跑步机及其安全控制电路的制作方法

本技术涉及跑步机，具体涉及一种跑步机及其安全控制电路。

背景技术：

1、电动跑步机作为一种不受天气影响，可以方便地通过调节速度、坡度控制运动强度的有氧健身器材，越来越多进入家庭，满足居家健身运动需求。但电动跑步机作为一种人被动运动的健身器材，存在一定的安全隐患，特别是在家庭环境下，没有教练专业评估指导运动强度、监控跑步过程，经常发生运动强度过大、运动强度过小、跑姿不正确、身体状态不佳等情况引起运动效果不良或运动伤害；虽然也有一些公开的技术有事先评测运动能力而制定跑步方案，过程通过心率监控自动调整跑步速度、坡度，解决运动强度控制的问题；但是这些技术存在片面性，因为运动心率体现的只是身体对运动强度内在状态的反应，并不是身体状态的的全面反馈，在评测过程或执行运动方案过程的自动调节运动强度中存在一定风险。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种跑步机及其安全控制电路，它能够实时监测用户跑姿动态参数，在保证运动效果时，同时最大限度保证运动安全性。

2、为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、跑步机安全控制电路，用于控制驱动跑步机跑步带运转的第一电机，该安全控制电路包括单片机、第一电机驱动电路、脉动电流采集电路和平均电流采集电路，所述第一电机的正极电连接有采样电阻，所述采样电阻的另一端通过第一电机驱动电路电连接单片机，所述脉动电流采集电路和平均电流采集电路并联连接在第一电机正极和采样电阻之间且所述脉动电流采集电路的输出端和平均电流采集电路的输出端均电连接单片机；所述脉动电流采集电路包括程控增益放大器，所述平均电流采集电路的输出端还电连接程控增益放大器。

4、优选地，所述第一电机驱动电路包括第一电机控制电路和第一功率管，所述第一电机控制电路电连接单片机，所述第一功率管的栅极电连接在第一电机控制电路的输出端，所述第一功率管的发射极电连接采样电阻，所述第一功率管的集电极和发射极之间还电连接有电阻器和电容器。

5、优选地，所述第一电机驱动电路还包括电机保护电路，所述电机保护电路包括滤波电阻、第三电容和两个续流快速恢复二极管，所述滤波电阻和第三电容的一端并联连接在第一电机的负极，所述滤波电阻和第三电容的另一端并联连接在第一电机的正极，两个续流快速恢复二极管的正极电连接第一电机的负极，两个续流快速恢复二极管的负极通过采样电阻电连接至第一电机的正极。

6、优选地，所述脉动电流采集电路还包括第一电阻和第一模数转换器，所述第一电阻电连接在采样电阻和第一电机正极之间而第一电阻的另一端电连接所述程控增益放大器，所述程控增益放大器的输出端电连接第一模数转换器，所述第一模数转换器电连接单片机的输入端。

7、优选地，所述平均电流采集电路包括依次连接的第二电阻、第三电阻、第一电容、第一放大器和第二模数转换器，所述第二电阻的一端电连接在采样电阻和第一电机正极之间，所述第二模数转换器电连接单片机的输入端和程控增益放大器。

8、优选地，该安全控制电路还包括电压比较电路，所述电压比较电路包括比较器、第四电阻、第五电阻、可变电阻，所述第四电阻与第一放大器输出端和比较器的输入端电连接，所述第五电阻和可变电阻的共同端电连接比较器的另一输入端，所述可变电阻另一端接地，所述比较器输出端与继电器驱动电路电连接，所述继电器驱动电路电连接继电器的线圈，所述继电器的常开触点电连接在电源电路和整流桥的交流输入端之间。

9、优选地，该安全控制电路还包括电压采集电路，所述电压采集电路包括第六电阻、第七电阻、第二电容、稳压二极管和第三模数转换器，所述第三模数转换器与单片机的输入端电连接，所述第六电阻的一端电连接第三模数转换器而另一端电连接第一电机的负极，所述第二电容、第七电阻和稳压二极管的一端并联连接在第六电阻和第三模数转换器之间，所述第二电容、第七电阻和稳压二极管的另一端均接地。

10、本实用新型还提供一种跑步机，包括上述安全控制电路。

11、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

12、本实用新型在第一电机的正极连接采样电阻并在第一电机正极和采样电阻之间并联连接有脉动电流采集电路和平均电流采集电路，平均电流采集电路的输出端连接单片机和脉动电流采集电路中的程控增益放大器，平均电流数据采集电路自动调节其脉动电流数据采集电路的增益，保证准确采集运动脚步触地脉动电流数据，实时监测跑步表现状态，在异常状态及时调整跑步带速度直至停止，以达到执行跑步运动方案的安全性。

13、本实用新型的平均电流采集电路将采集和转换得到所述第一电机的平均电流数据，输送到程控增益放大器的控制输入端和所述单片机的输入端：当所述平均电流数据大时，所述程控增益放大器的增益自动降低；当所述平均电流数据小时，所述程控增益放大器的增益自动升高。如此通过自动升降所述程控增益放大器的增益，使得采集的所述第一电机的脉动电流产生的电压降在所述程控增益放大器的线性区间放大，高保真地体现跑步机上用户脚步起落的脉动电流趋势，并通过所述第一模数转换器转换为脉动电流数据输入到所述单片机，所述单片机结合脉动电流数据和所述平均电流数据获得左脚和右脚交替的脚步实时触地时长、冲击力峰值、步频、腾空时长等跑姿动态参数，当跑步左脚和右脚的实时参数差值超过预设阀值时判定为异常脚步，当累计的异常脚步数量超过预设值时判断为跑步状态异常，即用户体能不适跟不上跑步机运行节奏，此时降低跑步机第一电机的转速，以此保证用户在安全运动状态。

技术特征：

1.跑步机安全控制电路，用于控制驱动跑步机跑步带运转的第一电机，其特征在于：该安全控制电路包括单片机、第一电机驱动电路、脉动电流采集电路和平均电流采集电路，所述第一电机的正极电连接有采样电阻，所述采样电阻的另一端通过第一电机驱动电路电连接单片机，所述脉动电流采集电路和平均电流采集电路并联连接在第一电机正极和采样电阻之间且所述脉动电流采集电路的输出端和平均电流采集电路的输出端均电连接单片机；所述脉动电流采集电路包括程控增益放大器，所述平均电流采集电路的输出端还电连接程控增益放大器。

2.根据权利要求1所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述第一电机驱动电路包括第一电机控制电路和第一功率管，所述第一电机控制电路电连接单片机，所述第一功率管的栅极电连接在第一电机控制电路的输出端，所述第一功率管的发射极电连接采样电阻，所述第一功率管的集电极和发射极之间还电连接有电阻器和电容器。

3.根据权利要求2所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述第一电机驱动电路还包括电机保护电路，所述电机保护电路包括滤波电阻、第三电容和两个续流快速恢复二极管，所述滤波电阻和第三电容的一端并联连接在第一电机的负极，所述滤波电阻和第三电容的另一端并联连接在第一电机的正极，两个续流快速恢复二极管的正极电连接第一电机的负极，两个续流快速恢复二极管的负极通过采样电阻电连接至第一电机的正极。

4.根据权利要求1所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述脉动电流采集电路还包括第一电阻和第一模数转换器，所述第一电阻电连接在采样电阻和第一电机正极之间而第一电阻的另一端电连接所述程控增益放大器，所述程控增益放大器的输出端电连接第一模数转换器，所述第一模数转换器电连接单片机的输入端。

5.根据权利要求4所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述第一模数转换器内置于单片机内部或外置于单片机外部。

6.根据权利要求1所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述平均电流采集电路包括依次连接的第二电阻、第三电阻、第一电容、第一放大器和第二模数转换器，所述第二电阻的一端电连接在采样电阻和第一电机正极之间，所述第二模数转换器电连接单片机的输入端和程控增益放大器。

7.根据权利要求6所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：所述第二模数转换器内置于单片机内部或外置于单片机外部。

8.根据权利要求6所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：该安全控制电路还包括电压比较电路，所述电压比较电路包括比较器、第四电阻、第五电阻、可变电阻，所述第四电阻与第一放大器输出端和比较器的输入端电连接，所述第五电阻和可变电阻的共同端电连接比较器的另一输入端，所述可变电阻另一端接地，所述比较器输出端与继电器驱动电路电连接，所述继电器驱动电路电连接继电器的线圈，所述继电器的常开触点电连接在电源电路和整流桥的交流输入端之间。

9.根据权利要求1所述的跑步机安全控制电路，其特征在于：该安全控制电路还包括电压采集电路，所述电压采集电路包括第六电阻、第七电阻、第二电容、稳压二极管和第三模数转换器，所述第三模数转换器与单片机的输入端电连接，所述第六电阻的一端电连接第三模数转换器而另一端电连接第一电机的负极，所述第二电容、第七电阻和稳压二极管的一端并联连接在第六电阻和第三模数转换器之间，所述第二电容、第七电阻和稳压二极管的另一端均接地。

10.跑步机，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的安全控制电路。

技术总结
本技术涉及跑步机安全控制电路，包括单片机、脉动电流采集电路和平均电流采集电路，第一电机的正极电连接有采样电阻，脉动电流采集电路和平均电流采集电路并联连接在第一电机正极和采样电阻之间且两采集电路的输出端均电连接单片机；脉动电流采集电路包括程控增益放大器，平均电流采集电路的输出端还电连接程控增益放大器。本技术平均电流采集电路的输出端连接单片机和脉动电流采集电路中的程控增益放大器，平均电流数据采集电路自动调节其脉动电流数据采集电路的增益，保证准确采集运动脚步触地脉动电流数据，实时监测跑步表现状态，在异常状态及时调整、降低跑步带速度，以达到执行跑步运动方案的安全性。

技术研发人员：洪小峰,陈少攀,郑文汉,张钻链,谢徽
受保护的技术使用者：舒华体育股份有限公司
技术研发日：20240321
技术公布日：2024/12/19