DIY hausgemachte Leistungsmesser DIY Leistungsmesser

Ich fahre schon lange gerne Fahrrad, aber im letzten Jahr war ich nicht nur am Skifahren interessiert, sondern auch daran, meine sportlichen Ergebnisse zu verbessern. Das Studium aller Arten von Techniken, Trainingsplänen und Hilfsmitteln, fast jedes Mal, wenn es darum ging, ein Gerät wie das Leistungsmessgerät zu trainieren (oder zumindest einen großen Nutzen daraus zu ziehen).


Und ich habe beschlossen, dies zu sammeln ...

Wofür ist ein leistungsstarkes Messgerät?
Dieses Gerät misst die Leistung, die Sie auf die Pedale ausüben. Das Wissen um die Kraft hilft beim Training sehr: Sie können Ihre Fortschritte im Laufe der Zeit verfolgen, genau verstehen, welche Anstrengungen Sie beim Fahren unternehmen - und fahren Sie jetzt so langsam, weil Sie nicht gut geschlafen haben, oder geht die Straße wirklich bergauf? Und bietet viele andere nützliche Funktionen.

Warum selbst ein leistungsstarkes Messgerät herstellen, anstatt es zu kaufen?
1 - Der Preis für vorhandene Proben ist einfach ungeheuerlich . Die billigsten Proben kosten 600 US-Dollar (und im Durchschnitt etwa 1000), ohne Lieferung, Zollabfertigung und eine Haupteinheit (ein Bildschirm / Computer, auf dem Daten angezeigt werden, die mindestens 100 US-Dollar kosten) )
2 - weil ich daran interessiert bin, etwas zu entwerfen und zu beobachten, wie es funktioniert :)

Also, wir fangen an

Das Funktionsprinzip
Es gibt viele Möglichkeiten, die Leistung zu messen. Ich habe eine davon gewählt: Messen Sie die Biegung der Pleuelstange anhand des Drucks des Fußes auf das Pedal.

Materialbasis
Ich habe lange gesucht, welche Art von empfindlichem Element ist verfügbar und kann in einem solchen Gerät verwendet werden? Es wurden verschiedene Optionen in Betracht gezogen - optische Sensoren, piezoelektrische Sensoren, die die Frequenz des übertragenen Schalls messen, kamen jedoch zu dem Schluss, dass die Verwendung eines Brückenlastsensors am einfachsten wäre. Nachdem ich angefangen hatte zu suchen, wo es gekauft werden kann, kam ich zu dem enttäuschenden Schluss, dass es entweder teuer oder in China bestellt war, und wartete zwei Wochen bis zwei Monate. Als ich jedoch auf ein lokales Schwarzes Brett kletterte, fand ich einen Vorschlag für den Verkauf von Waagen mit einer Genauigkeit von 0,01 Gramm und überhaupt nicht teuer. Ich war mir noch nicht sicher, ob ein solcher Sensor in der Waage war, aber ich bestellte ihn trotzdem.


Das Zerlegen war sehr

bedauerlich , obwohl sie kostengünstig sind. Nachdem ich die Waage geöffnet hatte, lud ich sie mit genau dem, was ich suchte, einem Brückenlastsensor!



Es wurde ein kurzes Experiment durchgeführt, mit dessen Hilfe ich herausfand, ob ein solcher Sensor die Biegung der Pleuelstange messen kann.


Funktioniert wirklich!

Da sich in der Waage alle elektronischen Komponenten unter einem Tropfen befanden, musste das gesamte elektronische Bodykit selbst durchsucht und durchgeführt werden.
Die Liste der Teile, die ich ausgewählt habe :
1 - der Verstärker des HX711-Gewichtssensors - ein Brückensensor ist daran angeschlossen, am Ausgang erhalten wir einen bestimmten Wert, der bereits in digitaler Form vorliegt und für die Verarbeitung geeignet ist
2 - der Trittfrequenzsensor - Reed-Schalter - wird benötigt, um die Geschwindigkeit der Pedale zu messen Wie einfach es ist, die auf die Pedale ausgeübte Kraft zu messen, reicht nicht aus, um die Leistung zu messen. Sie müssen die Drehzahl
3 kennen - Sender, Bluetooth-Modul HC-05, um Daten an einen Computer oder ein Telefon zu übertragen
4 - Arduino Nano-Controller - das Gehirn des Geräts verarbeitet die vom Verstärker empfangenen Daten und erkona Daten werden an den Sender geschickt
5 - Stromversorgung - Da alle Module eine 5-V-Stromversorgung benötigen, benötigen wir eine Stromquelle und einen Konverter. Die Quelle entschied sich, das Batteriefach von der Waage zu nehmen, von der der Lastkäfig entfernt wurde.

Nachdem ich alles zusammengetragen hatte, bekam ich das folgende Bild

Nda und wie man alles auf das Pedal tritt ?

Ich musste alles in den Koffer mit den gleichen Gewichten passen, es hat kaum geklappt. Ich bin weit davon entfernt, die Platinen zu verdrahten und zu ätzen, also habe ich nur Drähte an die Beine der Mikroschaltungen gelötet. Wenn Sie ein separates Board züchten und smd-Komponenten darauf installieren, erhalten Sie natürlich viel weniger.

Alles wurde zusammengebaut und überraschenderweise funktionierte die Hardware beim ersten Mal. Block mit Mikroschaltungen umreift I auf den Kurbelband und der Lastsensor an der Verbindungsstange durch Heißkleber verklebt (wie hierin nachstehend bewiesen - keine gute Idee ist , wird der Sensor so detailliert beschrieben , dass die Maßnahmen das leichteste Vorschieben und der Klebstoff Fluidität, was Signaldrift beobachtet)


Es stellte sich heraus, hässlich, stört aber nicht die Fahrt.

Kalibrierung
Das Gewichtssensormodul überträgt keine Gramm oder Kilogramm, sondern einige Papageien, die entsprechend der Belastung eingesetzt werden müssen. Dies wurde mit einfachen Werkzeugen durchgeführt.


Nanokalibrator.

Die Lastdaten wurden sofort auf den Computer übertragen, mit dessen Hilfe ich die Entsprechung des Signals und den angewandten Aufwand fand:

Die Nichtlinearität des Signals entsteht durch die Tatsache, dass sich die Pleuelstange nicht nur unter Last biegt, sondern auch verdreht.

Es wurde ein einfaches Dienstprogramm geschrieben, das Daten über Bluetooth empfängt und sie in Echtzeit auf dem Bildschirm anzeigt. Wieder in einem unprätentiösen Stil :)


Und das ist genau die Oberfläche des iPhone 7?

Was sehen wir also auf der Benutzeroberfläche?
Die großen Zahlen oben sind die Leistung auf einer Seite (denken Sie daran, wir haben nur den Sensor auf der linken Pleuelstange?). Für die volle Leistung müssen Sie also mit 2 multiplizieren. Die Leistungsformel lautet übrigens: N = Moment * Winkelgeschwindigkeit, dies wird im Programm berücksichtigt.
kad - Trittfrequenz
Kilo - Druck auf das Pedal in Kilogramm

Die Grafik zeigt, wie der Druck auf das Pedal über die Zeit verteilt wurde. Vertikale Balken zeigen den Moment, in dem der Reedschalter den Magneten passiert. Es ist erforderlich, die Trittfrequenz zu messen.

Das Kreisdiagramm zeigt, wie die Last innerhalb eines Tretkreises verteilt wurde - der rote Sektor ist der Druck auf das Pedal, der grüne Sektor. Wenn das Pedal hochgeht und wir uns darauf stützen (parasitäre Last)

, betrug das Budget für alles zusammen, einschließlich eines Lötkolbens, 30 USD.
Höchstwahrscheinlich sind die Preise berühmter Hersteller so hoch, weil meiner Meinung nach für die ganze Welt keine Nachfrage besteht. Der jährliche Markt für Parameter beträgt nur etwa 100.000 Einheiten für alle Hersteller zusammen.

Mein Gerät zeigte Funktionsfähigkeit, wurde vom Fahrrad entfernt und auf bessere Zeiten verschoben, in denen ich das Board normal trennen kann, um seine Größe und andere Probleme mit der Benutzeroberfläche zu reduzieren :)

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Code für Arduino
Code für das Studio

Source: https://habr.com/ru/post/de389409/