Compteur de puissance bricolage maison Compteur de puissance bricolage

J'adore le cyclisme depuis longtemps, mais l'année dernière, je me suis intéressé non seulement au ski en tant que tel, mais aussi à l'amélioration de mes résultats, en termes sportifs. Étudier toutes sortes de méthodes, de plans de formation et d'aides, presque chaque fois que cela se résumait à la nécessité (ou du moins à de grands avantages) de former un appareil comme le Power Meter.


Et j'ai décidé de récupérer ça ...

À quoi sert un compteur puissant?
Cet appareil mesure la puissance que vous appliquez aux pédales. Connaître la puissance aide beaucoup à l'entraînement: vous pouvez suivre vos progrès au fil du temps, cela vous permet de comprendre avec précision les efforts que vous faites en roulant - et conduisez-vous maintenant si lentement parce que vous n'avez pas bien dormi ou la route monte-t-elle vraiment? Et donne de nombreuses autres fonctionnalités utiles.

Pourquoi fabriquer soi-même un compteur puissant au lieu d'acheter?
1 - le prix des échantillons existants est juste monstrueux , les échantillons les moins chers coûtent 600 dollars américains (et en moyenne environ 1000), sans compter la livraison, le dédouanement et une unité principale (un écran / ordinateur qui affiche les données, qui coûtera au moins 100 $ )
2 - parce que je suis intéressé à concevoir quelque chose et à regarder comment cela fonctionne :)

Donc, nous allons commencer

Le principe de fonctionnement
Il existe de nombreuses options pour mesurer la puissance, j'ai choisi l'une d'entre elles: mesurer le coude de la bielle à partir de la pression du pied sur la pédale.

Base matérielle que
je recherche depuis longtemps, quel type d'élément sensible est disponible et peut être utilisé dans un tel appareil? Diverses options ont été envisagées - capteurs optiques, capteurs piézoélectriques, mesure de la fréquence du son transmis, mais sont parvenus à la conclusion qu'il serait plus facile d'utiliser un capteur de charge de pont. Ayant commencé à chercher où il peut être acheté, je suis arrivé à la conclusion décevante que c'était cher ou commandé en Chine et j'ai attendu de deux semaines à deux mois. Mais en grimpant sur un babillard local, j'ai trouvé une proposition de vente de balances avec une précision de 0,01 gramme et pas du tout chère. Je n'étais pas encore sûr qu'un tel capteur soit dans la balance, mais je l'ai quand même commandé.


Ce fut très

malheureux de les démonter, bien qu'ils soient peu coûteux. Après avoir ouvert la balance, je les ai chargés exactement ce que je cherchais, un capteur de charge de pont!



Une courte expérience a été menée, à l'aide de laquelle j'ai découvert si un tel capteur pouvait mesurer le coude de la bielle.


Fonctionne vraiment!

Étant donné que dans la balance, tous les composants électroniques se trouvaient sous une «goutte», l'ensemble du kit de carrosserie électronique a dû être fouillé et fait par vous-même.
La liste des pièces que j'ai sélectionnées :
1 - l'amplificateur du capteur de poids HX711 - un capteur de pont y est connecté, à la sortie nous obtenons une certaine valeur, déjà sous forme numérique, pratique pour le traitement
2 - le capteur de cadence - commutateur à lames, - est nécessaire pour mesurer la vitesse des pédales, donc combien il est facile de mesurer la force appliquée aux pédales ne suffit pas pour mesurer la puissance, vous devez connaître la vitesse de rotation
3 - émetteur, module Bluetooth HC-05, pour transférer des données vers un ordinateur ou un téléphone
4 - Contrôleur Arduino nano - le cerveau de l'appareil traite les données reçues de l'amplificateur et erkona données est envoyé à l'émetteur
5 - alimentation - puisque tous les modules nécessitent une alimentation 5V, nous avons besoin d'une source d'alimentation et d'un convertisseur, la source a décidé de prendre le compartiment de la batterie de la balance dont la cage de charge a été retirée

Après avoir tout rassemblé, j'ai obtenu l'image suivante

Nda, et comment tout mettre sur la pédale ?

J'ai dû tout ranger dans le boîtier avec les mêmes poids, cela a à peine fonctionné. Je suis loin de câbler et de graver des cartes, donc je viens de souder des fils aux jambes des microcircuits. Si vous créez une carte séparée et y installez des composants smd, vous obtiendrez bien sûr beaucoup moins.

Tout a été assemblé et, étonnamment, le matériel a fonctionné la première fois. J'ai enroulé un bloc avec des microcircuits sur la bielle avec du ruban électrique et le capteur de charge l'a collé à la bielle avec de la colle chaude (comme il s'est avéré plus tard, ce n'est pas une bonne idée, le capteur est si précis qu'il mesure les mouvements les plus faciles et la colle a de la fluidité, ce qui a provoqué une dérive du signal)


. moche, mais n'interfère pas avec la balade.

Calibrage
Le module capteur de poids ne transmet pas de grammes ou de kilogrammes, mais certains perroquets qui doivent être réglés en fonction de la charge. Cela a été fait à l'aide d'outils simples.


Nanocalibrateur.

Les données de charge ont été immédiatement transférées vers l'ordinateur, à l'aide de laquelle j'ai trouvé la correspondance du signal et l'effort appliqué:

La non-linéarité du signal résulte du fait que la bielle non seulement se plie sous charge, mais aussi se tord.

Un utilitaire simple a été écrit qui reçoit les données via Bluetooth et les affiche sur l'écran en temps réel. Encore une fois, dans un style sans prétention :)


Et c'est exactement l'interface de l'iPhone 7?

Alors que voit-on sur l'interface?
Les gros chiffres sur le dessus sont la puissance, d'un côté (rappelez-vous, nous n'avons que le capteur sur la bielle gauche?), Donc pour la pleine puissance, vous devez multiplier par 2. Par ailleurs, la formule de puissance est: N = moment * vitesse angulaire, elle est considérée dans le programme.
kad - cadence
kilos - pression sur la pédale, en kilogrammes

Le graphique montre comment la pression sur la pédale a été répartie dans le temps, les barres verticales indiquent le moment où l'interrupteur à lames passe l'aimant, il est nécessaire de mesurer la cadence.

Le graphique circulaire montre comment la charge a été répartie dans un cercle de pédalage - le secteur rouge est la pression sur la pédale, le secteur vert, puis lorsque la pédale monte, et nous nous appuyons sur elle avec notre pied (charge parasite)

Pour tout ensemble, y compris un fer à souder, le budget était de 30 $.
Très probablement, les prix des fabricants célèbres sont si élevés en raison du manque de demande, à mon avis, pour le monde entier, le marché annuel des paramètres n'est que d'environ 100 000 unités pour tous les fabricants combinés.

Mon appareil a montré son fonctionnement, retiré du vélo et reporté à des moments meilleurs où je peux séparer la carte normalement pour réduire sa taille et d'autres problèmes d'interface :)

Merci de votre attention!
Code pour Arduino
Code pour le studio

Source: https://habr.com/ru/post/fr389409/