【PowerMeter2020】計測システム仕様決めた<M5Stackで4か所のCPUからデータ受信>

ようやくシステム仕様を決めました。

●概要

①左右クランク:2個のM5StickCからESP-NOWでクランクトルクと同期データを無線送信、母艦から上死点タイミングを無線同期

➁シートチューブ基板から上死点センサ信号とシートチューブ曲げひずみ信号をM5Stackへアナログ信号で有線送信。
=>開発完成時は、ANTモジュールからサイコンへパワー値送信する

③パワーメーター検証用としてM5StickCでANTセンサ受信してM5Stackへシリアル有線送信する。
=>PowerTAPからのANT通信を受信する。
=>パワー値を自作パワーメーター2種類(クランク左右、シートチューブ曲げ)と比較検証

 

●下は、シートチューブユニットです。最終的には、これだけで、左右の踏力トルク値と左右上死点センシングをして、ANTモジュールでサイコンに送信するシステムとなります。おそらく世界一シンプルなパワーメーターになります。自作で、無線を左右クランクに設置するタイプは、実装の困難度が大きくて、実用性が厳しいですが、シートチューブ型だと、自作程度の実装密度でも、小さいCPUと1CHのひずみアンプと上死点センサ1個で単四電池で20時間は持ちますので、実用性とコンパクト性があります。ですので
この計測システムを使って、PowerTAPとクランク左右のトルクとシートチューブひずみ波形の相関を実走行データを積み重ねて、パワー値の検証を行って、実現したいと思います。精度が5%以下なら自作パワーメーターなら許容だと思います。目標は3%以下です。

 

 

●シートチューブユニットで苦労した点
①電池駆動させるために、LPC 1114FN28を採用
=>I2CでLSM9DS1から磁気センシングして上死点を演算すると同時にひずみゲージデータも処理する能力をもつために、クロック50MHzのCPUにした。
➁単4一本で、12時間以上もたせる。
=>DC-DCで3.3V昇圧するので、効率が60%程度おちる
③シートチューブボトルゲージ部に収まるように集積させた。

④開発終盤では、ANTモジュールを搭載して、シートチューブひずみ値から計算処理したパワー値をサイコンへANTで送信する仕様にする。

⑤アナログ信号で、1m離れた母艦M5Stackへ送信する
=>M5Stackの電圧供給では、無理なのでVccは接続しない。
=>ノイズが少なくなるようにシールド線にした
=>アナログ入力にすることで、M5Stackのプログラムの処理時間を短くした

 

●母艦M5Stackのプログラムが大変

⓪M5StackにIOを接続すると電源供給能力がないため、外部デバイスをドライブできなくなりますので、外部CPUは、電池をもつなど別電源が必要となります。

①4個のCPUから15データが入ってくるが、遅延なくログと表示しなければならない

➁使う場合と使わない場合の組み合わせをボタンで設定できるようにする
=>クランクパワーメーターを使う場合と使わない 場合
=>ANT受信データを使うかつかわないか
=>シートチューブパワーメーターを使うか使わないか

③上死点タイミング基準で全データを同期できるようにすること

④SDカードログとCPLT表示ができること

 

●以後
  プログラムをデバッグしながら月末までで何とか完成させて、6月からは計測作業として、クランクの校正とシートチューブの
 校正など力測定を始めたいと思います。

 

 

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