Selbstbau Leistungsmesskurbel mit Arduino

[kadikater]

Ich werde mir heute abend mal nen dms streifen bestellen. Für einfache versuche an der rechten kettenstrebe... Da brauche ich erstmal keine zusätzlichen sensoren...
Ich werde einfach mal schauen was für messwerte unter belastung anstehen.

Funkmodule sind an der position unnötig, der akku kann recht klein ausgelegt werden..

Klar, im gelände taugen die messwerte eher nicht, aber für eine gezielte trainingssteuerung fahre ich keine ruppigen geländestrecken..

Gruß
Karsten

 

[kerosin]

Irgendwo im Netz bin ich schon mal auf ein ähnliches Projekt gestossen. Auch Leistungsmessung, auch Arduino, DMS wurden allerdings auf der Innenlaerachse augebracht.

 

[stoppi_71]

Ich erhalte bei rund 800N (mein Gewicht einseitig auf einen kurbelarm) und einem gain von 330 rund 3.3V von meiner wheatstonebrücke (4-facher Effekt gegenüber einem einfachen Spannungsteiler mit nur 1 DMS) , also roh 10mV bei 5V Versorgungsspannung. An der kettenstrebe wirst du durch den weitaus geringeren flex noch deutlich geringere Spannungen erhalten. Das wird so kaum machbar sein.

 

[Bernie_HD]

Ich werde mir heute abend mal nen dms streifen bestellen. Für einfache versuche an der rechten kettenstrebe... Da brauche ich erstmal keine zusätzlichen sensoren...
Ich werde einfach mal schauen was für messwerte unter belastung anstehen.

Funkmodule sind an der position unnötig, der akku kann recht klein ausgelegt werden..

Klar, im gelände taugen die messwerte eher nicht, aber für eine gezielte trainingssteuerung fahre ich keine ruppigen geländestrecken..

Gruß
Karsten

Interessanter Ansatz, Karsten, bitte berichte von Deinen Erfahrungen!

Wobei ich davon ausgehe, dass die Ursache von Verformungen der Kettenstrebe in einem sehr viel komplexeren Zusammenhang mit der eingebrachten Antriebsleistung stehen, als dies bei der Kurbel der Fall ist.

 

[Ravega]

Wobei ich davon ausgehe, dass die Ursache von Verformungen der Kettenstrebe in einem sehr viel komplexeren Zusammenhang mit der eingebrachten Antriebsleistung stehen, als dies bei der Kurbel der Fall ist.

Jepp, die Leistung an der Kettenstrebe zu messen halte ich auch für extrem ungenau.
Jede Bodenwelle wird dein Ergebnis verfälschen und letztendlich ist die ganze Aufzeichnung unbrauchbar!

 

[nollak]

Das genauste wird wohl sein an der Kurbelachse oder über die Pedalachsen zu gehen, wobei die Kurbelachsen einfacher werden würde. Gibt aber in dem Bereich auch mehrere Crowdfunding Projekte zur Leistungsmessung.
Wenn man sich mal anschaut wo preislich kommerzielle Lösungen liegen kann man ja mal den Aufwand abschätzen, sowas zaubert man nicht aus dem Hut. Ich habe bei einem kurzen Arbeitgeberintermezzo mal einen Abschnitt der Entwicklung von Pedalen mit Leistungsmessung mitbekommen. Was einmaliges für einen selbst mag zwar recht simpel sein. Sobald man dann aber was kommerziell anbietet muss man da etwas mehr Hirnschmalz reinstecken, vor allem wenn man Genauigkeit in jeder Lage liefern will. Generell sehe ich den Markt für Leistungsmessung aber eher im RR Bereich.

Kommerziell gesehen ist es halt interessant wenn man gute Genauigkeiten liefern kann und preislich untern den paar "Konkurrenten" ist (glaube 4iii ist momentan am günstigsten).

 

[Ravega]

Bei der Leistungsmessung ist die Genauigkeit/Reproduzierbarkeit das A und O.
Wenn ich z.B. SST-Intervalle nah der FTP fahre, brauche ich Genauigkeit!
Ist die nicht gegeben ist, kann ich weiter nach Puls fahren.

 

[Bernie_HD]

Ich erhalte bei rund 800N (mein Gewicht einseitig auf einen kurbelarm) und einem gain von 330 rund 3.3V von meiner wheatstonebrücke (4-facher Effekt gegenüber einem einfachen Spannungsteiler mit nur 1 DMS) , also roh 10mV bei 5V Versorgungsspannung. An der kettenstrebe wirst du durch den weitaus geringeren flex noch deutlich geringere Spannungen erhalten. Das wird so kaum machbar sein.

Hi Stoppi_71,
ich hatte auch im anderen Forum schon mal danach gefragt:
hast Du eine Möglichkeit, Deine Leistungs-Meskurbel mal auf einer Ergometer-Rolle zu betreiben, wo Du an der Rolle definierte Leistungsstufen einstellen kannst? Es wäre höchst interessant zu erfahren, welche Leistungswerte Deine Kurbel bei 50W, 100W, 150W, 200W, uswusf. anzeigt.

Viele Grüße

Bernhard

 

[quaelnix]

Auf der Suche nach Inspirationen zum Thema "Do-it-yourself cycling power meter" bin ich vor ein paar Wochen im eevblog über die englische Version des Artikels gestolpert und habe kurzerhand beschlossen, es in leicht abgewandelter Form nachzubauen. Gesagt, getan, Dehnungsmesstreifen (vom Chinamann des Vertrauens) kommen lassen und mit dem, was die Elektronik Schublade hergab, drauflosgebastelt. Ergebnis nach der ersten Ausfahrt (Schlammspritzer inkl.):

Gesamtansicht​	Anstieg​	Wiegetritt​

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Verbautes Material:

• AZDelivery LOLIN32 (8 EUR)
• AZDelivery GY-521 MPU-6050 (5 EUR)
• YOUMILE 10er Pack BF350-3AA (9 EUR)
• EEMB 3.7V 820mAh Lipo-Akku 653042 (12 EUR)
• Streifenrasterplatine, MCP607, Kabel, etc. pp. (~ 5 EUR)

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Die nicht vorhandene Fitness lässt sich vor dem Teil nicht verstecken. 😆

 

[Bener]

@quaelnix Das Foto in der Öffentlichkeit zu öffnen. Nun ja..

 

[Das_Proletariat]

Das Foto in der Öffentlichkeit zu öffnen

Nur weil Dein Gehirn auf dem Bild einen schwarzen Dildo erkennt, heißt das noch lange nicht, dass das Foto für andere Leute wie ein schwarzer Dildo aussieht. Und überhaupt - was ist schlimm an schwarzen Dildos? Nichts. NICHTS, sage ich! Habt ein Herz für schwarze Dildos!

Aber um zurück zum Thema zu kommen - ich finde die Messung am Kurbelarm für ein Selbstbauprojekt komisch. Da braucht man eigentlich die doppelte Technik, um alles zu messen (also beide Seiten). Am Kurbelstern könnte man mit demselben Umfang an Technik gleich alles messen.

 

[quaelnix]

Also dafür, dass ich das Teil bisher mit der Küchenwaage kalibriert habe, liegen die Messwerte schon unanständig nahe an dem, was kreuzotter.de so ausspuckt (sowohl in der Ebene wie auch am Berg).

ich finde die Messung am Kurbelarm für ein Selbstbauprojekt komisch

Hat halt den Charme, dass man einerseits viel Platz hat, die doch eher klobige Elektronik unterzubringen und man andererseits quasi komplett ohne Werkzeug drauflos basteln kann. Ich hab zum Beispiel nicht mal die Kurbel abmontiert, um das Teil anzubringen.

Am Kurbelstern könnte man mit demselben Umfang an Technik gleich alles messen.

Wäre vermutlich einen Versuch wert, wobei ich mir nicht sicher bin, wie gut das mit einem Kurbelstern von der Stange in der Praxis funktioniert.

 

[Schnitzelzauber]

Cooles Projekt!
Weiss nicht, ob ich das richtig kapiert habe - aber Du misst die Leistung aus Biegung der Kurbel und Rotationsgeschwindigkeit, ja? Berücksichtigst Du auch negative Lasten? D.h. wenn einer im Stehen fährt, biegt er ja die Kurbel mit seinem vollen Gewicht, aber bringt im Grunde keine Leistung, wenn der andere Fuß gleichzeitig auf der anderen Seite steht. Im Grunde genommen müsste man also erst einmal die Differenz der auf beide Kurbelarme wirkenden Kraft ermitteln… Das macht vielleicht daheim auf der Rolle keinen Unterschied; im Gelände oder beim echten Fahren aber bestimmt…

Ooopsie, Originalthread von 2016, hust.

 

[quaelnix]

Du misst die Leistung aus Biegung der Kurbel und Rotationsgeschwindigkeit, ja?

Ja.

Berücksichtigst Du auch negative Lasten?

Ja, Gegendruck bei der Aufwärtsbewegung des Pedals wird entsprechend abgezogen.

D.h. wenn einer im Stehen fährt, biegt er ja die Kurbel mit seinem vollen Gewicht, aber bringt im Grunde keine Leistung, wenn der andere Fuß gleichzeitig auf der anderen Seite steht.

Wenn man auf beiden Pedalen steht, ist ja die Rotationsgeschwindigkeit und damit dann auch die Leistung null.

 

[Schnitzelzauber]

Fall 1: Fahrer steht mit 3/4 seines Körpergewichts auf dem rechten Pedal, das andere 1/4 auf dem linken.
Fall 2: Fahrer sitzt, dreht mit 3/4 seines Körpergewichts an der rechten und zieht zusätzlich 1/4 an der linken Pedale (1/2 Körpergewicht lastet auf dem Sattel).
Im Fall 2 wäre die Leistung bei gleicher Drehzahl 60% größer…

Ist mir egal wie praxisnah oder fern das Beispiel ist. Also bitte nicht mit „Keine Sau tritt so, das ist doch bescheuert“ kommen. Was wir wissen wollen ist schliesslich die Kraft an der Kette, und die ist die Summe aus den Kräften an beiden Kurbelarmen.
Oder ich integriere immer über eine komplette Umdrehung und nehme vereinfachend an, dass genau die gleichen Kräfte 180 Grad phasenversetzt jeweils auf der anderen Seite gewirkt haben.

 

[quaelnix]

Im Fall 2 wäre die Leistung bei gleicher Drehzahl 60% größer…

Mein letzter Kaffee ist zwar schon eine Weile her, aber wäre die Leistung in dem Fall nicht doppelt so hoch?

Oder ich integriere immer über eine komplette Umdrehung

Das sowieso, sonst springen die Werte ja, auch wenn der Durchschnitt nicht betroffen ist, total hin und her.

und nehme vereinfachend an, dass genau die gleichen Kräfte ... auf der anderen Seite gewirkt haben.

Bei einseitiger Messung bleibt einem ja nicht wirklich was anderes übrig, als genau das anzunehmen.

Was wir wissen wollen ist schliesslich die Kraft an der Kette, und die ist die Summe aus den Kräften an beiden Kurbelarmen.

Überträgt ein Bein mehr Kraft als das andere, wird eine einseitige Messung zwangsläufig ungenau sein. Ob das zu einem Problem wird, hängt davon ab, welche Erwartungen man an die Messwerte stellt, denn auch eine ungenaue Messung kann präzise sein und verwertbare Ergebnisse liefern.

 

[Schnitzelzauber]

Mein letzter Kaffee ist zwar schon eine Weile her, aber wäre die Leistung in dem Fall nicht doppelt so hoch?

Oh Mann… Natürlich hast Du Recht. Genauso war es gedacht. Ist das peinlich.

Das sowieso, sonst springen die Werte ja, auch wenn der Durchschnitt nicht betroffen ist, total hin und her.

Naja, auf dem Rennrad oder zuhause auf der Rolle mag das egal sein. Da das hier ein MTB Forum ist, hatte ich darüber nachdenken müssen, ob man so vereinfachende Annahmen einfach so auch auf technische Anstiege übertragen kann.

Bei einseitiger Messung bleibt einem ja nicht wirklich was anderes übrig, als genau das anzunehmen.

Tja.

Überträgt ein Bein mehr Kraft als das andere, wird eine einseitige Messung zwangsläufig ungenau sein. Ob das zu einem Problem wird, hängt davon ab, welche Erwartungen man an die Messwerte stellt, denn auch eine ungenaue Messung kann präzise sein und verwertbare Ergebnisse liefern.

Vielleicht ist es wirklich kein Problem, wenn man davon ausgehen kann, dass der bei weitem überwiegende Teil der Leistung tatsächlich auch im Gelände mit sauberen Kurbelumdrehungen erwirtschaftet wird. Wenn man da Positiv- wie Negativkraft einigermaßen gleichmässig links wie rechts aufbringt, ist es möglicherweise egal, wenn mal eine Umdrehung nicht ganz exakt berechnet wird. Solang sich das über die meisten Umdrehungen ausgleicht

 

[Das_Proletariat]

wie gut das mit einem Kurbelstern von der Stange in der Praxis funktioniert

Stimmt, gute Frage. Und man müsste sich auch angucken, wie unterschiedlich sich der Stern bei unterschiedlichen Angriffswinkeln der Kette verformt ... ja, ist doch ein bisschen komplizierter. Wäre interessant, zu sehen, wie die kommerziellen Dinger unter der Abdeckung aufgebaut sind.

(Außerdem hatte ich gedanklich eine Kurbel mit separatem Stern vorausgesetzt, den man ggf. durch was eigenes ersetzen kann (was ja auch nicht selbstverständlich ist).)

 

[Reisi0]

Prinzipiell geht das schon, aber die Verstärkung ist natürlich kein konstanter Wert, wie beim Kurbelarm. D.h. das funktioniert nur, wenn man ganz genau weiß in welcher Position sich die Kurbel zu jeder Zeit befindet. Außerdem ist sie auch vom Kettenblatt selbst abhängig, man muss also beim Kettenblattwechsel neu kalibrieren.
Zusätzlich verstellt sich auch der Offset, wenn sich das Kettenblatt "verschiebt" (z.B. durch Kettenschlagen beim Downhill, oder in Situationen, wo der Freilauf schlagartig eingreift), wobei sich das beim Treten von sich aus wieder in eine neutrale Position zurück schiebt.

 

[quaelnix]

Genauso war es gedacht. Ist das peinlich.

So falsch war dein Gedankengang vermutlich gar nicht, aber wir sollten erst mal ein paar Begrifflichkeiten einführen:

• GPR - Abgegebene Bruttoleistung (das, was man bei der Abwärtsbewegung gewinnt)
• GPA - Absorbierte Bruttoleistung (das, was man bei der Aufwärtsbewegung verliert)
• NPR - Abgegebene Nettoleistung (die Summe aus den beiden obigen Werten)
• TE - Tritteffizienz (das Verhältnis aus NPR zu GPR, also (GPR + GPA) / GPR)

In deinem Beispiel ergeben sich damit folgende Werte für die beiden Fälle:

1. GPR := 3/4; GPA := -1/4; NPR = GPR + GPA = 1/2; TE = NPR / GPR = 2/3 ~= 0.666
2. GPR := 3/4; GPA := 1/4; NPR = GPR + GPA = 1/1; TE = NPR / GPR = 4/3 ~= 1.333

Die Tritteffizienz ist im zweiten Fall zwei Drittel höher als im ersten Fall, was grob deinen 60 % entspricht.

ob man so vereinfachende Annahmen einfach so auch auf technische Anstiege übertragen kann.

Es handelt sich dabei ja nicht um eine Vereinfachung, sondern einfach nur um eine sinnvolle Definition, denn uns interessiert weder die momentane Leistung (welche in der Spitze locker um den Faktor drei über der abgegebenen Nettoleistung liegt) noch die durchschnittliche Leistung innerhalb einer kurzen, aber festen Zeitspanne (welche je nach Verhältnis aus Trittfrequenz und Zeitspanne auch deutlich von der abgegebenen Nettoleistung abweichen kann), sondern eben genau die abgegebene Nettoleistung einer jeden Kurbelumdrehung. Hier mal zwei Beispiele (uns interessiert im Prinzip die blaue Fläche minus der roten Fläche, multipliziert mit der durchschnittlichen Winkelgeschwindigkeit):

Sitzend im Flachen​	Wiegetritt am Berg​

Quelle: Caldwell, Graham E. et al. “Pedal and Crank Kinetics in Uphill Cycling.” Journal of applied biomechanics 14 3 (1998): 245-259 .

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Nachtrag: Die Tritteffizienz liegt in obigem Beispiel im Sitzen bei ca. 77 % und im Stehen bei ca. 70 %.

 

[hansano]

Möchte einer von Euch einen Polar Kraft-Leistungsmesser gegen Porto haben? Es ist nicht die W.I.N.D Version sondern läuft mit den alten Uhren der S-Klasse.

 

[quaelnix]

@hansano, bei mir stehen die technische Herausforderung, es selber hinzubekommen und der damit verbundene Bastelspaß im Vordergrund. Aber trotzdem danke für das Angebot.