※2020年夏以降、信州MAKERSのテーマとしてロードバイク関連の記事は、連載停止しました。
理由は、読者がついてこない点で、労力の割に効果がないテーマである点です。
私もそうでしたが、自転車趣味では、暇な時間があれば、ロングライドしたり、ヒルクライムしたりして、電子工作に割く時間がほとんどない点があります。電子工作と自転車乗り趣味は両立しないというのが私の結論です。ですので、本記事を見て、電子工作しようとする自転車乗りは、皆無であるという結果です、自転車乗りを対象とした電子工作記事は停止しました。
シートピラーへは8枚ゲージが貼ってあるのですが、左右曲げブリッジと前後曲げブリッジ用になってます。しかし、本当に欲しい分力は、サドルにかかっている鉛直荷重です。ペダリングのメインの反力は体重ですので、体重のペダリング時の変動が測定できないと意味がうすれます。
※２０２０年１２月追記
本測定クロストークが多く失敗に終わりました。リベンジで、多分力センサ化してかんしょう補正することで体重成分だけ抽出する方法である程度までペダリング時の体重変化を測定できました。以後数年かけて、サドル荷重の精度をあげていく活動とぽちぽちと進めていきます。
●シートピラーの荷重方向のひずみを測定するブリッジ
通常は2ゲージ 2ダミーの4枚構成でブリッジを組みます。
共和のゲージ図のアクティブダミー結線です。
https://www.kyowa-ei.com/jpn/file/download/technical/strain_gages/pdf_wiring_001.pdf
■このブリッジの欠点は、軸力のゲインが低すぎる点と、ゼロドリフトが大きい点で、線形がでにくい方式なので、今まで何回もトライして失敗しているので、できるだけ、避けてます。しかし、体重を測定できないとサドル荷重がでないので、精度を犠牲にしてトライすることにしました。
＝＞シートピラー８５ｋｇ体重をかけても４０ｍV程度しか出力がでませんでした。ノイズが１０ｍVくらいあるので、使えないので、ゲージ数を倍にして対応しました。
配線がぐちょぐちょになってしまったので、システムに組み込むときに、配線しなおします。
●キャリブレーション
２０ｋｇまでダンベルをのせて、校正してみました。
ゼロドリフトが大きくて、６ｋｇくらいゼロでばらつきます。
ゼロを除いて直線回帰すると結構まともな線形になってました。
さらに、ダンベルを前方に移動するとドリフト５ｋｇくらいでたりするので、カーボンシートピラーでダミーゲージ法だとクロストークが大きいので±６ｋｇ程度の荒い測定となります。
●初期測定
±６ｋｇ程度の誤差があるとして８５ｋｇの体重で乗ってみました。
①全体図
サドルにまたがって何も触れてなければ８５ｋｇでるはずですが、
90kg近い値になってます。ハンドルを触ると２０ｋｇくらい減ります。
更にペダリングはじめると１５ｋｇくらい減ります。さらに急加速すると
１５ｋｇくらい減ります。
②上図の普通に漕いでいる部分を拡大
最初は大きな荷重変動で漕ぎ始めます。
回しだすと変動幅は１５ｋｇレンジになります。踏力が１０－１５ｋｇレベルなので、体重から踏力を得ているのが見えますが、変動周期は、左右1回転で1周期ですので、この辺はクランクトルクと比較してみてみないと詳細は分かりません。
③加速時を拡大した図
加速時に周期が倍くらい長くなっているのですが、これが、ペダリング周期なのか、お尻荷重だけの周期なのか、トルク波形と比較してみます。
●以後
サドル荷重も精度がわるいながらも現象が見えそうなので、トルク解析システムに組み込みます。サドルの荷重精度なんとかしたいので検討します。
ハンドル荷重も準備中です。
