【パワーメーター2019】パワー測定の基礎検討<クランク速度が最重要>

ようやく、クランクトルクセンシング基板ハードができたのですが、ソフトの仕様をどうするかを基礎検討してみました。


●測定データとサンプリング周期の検討
パワー=力x速度(Nxm/sec)ですので、ひずみゲージで力を精度よく測定しても、速度測定精度が悪いとパワー値の精度が悪化してしまいます。そこで、ペダリングの踏力モデルからパワーを計算する場合の
サンプリング周期における精度の検討をしてみました。

 

●踏力モデルからの計算例

①踏力が鉛直下向きで踏んだ場合、接線力は、より狭い範囲で発生する

②仕事量の計算と測定角度刻みの違い

③積分量と測定角度刻みの違い

踏力から仕事量の測定は、測定角度刻みは、30度程度でも積分値の大差がでないので
サンプリングで大きく誤差は発生しにくいこ都が判った。

●クランク速度測定の検討
力の測定は、サンプリングが厳しくないことが判ったのですが、クランク速度はどうなるかを検証

★ケイデンスとサンプリング周期で重大な課題が判明した。
=>サンプリング周期5msecでも、100rpmで
15度きざみでクランク速度を測定したばあい
25msec±5msecの誤差が発生するが、その誤差では
20%の速度差が発生してしまうので、15度区間での
パワー値が±20%も誤差をかぶってしまうので、
15度区間でのパワー測定は、5msecサンプリングではNGであることが判った。
=>1msecサンプリングの場合なら、
1msec/25msec=4%で未だ、精度不足なので
対策1:角度刻みを細かくしたパワー値は採用しない
=>
対策2:速度誤差が1%以下になる測定手段を用いる

 

●クランク角度、速度測定例
力測定だけ集中したいたのですが、パワーメーターの精度を左右するのは
クランク速度測定精度が重要なことが判明したので、測定方法を基礎から検討始めます。
今までのトライ
①MFT2017では、24分割のエンコーダを試作した。
これで見た限りではエンコーダ構造自体のばらつきのほうが大きくて
実際の速度ばらつきの細かな変動を測定できなかった経験があります。

 

【パワーメーター】CRANKエンコーダー出来た

②GEAR TOORHセンサの開発
これは精度がでそうなのですが、光センサを屋外で使えるかが課題です。

【パワーメーター】クランク角測定<Gear Toothセンサ作った>

 

 

③パイオニアのクランク角度測定方法

これも、荒く測定してますが、測定方法としてのばらつきが小さくなるなら

これも検討すべきと思います。
http://pioneer-cyclesports.com/jp/support/products/manual/SGY_PM910H_JP_Calibration_Manual.pdf

【5月7日】PBI2017でパイオニアSGY-PM見た

 

●以後
 力の測定のサンプリングはあまり高速化しないでいいことが判ったので、先行させて完成させてから、クランク角度測定方法を7月に作って
パワー測定解析手段を完成させたいと思います。

 

 

 

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