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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Powermeter als Eigenbau



Fast Forward
18.03.2018, 02:25
Liebes Forum,

ich habe mir irgendwann im letzten Jahr in den Kopf gesetzt, einen Powermeter selbst zu bauen. Man liest zwar immer wieder, dass das alles gar nicht so schwierig sei, aber ich wollte es eben selbst probieren. Und: es sollte kein Kabelsalat an meiner Kurbel hängen. Nur Messen ist verhältnismäßig einfach, das Ganze aber auch klein und anwenderfreundlich zu bauen schon schwieriger. Mir ist absolut klar, dass die heutigen Powermeter sehr genau und mittlerweile auch günstig sind, aber ein selbstgebackenes Brot schmeckt ja auch besser als ein gekauftes.
Außerdem wollte ich einen Leistungsmesser, der an alle meine Räder passt. Rennrad, Crosser und MTB. Und da wird es schnell dünn.

Die Idee: ein Powermeter aus 2 Teilen. Nur die Teile, die wirklich mit (in meinem Fall) der Kurbel verbunden sein müssen, werden fest mit der Kurbel verklebt. Alles andere, d.h. Auswerteelektronik, Beschleunigungssensor für Trittfrequenz und ANT+ Sendeeinheit wird gesteckt und kann innerhalb von Sekunden an ein anderes Rad montiert werden.

In den letzten Monaten wurde viel gelötet, programmiert, Gehäuse aus dem 3d Drucker gezogen und natürlich getestet. "Jon's Short Mix" auf Zwift kann ich nicht mehr sehen.

Hier einige Fotos. Das kleinere Teil an der Kurbel ist noch mit Gummiband gesichert (damit ich zum Debuggen noch rankomme). Das Gummi kann aber später, wenn geklebt wurde, weg. Das größere Teil ist die Sendeeinheit, die mittels Stecker und Gummiband befestigt wird und zwischen den Kurbeln getauscht werden kann.

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Hier ist die Kurbel mit Powermeter sowie Ladegerät und Debug-Konnektor (für z.B. Firmware-Updates) abgebildet. Der Akku ist fest verbaut.

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Nach ganz vielen Fehlversuchen scheint es jetzt ganz gut zu klappen. Zum Vergleich habe ich hier eine Elite Kura Rolle, die bis auf 1% genau sein soll sowie Garmin Vector 2s.

Auf der Rolle, also unter konstanten Bedingung, sieht es so aus:

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Kurze "Sprints" werden auch ganz gut gemessen:

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Einen ersten erfolgreichen Test draußen habe ich aber heute erst hinbekommen. Die Bedingungen waren auch eher schwierig: Bei 23 Grad Raumtemperatur kalibriert und dann raus in die Kälte (-1 Grad). Das merkt man auch. Am Anfang sind viele Unterbrechungen durch Ampeln zu sehen, der Trend ist aber klar: Die Kurven driften nach wenigen Minuten auseinander und nach etwa 5 Minuten zeigt mein Powermeter etwa 10% zu wenig an. Da muss ich wohl nochmal ran. Die gute Nachricht: nach einer Nullpunkts-Kalibrierung (8x rückwärts treten, rote Linie im Diagramm) passen die Wattwerte wieder. Mittelwert für die ersten 15 Minuten: DIY=155W, Garmin=170W. Nach der Kalibrierung: Beide Leistungsmesser bei 192W.

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Sowohl Absolutwerte als auch Varianz sind vergleichbar. Die Garmin-Werte hängen etwa 1-2 Kurbelumdrehungen nach, was auf eine Filterung oder andere Nachbearbeitung der Daten schließen lässt.

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Ich bin mit meiner Bastelei ganz zufrieden. Was meint ihr?

Weißer Hirsch
18.03.2018, 06:49
Super Idee und super Umsetzung. Echt Wahnsinn! Aber ist das Ganze auch bei Regenfahrten geschützt? Viel Spaß jedenfalls damit :-)

vascal
18.03.2018, 06:52
Hallo,

Das ist super interessabt was Du da gebaut hast. Die Idee mit dem Radwechsel ist auch super umgesetzt. Ich würde dir empfehlen die Steckverbindung ggfs. Von Stiften umzustellen auf z.B. Flachstecker o.ä. da ich Sorge hätte, dass zum Einen sich Verschmutzungen schneller darin verfangen wenn "nackt" gefahren wird und dass die Gefahr des Verbiegens der kleinen Stite sowohl beim ungenauen Aufstecken als auch nackt fahren besteht.

Lg Vascal

Ochsenfrosch
18.03.2018, 07:23
Ich bin mit meiner Bastelei ganz zufrieden. Was meint ihr?

Dass ich die Zeit lieber zum Radfahren verwendet hätte. ;)

Spass beiseite: Respekt!

Zappie
18.03.2018, 09:07
Hut ab !!

Raducanu
18.03.2018, 09:18
Respekt, darf man Fragen auf welcher Basis die Hardware/Software läuft?
Wie teuer sind die reinen Hardwarekomponenten?

Wie oben schon angemerkt würde ich mir noch was für den Konnektor einfallen lassen.
Ich hätte Bauchschmerzen das die Pins des Konnector verbiegen / verschmutzen.

knartzt
18.03.2018, 09:32
Dass du so etwas nicht als Hobby hast wissen wir alle. Ist nunmal was anderes als tief gehen...

los vannos
18.03.2018, 09:39
Liebes Forum,

ich habe mir irgendwann im letzten Jahr in den Kopf gesetzt, einen Powermeter selbst zu bauen.

...

Wow, Respekt.

Warum leckt der Hund sich die Eier? Weil er es kann :D

Coole Sache, ich hoffe du wirst dann auch eigene Weiterentwicklungen fortsetzten!

Ich hätte mir sowas nie in den Kopf setzten können, da ich so etwas gar nicht erst kann. :rolleyes:

bugfix
18.03.2018, 09:42
Geil! Wie viel Zeit und Geld hast du da letztlich hinein investiert?

Fast Forward
18.03.2018, 10:19
Danke!


Aber ist das Ganze auch bei Regenfahrten geschützt?
Noch kaum. Eine Dose RTV-Silikon liegt aber schon hier. Damit soll das Gehäuse später geflutet und die Elektronik somit eingegossen werden. Das mache ich aber erst, wenn ich nicht mehr an die Elektronik ran muss.


Ich würde dir empfehlen die Steckverbindung ggfs. Von Stiften umzustellen auf z.B. Flachstecker o.ä. da ich Sorge hätte, dass zum Einen sich Verschmutzungen schneller darin verfangen wenn "nackt" gefahren wird und dass die Gefahr des Verbiegens der kleinen Stite sowohl beim ungenauen Aufstecken als auch nackt fahren besteht.

"Nackt" fahren wollte ich eigentlich nicht. Eher mit Blind-Stecker, also einer Buchsenleiste ohne Funktion, wahrscheinlich auch mit einem kleinen Gehäuse drum. Vorschläge für alternative Stecker würden mich freuen, immerhin ist das der Hauptgrund dafür, dass das Teil an der Kurbel so klobig ist. Eigentlich muss ja nur das hier und eine kleine Platine versteckt werden:

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Vielleicht Pogo-Pins, also diese Federstifte?

Fast Forward
18.03.2018, 10:41
darf man Fragen auf welcher Basis die Hardware/Software läuft?
Wie teuer sind die reinen Hardwarekomponenten?

Ich wollte günstige Standard-Bauteile verwenden, die in D ohne Probleme zu bekommen sind. Daher:

CPU: Atmega 328p, also der Arduino Chip.
Gyrosensor: MPU6050. Sehr genau, ich nutze den DMP und kann damit auf 1 Grad genau den Winkel der Kurbel ermitteln. Nachteil: Stromverbrauch relativ hoch.
Verstärker für Dehnungsmessstreifen: HX711. Absolutes Billigteil. Etwa 1 Euro pro fertiger Platine mit Chip und allen sonst benötigten Kondensatoren und Widerständen.
ANT+ Sender: nRF24AP2. Dieses Modul musste ich in China bestellen, da hier nicht verfügbar. Ist mit Abstand das teuerste Teil. Etwa 15 Dollar, ich habe dummerweise mit DHL Express bestellt, da kam dann noch Steuer und DHL Bearbeitungsgebühr drauf. Machte insgesamt fast 40 Euro. Werde ich nicht nochmal so machen.

Die Gehäusekomponenten benötigen 4,2 Meter Filament. Bei dem heutigen Kilopreis kostet das keine 50 Cent.

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Wie viel Zeit und Geld hast du da letztlich hinein investiert?

Geld ist überschaubar. Wenn man von den DHL-Kosten absieht, kostet mich ein komplettes Modul mit Teilen von Amazon/eBay ohne Kurbel etwa 50 Euro. Dann schon mit eigener Platine, LiPo Akku und Dehnungsmessstreifen. Wenn man alles in China kauft, natürlich nochmal billiger (aber mit Wartezeit). Etwas Geld habe ich noch in verschiedene Klebesilikone und Epoxy-Kleber investiert.
Zeit: sehr, sehr viel. Allein schon für die Hardware. Und meine jetzt 2000 Zeilen Code schreiben sich auch nicht von allein. Zu guter Letzt: das Testen. Eine erste "funktionierende" Version hatte ich schon nach etwa 2 Monaten. Plausible Werte nur bei konstanten Temperaturen und auch nur wenn ich nach Norden fuhr. Ohne Spaß. Sobald eine 90 Grad kurve kam und ich nach Osten oder Westen abbog, stand da eine Null. Der Gyrosensor war falsch eingestellt. Bis man sowas rausfindet, dauert es auch etwas. Ich hatte zuerst an elektrische Weidezäune als Störquelle gedacht.

Kathrin
18.03.2018, 10:44
:applaus: :respekt:

Hansi.Bierdo
18.03.2018, 10:47
:Applaus: Ganz starkes Projekt! Fetten :respekt:

Fast Forward
18.03.2018, 10:50
Hier noch meine hochgradig professionelle Eichvorrichtung. Einfach auf das rote Pedal steigen und im Debug-Modus entweder am PC oder am Garmin das Drehmoment ablesen. Damit kann ich den richtigen Teiler für die Verstärkung ermitteln, damit 100W auch 100W sind. Ob die Parameter von einer Kurbel auf die nächste übertragbar sind, muss sich noch zeigen. Die zweite Kurbel ist ja gerade erst in Arbeit.

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Die Rakete
18.03.2018, 10:58
Kann mir jemand bitte auf zwei Zeilen das Prinzip erklären, WIE so ein Ding im Zusammenhang mit der Kurbel funktioniert?

Flashy
18.03.2018, 11:01
Misst er nicht die Verwindung der Kurbel unter einer Last?

G.Fahr
18.03.2018, 11:03
Das Eichamt wäre neidisch ;-). Wundervollherrlichgenial! Genau solche Daniel Düsentriebler sind das Salz in der Suppe dieses Forums! Was machst du beruflich, wenn ich fragen darf?

Fast Forward
18.03.2018, 11:14
Kann mir jemand bitte auf zwei Zeilen das Prinzip erklären, WIE so ein Ding im Zusammenhang mit der Kurbel funktioniert?

Die Kurbel wird unter Last ganz leicht verbogen. Dadurch ändert sich die Länge der aufgeklebten Messstreifen und damit auch der elektrische Widerstand. Letzteres kann man gut messen.

Sparky
18.03.2018, 11:25
Super Projekt.

Wird das mal ein "Open Source" Projekt? Eigentlich sollte das eine Artikelserie für die Make ergeben ....

Vorschlag für eine technische "Verbesserung": Dehnungssensoren und die nötigste Elektronik in eine eingefräste Vertiefung (Maker-Space) integrieren. Dann die Kontakte an Oberfläche und alles mit Harz vergießen. Irgend jemand hat bestimmt einen Kurbelarm(+Kurbel) rumliegen?;) Den ANT+ Sender: nRF24AP2 sollte man bei Mouser für kleines Geld bekommen.

Die Temperatur-Drift hat man auch bei ehemaligen Marktführer. Wird dann letztendlich per Firmware geregelt.

Weißer Hirsch
18.03.2018, 11:54
Das Eichamt wäre neidisch ;-). Wundervollherrlichgenial! Genau solche Daniel Düsentriebler sind das Salz in der Suppe dieses Forums! Was machst du beruflich, wenn ich fragen darf?

1+

+Berggott+
18.03.2018, 11:56
Wow, unglaubliche Leistung!

Toll gebaut! Und danke für die Teile Liste, wird deine Software dann Open Source und wäre die bei Nachbauten verwendbar? Das sieht ja wirklich vielversprechend aus! Und evtl. wasserdichter als meine Stages... :D

Raducanu
18.03.2018, 12:21
Vorschläge für alternative Stecker würden mich freuen, immerhin ist das der Hauptgrund dafür, dass das Teil an der Kurbel so klobig ist. Eigentlich muss ja nur das hier und eine kleine Platine versteckt werden:


Über wie viele Verbindungen reden wir den?

Fast Forward
18.03.2018, 12:32
Wird das mal ein "Open Source" Projekt?

Ich denke schon. Jetzt aber noch nicht. Zuerst will ich, dass es einigermaßen gut funktioniert und dann muss der Code aufgeräumt werden.


Dehnungssensoren und die nötigste Elektronik in eine eingefräste Vertiefung (Maker-Space) integrieren.

Soviel ich weiß, sind zumindest Shimano Kurbeln innen hohl. Wenn man da 2mm fräst, ist ein Loch in der Kurbel. Damit hat man natürlich dann viel Platz für die Elektronik, aber die Stabilität?


Den ANT+ Sender: nRF24AP2 sollte man bei Mouser für kleines Geld bekommen.

Das stimmt, aber nur den nackten Chip. Der benötigt dann noch ziemlich viele andere Komponenten, um zu funktionieren. Und ich habs nicht so mit RF, daher habe ich bislang noch das fertige Modul verbaut. Auch weil ich die winzigen Kontakte des Chips nicht mehr mit dem Lötkolben löten kann.

Die Rakete
18.03.2018, 12:34
Die Kurbel wird unter Last ganz leicht verbogen. Dadurch ändert sich die Länge der aufgeklebten Messstreifen und damit auch der elektrische Widerstand. Letzteres kann man gut messen.

Ich danke!

Fast Forward
18.03.2018, 12:40
Über wie viele Verbindungen reden wir den?

Derzeit 16.

4 für Debugging.
4 für Messstreifen.
2 für Versorgungsspannung. + zur Batterie, + zur CPU. der Pluspol wird in dem Teil an der Kurbel gebrückt. Damit ist die Elektronik stromlos, wenn sie abgezogen wurde. Ich kann so mit dem Teil im Handgepäck reisen ohne dass der Akku durch andauernde Bewegung leergezogen wird.
3 für Speicherchip. In dem Teil an der Kurbel steckt ein kleines EEPROM. Da speichere ich viele Informationen zur Kurbel, wie z.B. Kurbellänge und Konfigurationsparameter. Der Leistungsmesser muss ja beim Umstecken wissen, an welcher Kurbel er sich befindet.
1 für Temperatursensor.
2 für GND, hier würde auch einer reichen.

Horstelin
18.03.2018, 12:55
Sehr cooles Projekt!

zur aktuellen Diskussion:

Derzeit 16.

4 für Debugging.
4 für Messstreifen.
2 für Versorgungsspannung. + zur Batterie, + zur CPU. der Pluspol wird in dem Teil an der Kurbel gebrückt. Damit ist die Elektronik stromlos, wenn sie abgezogen wurde. Ich kann so mit dem Teil im Handgepäck reisen ohne dass der Akku durch andauernde Bewegung leergezogen wird.
3 für Speicherchip. In dem Teil an der Kurbel steckt ein kleines EEPROM. Da speichere ich viele Informationen zur Kurbel, wie z.B. Kurbellänge und Konfigurationsparameter. Der Leistungsmesser muss ja beim Umstecken wissen, an welcher Kurbel er sich befindet.
1 für Temperatursensor.
2 für GND, hier würde auch einer reichen.

Hier könnte man mit Sicherheit etwa minimieren
0 für debugging
3 für Messstreifen (ich nehme an dass du eine komplette H-Brücke verwendest, GND kannst du dann ja teilen
2 für Versorgungsspannung, schlau gemacht
1 für EEPROM, da gibt es nette single wire geschichten: https://www.mouser.de/ds/2/268/Atmel-8903-SEEPROM-AT21CS01-Datasheet-1153972.pdf
1 für Temperatursensor
1 für GND
=8

alternativ, falls die H-Brücke wirklich 4 Kontakte braucht kann man auch 10 nehmen, dann ist noch einer frei für GND/debugging

Allgemein finde ich es ein sehr cooles Projekt und hätte auch Interesse daran, mitzuhelfen. Im Moment bin ich dank Masterarbeit eng angebunden aber ab Mitte Mai wäre mehr zeit.

Liebe Grüße,
Urs

ttbike
18.03.2018, 12:55
kannst die dinger ja hier im forum für 150 verkaufen :D

usr
18.03.2018, 13:04
Wow!

Detailfrage: warum der separate Atmel statt direkt auf dem nRF (vielleicht auf einem etwas größeren, zB nRF52)? Einfach nur Gewohnheit/Vertrautheit?

(Die Frage klingt jetzt vielleicht viel kompetenter als mir eigentlich zusteht, bei mir war das höchste der Gefühle bisher ein einfaches PWM-UI für fertige Scheinwerferplatinen auf einem Digispark-Klon, bei dem noch nicht mal die Akkustandsmessung konsistente Werte liefert...)

Fast Forward
18.03.2018, 13:38
0 für debugging
3 für Messstreifen (ich nehme an dass du eine komplette H-Brücke verwendest, GND kannst du dann ja teilen

Debugging ist zum jetzigen Zeitpunkt noch notwendig. Da ist es sehr praktisch, wenn die Kontakte rausgeführt sind. Später können die aber nach innen verlegt werden, das stimmt. Und ja, es ist eine komplette H-Brücke, GND könnte geteilt werden.

Eine Möglichkeit wäre auch, den HX711 in das Teil an der Kurbel zu verlegen. Die Kosten sind egal, passen müsste es auch. Das hätte den Vorteil, dass sich EEPROM und HX711 eine I2C Leitung teilen könnten. Außerdem weiß ich noch nicht, wie sich z.B. Regenwasser auf den Kontakten auswirkt. Es müssen ja kleine Widerstandsänderungen gemessen werden. Angenommen, im Winter kriecht etwas salziges Wasser zwischen die Kontakte. Möglicherweise wird dann schon falsch gemessen.

Fast Forward
18.03.2018, 13:39
kannst die dinger ja hier im forum für 150 verkaufen

Genau! Das eigene Geburtsdatum als ANT+ Device-Kennung ist dann gratis. :)

Horstelin
18.03.2018, 13:46
Eine Möglichkeit wäre auch, den HX711 in das Teil an der Kurbel zu verlegen. Die Kosten sind egal, passen müsste es auch. Das hätte den Vorteil, dass sich EEPROM und HX711 eine I2C Leitung teilen könnten. Außerdem weiß ich noch nicht, wie sich z.B. Regenwasser auf den Kontakten auswirkt. Es müssen ja kleine Widerstandsänderungen gemessen werden. Angenommen, im Winter kriecht etwas salziges Wasser zwischen die Kontakte. Möglicherweise wird dann schon falsch gemessen.

Das habe ich auch schon überlegt, und wäre eine schlaue Idee, ein bisschen Kontakterosion macht bei I2C deutlich weniger Probleme als bei der H-Brücke. Wenn jeder HX711 eine eigene ID hätte, könnte man sich auch den EEPROM sparen

Fast Forward
18.03.2018, 13:48
warum der separate Atmel statt direkt auf dem nRF (vielleicht auf einem etwas größeren, zB nRF52)? Einfach nur Gewohnheit/Vertrautheit?

Ja. Die allererste erste Version aus dem letzten Jahr konnte noch kein ANT+, da gab es nur den Atmel als einzige CPU. Da ging es eher um Proof-Of-Concept. Gesendet habe ich damals über 868MHz an meine eigene Head-Unit. Die konnte auch nur anzeigen, nicht z.B. speichern.
So sah das aus:

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Ziemlich wild. ANT+ hat mich auch einige Wochen gekostet. Ich bin da bei Null gestartet, hatte keine Ahnung von Device-Profilen etc. Jetzt wo es läuft ist es natürlich bequemer. Wobei das Debugging über die 868MHz eigentlich sogar besser ging.

Heute ist es deutlich aufgeräumter:

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Fast Forward
18.03.2018, 13:52
Wenn jeder HX711 eine eigene ID hätte, könnte man sich auch den EEPROM sparen

EEPROM kostet 14 Cent, wenn ich keine zusätzlichen Leitungen brauche, kann ich es behalten und dort alle relevanten Daten rausziehen. Sonst müsste ich ja wieder in der Sendeeinheit eine Zuordnung zwischen HX711-ID und z.B. Kurbellänge pflegen. Entkoppelt gefällt mir das schon besser. Wenn ich mir eine neue Kurbel anfertige, muss ich so nur noch das EEPROM aktualisieren, die Sendeeinheit bleibt unverändert.

Horstelin
18.03.2018, 14:10
Sieht sehr aufgeräumt aus!

Der HX711 sitzt dann auf der Unterseite? Welchen Temperatursensor verwendest du?

Fast Forward
18.03.2018, 14:15
Der HX711 sitzt dann auf der Unterseite? Welchen Temperatursensor verwendest du?

HX711 und ANT+ unten, genau. Als Temperatursensor habe ich einen NTC103 genommen. Ohne besonderen Grund, einfach nur, weil ich noch welche davon hier hatte. Der wird zusammen mit dem EEPROM über einen Pin versorgt. Alle 100 Kurbelumdrehungen wird der kurz geweckt um die Temperatur zu messen und den Nullpunkt anzupassen. Wie ich bei meiner letzten Testfahrt gesehen habe, stimmt da aber irgendwas noch nicht. Der Sensor ist nicht an die Kurbel geklebt, vielleicht gibt es da einfach einen zeitlichen Versatz zwischen Temperatur am Sensor und Kurbeltemperatur.

Fast Forward
18.03.2018, 14:20
Was machst du beruflich, wenn ich fragen darf?

Physiker. Früher an der Uni Zeitreihen-/Datenanalyse. Heute beschäftige ich mich mit dem Testen von etwas Software, meist aber Hardware.

Horstelin
18.03.2018, 14:26
Ok, da würde ich eventuell doch auf einen I2C Temperatursensor mit integrierter Bandgap wechseln, einfach weil das genauer ist. Eigentlich haben die 24 Bit ADCs auch schon eine Bandgap drin, es ist also zumindest vorstellbar, dass es da ICs gibt die die Temperatur auch auswerten können.

la devinette
18.03.2018, 14:52
Genial! :respekt:

Wenn Du das Teil in Kleinserie in konstanter Qualität gefertigt bekommst, wirst Du Probleme bekommen, alle Bestellungen aus dem Forum zu erfüllen. :D

pinguin
18.03.2018, 15:32
Meinen Respekt, aber voll fett! :)

SST
18.03.2018, 19:04
:gut: Toll!
Wäre es möglich die Leistung des Fahrers zum Aufladen der Batterie zu nutzen?

BerlinRR
18.03.2018, 19:56
So, jetzt Crowdfounding und dann geht es ab. :D
Die Idee mit dem Umstecken auf andere Räder ist richtig cool.

usr
18.03.2018, 20:31
:gut: Toll!
Wäre es möglich die Leistung des Fahrers zum Aufladen der Batterie zu nutzen?
Als ich (vor Anschaffung eines Serien-Wattis) mir gelegentlich irgendwelche Bastelphantasien ausgesponnen hatte war laden per Miniaturgenerator eins meiner Wolkenschlösser: völlig unrealistisch natürlich, weil zusätzlich zu Hard- und Software weit über meinem Niveau auch noch mit höchsten Ansprüchen an Miniaturisierung, aber natürlich ein schöner Traum: Elektronik im Hohlraum des Freilaufkörpers, DMS am Übergang von Freilaufkörper zu Sperrklinken, so dass man das Ding je nach Kompatibilität z.B. in beliebige Campa- und Fulcrum Hinterräder einsetzen könnte. Kleine Neodyms an den Sperrklinken plus ein paar haarfeine Spulenwicklungen könnten dann theoretisch den kleinen Akku aus der Bewegungsenergie füllen, und zwar immer nur dann wenn man nicht tritt, damit dem Vortrieb nicht auch nur ein Hundertstel Watt entzogen wird. Schöner Traum, aber natürlich nichts was ich jemals im Angriff nehmen würde.

bigfloor
18.03.2018, 20:45
Genial, vor allem diese entkuplung zwischen die beide teilen. Man fahrt ja ohnehin nur ein rad gleichzeitig
Respekt auch das alles selber zu machen, software und hardware

Fast Forward
18.03.2018, 21:46
So, nächste Vergleichsfahrt absolviert. Nicht ganz so eine Punktlandung wie gestern, aber akzeptabel. Vielleicht habe ich auch etwas zu früh auf Null gestellt (nach 8 Minuten). Unterschied zwischen Raum- und Außentemperatur waren etwa 24 Grad.

DIY=199W, Garmin=192W. Das ist mir schon fast etwas zu viel.

Das Bild zeigt über 3 Sekunden geglättete Daten:

644023

Horstelin
18.03.2018, 22:07
Ist im Code denn überhaupt eine Kompensation der Temperatur drin? Da gibt es ja unzählige an Variablen:

-Die unterschiedliche Ausdehnung von Kurbelarm und Dehnungsmessstreifen
-Temperaturkoeffizienten der Dehnungsmessstreifen untereinander
-Temperaturstabilität der Referenzspannung
-Temperaturstabilität des ADCs

Mir ist noch nicht ganz klar wieso du 2 der DMS um 90° gedreht hast, damit müsstest du ja eigentlich deine Amplitude halbieren oder? Ungünstig, weil die Amplitude quadratisch in die SNR (und damit die letztendliche Messauflösung) geht.

Grüße,
Urs

stolle12
18.03.2018, 22:07
Das Eichamt wäre neidisch ;-). Wundervollherrlichgenial! Genau solche Daniel Düsentriebler sind das Salz in der Suppe dieses Forums! Was machst du beruflich, wenn ich fragen darf?

+1 einfach Klasse!!

Fast Forward
18.03.2018, 23:09
Ist im Code denn überhaupt eine Kompensation der Temperatur drin?

Doch, experimentell ermittelt. Aber nur für den Nullpunkt. Ich habe die Kurbel in eine Klimakammer gepackt und diese zwischen 0 und 40 Grad in 10 Grad Schritten durchgefahren. Die Steigung der (linearen) Trendlinie steckt in meinem Code.


Mir ist noch nicht ganz klar wieso du 2 der DMS um 90° gedreht hast

Ich habe versucht hier die Vollbrücke Typ II zu realisieren.

http://zone.ni.com/reference/de-XX/help/370466AC-0113/measfunds/full2/

"Vier aktive Dehnungsmesser. Zwei sind in Richtung der Biegedehnung angebracht, und zwar einer auf der Oberseite des Messobjekts und der andere an der Unterseite. Die anderen zwei dienen zum Temperaturausgleich und sind quer zur Dehnungsrichtung angebracht, und zwar einer auf der Oberseite des Messobjekts und einer auf der Unterseite."

Nur habe ich keine Ober- und Unterseite sondern bin oberhalb und unterhalb der neutralen Faser.

Horstelin
18.03.2018, 23:34
Hui, schön dass du Zugang zu einer Klimakammer hast :)

Ich gehe stark davon aus, dass sich sowohl Nullpunkt als auch Steigung der Kennlinie bei Temperatur verschieben... Wie groß ist die Klimakammer, würde Drehmomentaufbau+ Gewicht auch rein passen? :eek::rolleyes:

Der Vollbrücken Typ ist mir verständlich, so hätte ich es gemacht:

http://zone.ni.com/reference/de-XX/help/370466AC-0113/measfunds/full1/

hat wie gesagt den Vorteil der höheren Empfindlichkeit. Bei dir wäre es quasi alle DMS parallel zur Neutralen faser und dann jeweils kreuzweise in Serie. Was ich allerdings nicht weiß, ist ob das neben dem Vorteil der höhreren Empfindlichkeit noch Nachteile mit sich bringt. Stages scheint es zumindest auch so zu machen:

https://www.youtube.com/watch?v=TioZONyj0lc (bei 3:10)

Grüße, Urs

Fast Forward
18.03.2018, 23:52
Wie groß ist die Klimakammer

32x29x40. Viel Platz für Gewicht ist da nicht mehr. Ich hatte mal überlegt das Pedal mit einer Schraubzwinge zu belasten. Das würde zwar in die Kammer passen, da die Eigenschaften der Zwinge aber auch von der Temperatur abhängen dürften, ist das wahrscheinlich Murks.


Der Vollbrücken Typ ist mir verständlich, so hätte ich es gemacht.

Ah, verstehe. Könnte ich auch mal probieren, 2 Kurbelarme zum Basteln habe ich noch.
Übrigens, super interessantes Video. Das kannte ich noch nicht.

franco888999
19.03.2018, 17:22
I think could be usefull:

http://keithhack.blogspot.it/2013/01/v3power-meterthe-complete-how-to.html

It's a bit outdated but some consideration are the same.
I hope can help you.
Regards

los vannos
19.03.2018, 23:40
Interessant wäre es, wenn man damit eine beidseitige Messung hin bekommt.
Oder eben in beiden kurbeln einen eingebaut bekommt....

Und auch der zeitliche und finanzielle Aufwand würde mich interessieren.

Andi1985
20.03.2018, 11:02
Sehr interessant! Wahnsinn! :respekt:

ASCII
20.03.2018, 14:13
Hut ab! Das schreit ja förmlich nach Crowdfunding!

Flashy
20.03.2018, 14:14
Hut ab! Das schreit ja förmlich nach Crowdfunding!

+1

Der "Tour Forum"-Powermeter, das wär schon was.

Fast Forward
25.03.2018, 00:14
Kurzes Update zur Temperaturabhängigkeit.
Ich habe Hardware und Software nochmal verändert und heute trotz Sonnenschein erst gegen 22 Uhr eine kleine Runde gedreht, damit der Temperaturunterschied zwischen Raum- und Außentemperatur möglichst groß ist.

Zuhause bei 19 Grad meinen DIY Powermeter und Garmin 2S "kalibriert" (also Offset auf Null gestellt). Dann raus in die Kälte (6 Grad beim Losfahren in der Stadt, später zeigte mein Garmin 0 Grad an). Nach einer Minute zeigte der Garmin Vector 2S etwa 10 Watt (6-7%) weniger an als mein DIY. Das blieb auch so für die nächsten Minuten. Nach 14 Minuten habe ich meinen Powermeter neu kalibriert. Die Anzeige sagte mir aber, dass die Kalibrierung keinen nennenswerten Einfluss auf die angezeigten Werte hat. Tatsächlich waren die Werte danach immernoch deutlich höher als diejenigen des Vector 2s. Nach insgesamt etwa 18 Minuten habe ich dann die Vector 2s kalibriert. Hier wurde mir eine relativ hohe Abweichung des Drehmoments angezeigt. Danach passten die Werte der beiden Powermeter perfekt.

Ich habe mir die Vector 2s gebraucht zu Testzwecken gekauft und mich nicht sonderlich damit beschäftigt. Kann es sein, dass man die bei diesen Temperaturunterschieden auch nach einigen Minuten in der Kälte kalibrieren muss? Hat jemand Erfahrungen damit, ggf. auch mit mehreren Powermetern am Rad nachvollzogen?

Hier noch der Vergleich in Bildern. Rote Linie: DIY kalibriert. Blaue Linie: Garmin Vector 2s kalibriert. Erst danach passen die Werte zueinander.

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ttbike
25.03.2018, 00:34
wielange dauert so ein kalibrieren denn?

sonst musste halt an jeder ampel einmal kalibrieren.
vielleicht kannste das ja so bauen das es in sekunden geht.

Sparky
25.03.2018, 00:37
Lass mich mal Geschichten erzählen, d.h. soweit ich jetzt das aus meinen Erinnerungen zusammenschwafle (bin jetzt letztes Jahr ganz ohne gefahren).... :rolleyes:

Wenn das RR mit SRM (hab eins) im "Wintergarten" steht, ungeheizt, aber durch Sonneneinstrahlung deutlich wärmer als die Außentemperatur in der kalten Jahreszeit, dann sind erst nach einigen Minuten Werte vorhanden, die plausibel sind. Erst nach einer gewissen Zeit kommen Ergebnisse, die nachvollziehbar sind. Würde sagen, solange bis das Rennrad ausgekühlt ist. Das SRM korrigiert die Unstimmigkeiten von selbst, ohne zutun oder spezielles Verhalten meinerseits. Die Unstimmigkeiten sind im immer nur bei Kälte aufgefallen, von "sehr" warm (direkte Sonneneinstrahlung auf SRM/Auto) auf warm ist dieser Effekt nicht vorhanden bzw. nicht auffällig.

Ecoon
25.03.2018, 00:53
Wie sind den die Vektor2 aufgebaut, also wie messen die den das eingebrachte Moment? Drucksensoren oder auch Dehnmessstreifen an den Achsen, oder...?

Die Temperatur hat ja direkten Einfluss auf den E-Modul deiner Kurbel, sprich je kälter desto höher der E-Modul und desto geringer die Auslenkung bei gleicher eingebrachten Kraft (und damit Moment). Aber wenn ich mir die Tabelle hier so anschaue, dann sind 20° Unterschied jetzt keine Welt, wobei ich nicht weiß, wie empfindlich die Kurbel auf die Änderung im E-Modul reagiert. (https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_773.html) Letztendlich würde ich bei so einem Kurbelarm aber von einem geometrisch recht einfachen Körper ausgehen und bei den "geringen" Momenten auch von einer linearen Abhängigkeit ausgehen.

Der Temperaturunterschied lässt ja auch deine Dehnmessstreifen "wachsen" oder "schrumpfen", wenn der Träger nun ein anderer ist als das Kurbelmaterial (wovon ich ausgehe), dann kommt es hier allein durch die Temperatur zu einem vermeidlichen Drehmoment, bzw. eigentlich zu weniger, denn die Kurbel aus Alu wird sich stärker zusammenziehen als das Trägermaterial.

Der Temperaturunterschied verändert den spezifischen Widerstand der DMS, aber das holst du ja über die Messbrücke raus, oder? Sprich die zwei DMS quer zur Belastung reagieren ja quasi nicht auf Belastung, sehr wohl aber auch Temperaturänderungen und kompensieren die anderen Beiden DMS?!?

Hättest du die Möglichkeit in die Nähe der DMS einen Temperatursensor zu verbauen? Wär es möglich die Temperatur über den Widerstand der beiden "Kompensations-DMS" zu ermitteln? Vielleicht über eine extrem hochohmige Schaltung um das möglichst Rückwirkungsfrei zu halten?!?

Ansonsten tolles "Embedded Systems"-Projekt. Wär auf jeden Fall auch eine tolle Idee für ein Uni-Projekt bei Elektrotechniker/Mechatroniker/Maschinenbauer.

skunkworks
25.03.2018, 03:07
Ich hab keinen blassen Dunst von der Technik und Theorie hinter der Sache, finde das aber total faszinierend.

Nach kurzer Recherche verstehe Ich das Grundprinzip der Wattkalkulation.... im Prinzip :D
Ich frage mich aber:
Da ja der strain gauge nur seine eigene verformung misst und nicht die des Objektes selbst, des Kurbelarms, muss das Ganze ja auf/umgerechnet bzw. sogar simuliert werden. Kein Wunder, dass die meiste Arbeit am PC ist.

Was mich nun echt erstaunt ist die Frage wie man umrechnet/simuliert:
Ich kann mir das nur mit einer virtuellen 3d nurbs geometrie erklaeren, die ich auch in eine virtuelle mechanical stress/strain simulation packen kann, um dann referenz-werte zu haben um diesen foliensensor ueberhaupt zu nutzen...
Schliesslich sind nur nurbs wirklich mathematisch berechnete volumen. Ok, soweit die vorstellung.

Aber das bedeutet ja es muss fuer jeden kurbelarm ein exaktes nurbs modell gebaut werden, plus genauer kenntnis des materials und seiner eigenschaften (also auch des klebers z.b.) um exakte daten fuer die simulation der verwindung zu generieren, die dann wiederum die basis fuer die ganze kalkulation im zusammenspiel mit diesem foliensensor bildet.

Das ist ja mathematisch wahnsinn. Allein das detaillierte nurbs modell von so einer Kurbel sind formeln die seiten fuellen. :eek:

Lieg ich mit meiner Vorstellung des Prinzips richtig, oder spinn ich grad rum? :ü

pepperbiker
25.03.2018, 11:05
Rein physikalisch sind mehrere Dinge zu beachten:

- Änderung des E-Moduls des Kurbel
- Änderung des spezifischen Widerstands des DMS
- Volumetrischer Ausdehnungskoeffizient von DMS-Widerstand, DMS-Träger, Kurbel etc.

Modellbasiert ist die Kompensation theoretisch möglich, praktisch ist kalibrieren aber einfacher, insbesonders wenn man den Einfluss der Fertigung nicht abbilden kann.

Stages (nicht der Weisheit letzter Schluss) hinterlegt seinen Powermetern einen Temperaturkoeffizienten und eine Konstante (sieht man mit der Android App) und misst die Temperatur. Die Messung ist dann natürlich auch wieder eine Fehlerquelle. Die Werte unterscheiden sich auch zwischen jeder Kurbel leicht, ich vermute also, dass zumindest eine Serienkalibrierung vorgenommen wird.

Horstelin
25.03.2018, 12:01
Es ist nicht auszuschließen, dass das Garmin Pedal den Fehler macht. :/
Vielleicht muss man sich doch nochmal überlegen, wie man den Kurbelarm in der Klimakammer belastet. Ich hab mir die Maße nochmal angesehen, wenn 40cm die Höhe ist, dann ist da ja doch ein bisschen Platz. 10-20Kg an Gewicht sollte sich doch unterbringen lassen.

Fast Forward
25.03.2018, 21:14
das Vector 2s misst mit Dysbalancen

Echt? Wie machen die das denn mit einer einseitigen Messung?

pinguin
26.03.2018, 07:50
Einseitig: Nicht messen, sondern rechnen (schätzen, glauben, denken).
Zweiseitig: messen

@ Fast Forward: lass' dich davon mal nicht aus dem Konzept bringen. Mr. Faker ist diesbezüglich a bissl überheblich unterwegs.

Ich selber fahre Powertap (Nabe) und Ergomo (einseitig). Wenn ich das PT-Hinterrad ins Rennrad mit der Ergomo-Kurbel stecke und die Werte übereinander lege: Abweichungen absolut uninteressant (nach Korrektur des systemimmanenten Unterschieds Hinterrad - Kurbel, Reibung des Antriebsstrangs).

Hast du Zugriff auf ein HR mit PT-Nabe? Dann kämst du aus der Nummer mit den PM-Pedalen raus.

derDim
26.03.2018, 09:43
wäre bluetooth als verbindung zur anzeige prinzipiell auch möglich?

in verbindung mit einem handy hätte man dann ein echt günstiges gesamtpaket

theo65
18.12.2018, 19:10
Hallo,

habe das mit Interesse gelesen, aber ich wundere mich, dass am 26.3. einfach Schluss war. Was ist jetzt daraus geworden? Ein funktionierendes Powermeter, woran man teilhaben könnte?

VG