电动跑步机的工作原理、内部结构?!

电动跑步机的工作原理、内部结构?!,第1张

摘要:介绍了一种电动跑步机上使用的开关电源设计,采用TL494作为脉冲宽度调制芯片,并在cPu的配合下进行速度的闭环控制,实现了直流电机的调速,同时还设计了过热、过流等保护电路,本设计的电源具有电路简单、性能可靠等特点。

关键词:跑步机电源;脉宽调制;保护电路

0 引言

    中国经济与世界的不断接轨,使中国台湾这个原先在电动跑步机行业一直处于垄断的地位,慢慢地被国内大陆的电跑厂家所削弱。据2006年、2007年成都体育产品博览会的不完全统计,国内有100家以上生产电动跑步机的企业。在电动跑步机产品中,家用跑步机占据了最大的市场份额,而家用跑步机以性能实用、价格价廉的特点决定了跑步机的传动采用小功率的直流电机,由于直流电机的速度与电枢的输出电压成正比,因此,电机的调速问题实际上成了直流电源的设计问题。

    近年来,随着新型电力电子功率器件的不断出现,直流电机的控制方式发生了较大的变化。采用全控型的开关功率元件进行脉冲宽度调制(pulse width modulation,简称PWM)已成为直流电机主要的调速方式之一。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点。

1 电源系统设计

    本设计的跑步机电源控制对象是直流电机,目的是实现电机转速的控制,简要的工作原理是市电经全桥整流、滤波后实现AC/DC转换,然后采用功率场效应管作为主开关元件,通过TL494来控制功率场效应管的通断时间,从而控制电机的电枢电压来实现转速的控制。

    1)主电路设计

    我们设计的电源主电路见图1所示。设计采用4个整流二极管6A10构成整流桥,再经过电容C1的滤波,实现AC/DC的转换。然后通过PWM控制器电路送来的PWM信号控制功率场效应管IRFP460的通断,来改变直流电机电枢上的电压。图中Rq为电流保护的取样电阻,该电阻的压降直接反映了主回路电流的大小,触点J1一1为电动跑步机启动运行后闭合。

    2)控制电路

    控制电路包括PWM信号产生电路和异常时的过流、过热保护电路组成。

    (1)PWM信号的产生

    根据TL494的应用资料,锯齿波的频率可由公式计算如下:

        式(1)中Rt和Ct取值参考范围:

    Rt=5~lOOkΩ,Ct=0.001~0.1μF,根据后级功率场效应管推荐的开关频率l5kHz,本设计中Rt取7.5kΩ,Ct取0.01μF。由TL494产生PWM信号的电路如图2所示。

    系统中将误差放大器、控制放大器并联使用,放大器的同相端输入的是速度给定信号,反相端输入的是速度反馈信号,形成闭环控制;2、3脚之间接入的是阻容校正;13脚接地,使TL494不使用推挽型输出,此方式下内部的触发器不起作用,两路输出相同的PWM信号,且频率与锯齿波振荡频率相同。

    接到TL494上的速度给定信号是由单片机根据用户在面板上的操作而产生的数字脉冲信号经变换后生成的模拟信号;而速度反馈信号是通过光电传感器的数字脉冲信号获得的,该光电传感器是加装在与电机同轴的码盘上,其脉冲频率直接反映电机的转速,同样该数字脉冲信号也变换成模拟信号,关于数字脉冲到模拟电路的转换电路,因篇幅问题不再赘述。

    (2)保护电路

    对电机的保护一般包括过压、欠压、过流、过热等,考虑现场的实际情况和控制产品成本等诸多因素,设计了比较重要的过热保护和过流保护功能,具体的保护电路如图3所示。

    图l中主回路上的电流取样电阻Rq,其值大小根据不同功率的电动跑步机要求的限流值来决定,实际使用时选用不同长度的康铜丝。Rw为热敏电阻,其导热部分用直径φ3螺丝与功率场效应管紧固在一起,我们采用的是负温度系统的RT338006,其在25℃的电阻值为lOkΩ,在60℃的电阻值为3.02kΩ。

    在正常情况下,主回路上的电流只有2A左右,反映电流信号的电压不足以使VT1导通,而在正常情况下热敏电阻Rw的阻值大于R10,比较器B的同相端电压小于反相端电压,输出为低电平;比较器A的反相输入端的电压大于同相输入端的电压,输出也为低电平。因此,三极管VT2截止,TL494输出的PWM信号通过VT3,VT4去控制功率场效应管的通断,从而控制电机的转速。

    当过流情况发生时,Rq上的压降增大到VT1导通时,比较器B的反相输入端电压下降到接近0V,此时同相输入端的电压高于反相输入端,输出高电平,使VT2导通,从而将TL494输出的PWM信号封锁,功率场效应管截止,电机失电,实现电机保护。实际上当过流发生时,Rq上压降增大的同时其值也反映到了比较器A的同相端,而此时VT1的导通还导致了比较器A反相端电压的降低,这样的效果也使得比较器A输出高电平,该信号同样通过后面的或门确保了VT2的导通,因此从电路的形式上看过流保护实现的是双重保护。

    对于过热保护来说,一旦功率场效应管过热时,热敏电阻温度也随之升高,当热敏电阻阻值小于3kΩ(约60℃)时,比较器B的同相输入端电压大于反相输入端的电压,比较器输出高电平,同样将TL494输出的PWM信号封锁,使电机失电而实现保护。

2 结束语

    本文设计的电动跑步机电源,具有调速方式简单、电路结构简单、成本低廉等特点,同时电源还具有过流、过热等保护措施。三年来,该电源经过国内多家电跑厂家的配套使用,客户反映电机运转平稳,保护性能可靠,是比较理想的小功率直流电机的控制电源,具有较好的使用价值。

健身房的跑步机一般是用慢跑的方式,速度在7-10KM/H之间。每次使用最好在在30分钟以上。 时间——TIME,显示运动时间、 速度——SPEED,显示即时速度,单位:千米/小时 路程——DISTANCE,运动所通过的路程,单位:千米 热量——CALORIES,运动所消耗的体能,单位:千卡 自动扫描——SCAN,根据设定的时间间隔自动显示以上功能。

电子表功能: MODE——模式选择:按动此键可选择时间、速度、路程、热量等参数、 SET——置数:可在时间,路程,热量三功能设置预定值,然后进行倒记数。 RESET——复0:按动此键,可使屏面显示的数值复0。仪器在自动扫描时,复0键不起作用。

如果是英文,速度增减按键上应该有speed英文标明。可以自由调节跑带的速度,坡度调节英文slope会标明,可自由调节跑板的斜度。歌曲选择就更简单辨认了看符号就行。不过一般健身房会很吵闹,可以通过USB插入耳机。控制盘就是这么容易操作。

扩展资料:

跑步机是家庭及健身房常备的健身器材,而且是当今家庭健身器材中最简单的一种,是家庭健身器的最佳选择。1965年北欧芬兰唐特力诞生了全球第一台家用的跑步机,设计师根据传速带的原理改变而成。

参考资料:

跑步机-

跑步机上的DIS是公里数,CAL是消耗的卡路里(能量)。

1969年诞生可全球第一台心率训练跑步机, 把心率监测安装在跑步机是全世界一大创举,为全世界以后发展健身器材指明了方向。运动时心率是人体状态最好的显示器,在欧美,监控心率合理的控制自己的运动强度与科学健身已经是十分普及的概念,

心率健身也成为了很重要的健身指标。在中国截止到2015年只有少数运动者意识到去监控自己的运动强度。将自己的运动心率控制在合理目标值范围,

可以轻松达到减肥效果同时避免了运动过渡带来的伤害。而且更重要的是,运动可以锻炼人的心肺功能,运动适量长期坚持,可以减少各类疾病的发生。

很多人家里有跑步机,光脚跑步跑步机的震动会对腿部关节造成不必要的伤害,脚底出汗,还容易滑倒;穿双厚袜子能起到一定的减震效果,但毕竟袜子没有运动鞋底的弹性,代替不了运动鞋的作用。所以,在跑步机上运动,

最好穿双慢跑鞋,慢跑鞋比普通鞋要轻,鞋底也比较软,适合在跑步机上用。如果没有,普通的运动鞋也可以,但是要选择较轻的,底子不要太厚。

扩展资料:

安全意识

1、在确认完全按照安装说明安装好跑步机后,才能接通电源。注意摆放时不要使其挡住墙壁上的插头,以方便插入。

2、将电源线插入带有安全接地的电源插座中。电源是专用的,如果电源线发生了损坏,请向经销商购买。

3、跑步机为室内器械,请勿室外使用。摆放场所干净平整,注意防潮,注意不要将跑步机放在厚地毯一类的物品上,以免影响跑步机下部空气的流通。电动跑步机为专用器械,请勿改装挪做它用。

4、锻炼时不能穿太大,太宽松的衣服,以防挂到电动上造成安全事故。建议穿有胶底的跑鞋或健身鞋。

5、请勿随便取下保护罩,若因维护需要打开,请一定先拔出电源线。

6、电动跑步机在使用时,请勿让小孩靠近,防止危险。

7、如果您是初次使用跑步机,请切记一定要用手抓住扶手,直到感到适应后才可以松开扶手。

8、如果由于电子表系统出现问题使电动跑步机突然加速或者跑步机的速度自动不断的增加,请立即拔下电子表上的安全锁,电动跑步机会立即停下来。

9、电动跑步机在不用的时候,应该把电源线拔掉收好。

10、未成年人在使用电动跑步机时需有成年人在旁边陪护。

参考资料:

-跑步机

如何选家用跑步机

 如何选家用跑步机,不同的运动适合在不同的时间做,这项运动可以很好地帮助我们锻炼身体,饱满的状态更利于我们去积极迎接生活,如果想要锻炼自己就可以考虑这项运动,和我一起看看如何选家用跑步机,知识。

如何选家用跑步机1

  1、如何选家用跑步机

 11、外观和形状:查看跑步机外观是否漂亮,一款漂亮的自己喜欢的跑步机放在家里可以让我们运动的时候有更好的心情。同时需要考虑跑步机放在家里是否符合家里的装修布局,不要让跑步机看起来显得突兀,与装饰不协调。

 12、马达的功率:马达是跑步机的核心。一般来说,马力越大,电机运行稳定性越高,但是相应的,马达制造成本也就越高,大功率马达的跑步机价格一般较贵且耗电量也较大。那么,选择合适功率的马达就显得很重要。

 13、跑步带的长短:在跑步机上的区域大小,取决于这台机器上是面向快走,慢跑,跑的快。一般情况下跑的宽度范围内从39厘米到56厘米,长度范围从105厘米153厘米。同时跑板的弹性是否软硬适中,是否跑起来脚底发软。

  2、选购跑步机的注意事项

 21、马达:运转时是否平顺而无震耳的噪音。

 22、跑带:速度设定后,跑带是否运作稳定,注意有无间断、打滑或者偏离中心的现象。

 23、跑步面积:对你的跑步步伐来说,是否有足够的空间,而表面稳固、灵活。

 24、操控性:功能使用是否适当且容易操作。

 25、面板格式的安排:设计的'方式是否合理又吸引人,且有许多信息的提供,读取时是否很有乐趣。

 26、安全性:扶手的位置对你而言是否舒适,紧急安全钮是否容易看见及触碰。

  3、跑步机跑步的优点

  31、不受天候影响

 这应该是跑者使用跑步机最主要的理由,不论刮风、下雨、大太阳、寒流、台风、沙尘暴等各种天候,跑者都能在跑步机上进行训练。

  32、具有缓冲效果

 对于跑步的初学者、年纪较大、与伤后复建的跑者来说,跑步机所具有的缓冲效果能吸收双脚落地时对于下肢的冲击,踝关节、膝关节、髋关节的负担也会减轻不少。

  33、稳定与安全的训练环境

 撇开操作不当的风险,跑步机相对于户外跑步来说是较为安全的,尤其是对于住家附近没有操场、只能夜跑的跑者来说,晚上在交通纷乱的马路上跑步还是有些危险;在跑步机上练跑,按下开始键后就不会中断、没有汽机车、不用过马路、不会有人挡道,能让跑者全心专注于跑步。

  如何正确使用跑步机跑步

  1、首先要热身

 很多人都是直接上跑步机跑步,这是不好的习惯,而且还会造成大腿、小腿肌肉拉伤。应该先进行热身运动,你可以做压腿、下蹲、拉伸肌肉、屈伸关节等能提高肌肉的温度,使肌肉变得更加柔软。上跑步机后应从慢走、慢跑等“动态”热身开始,逐步加大运动量,此过程通常以10~15分钟为宜。注意下跑步机时要逐步减慢速度,否则会很容易出现眩晕感而摔倒。

  2、速度不宜过快

 使用跑步机首先要了解自己的运动极限。如果体力跟不上,设定的速度又很快的话,就容易摔倒。

  3、跑步时姿势要正确

 跑步是有氧运动,身都会参与其中,跑步时如果含胸弓背,或者一直扶着把手,不但起不到运动的效果,而且还会加大腰椎的压力,时间久了就会造成腰肌劳损。因此,在跑步机上锻炼时一定要收腹挺胸、收紧腰背部肌肉。

  使用跑步机跑步的误区

  1、跑步时,手扶着把手

 不建议、不提倡人们手扶把手跑步的。只有在减缓时,可以手扶把手减速,起到支撑作用。

 如果手扶把手,人体的中心就会前倾,“这样对人体的膝关节、踝关节,以及腰椎位置就会造成很大的压力,而且自我的协调性就会降低,很容易造成伤害。”因此,在跑步机上锻炼时一定要收腹挺胸、收紧腰背部肌肉。

  2、坡度越高越好

 很多人以为将跑步机的坡度增加得越高,活动量越大,难度也就越大,其实这样做并不好。“一般以正常健身或减脂的人群来说,坡度为水平就可以了。”

 加大跑步机的坡度和速度会增加运动强度,而对运动强度的选择需因人而异,而且坡度过大的话,容易造成小腿三头肌过于紧张,导致发力不正确,时间长了就会增加小腿的粗度。而速度也并非越快越好,在快跑、慢跑、快走、爬坡等不同运动方式下,机体消耗的能量物质的比例是不同的。

如何选家用跑步机2

  1、注意品牌:

 优秀的品牌跑步机都是经过专业的生产线生产制造出来的,不但质量有保证,在跑步机的安全系数方面更高一筹。而品牌知名度较差的跑步机生产商由于规模小,没有形成规模效应,同时受到研发能力的影响,跑步机的品质难以保证。

 甚至有些跑步机是由小作坊手工打造出来的,品质和安全性没有保障。买跑步机一定要看厂名厂址,确定不是三无产品,同时,品牌跑步机一般都拥有CCC国家强制认证。所以保险起见,选择跑步机一定要认准品牌。

  2、注意跑步机结构支架:

 好的跑步机支架都经过了上万次的机械模拟跑步实验。在跑步速度的范围内保持结构的稳定性。优秀的跑步机经过了研发工程师的精心设计,其主要重量都集中在了跑台底座上面,这样跑步机更具有稳定性。同时钢材的抗拉强度和焊口质量都经过了严格的检验。

 好的跑步机结构支架稳固,晃动幅度小。而质量低劣的跑步机研发能力弱,跑步机设计不甚合理。同时为减小成本,甚至在一些不甚关键的部位用塑料件代替,造成整体结构不稳定,这对使用者是非常不安全的。

  3、注意跑步机马达

 跑步机马达是跑步机的心脏,也是成本的心脏,马达一般占跑步机成本的一半以上。好的跑步机一般都是台湾或欧美进口的静音马达,旋转频率低,静音效果好,尤其是在速度较高时,更能体现这一点。这点,消费者最好在实体店体验。

 

扩展资料:

 跑步机是家庭及健身房常备的健身器材,而且是当今家庭健身器材中最简单的一种,是家庭健身器的最佳选择。1965年北欧芬兰唐特力诞生了全球第一台家用的跑步机,设计师根据传速带的原理改变而成。

  跑步机的保养:

 1、定期清洁机身,以及机身下方的灰尘。建议用棉质软布轻轻搽拭。不要使用酸性清洁剂。

 2、定期检查跑带和跑板之间是否有异物;例如香口胶,小生物等。如果发现异物,应当立即清除。

跑步机跑带调紧:用随机配备的专用工具以九十度为单位顺时针调节后端盖左右调节孔内调节螺丝。调松:用随机配备的专用工具以九十度为单位逆时针调节后端盖左右调节孔内调节螺丝。

跑步机在使用一段时间后常出现的问题是跑带变松,其中很可能是因为主机摆放不平稳,或者是在运动时双脚不在跑带的中心区域,又或者是双脚用力不均匀。

扩展资料:

跑步机使用的正确步骤:

一、选用快速启动模式

正规的跑步机一般会预置一套程序,在跑步时健身者只需依据提示输入数据,就能选择不同的锻炼方式。其中,快速启动模式能让运动强度随时调整。

二、从走步开始

建议可以从4—6公里/时的走步速度开始,慢慢过渡到跑步。另外,快步走可以利用更多脂肪进行供能,减脂效果是比较好的。

三、注意身体位置

跑步的时候要注意站在跑带的中间位置,并注意不可以跑偏了。太靠前容易踩到底座,太靠后容易被甩出去。

四、慢慢停下来

跑完步后,健身者刚下跑步机也许会觉得眩晕,遇到这样的情况慢慢将跑步速度降下来,这种情况就不会出现了。

配速是复指每公里所需的时间。制跑步机一般用“时速”。也就是每小时跑多少公里。时速10公里/小时,换成配速就是6分钟/公里。

跑步机上的8代表8km/h。如果跑一小时8km/h=8000m/60min=133m/min,即一小时跑8000米,一分钟跑133米。

扩展资料

注意事项

跑步时间

跑步时时间这个大家很好理解就是你在用跑步机进行跑步了的时间长短,这里只记录你总跑步时长。对于运动时间把控的跑步者来说,这是个很好的工具。建议您每次跑步大于30分钟哦。太短的时间对于跑步健身的人来说实在是太短了。

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