JPH0673551B2

JPH0673551B2 - 運動量検出装置

Info

Publication number: JPH0673551B2
Application number: JP58209550A
Authority: JP
Inventors: 知巳村上
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1983-11-08
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPS60100785A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、運動ペース検出装置と運動計測タイマを備
え、前記ペース検出装置の出力信号により使用者の運動
状態を判断し、運動状態でない期間（つまり休みの状
態）は前記運動計測タイマを停止する機能を有するスト
ップウォッチに関するものである。

近年、健康管理のために、ランニングを実行している人
が増加している。しかしその人々は自分の体力にあった
運動量はどの程度であるかを知っている人は少なく、時
には過度の運動をしたために、命を落す人もある。本発
明は、上記問題点に着目し、簡単に腕に付けられる腕時
計にその運動量を測定できる機能を備えさせ、ランニン
グ時に前記腕時計を着装することによって、適正な運動
量を測定し、危険を未然に防止するものである。

なお、この運動量算出のための計算は、K.H.クーパー博
士著「THE AEROBICS Program for Total Well Being」
（EVANS社）を参照した。

本発明におけるストップウォッチの構成を第１図に示す
外観図と第２図に示す構成図にもとづいて説明する。

第１図において、１は表示装置であり、表示装置１は表
示Ａ部1aと表示Ｂ部1bとに分けられている。SW₁は、ス
トップウォッチのスタート／ストップを行うスタートス
トップスイッチ、SW₂はラップ／リセットを行うための
ラップリセットスイッチである。SW₃は修正桁選択スイ
ッチ、SW₄は、セットスイッチである。第１図に示す状
態は表示Ｂ部1bにストップウォッチの計測時間、０時58
分25秒を表示し、表示Ａ部1aには運動量30ポイントを表
示している状態を示している。

次に第２図を用いて、本実施例のストップウォッチの構
成について説明すると、１は第１図で説明したと同じ表
示装置である。２は時計に加わる振動の中から一定レベ
ル以上の強さを有する振動が加わった時に出力信号を出
す検出装置であるセンサ機能装置である。つまり使用者
がランニング時にそのペースに合わせて腕を振り、その
動きにしたがって発生するのである。３はセンサ機能装
置２の出力信号の一定の周波数帯域の信号を選択して増
巾し、センサパルス信号P₁として出力する増巾回路装置
である。４は基準時信号Ｎ、基準秒信号Ｓ、基準分信号
Ｍを出力する基準信号発生装置である。５は、第１図に
おいて説明したスタートストップスイッチSW₁、ラップ
リセットスイッチSW₂、修正桁選択スイッチSW₃、セット
スイッチSW₄を備えたスイッチブロックである。スイッ
チブロック５は上記の各スイッチSW₁〜SW₄がONすること
により、各々のスイッチに対応してスタートストップ信
号ST、ラップ信号LA、リセット信号Ｒ、個人差データ設
定信号Ｋを出力する。６は、第１経過時間計測手段とし
てのストップウォッチ第１カウンタであり、ストップウ
ォッチ第１カウンタ６はスイッチブロック５のスタート
ストップ信号ST、リセット信号Ｒ、ラップ信号LAにした
がってスタート、ストップ、リセット、ラップデータ出
力を行う。

そしてストップウォッチ第１カウンタ６は表示のための
経過時間データD₁を出力する。７は、実質運動経過時間
を測定する第２経過時間計測手段としてのストップウォ
ッチ第２カウンタであり、ストップウォッチ第１カウン
タ６に入力するスタート信号STに同期して帰零した後
に、基準分信号Ｍのカウントを開始する。

そして、ストップウォッチ第２カウンタ７は運動継続時
間データD₂を出力する。８は、センサパルス信号P₁の時
間間隔すなわち歩行ペースが予め設定した範囲にあるか
否かを判断するためのペース信号判定手段であり、入力
されるセンサパルス信号P₁の時間間隔が設定した範囲外
のときは、範囲外検出信号である計測中止信号H₁を出力
する。９は、ストップウォッチ第１カウンタ６の計測動
作中、一定の時間間隔でセンサパルス信号P₁をサンプリ
ングし、その時のペースデータを収集するためのペース
サーチ動作の開始を指示するペースサーチ指示タイマで
あり、スイッチブロック５から出力するスタート信号ST
又は、ラップ信号LAに同期して計数を開始し、所定時間
間隔ごとにペースサーチ指示信号SCを出力する。10は、
ペースサーチを実行した回数を数えるサーチ回数カウン
ト手段であり、該サーチ回数カウント手段10は、ストッ
プウォッチ第１カウンタ６のスタート信号STを入力した
後のつまりストップウォッチのラン状態での計測終了信
号P₅の回数を数え、サーチ回数データP₆を出力する。11
は、ペースサーチ期間中のセンサパルス信号P₁を数え、
１パルス目が入力すると計測開始信号SPを、又５パルス
目が入力すると計測終了信号P₅を出力する信号カウンタ
である。12は、前記信号カウンタ11の出力にしたがっ
て、センサパルス信号P₁の１パルス目から５パルス目ま
での時間間隔を計測し、歩行ペースデータD₃を出力する
間隔計測手段である。間隔計測手段12は、ペース信号判
定手段８からの計測中止信号H₁を入力すると強制的に帰
零し、その計測を中止する。13は、個人のデータつまり
歩巾データSMを記憶するための個人差データ記憶手段で
ある。14は、運動量演算手段である。運動量演算手段14
は、運動継続時間データD₂と歩巾データＬ、サーチ回路
データP₆、歩行ペースデータD₃とから運動量を演算し、
表示するデータに変換し、表示運動量数値D₄を出力す
る。15は、表示データつまり表示運動量数値D₄又は歩巾
データSMを表示Ａ部1aに表示するように、又、経過時間
データD₁を表示Ｂ部1bに表示するように記憶して、表示
装置１を駆動する表示データ記憶駆動装置である。

以上のように構成されたストップウォッチの動作につい
て説明すると、まず前もって、個人差データを設定記憶
するために、スイッチブロック５を操作することによっ
て個人差データ設定信号Ｋをスイッチブロック５から出
力する。それによって個人差データ記憶手段13には使用
者の歩巾データSMが記載される。

次に使用者はランニングの開始と同時にスイッチブロッ
ク５にあるスタートストップスイッチSW₁を押す。それ
によってスイッチブロック５は、スタート信号STを出力
し、このスタート信号STは、ストップウォッチ第１カウ
ンタ６に入力し、ストップウォッチの計測、つまり基準
秒信号Ｓの計数を開始する。

又スタート信号STを同時にストップウォッチ第２カウン
タ７に入力することによって、ストップウォッチ第２カ
ウンタ７は、帰零した後に基準分信号Ｍの計数を開始す
る。この状態でストップウォッチ第１カウンタ６は、経
過時間データD₁を表示データ記憶駆動装置15に出力し、
表示データ記憶装置15にしたがって、経過時間データD₁
は表示装置１の表示Ｂ部1bに表示される。

そして、ストップウォッチ第１カウンタ６の計数状態に
おいて、つまり使用者がランニングをしているとセンサ
機能装置２はその人の腕振り動作に合わせて出力信号を
出す。

一方、ストップウォッチ第１カウンタ６が計数を開始す
ることによってペースサーチ指示タイマ９は基準秒信号
Ｓのカウンタを開始し、所定の時間間隔毎に、たとえば
２分間間隔ごとにペースサーチ指示信号SCを出力する。
そしてこのペースサーチ指示信号SCは、増巾回路３を動
作可能状態にする。

又ペースサーチ指示信号SCはペース信号判定手段８に入
力し、ペースサーチの動作開始を指示する。ペース信号
判定手段８は、ペースサーチ指示信号SCを入力すると、
その時点から所定時間経過後、たとえば５秒後に増巾回
路３から出力されるセンサパルス信号P₁を受付ける。

つまり、増巾回路３を動作可能状態にしてから増巾回路
３が動作安定状態になるまでの時間が経過した後にセン
サ機能装置２の出力を正しく増巾したセンサパルス信号
P₁を受け付ける。

そしてペース信号判定手段８は、センサパルス信号P₁の
パルス間隔を所定最低時間と所定最高時間、たとえば25
0m^secと１秒間とに定め、センサパルス信号P₁の受け付
け可能状態になってから２秒以内に入力された最初のセ
ンサパルス信号P₁と、それ以後に入力されるセンサパル
ス信号P₁については、そのパルス間隔の時間が250m^sec
以上で１秒以内のセンサパルス信号P₁のみを出力する。

そして所定最高時間が経過しても入力がない時は、計測
中止信号H₁を出力する。ここで、計測中止信号H₁が出力
されると、計測中止信号H₁は、ストップウォッチ第２カ
ウンタ７の計数を中止し、後述の間隔計測手段12の計測
を中止する。

つまり、使用者の運動が弱かったときとか、ストップ操
作せずに運動を中断したときは、ストップウォッチ第２
カウンタ７を停止させる。又ペースサーチ指示タイマ９
はストップウォッチ第１カウンタ６のスタート信号STに
同期して所定時間ごとにペースサーチ指示信号SCを出力
する一方、スイッチブロック５がラップ信号LAを出力す
ると、それに同期して、ペースサーチ指示信号SCを出力
すると同時にペースサーチ指示タイマ９のタイマ時間を
帰零してスタートさせる。

したがってペースサーチ指示信号SCは、ストップウォッ
チのスタート信号STに同期して２分間経過する毎に出力
され、又ラップ信号LAに同期した時点と、それに同期し
て２分間経過するごとに出力されるのである。ここで、
もし、先程の計測中止信号H₁によって、ストップウォッ
チ第２カウンタ７が、計測を中断した状態であるとする
と、次のペースサーチ指示信号SCによってペースサーチ
が再開し、センサパルス信号P₁が所定の時間内に入力す
ると、ペース信号判定手段８は計測中止信号H₁の出力を
解除し、ストップウォッチ第２カウンタ７の計測を再開
する。

そして前記ペース信号判定手段８を通過したセンサパル
ス信号P₁は、信号カウンタ11に入力する。信号カウンタ
11は、１個目のセンサパルス信号P₁を入力すると計測開
始信号SPを出力し、５個目のセンサパルス信号P₁を入力
すると計測終了信号P₅を出力する。

一方サーチ回数カウント手段10は、ストップウォッチの
スタート信号STによって、帰零し、その後、計測終了信
号P₅をカウントし、サーチ回数データP₆を出力する。

又、間隔計測手段12は計測開始信号SPと計測終了信号P₅
までの時間間隔を計測し、歩行ペースデータD₃を計測終
了ごとに出力する。運動量演算手段14では、歩行ペース
データD₃と、ストップウォッチ第２カウンタ７による運
動継続時間D₂、サーチ回数カウント手段10のサーチ回数
データP₆と歩巾データSMとによって運動量演算を実行す
る。

又、演算中はスイッチブロックの機能を禁止するための
操作禁止信号H₂をスイッチブロック５に出力する。運動
量演算手段14は、運動量データD₄を表示データ記憶駆動
装置15に出力し、表示装置１は、表示Ａ部1aに運動量デ
ータD₄を表示する。以上がシステムブロック図を中心
に、ストップウォッチの実施例を説明したが、次に、本
発明を実行したストップウォッチの実施手順について、
第３図のフローチャート図にしたがって説明する。

まずマイクロコンピユータのメモリ領域の分担を第２図
における各ブロックを構成する要素について説明する。

スイッチブロック５を構成するものとして、第１図、第
２図において説明したと同じくスタートストップスイッ
チSW₁、ラップリセットスイッチSW₂、修正桁選択スイッ
チSW₃、セットスイッチSW₄がある。ストップウォッチ第
１カウンタ６として、基準秒信号Ｓをカイントし、秒、
分、時と60進で計数する第１カウンタSTC、ストップウ
ォッチ第２カウンタ７として、基準分信号Ｍを10進でカ
ウントする第２カウンタSTMを用意した。ペース信号判
定手段８としてセンサパルス信号P₁の入力端子であるセ
ンサパルス入力INと、基準信号Ｎを数え、前述のパルス
間隔の最低時間間隔を判別するためのミリ秒タイマTM₃
と、同じくパルス間隔の最低時間間隔と増巾回路装置の
安定化時間を設定するための秒タイマTM₂を用意し、ペ
ースサーチ指示タイマ９として、ペースサーチ間隔を設
定する分タイマTM₁を用意した。

又サーチ回数カウンタ10として、回数カウンタSCN、信
号カウンタ11として、信号カインタPNを、間隔計測手段
12として、基準信号Ｎをカウントする計測カウンタKSC
を、個人差データ記憶手段13として、歩巾データSMメモ
リを用意した。最後に、運動量演算手段14として、第２
カウンタSTMのカウント内容を記憶する継続時間データ
メモリDT、計測カウンタKSCのデータを加算して記憶す
る歩行ペースデータD₃、平均データDM、速度データＶ、
距離データＬ、運動量値データＦと、運動量値データＦ
を表示可能数値に変換した運動量表示データF₁がある。

又運動量演算手段14には、速度データＶと距離データＬ
とから運動量値データＦを演算するための演算式が４式
ファイルしてある。

次に第３図のフローチャートにしたがって、ストップウ
ォッチの動作を説明すると、まず、第１図及び第２図に
おけるスイッチブロック５のラップリセットスイッチSW
₂を操作して、ストップウォッチをリセット状態にした
とする。そこでリセット状態（ステップ）から順に始
める。リセット状態（ステップ）になると次にステッ
プにおいて初期設定が行われる。

そこでパルス入力INはセンサパルス信号P₁の入力を禁止
し、第１カウンタSTCをリセットし、ペースサーチ指示
信号SCをにする。又、分タイマTM₁、秒タイマTM₂、ミリ秒タイマ
TM₃及び信号カウンタPNをリセットする。その状態で修
正桁選択スイッチSW₃をONするとステップに移項し
て、個人差データ設定状態になる。ステップになる
と、表示Ａ部1aには歩巾データSMを表Ｂ部1bには第１カ
ウンタSTCのデータ内容を表示し、セットスイッチSW₄を
ONすることによって歩巾データSMの変更を行う。

ここで、ステップ又はステップの状態でスタートス
トップスイッチSW₁をONするとステップのストップウ
ォッチスタート状態になる。そしてステップにおい
て、第１カウンタSTCは計測を開始し、第２カウンタSTC
はリセットして、前述のごとく基準分信号Ｍのカウント
を開始する。又、歩行ペースデータD₃を帰零し、回数カ
ウンタSCNと運動量表示データF₁も帰零する。

次にステップに移項し、表示装置１の表示部A1aに運
動量表示データF₁の表示し、表示部B1bには第１カウン
タSTCのデータ内容を表示するように切換える。次にス
テップに移項すると分タイマTM₁をクリアし、基準分
信号Ｍのカウントを開始する。この状態でストップウォ
ッチはRUN状態になる。

そこでステップにおいて分タイマTM₁が２分になるま
では、RUN状態（ステップ）を維持する。この時、第
２図に示すスイッチブロック５のラップリセットスイッ
チをONするとラップ状態（ステップ）となり、ステッ
プに移項する。ステップでは、表示部B1bを第１カ
ウンタSTCのLAP時刻データを表示し、分タイマTM₁をク
リアして、再スタートする。その後、ステップに移項
する。

一方、ステップには、ステップにおいて、分タイマ
TM₁が２分以上になったときにも移項する。ステップ
は、ペースサーチ状態である。ここからペースサーチの
ループに入る。ステップにおいて、ペースサーチ指示
信号SCはになり、秒タイマTM₂をリセットして、カウントを開始
する、又、信号カウンタPNもリセットする。

次にステップでは、秒タイマTM₂が５秒経過するのを
待つ、これは前述のごとく増巾回路装置３が動作安定状
態になるのを待つ時間である。

そこで秒タイマTM₂が５秒間以上になるとステップに
移項する。ステップでは、表示部B1bを新ためて、第
１カウンタSTCの計測データの表示に変える。又センサ
入力INの入力を解除する、そして秒タイマTM₂をリセッ
トして、計測をスタートする。

次にステップにおいて、秒タイマTM₂が１秒以内の時
はステップに進みセンサ入力INにセンサパルス信号P₁
の入力の有無を確認する。センサパルス信号P₁の入力が
無ければ再びステップに戻り、センサパルス信号P₁の
入力が有るまでステップ、ステップをくり返えす。

そこでステップでセンサパルス信号P₁が無いまま秒タ
イマTM₂が１秒以上になったときは、ステップに移項
する、そして第２カウンタSTMをストップする。ステッ
プで、秒タイマTM₂をストップし、ミリ秒タイマTM₃も
ストップし、センサ入力INの受け付けも禁止し、ペース
サーチ指示信号SCをにする。そしてステップまで戻る。

つまり、センサ入力INのセンサパルス信号P₁の入力を解
除してから、最大１秒以上経過しても、入力がないと、
運動継続時間を計測している第２カウンタSTMをストッ
プすることである。

次にステップでセンサパルス信号P₁の入力があるとス
テップへ移項し、前述のごとく、第２カウンタSTMが
計測中であれば、そのままステップへ移項するが、ス
テップ、を経由して第２カウンタSTMがストップ状
態のときはステップで第２カウンタSTMをスタートさ
せて、ステップへ移項する。

したがって、一度、センサパルス信号P₁の入力が１秒以
内にないために、第２カウンタSTMをストップしても、
再びペースサーチ状態（ステップ以後）でセンサパル
ス信号P₁の入力があった時、再び第２カウンタSTMをス
タートするのである。ステップにおいて、ミリ秒タイ
マTM₃を帰零して、スタートする。

又秒タイマTM₂をストップし、センサ入力INを禁止状態
にする。ステップにおいて信号カウンタPN＝PN＋１の
演算を行う。ステップで信号カウンタPNが１のときは
ステップに移項する。ステップで計測カウンタKSC
のカウントを開始する。

そしてステップで信号カウンタPNが１以外で５以内の
ときは、ステップを経由して、ステップへ移項す
る。ステップではミリ秒タイマTM₃が250ミリ秒経過す
るまで待機して、ステップに戻る。したがって、信号
カウンタPNが５になるまで、ステップからステップ
までをくり返えす。

次にステップになって、計測カウンタKSCをストップ
する。この計測カウンタKSCのデータはペースサーチに
おけるセンサパルス信号P₁の４周期分のものである。そ
して、サーチ回数カウンタSCN＝SCN＋１を実行して、サ
ーチ回数をカウントする。そしてペースサーチ指示信号
SCをにして、ペースサーチ状態を終了する。

次に運動量の演算状態になる。ステップで、その時点
での運動継続時間として第２カウンタSTMのデータを運
動継続時間データD₂メモリに記憶する。又、ペースサー
チ状態で計測した計測カウンタKSCを歩行ペースデータD
₃に加算する。

次にステップにおいて、歩行ペースデータD₃をサーチ
回数SCNで除して、平均データDMを算出する。次に平均
データDMを歩巾データSMとから速度データＶを算出す
る。そして速度データＶと運動継続時間データD₂とから
距離データＬを算出する。

次にステップにおいて、速度データＶと距離データＬ
とから運動量算式を選択する。ステップにおいてステ
ップで選択された式にしたがって、運動量Ｆを算出す
る。次にステップで算出した運動量Ｆの値が299より
大きい時は、運動量表示データF₁を299として、ステッ
プへ移るが、ステップで運動量データＦが299より
小さい時は、運動量データＦを整数化して運動量表示デ
ータF₁とする。ステップで、表示装置１の表示部A1a
を新しい運動量表示データF₁にして、元のステップへ
戻り、同様にして、次のペースサーチ指示信号SCがになるのを待機する。

上記のごとく、本発明によれば、ストップウォッチと、
ランニング時にその走行ペースを検知し得るセンサ機能
装置２とを組合せ、ランニング中、自動的に一定の時間
間隔ごとにランニングペースを検知し、そのデータを基
に運動量を算出するとともに、もし途中でランニングを
中断していても、ペースサーチの状態において、センサ
パルス信号のパルス間隔時間の最大値以内にセンサパル
ス信号の入力がないときは、運動が中断しているものと
見なし、運動継続時間から中断した時間を差し引いて運
動継続時間を計測することができ、より正しい運動量を
算出することができる。そのために目標としている運動
量を正確に使用者はとらえることができるため、体力の
維持向上に大いに役立つのである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明におけるストップウォッチ
の外観図及び構成図であり、第３図は、その動作を説明
するためのフローチャートである。２……センサ機能装置、５……スイッチブロック、６……ストップウォッチ第１カウンタ、７……ストップウォッチ第２カウンタ、８……ペース信号判定手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運動の経過時間を測定する経過時間計測手
段と、携帯者の歩行動作を検出して検出信号を発生する
検出装置と、前記検出信号のパルス間隔時間を測定する
間隔計測手段と、予めセットされた携帯者の歩巾データ
を記憶する個人差データ記憶手段と、前記経過時間及び
前記歩巾データ並びに前記間隔計測手段によって得られ
る歩行ペースデータより運動量を算出する運動量算出手
段とを有する運動量検出装置に於いて、前記検出信号が
予め定められた範囲内か否かの判定を行うと共に、該検
出信号が予め定められた範囲内でない間、計測中止信号
を出力するペース信号判定手段を設けるとともに、前記
経過時間計測手段を、前記計測中止信号の入力によって
経過時間の測定を中止するように構成し、前記計測中止
信号が入力される間、前記経過時間計測手段が運動の経
過時間の測定を中断することを特徴とする運動量検出装
置。