Tam olarak ne ölçüyorlar? Bunu nasıl ölçüyorlar? Farklı yaklaşımların iyi bir önlem almanın doğruluğu / hızı üzerindeki etkileri nelerdir?
PowerTap gibi hub tabanlı sayaçların diğerlerinden farklı olan Quarq gibi krank tabanlı sayaçlardan ne kadar farklı olduğunu açıklayan birisinin bir cevap vermesi yararlı olacaktır.
Yanıtlar:
Piyasada birkaç farklı tipte güç ölçer vardır ve her biri tahminlerini yapmak için biraz farklı bir şey ölçer. Ayrıca, ölçtüklerini ölçtüklerinin doğruluğu için etkileri vardır. Aşağıda, ana modellerin neyi ölçtüğünü, nasıl ölçtüğünü ve doğruluk ile ilgili sonuçları tartışacağım.
Güç, işin oranıdır (bu nedenle işin miktarını ve o işin yapıldığı zamanın süresini bilmeniz gerekir) ve iş, belirli bir mesafeye uygulanan bir güçtür; kuvvetler ve patentler nedeniyle, her biri onları farklı bir "konumda" ölçmeyi seçti.
İBike hariç, çoğu güç ölçer, aktarma organları boyunca bir yerde bulunan kuvvetleri ölçer: arkadan öne doğru çalışan PowerTap (ve eski Look MaxOne) arka göbekteki ölçülerinde, eski Polar sistemleri zincir boyunca ölçülür, ön zincir halkasının örümceğindeki Quarq, SRM, Rotor ve Power2Max ölçümü, pedal milindeki yeni Look / Polar ve Garmin Metrigear (şimdiye kadar ilan edilmiş fakat yayınlanmamış) ölçüsü, pedal milinde (açıklanmış fakat yayınlanmamış) Brim Brothers önlemleri ayakkabı koğuşunda, Ergomo alt brakette ölçülür ve Aşamalar sol krankta ölçülür. İBike, aşağıda tartışıldığı gibi tamamen farklı bir şekilde ölçer. Aktarma organları boyunca çeşitli noktalarda ölçüm yapmanın bir sonucu, aktarma organları kayıplarının farklı bir dereceye kadar hesaba katılmasıdır (veya olmayacaktır); Örneğin, Bir PowerTap genellikle bir SRM'den daha düşük okuyacaktır, çünkü biri çoğu aktarma organı kaybının "yukarı akış" diğeri "aşağı akış" dır. Bu fark, kesin bir “doğruluk” meselesinden daha çok tanımlayıcı bir meseledir ("brüt gelir veya net gelir," kesin "bir gelir ölçüsü anlamına gelmiyor mu?" hangisinin daha "doğru" olduğunu söyleyin).
Piyasadaki güç sayaçlarının çoğu, elektriksel iletkenliği ve direnci deforme oldukça değişen, küçük ince folyo şeritleri olan gerilme ölçerler kullanır. Gerginlik ölçüleri birçok uygulamada (örneğin, köprüler) kullanılır ve özellikleri iyi anlaşılır. Genel olarak, gerinim burçları, daha fazla doğruluk ve hassasiyet (daha fazla gerinim genellikle daha iyi sonuçlar verir) ve düzgün çalışırken, Power Tap, Quarq ve SRM genellikle kullanılırsa, "rozet" veya "Wheatstone köprüsü" içinde birleştirilir. yüzde birkaç içinde doğru (ve en önemlisi, yüksek hassasiyetle); bu hem statik olarak (kranktan asılan bilinen ağırlıklar kullanılarak) hem de dinamik olarak (laboratuarda büyük güçte çalışan bir silindir kullanıldığında) doğrulanmıştır. Güçler daha sonra güç elde etmek için açısal hız veya hız ölçümü ile birleştirilir. Gerinim ölçülerinin bir gerçeği, dirençteki değişimin, cihaz sabitken bile ölçülebilmesidir, böylece bisikletçi, gerilme ölçere dayalı güç sayaçlarının doğruluğunu, kranktan asılarak, evde asılı olarak ölçebilir. Bununla birlikte, gerginlik yaklaşımıyla ilgili yaygın bir sorun, sıcaklık değişimlerine karşı hassas olmaları ve bu nedenle (ve bazen de) sürüşlerden önce "sıfırlanması" gerekmesidir. Eski Look MaxOne'un aşil topuğu, gerilme ölçüleri veya ölçüm yöntemi değil, su geçirmezlikti. Örneğin, orijinal Power2Max (ve eski üretilmeyen SRM "Amatör" model) mevcut PowerTap, Quarq, veya SRM modelleri ve kullanıcılardan gelen raporlar (daha sonra üretici tarafından kabul edilir), sürüş sırasındaki sıcaklık kaymasına diğerlerinden daha duyarlı olduğunu göstermiştir. Power2Max 2012'nin sonunda yeniden tasarlandı ve güncellendi ve raporlar, sıcaklık sorununun büyük ölçüde ele alındığı yönünde. Aşamaların iddia edilen bir özelliği, otomatik sıcaklık telafisi etrafında tasarlanmış olmasıdır - 2013 yılı başından itibaren bu iddia hala kullanıcılar tarafından değerlendirilmektedir ve yaklaşımlarının iddia ettiği şeyi yapıp yapmadığını bilmek için henüz erkendir.
Eski Polar güç ölçer, zincir boyunca zincir gerginliği ile iletilen kuvveti ölçtü ve toplam iş elde etmek için bir zincir hız sensörü içeriyordu. Zincir boyunca iletilen daha yüksek bir kuvvette zincir daha yüksek gerginlikle sonuçlanır ve gerginlik nesnenin rezonans frekansı ile ölçülebilir (örneğin, tırnağınızla çok gergin bir gerginliği koparmak, tırnağınızı çevirirken yüksek bir frekans tonu üretir; Düşük bir ton). Tarihsel bir yana, Polar zincir gerginlik sensörü için konsept kanıtı prototipi bir elektro gitardan toplandı. Zincir hız sensörü, vites değiştirici jokey tekerleklerinden birine uyar ve zincir perçinleri geçerken manyetik alandaki "darbeleri" sayabilir; zincir perçinler birbirinden bilinen bir mesafe olduğu için zincir hızı kolayca hesaplandı. Doğruluk konusunda, Polar iyi çalıştığında, Çok güzeldi; Ancak, olmadığı zaman gerçekten çok yaramazdı. Daha da kötüsü, ne zaman yaramaz olduğunu söylemek zordu. Eski Polar güç ölçerin düşmesi üç kat oldu: 1) zincir gerginlik sensörünün zincire yakın olması gerekiyordu, zira zincir bazen büyük veya küçük zincir halkasında veya büyük veya küçük arka dişli; 2) zincir hız sensörü bazen bunaldı ve yanlış hız değerleri verdi; ve 3) açıkta kalan teller ve zayıf bir şekilde kapatılmış "kapsül" nedeniyle kısmen eksik hava koşullarına dayanıklılık. zincirin bazen büyük veya küçük zincir halkasında veya büyük veya küçük arka dişinde olması gerektiğinden elde edilmesi zordu; 2) zincir hız sensörü bazen bunaldı ve yanlış hız değerleri verdi; ve 3) açıkta kalan teller ve zayıf bir şekilde kapatılmış "kapsül" nedeniyle kısmen eksik hava koşullarına dayanıklılık. zincirin bazen büyük veya küçük zincir halkasında veya büyük veya küçük arka dişinde olması gerektiğinden elde edilmesi zordu; 2) zincir hız sensörü bazen bunaldı ve yanlış hız değerleri verdi; ve 3) açıkta kalan teller ve zayıf bir şekilde kapatılmış "kapsül" nedeniyle kısmen eksik hava koşullarına dayanıklılık.
Ergomo alt braket tabanlı güç ölçer, alt braketteki bükülmeyi ölçmek için bir optik sensör ve bir dizi "gözetleme deliği" kullandı. Bu tasarımın garip bir özelliği, yalnızca alt braketten geçen (burulma) kuvveti ölçebilmesidir; bu nedenle, yalnızca sol bacağın katkısını ölçmüştür: toplam güç elde etmek için sol bacağın katkısını iki katına çıkarmıştır. Ergomo'yu kurmada ve kalibre etmedeki zorluk ile birlikte ( tam olarak aynı şekilde monte edilmesi gerekiyordu)) Bacaklar arasındaki bilateral simetriye bağımlılık, Ergomo için ölüm çilesiydi. Aşamalar güç ölçer benzer şekilde sol kranktaki deformasyonla kuvveti ölçer ve toplam gücü hesaplamak için "sola" iki katına çıkar. Çalgılı kuvvet pedalları ile yapılan araştırmalar, sağ ve sol ayaklar arasındaki güç üretiminde iki taraflı asimetrinin norm - daha kötü olduğunu, araştırmada asimetrinin eforla değişebileceğini göstermektedir. Ancak, bazı sürücüler bu doğal yanlışlığı ve yanlışlığı kabul etmeye isteklidir.
Ne eski Polar ne de Ergomo güç sayaçlarında gergi mastarları kullanılmadığından, hassasiyetleri ve hassasiyetleri sahada bisikletçi tarafından statik olarak kontrol edilememiştir; sadece dinamik olarak kontrol edilebilirler (veya bilinen kalibre edilmiş güç ölçerlerinden birine karşı).
Yayılmamış Garmin Metrigear ve Brim Brothers pedal veya pedal koçan güç sayaçları, folyo gerilme ölçerler yerine piezoelektrik sensörler ve katı hal ivmeölçerler kullandıkları rivayet edilir, ancak piyasaya ulaşana kadar doğruluk veya hassasiyetle ilgili tüm iddialar, tuz taneleri ile alınmalıdır. Pedallı veya koç temelli bir güç ölçerin tasarımındaki ilginç bir problem, kuvvet yönünün ve pedal milinin konumunun bilinmesi gerektiğidir: örneğin, pedal vuruşunun altına aşağı doğru kuvvet eklerseniz, krankın doğru yönde hareket etmesine yardımcı olmadığından güç harcanır; Benzer şekilde, yukarı doğru bastırırken (ancak hafifçe) bastırırsanız, bu diğer ayağın aşağı doğru inmesine uygulanan kuvveti iptal eder. Bu nedenle çeşitli kuvvet vektörlerini takip etmek, güvenilir doğruluk ve kesinlik elde etmenin anahtarıdır. Bir dereceye kadar, Stage güç ölçer zaman zaman ilgili bir soruna da duyarlı olabilir: Stages, konumunu belirlemek için pedala bir katı hal ivmeölçer (bir akıllı telefonlarda bulabileceğiniz katı hal ivmeölçerlere benzer) kullanır. Aşamaların ilk üretim modelleri, pedal konumunun kesin olmayan ölçümleri ile çarpıştı, bu yüzden pedal hızı da kesin değildi - ve bu, nihai güç tahminlerinin kesinliği için yankılara yol açtı.
Yakın zamanda piyasaya sürülen (Ocak 2012'den itibaren) Bak / Polar güç ölçer, pedal mili boyunca dizilmiş gergi mastarları kullanır ve her bir pedalın dikkatlice yerleştirilmesi gerekir, böylece pedallar kuvvetlerin hangi yönde uygulandığını bilir - özel bir aletle birlikte verilir. oryantasyon ile yardımcı olmak için pedallar. Ölçülen kuvvetlerin tork değerlerine dönüştürülmesini basitleştirmek için, Look / Polar pedalı sadece dört farklı krank uzunluğunun kullanılmasına izin verir: 170mm, 172.5mm, 175mm ve 177.5mm. 170 mm'den kısa olan kranklar şu anda desteklenmemektedir. Bir pedal "usta" diğeri ise "köle" dir; yardımcı pedal, master'a bilgi iletir ve ardından her iki pedaldan veri toplar ve bunları ana üniteye iletir. Şu an, Look / Polar pedalı kendi iletim protokolünü kullanır ve uyumlu ana üniteler sağlamak için henüz bir üretici firma tarafından imzalanmamıştır. Yeni Look pedallarına ilişkin ilk raporlar, pedalların yöneliminin kritik olduğunu onaylar: bir pedalın mili küçük olduğu için, hizalamadaki küçük bir mutlak hata, açısal yöneliminde büyük bir göreceli hata olabilir.
IBike tamamen farklı bir yaklaşım getiriyor: gücü dolaylı olarak hesaplıyor. Yani, potansiyel enerjideki değişikliklerin (tırmanma veya alçalma) üstesinden gelmek, kinetik enerjideki değişiklikler (hızlanma veya yavaşlama), aerodinamik sürüklemenin (rüzgar dahil) üstesinden gelmek ve yuvarlanma direncinden sürüklemek için belirli bir güce ihtiyacınız var. Zemin hızını, gradyanı, rüzgar hızını, toplam kütlenizi (siz ve bisikletinizi ve tüm ekipmanları) bilir, daha sonra yuvarlanma direnci katsayıları (Crr) ve aero sürükle ve ön yüzey alanı (CdA veya sürükleme alanı) tahminlerini birleştirir genel gücü (örneğin, bakınız burada). Temel olarak, piyasadaki diğer güç sayaçları, sürücünün aktarma organları boyunca bir yerlerde sağladığı gücü ölçerek “arz tarafı denklemine” odaklanır; iBike, bisikleti rüzgara, meyillere ve diğer sürükleme kuvvetlerine karşı hareket ettirmek için talep edilen gücü ölçerek "talep tarafına" odaklanır. Normal şartlar altında, bu şekilde tahmin edilen gücün kesinliği o kadar iyi olmasa da, oldukça (belki de şaşırtıcı şekilde) doğru olabilir, iBike, aerodinamik sürtünme alanının (aka CdA) sabit olduğunu varsayar, yani sürücü eğer pozisyonu değiştirir (örneğin, damlalardan çubuğun tepelerine doğru hareket etmek) ya da rüzgar hızı, yaw açısı değiştiği için değişirse, güç tahmini kapalı olacaktır. Genel olarak, iBike'ın tepe tırmanışları için oldukça doğru olduğu gösterilmiştir; daha az haddeleme kursları veya bir paket sürme için, bu yüzden genel doğruluk, yapılan sürüşün tam karışımına ve rüzgar yönündeki değişkenliğe bağlı olacaktır. Gerilme ölçeri olmayan eski Polar ve Ergomo modellerinde olduğu gibi iBike, doğruluk veya hassasiyet açısından statik olarak kontrol edilemez; Daha da kötüsü, laboratuardaki dinamik bir teçhizat üzerinde kontrol edilemez, çünkü gradyan ve rüzgar hızına bağlıdır. Sürücüler aynı bisiklete başka bir güç ölçer taktığında ve iki veri akışını karşılaştırdığında iBike'ın kontrolleri sahada yapıldı.
Bir sürücünün bisikletin üzerine iki veya daha fazla güç sayacı monte ettiği ve yapılandırılmış veya yapılandırılmamış sürüşleri yaptığı güç ölçer doğruluğunun birkaç "eşzamanlı" karşılaştırması yapılmıştır. Burada ve burada böyle bir "Rosetta Taşı" karşılaştırması görebilirsiniz .
Genel olarak, ticari olarak piyasaya sürülen tüm güç sayaçları yeni ayarlandığı ve ideal koşullar altında gerçekleştirildiği zaman doğru (ve bazen kesin) olmuştur. Bununla birlikte, koşullar her zaman ideal değildir ve parçalar zarar görür, kirlenir ve bozulur. Doğruluk ve hassasiyet önemliyse, "tasarım" doğruluğu (gerginlik ölçerler, optik sensörler, manyetik sensörler veya rüzgar hızı sensörlerine bağlı olsun) savaşın sadece yarısıdır: eşit derecede önemli olan, evde bir güç ölçeri doğrulama yeteneğidir. ne zaman kapalı olduklarını söyleyebilir.
İlk SRM güç ölçerin bu görüntüsünü ilginç buldum :
Krank kolu (mil etrafında dönen) gibi monte edilir - pedala ne kadar kuvvetle basarsanız , çıktısı hesaplanan vat miktarı hesaplamasının bir parçası olarak kullanılan gerilme ölçeri o kadar fazla bükülür (diğerinde daha iyi açıklandığı gibi) cevaplar!)
Birçok modern güç ölçer, temelde bu konsept üzerinde yapılan iyileştirmelerdir.
Temel olarak, güç sayaçlarının tümü kuvvet (veya tork) ve bir hız ölçerek çalışır.
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_(physics)#Mechanical_power
P(t) = F(t) * v(t)
Diğer bir deyişle:
Power = Force * velocity
Pedal veya krank bazlı güç ölçer, kranklara ne kadar tork uygulandığını ölçecektir. Kadansınızla birleştirilen bu size güç çıktısını verir (zamanla ekleyin ve toplam çalışmayı tamamlayın).
Hub tabanlı bir güç ölçer, aktarma organı tarafından hub'a uygulanan torku ölçmekte ve aynı temel matematik işlemini yapmak ve buradaki güç çıkışını hesaplamak için bunu hız veya tekerlek dönüşü sayıları ile birleştirmektir.
Temel olarak, biri aktarma organlarına giden gücü ölçer, diğeri aktarma organlarından çıkan gücü ölçer. Her ikisine de sahip olsaydınız, hub güç ölçer, aktarma organlarında kaybedilen güç nedeniyle biraz daha küçük bir güç gösterecekti. Ancak bir bisiklet aktarma organı çok verimlidir (özellikle iyi bakıldığında), bu yüzden çok küçük bir fark hakkında endişelenmem. Bir dereceye kadar güç çıkışınıza veya tüm binici + bisiklet sisteminin güç çıkışına daha fazla önem verip vermediğinize bağlı olabilir.
Altta yatan gerçek fiziksel mekanizma, kuvvet uygulandığında hafifçe bükülen bir kiriş üzerinde zig-zag akan ince telden oluşan bir gerilim ölçerdir. Tellerin bükülmesi elektrik direncini değiştirir. http://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge
Ayrıca pedallara kuvvet ölçen güç ölçerler de duydum. Krankların uzunluğunun söylenmesi gerektiğini varsayıyorum. Ayrıca, güç çıkışını hesaplamak için kuvvet / tork bilgisi almak üzere zincirdeki gerilimi hesaplamak üzere zincir titreşimini ölçen sistemleri de duydum.