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

EXCEL VBAでCrankの接線力をパワー値に換算できるようになったので、PowerTapとSeatTubeひずみゲージ(My Power Meter)と3種類で比較してみました。Crank型は、SeatTube型のようなややこしい補正をしないでもいいのでクランクに仕込んだNucleoにパワー計算プログラム簡単に仕込めるのではないかと気づきました。IMUがついてるので、IMUで角度測定できるので、自在にパワー値計算できます。


パイオニアパワーメーターは、リードセンサで角度を何カ所か拾っているのですが、IMUをつければもっと角度分解能が良く、ユーザーのセット手間が無い製品になるのにと思います。MPU-6050コスト100円台ですので問題ないはずですが。https://goo.gl/EPDJsd

●3種類のパワーメーターの比較

PowerTap条件:PowerTapは、静止時にキャリブレーションをやればそれでOKです。Garmin Edge500で1秒間隔でタイマー記録して、TrainingCenterで読み込んで、TCX形式でEXPORTすればEXCELで読めます。1秒サンプリング 左右とも平均してます。

Crank条件:右のみです。水平にしたクランクに錘を6kgまで吊り下げて直線回帰して傾きを求めてひずみ出力値mVを接線力Kgfに変換してXBEE経由でLPC1768に転送して、LPC1768でPCへ転送して、リアルタイムグラフCPLTで表示。6msecサンプリング、ここで、クランクがロードセルの挙動をしてないとすると成り立たないのですが、
6月7日のキャリブレーションでは曲げモーメントのみを抽出していて、ねじり剪断、軸力には感度がわずかしかありませんでした。

 

SeatTube条件:右踏みだけです。CAL値は、決まってないので、上記2例を見ながら適宜に変更して最適なCAL値を求めることにしてます。サンプリングは、ADCが2-4msecで、パワー値は、15度に一回一個前の15度のパワー値を表示できるが、30msecに一回なのでグラフには乗ってませんが、本当は、15度毎のパワー値が正弦波で変動しているのが真の姿なので、それを平均して慣らしていることで、平均の仕方とタイミングでパワー値が変わるので同じ土俵で比較するならクランク角度毎のパワー値が欲しいところです。右半周15~165度範囲で積分したものを右踏みパワーとして、右踏み終了後数十msecでグラフにでる。

●結果
①CRANKのパワー値が大きい傾向
CRANKが最も正確だと踏んでいたのですが、グラフでは
大きすぎる値がでてしまってます。やはり、0度から210度の裾野が広いなだらかな波形がパワー値を大きくしてると思います。青線がSeatTubeひずみ補正値0.18、ピンク線がCrankです。

②PowerTapの値
1秒平均で左右踏みがでてくるのですが、自分で踏み込んだ時に
パワー値上がってくるのが2秒くらい遅れてでてくるので、
使用感として、パワー値本当かなと感じてしまう。
左右平均をどういうタイミングで計算しているのかが見えないのでその差がでていると思います。ピークをならしてしまう可能性もあります。PowerTapと比較するなら測定の仕方を工夫してサンプリングタイミングの影響が少ない、長時間のトータル仕事量などで比較したほうがいいかもしれません。

③SeatTubeひずみ波形がCrank波形より小さい
波形を安定させるために、角度範囲を絞っているので
パワー値が低めにでてきます。
相関的には似た波形になってます。多数決で言えばCrankとSeatTubeパワー波形のほうが真実に近いのではないかともいえるのですが、右のみなので、左もいれてPowerTapと比較しないと平等ではありません。
昨日から、測定開始から何秒も遅れてスタートします。多分、エンコーダー信号のチャタリングで積分タイミングに入れないのだと思うのですが、その辺をプロテクトしないといけません。
●考察
グラフを見るとメジャーなパワーメーターであるPowerTapの波形と私の自作パワーメーター2種類の波形で真偽がつけにくい条件だと思います。
課題0:Crank,SeatTubeは右のみ
課題1:POWERTAP出力が遅い
課題2:POWERTAPの元波形が見えないどうやって平均してるのか見えない?
課題3:My Power Meterの波形の原理解析が未達
課題4:Crankが曲げモーメントしか測定できてない
課題5:QuboDigitalSmartB+の負荷条件とパワー値の関係で測定条件をふってない
課題6:実走行ができてない
以上の課題山積ですので、あと数ヶ月かけてどこまで解析していけるかです。
判断は、ペダリングのパワー値というものにたいしてどう使いたいのかで観点が違ってくると思います。FTPトレーニングで使うユーザーなら製品の仕様で十分なのかもしれません。
●パワー値の表し方
私の場合は、ぐいっと踏み込んだ時、即反応してくれるものを重視してます。要するに「努力が報われるパワーメーター」が欲しいと思ってます。踏んでから数秒で数値になるのは報われないと思ってます。ですのでパワーの表示方法も重要で、アナログ針式パワーメーターを作ったのもそういう意味を込めております。
グラフだと最も分りやすいのは、15度パワーグラフです。これは踏み方を変えるところころ形状が変わるので、この波形をパワー値として見せるのもいいかなと思います。
下図の青い線が15度パワー曲線です。

最終目標は、風速計など走行抵抗センサも組み合わせたパワーマネジメントメーターで、いかに、楽に無理なく安全に走行距離を伸ばせるかが目標です。

●以後
時間切れなので、MFTデモ用の準備を始めます。動画や
説明図を作らないといけません。

ただし、パワー値の絶対値をどう校正するのかが未だ決定的にならないので、MFT以降更に徹底して、パワーメーターの基礎解析を進めていこうと思います。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です