w存转换成固定的电压u3，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备，其中u3所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块的输出电压。
54.以转矩150n.m的伺服电机为例，假设用户的双臂拉一次拉绳持续的时间为2秒，在此过程中，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的脉冲机械能为w机＝v*n*k*t＝34.6*150*2*0.1047*2＝2178j，k为转换系数,此时电机的转速为34.6r/min，转矩150n.m，两台电机工作。
55.由所述机械能w机转化为电机的脉冲电能为w电＝u1*i1*t＝48*22.68*2＝2177.28j,u1为48伏的电机输出电压，i1为22.68安的输出电流。
56.所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转＝w电*k＝2177.28j*
0.96＝2090.2j，
57.所述超级电容存储的电能为w存＝2090.2j，u2超级电容的存储电压为20v，因此所述超级电容存储的电荷为104.51库伦。
58.当健身系统需要用电时，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块还用于将所述超级电容存储的电能w存转换成固定的电压u3，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备，其中u3所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块的输出电压。
59.以转矩150n.m的伺服电机为例，假设用户的双臂拉一次拉绳持续的时间为600秒，在此过程中，用户拉动拉绳并带动电机转动产生的脉冲机械能为w机＝9.41*150*2*0.1047*600＝177282j,k为转换系数,此时电机的平均转速为9.41r/min，转矩150n.m，两台电机工作。
60.由所述脉冲机械能w机转化为电机的脉冲电能为w电＝u1*i1*t＝48*6.155*600＝177264j,u1为48伏的电机输出电压，i1为6.155安的输出电流。
61.所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块得到的转换电能w转＝w电*k＝177264j*0.97＝171946.1j，
62.所述超级电容存储的电能为w存＝171946.1j，u2超级电容的存储电压为20v，因此所述超级电容存储的电荷为9597.3库伦。
63.当健身系统需要用电时，所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块还用于将所述超级电容存储的电能w存转换成固定的电压u3，并供给触摸显示装置和其他辅助用电设备，其中u3所述宽压全桥dcdc电能转换稳压模块的输出电压。
64.在本实施例中，触摸显示装置和其他辅助用电设备的总功耗30w，本实施例选用48v 165f的超级电容，由e＝0.5cu2＝0.5*165*48*48＝190080j,等于0.0528千瓦时，根据触摸显示装置和其他辅助用电设备的总功耗30w，一个超级电容充满后持续健身系统续航1小时左右。因此用户在不间断的拉动拉绳并带动电机转动产生的机械能，就可以给超级电容存储电能，保证健身系统的触摸显示装置和其他辅助用电设备稳定的工作。
65.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。