【パワーメーター】クランクにひずみゲージ貼った

ペダル治具での校正では、踏み方が実際と違ってくるため、踏み方によるばらつきの校正ができなかったため、クランクにひずみゲージを貼って、クランクをロードセル化して校正を行うことにしました。市販のパワーメーターでは、クランクの裏面を利用してせん断ひずみを測定することでペダリングの接線方向力を測定してますが、私は、せん断ひずみより、曲げひずみのほうがきれいに出るはずなので、クランクの左右側面に2枚ずつ計4枚貼ることにしました。これは、多くのロードセルが使っている4ゲージ法です。ゲージの組み合わせと配線は、シートチューブのときと同様なので3月9日の記事を参考にしました。

【3月9日】パワーメーター自作<NucleoとLT1167で基板組んだ>

●ひずみゲージ貼り作業の課題と=>対策
課題1:ひずみゲージを貼ると斜めになったり位置がずれる。
=>マスキングテープにゲージサイズの窓をくりぬいておいてマスキングテープをクランクに貼ってからゲージ貼りを行う。
課題2:4ゲージ1セットなので、配線がぐちゃぐちゃになる
=>ゲージ位置と配線の並び順をいつも同じ順にして、線の名前も同じ順につける。

●ひずみゲージ貼り作業説明
※2018年10月現在は、ひずみゲージの貼り方も2年間の修練に基づいて以下の動画のように進歩してきてます。
マスキングテープとスコッチテープが貼りつかないようにするのに工夫が必要ですが、改良していきます。



TMLのゲージで昨年買った鉄用が6本余っていたので、それを右クランク用に4本使いました。ひずみゲージ貼り付け用のシートも付属してます。


クランクの断面寸法をノギスで測定して、巻き付ける寸法をマスキングテープに線引きしておきます。ゲージを貼る位置に窓をカットしておきます。窓は一回り大きめにして、右上角をめざして貼ります。


側面の裏表にぐるりとマスキングテープを巻くことで、裏表の位置合わせがそこそこ出るしかけです。
ゲージの裏面に一滴瞬間接着剤を垂らして窓の右上角めがけてゲージをもっていって、押さえシートで数十秒押します。共和のマニュアルがあります。http://www.kyowa-ei.com/jpn/technical/notes/bonding_procedure/

なんとか、貼れましたが、若干ゲージの頭の位置がずれてました。頭そろえるのが難しいので、TMLさんから2枚が1体化したゲージを仕入れておきました。


幅が広いのでクランク側面は無理でした。
フレームシートチューブには、便利なゲージになると思います。

クランクとギアが配線固定用のテープだらけで、満身創痍にみえます。左クランクも同様に貼って出来上がりました。

治具づくりは1週間がかりでしたがひずみゲージ貼りなら1日で余裕でできてしまうので、慣れればひずみゲージ貼って力測定したほうがスマートです。

●クランクのひずみゲージ出力と荷重のキャリブレーション
踏力は40kgMaxくらいで校正しているのですが、30kgまでのおもりがないので、ダンベルで6kgまで吊って直線回帰して、OKとしました。


ロードセル用ブリッジを組んであるので曲げ力だけに感度をもってました。おもりの吊り下げる位置がペダル軸根元でもペダル軸先端でも同じ値がでました。つまりクランクのねじり方向には感度がありません、クランクの長手方向へ引っ張ってみましたが、5Kgで0.1kg程度の感度がありました。この長手方向もゲージを貼って、測定すればパイオニアのパワーメーターと同じ仕掛けになるので、ペダル踏力のベクトルが得られます。
①クランク角90度キャリブレーション値


R=0.99998という線形性が非常にでてました。ロードセルそのものです。
このCAL値をプログラムに書き込んで、クランク角54度にして、測定値をみると


この出力値は、SIN(54度)の値が出てますので、
このクランクに貼ったひずみゲージから踏力の接線方向分力が得られることが分かります。
●以後
左クランクもCALしてから、ビンディングペダルとシューズでいろいろな踏み方をした校正作業をおこなって、精度を見極めます。

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