【PowerMeter2020】過去のパワーメーター作品見ながら考える<M5Stackでパワー計算>

位相正確に波形が測定できたので、パワー計算プログラムをM5Stackに仕込みました。
パワー計算の面倒な点は、運動の直後でないとパワー値が計算できない点です。
過去にもこの課題を解決するために、クランクエンコーダを創ったり、IMUでクランク角度を得ようとしたのですが、いずれも精度の壁があってダメでした。
シートチューブ型パワーメーターとクランク式とPoweTapの3種類を比較したローラベンチです。結構反響があったのですが、その後基礎技術を学習してたり道草をくってしまって2020年になって何とか完成させようとしています。

※2020年末 追記
2020年8月でパワーメーター開発公開は一時休止となりました。(読者数が2%しかいないため)
5年間にわたってロードバイクのパワーメーターを中心にロードバイクガジェットの開発をしてきましたが、
コト作りに傾注(自分ニーズ=コト作り)に重きをおいてきたため、コト作りをするには技術力が到底足りないことが判ってきました。そこで、基礎技術力強化することに重点をおいて、2021年から進めることにしました。特にソフト開発と数値計算シミュレーションなどの基礎を強くしていかないとロードバイクテーマも進みませんので、
その他のテーマも含めて、基礎技術力を高められるネタを重点的に進めていきます。そのような方向性だと世の中の皆様も同様に感じられているようで、基礎学習の記事が非常に来訪者を集めてますので、そういうものなんだと思ってます。学生時代からロードバイクを科学したいと思っていたのですが、勉強不足で社会人になってからもできなくて、定年退職してからもトライしても十分できなくて、定年後5年してから、学生時代不足していた基礎学習からスタートするようなことになりました。このようなことを毎日やっていると老人ボケを防げるので結構な趣味だと思ってます。パワーメーターのテーマは、単なる足だけのパワー測定ではなく、人間の全出力ベクトルとバイクへの各種走行抵抗までセンシングできるシステムまで開発しないと自分の主義に合いませんので、基礎技術力がついてからやっていきます。あと5年後くらいにはできていると思います。世の中のIOT化の動きがあるので、自分がやる前に誰かがやってしまうかもしれませんが、その上を行けるようなテーマにしたいと思ってます。
  
●今までのパワーメーターやってきたこと
①MFT2017出展作品

3年前のMFT2017で出展したパワーメーター計測システムは、クランクに12分割の磁気エンコーダーを組み込んで
30度毎に積分計算してパワー値を表示してました。とても大げさなので、実走行は無理でした。さらに、12分割した場合と
半回転とか1回転で得られるパワー値を比較する12分割のパワー値の精度が悪い点があって、半周期くらいのほうが時間精度が
よいので、パワー値の精度がよくなる点が判りました。

➁2018年踏力ベクトル表示するペダリングモニター
パイオニアのスペックを超えるものを作りました。ペダルの踏み位置まで判ります。
しかし、クランクに16枚もひずみゲージを貼ったため、走行試験までに至りませんでした。

③2019年には、左右クランクトルクとシートチューブ型の比較実走行したが、同期精度、ノイズでNGだった

【パワーメーター2019】10月最後の実走行測定5分間分<クランクの位相ズレ発生>

④2019年から自作でも精度が見えるようにしたいということで、精度検証しながら開発を進めることにしました。

【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>

 

【パワーメーター2019】新母艦基板課題検討<実走行使用に耐えるため>

④シートチューブ型の実力レベル
  当初は、パワータップと比較する検証をしていたのですが、市販パワーメーターは、トルク波形がでないので1秒毎のだいたいのパワー値を比較するだけなので、クランク式のパワーメーターとシートチューブ型とパワータップを3つで比較して、検証するようにしてきました。ANT+でパワータップを接続するシステムを何個が作ったのですが、ANTモジュールが壊れてばかりいて放置状態になっていたので、2020年に再試作します。
 今までのシートチューブ型の検証実験は、中途半端で終わってます。
そこそこレベルで出来ているのですが、趣味なので、自己満足できるまで詰めたいので、それが、大変なのでく2020年まで遅延してます。

【5月5日】パワーメーター<POWERTAP値と比較グラフ>

【パワーメーター】POWERTAP|CRANK|SEATTUBE<3種比較>

2019年でクランクトルク波形とシートチューブ曲げモーメント波形が非常に似ている点が分かったため
クランクの左右波形を正確に測定してからシートチューブ波形と相関をみる開発を2020年に完成させようとしてます。

【パワーメーター2019】Raspiロガー初測定試した<SeatTube波形トルクと合ってる>

⑤クランクのキャリブレーションを高精度でおこなう方法
今までで一番精度のよい校正ができました。
市販品のクランクを使う限り、クロストーク性能など形状的に無理なので
精度の悪い角度範囲をどう補正するかが課題となります。

【パワーメーター2019】クランク校正開始<クロストーク有る>

 

 

●M5Stackでのパワー計算いれてみました。
グラフィックでパワーグラフをM5Stackの液晶画面に表示したかったのですが
液晶表示が遅すぎて、ESP-NOWの通信がとぎれとぎれになってしまって、
パワーメーターのグラフィック表示をどうするか考えながら進めます。
Power (W=J/sec)= 仕事量(J)/時間(sec)
= 力(N)x移動距離(m)x時間(sec)
なので、移動した距離と時間がわからないと仕事量とパワーが求められない原理です
ので、ペダリングの瞬間のパワー値はでないことになります。できるだけ、回転角度のっ検出区間を小さくすればいいのですが、精度は1回転に1回のほうがよくなります。
どうするかは、検討していきます。



 

 

 

 

 

 

 ●以後パワー値とトルク波形を見ながらどういうデータをどう表示すればいいのか、考えながら進めていきます。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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