Medidor de energia DIY caseiro Medidor de energia DIY

Eu gosto de andar de bicicleta há muito tempo, mas no ano passado eu estava interessado não apenas no esqui como tal, mas também em melhorar meus resultados em termos esportivos. Estudando todos os tipos de métodos, planos e auxílios de treinamento, quase sempre que se tratava da necessidade (ou pelo menos de grande benefício) de treinar um dispositivo como o medidor de energia.


E eu decidi coletar isso ...

Para que serve um medidor poderoso?
Este dispositivo mede a potência que você aplica aos pedais. Conhecer o poder ajuda muito no treinamento: você pode acompanhar o seu progresso ao longo do tempo, permite entender com precisão o esforço que você faz ao andar - e agora você está dirigindo tão devagar porque não dormiu bem ou a estrada está realmente subindo? E oferece muitos outros recursos úteis.

Por que fazer você mesmo um medidor poderoso, em vez de comprar?
1 - o preço das amostras existentes é monstruoso , as amostras mais baratas custam 600 dólares americanos (e em média cerca de 1000), sem incluir entrega, desembaraço aduaneiro e uma unidade principal (uma tela / computador que exibe dados, que custará pelo menos US $ 100) )
2 - porque estou interessado em criar algo e ver como funciona :)

Então, vamos começar

O princípio da operação
Existem muitas opções para medir a potência, eu escolhi uma delas: medir a dobra da biela da pressão do pé no pedal.

Base de material
Estou pesquisando há muito tempo, que tipo de elemento sensível está disponível e pode ser usado nesse dispositivo? Várias opções foram consideradas - sensores ópticos, sensores piezoelétricos, medindo a frequência do som transmitido, mas chegaram à conclusão de que seria mais fácil usar um sensor de carga em ponte. Tendo começado a procurar onde pode ser comprado, cheguei à conclusão decepcionante de que era caro ou encomendado na China e esperei de duas semanas a dois meses. Mas, subindo em um quadro de avisos local, encontrei uma proposta para a venda de balanças com precisão de 0,01 gramas e nada caras. Eu ainda não tinha certeza de que esse sensor estava na balança, mas pedi de qualquer maneira.


Foi muito

lamentável desmontar, apesar de serem baratos.Depois de abrir as balanças, carreguei-as exatamente com o que procurava, um sensor de carga em ponte!



Foi realizado um pequeno experimento, com a ajuda da qual descobri se esse sensor pode medir a curvatura da biela.


Realmente funciona!

Como na balança todos os componentes eletrônicos estavam sob uma "gota", todo o kit eletrônico do corpo tinha que ser pesquisado e feito por você mesmo.
A lista de peças que selecionei :
1 - o amplificador do sensor de peso HX711 - um sensor de ponte está conectado a ele, na saída obtemos um certo valor, já em formato digital, conveniente para o processamento
2 - o sensor de cadência - chave reed, - é necessário para medir a velocidade dos pedais, portanto quão fácil é medir a força aplicada aos pedais não é suficiente para medir a potência; você precisa conhecer a velocidade de rotação
3 - transmissor, módulo bluetooth HC-05, transferir dados para um computador ou telefone
4 - Arduino nano controller - os cérebros do dispositivo processam os dados recebidos do amplificador e erkona dados é enviada para o transmissor
5 - fonte de alimentação - como todos os módulos precisam de fonte de alimentação de 5V, precisamos de uma fonte de alimentação e de um conversor, a fonte decidiu retirar o compartimento da bateria da balança da qual a carga foi removida e juntar

tudo. Eu tenho a seguinte imagem Tudo foi montado e, surpreendentemente, hardware parte ganhou pela primeira vez. Bloco com microcircuitos I amarrado na fita manivela, eo sensor de carga colado à biela por adesivo quente (tal como a seguir se mostrou - não é uma boa ideia, o sensor é tão detalhado que medidas o mais leve avanço, e o adesivo tem fluidez, a partir do que observou desvio de sinal) Descobriu-se, feio, mas não interfere no passeio. Calibração

NDA, e como tudo é posto no pedal ?

Eu tive que encaixar tudo no case com os mesmos pesos, mal funcionou. Como estou longe das cablagens e das placas de gravação, acabei de soldar os fios nas pernas dos microcircuitos. Se você criar uma placa separada e instalar componentes smd nela, certamente obterá muito menos.







O módulo do sensor de peso não transmite gramas ou quilogramas, mas alguns papagaios que precisam ser colocados de acordo com a carga. Isso foi feito usando ferramentas simples.


Nanocalibrador: a linearidade do

Os dados da carga foram imediatamente transferidos para o computador, com a ajuda da qual encontrei a correspondência do sinal e o esforço aplicado:

A não-linearidade do sinal surge devido ao fato de a biela não apenas dobrar sob carga, mas também torcer.Um

simples utilitário foi escrito que recebe dados via bluetooth e os exibe na tela em tempo real. Mais uma vez, em um estilo despretensioso :)


E essa é exatamente a interface do iPhone 7?

Então, o que vemos na interface?
Os grandes números no topo são a potência, de um lado (lembre-se, só temos o sensor na biela esquerda?). Portanto, para obter potência total, você precisa multiplicar por 2. A propósito, a fórmula da potência é: N = momento * velocidade angular, é considerado no programa.
kad - cadence
kilos - pressão no pedal, em quilogramas

O gráfico mostra como a pressão no pedal foi distribuída ao longo do tempo, as barras verticais mostram o momento em que o interruptor reed passa o ímã, é necessário medir a cadência.

O gráfico mostra como a carga foi distribuída dentro de um círculo de pedalada - o setor vermelho é a pressão no pedal, o setor verde, quando o pedal sobe e descansamos com o pé (carga parasitária)

Para tudo junto, incluindo um ferro de solda, o orçamento era de US $ 30.
Muito provavelmente, os preços de fabricantes famosos são tão altos devido à falta de demanda, em minha opinião, para o mundo inteiro, o tamanho anual do mercado dos parâmetros é de apenas cerca de 100 mil unidades para todos os fabricantes combinados.

Meu dispositivo mostrou operacionalidade, foi removido da bicicleta e adiado até melhores momentos em que posso separar a placa normalmente para reduzir seu tamanho e outros problemas de interface :)

Obrigado pela atenção!
Código para Arduino
Código para o estúdio

Source: https://habr.com/ru/post/pt389409/