Chính xác thì họ đang đo cái gì? Làm thế nào để họ đo lường nó? Ý nghĩa của các cách tiếp cận khác nhau về độ chính xác / tốc độ của một biện pháp tốt là gì?
Sẽ rất hữu ích nếu ai đó có thể đưa ra câu trả lời giải thích các đồng hồ dựa trên trung tâm như PowerTap khác với các đồng hồ dựa trên trục khuỷu như Quarq khác với các đồng hồ khác.
Câu trả lời:
Có một số loại đồng hồ đo điện khác nhau trên thị trường và mỗi loại đo một chút gì đó khác nhau để đưa ra ước tính của họ. Ngoài ra, cách họ đo lường những gì họ đo lường có ý nghĩa cho độ chính xác của họ. Dưới đây tôi thảo luận về những gì các mô hình chính đo lường, cách họ đo lường nó, và ý nghĩa của tính chính xác.
Công suất là tỷ lệ công việc (vì vậy bạn cần biết khối lượng công việc và khoảng thời gian mà công việc đó được thực hiện) và công việc là một lực tác động trên một khoảng cách, vì vậy mỗi đồng hồ đo điện có một cách khác nhau để đo lực lượng và, vì bằng sáng chế, mỗi người đã chọn đo chúng ở một "địa điểm" khác nhau.
Ngoại trừ iBike, hầu hết các đồng hồ đo sức mạnh đều đo các lực ở đâu đó dọc theo hệ thống truyền lực: hoạt động từ phía sau ra phía trước, các biện pháp PowerTap (và Look MaxOne cũ) ở trung tâm phía sau, các hệ thống Polar cũ hơn được đo dọc theo chuỗi, Biện pháp Quarq, SRM, Cánh quạt và Power2Max tại con nhện của vòng dây chuyền phía trước, biện pháp mới của Met / Polar và Garmin (cho đến nay, đã công bố nhưng chưa được phát hành) tại trục xoay bàn đạp, các biện pháp Brim Brothers (đã công bố nhưng chưa được phát hành) ở phần đế giày, Ergomo đo ở khung dưới cùng và các biện pháp ở giai đoạn bên trái. Các biện pháp iBike theo một cách hoàn toàn khác, được thảo luận dưới đây. Một hậu quả của việc đo lường tại các điểm khác nhau dọc theo hệ thống truyền lực là tổn thất do hệ thống truyền lực sẽ (hoặc sẽ không) được tính ở một mức độ khác nhau; ví dụ, một PowerTap thường sẽ đọc thấp hơn SRM vì một cái là "thượng nguồn" của hầu hết các tổn thất truyền động trong khi cái kia là "hạ lưu". Sự khác biệt này là vấn đề mang tính xác định hơn là vấn đề "chính xác" nghiêm ngặt (theo nghĩa "thu nhập gộp hay thu nhập ròng là thước đo thu nhập" chính xác "hơn?" Trừ khi bạn có cách sử dụng cụ thể, khó có thể nói cái nào "chính xác" hơn).
Hầu hết các đồng hồ đo điện trên thị trường đều sử dụng các thiết bị đo biến dạng, là các dải lá mỏng nhỏ có độ dẫn điện và điện trở thay đổi khi chúng bị biến dạng. Thiết bị đo biến dạng được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng (như cầu nối) và các thuộc tính của chúng được hiểu rõ. Nói chung, các thiết bị đo biến dạng được kết hợp trong một "hoa hồng" hoặc "cầu Wheatstone" để tạo ra độ chính xác và chính xác hơn (nhiều thiết bị đo biến dạng thường tạo ra kết quả tốt hơn) và khi hoạt động đúng cách, Power Tap, Quarq và SRM thường chính xác trong một vài phần trăm (và, cũng quan trọng, với độ chính xác cao); điều này đã được xác minh cả về mặt tĩnh (sử dụng trọng lượng đã biết treo từ tay quay) và cả động (sử dụng trống lăn công suất lớn trong phòng thí nghiệm). Các lực sau đó được kết hợp với một phép đo tốc độ hoặc tốc độ góc để có được sức mạnh. Một ưu điểm của thiết bị đo biến dạng là sự thay đổi điện trở có thể được đo ngay cả khi thiết bị đứng yên để người đi xe đạp có thể đo độ chính xác của đồng hồ đo sức mạnh dựa trên biến dạng tại nhà bằng cách treo trọng lượng của khối lượng đã biết từ tay quay. Tuy nhiên, một vấn đề phổ biến đối với phương pháp đo biến dạng là chúng có thể nhạy cảm với những thay đổi về nhiệt độ và do đó cần phải được "làm lại" trước khi (và đôi khi, trong khi) di chuyển. Gót chân achilles cũ của Look MaxOne là không thấm nước, không phải là thiết bị đo biến dạng hay phương pháp đo. Ví dụ: Power2Max ban đầu (và mô hình SRM "Am Nghiệp" cũ đã ngừng sử dụng) sử dụng ít thiết bị đo biến dạng hơn so với PowerTap hiện tại, Quarq, hoặc các mô hình và báo cáo SRM từ người dùng (sau đó được nhà sản xuất thừa nhận) cho thấy rằng nó nhạy cảm hơn với sự trôi dạt nhiệt độ trong khi đi xe so với những người khác. Power2Max được thiết kế lại và cập nhật vào cuối năm 2012 và các báo cáo cho rằng vấn đề nhiệt độ đã được giải quyết phần lớn. Một tính năng được khẳng định của các Giai đoạn là nó được thiết kế xung quanh bù nhiệt độ tự động - kể từ đầu năm 2013, yêu cầu này vẫn đang được người dùng đánh giá và còn quá sớm để biết cách tiếp cận của họ có thực hiện những gì nó tuyên bố hay không.
Đồng hồ đo công suất Polar cũ đã đo lực truyền dọc theo chuỗi bằng lực căng xích và bao gồm một cảm biến tốc độ chuỗi để có được toàn bộ công việc. Trong một chuỗi lực cao hơn truyền dọc theo chuỗi dẫn đến độ căng cao hơn và độ căng có thể được đo bằng tần số cộng hưởng của vật thể (ví dụ, nhổ một giọng nói có độ căng cao bằng móng tay của bạn tạo ra âm tần số cao trong khi nhổ một âm thanh bị lỏng ra một âm thấp). Như một khía cạnh lịch sử, nguyên mẫu bằng chứng cho cảm biến căng thẳng chuỗi Polar là chiếc bán tải từ một cây guitar điện. Cảm biến tốc độ dây chuyền phù hợp với một trong các bánh xe đua derailleur và có thể đếm "xung" trong từ trường khi các đinh tán chuỗi đi qua; do các đinh tán chuỗi cách nhau một khoảng cách, tốc độ chuỗi được tính toán dễ dàng. Về độ chính xác, khi Polar hoạt động tốt, nó là rất tốt; tuy nhiên, khi nó không thực sự rất nghịch ngợm. Tệ hơn, nó thường rất khó để nói khi nó đang nghịch ngợm. Sự sụp đổ của đồng hồ đo điện Polar cũ là ba lần: 1) cảm biến căng dây xích cần phải ở gần chuỗi, điều này khó đạt được vì dây chuyền đôi khi phải ở trong vòng xích lớn hay nhỏ hoặc lớn hoặc cog nhỏ phía sau; 2) cảm biến tốc độ xích đôi khi bị quá tải và đọc sai tốc độ; và 3) độ bền thời tiết không hoàn toàn một phần do dây phơi và một "vỏ" bịt kín kém. điều này rất khó đạt được vì dây chuyền đôi khi phải nằm trong vòng xích lớn hay nhỏ hoặc răng cưa lớn hay nhỏ; 2) cảm biến tốc độ xích đôi khi bị quá tải và đọc sai tốc độ; và 3) độ bền thời tiết không hoàn toàn một phần do dây phơi và một "vỏ" bịt kín kém. điều này rất khó đạt được vì dây chuyền đôi khi phải nằm trong vòng xích lớn hay nhỏ hoặc răng cưa lớn hay nhỏ; 2) cảm biến tốc độ xích đôi khi bị quá tải và đọc sai tốc độ; và 3) độ bền thời tiết không hoàn toàn một phần do dây phơi và một "vỏ" bịt kín kém.
Đồng hồ đo điện dựa trên khung dưới của Ergomo đã sử dụng cảm biến quang học và một loạt các "lỗ nhìn trộm" để đo độ xoắn ở giá đỡ phía dưới. Một đặc điểm kỳ lạ của thiết kế này là nó chỉ có thể đo lực (xoắn) đi qua khung dưới cùng; do đó, nó chỉ đo sức mạnh được đóng góp bởi chân trái: để có được tổng sức mạnh, nó nhân đôi đóng góp của chân trái. Cùng với những khó khăn trong việc cài đặt và hiệu chỉnh Ergomo (nó phải được cài đặt chính xác như vậy), sự phụ thuộc này vào sự đối xứng hai bên giữa hai chân là hồi chuông báo tử cho Ergomo. Đồng hồ đo công suất của các Giai đoạn tương tự đo lực bằng biến dạng ở tay quay bên trái và nhân đôi "bên trái" để đạt được ước tính tổng công suất. Nghiên cứu với bàn đạp lực cụ cho thấy sự bất cân xứng song phương trong sản xuất năng lượng giữa hai chân phải và chân trái là chuẩn mực - tệ hơn, nghiên cứu cho thấy sự bất cân xứng có thể thay đổi theo mức độ nỗ lực. Tuy nhiên, một số tay đua sẵn sàng chấp nhận sự thiếu chính xác và thiếu chính xác này.
Bởi vì cả máy đo công suất Polar hay Ergomo cũ đều không sử dụng thiết bị đo biến dạng, độ chính xác và độ chính xác của chúng không thể được kiểm tra tĩnh trong trường bởi người đi xe đạp; chúng chỉ có thể được kiểm tra một cách linh hoạt (hoặc chống lại máy đo công suất hiệu chuẩn đã biết).
Các máy đo công suất của bàn đạp hoặc bàn đạp của bàn đạp không được phát hành của Garmin Metrigear và Brim Brothers được đồn đại sử dụng cảm biến áp điện và gia tốc kế trạng thái rắn thay vì các thiết bị đo biến dạng lá nhưng cho đến khi chúng đạt được thị trường, tất cả các tuyên bố về độ chính xác hoặc độ chính xác phải được thực hiện bằng hạt muối. Một vấn đề thú vị trong thiết kế của đồng hồ đo lực dựa trên bàn đạp hoặc cleat là phải biết hướng của lực và vị trí của trục xoay bàn đạp: ví dụ: nếu bạn thêm lực hướng xuống ở dưới cùng của hành trình đạp, đó là bị lãng phí lực lượng vì nó không hỗ trợ trong việc di chuyển tay quay theo đúng hướng; tương tự như vậy, nếu bạn nhấn xuống (tuy nhiên một chút) trên hướng lên, điều đó sẽ hủy bỏ một số lực do chân kia tác dụng lên hướng xuống của nó. Do đó, theo dõi các vectơ lực khác nhau là chìa khóa để có được độ chính xác và độ chính xác đáng tin cậy. Ở một mức độ nào đó, đồng hồ đo công suất sân khấu đôi khi cũng có thể dễ gặp phải một vấn đề liên quan: Các giai đoạn sử dụng gia tốc kế trạng thái rắn trong bàn đạp (tương tự như gia tốc kế trạng thái rắn có thể tìm thấy trong điện thoại thông minh) để xác định vị trí của nó. Các mô hình sản xuất ban đầu của các Giai đoạn đã bị ảnh hưởng bởi các phép đo vị trí bàn đạp không chính xác, do đó tốc độ bàn đạp cũng không chính xác - và điều này đã ảnh hưởng đến độ chính xác của ước tính công suất cuối cùng.
Máy đo công suất Look / Polar được phát hành gần đây (kể từ tháng 1 năm 2012) sử dụng các thiết bị đo biến dạng được sắp xếp dọc theo trục chính của bàn đạp và mỗi bàn đạp phải được cài đặt cẩn thận để bàn đạp biết hướng nào của lực được áp dụng - một công cụ đặc biệt được cung cấp cùng với bàn đạp để giúp định hướng. Để đơn giản hóa việc chuyển đổi các lực đo thành giá trị mô-men xoắn, bàn đạp Look / Polar cho phép chỉ sử dụng bốn chiều dài tay quay khác nhau: 170mm, 172,5mm, 175mm và 177,5mm. Khoảng cách ngắn hơn 170mm hiện không được hỗ trợ. Một bàn đạp là "chủ" và bàn còn lại là "nô lệ"; bàn đạp nô lệ truyền thông tin đến chủ, sau đó bó dữ liệu từ cả hai bàn đạp và chuyển tiếp đến bộ phận đầu. Hiện tại, bàn đạp Look / Polar sử dụng giao thức truyền riêng và chưa có nhà sản xuất nào khác đăng nhập để cung cấp các bộ phận tương thích. Các báo cáo ban đầu về Bàn đạp Nhìn mới xác nhận rằng hướng của bàn đạp là rất quan trọng: vì trục chính của bàn đạp nhỏ, một lỗi nhỏ tuyệt đối trong căn chỉnh có thể là một lỗi tương đối lớn trong hướng góc của nó.
IBike có một cách tiếp cận hoàn toàn khác: nó tính toán sức mạnh một cách gián tiếp. Đó là, bạn cần một lượng năng lượng nhất định để vượt qua những thay đổi về năng lượng tiềm năng (leo hoặc giảm dần), để thay đổi động năng (tăng tốc hoặc giảm tốc), để vượt qua lực cản khí động học (bao gồm cả gió) và kéo từ lực cản lăn biết tốc độ mặt đất, độ dốc, tốc độ gió, tổng khối lượng của bạn (bạn cộng với xe đạp và tất cả các thiết bị) sau đó kết hợp với ước tính các hệ số của lực cản lăn (Crr) và lực kéo aero và diện tích bề mặt trước (CdA hoặc diện tích kéo) sức mạnh tổng thể (xem, ví dụ, ở đây). Về bản chất, các đồng hồ đo công suất khác trên thị trường tập trung vào "phương trình bên cung" bằng cách đo công suất do người lái cung cấp ở đâu đó dọc theo hệ thống truyền lực; iBike tập trung vào "phía cầu" bằng cách đo sức mạnh được yêu cầu để di chuyển chiếc xe đạp chống gió, độ dốc và các lực kéo khác. Trong điều kiện bình thường, điều này có thể khá chính xác (thậm chí đáng ngạc nhiên), mặc dù độ chính xác của công suất ước tính theo cách này là không tốt - iBike giả định rằng khu vực kéo khí động học (còn gọi là CdA) là không đổi, vì vậy nếu người lái thay đổi vị trí (giả sử, di chuyển từ giọt xuống ngọn thanh) hoặc nếu tốc độ gió khác nhau vì góc ngáp thay đổi, ước tính công suất sẽ bị tắt. Nhìn chung, iBike đã được chứng minh là khá chính xác cho những lần leo đồi; ít hơn cho các khóa học lăn hoặc cưỡi trong một gói, vì vậy độ chính xác tổng thể sẽ phụ thuộc vào sự pha trộn chính xác của việc cưỡi ngựa được thực hiện và sự thay đổi theo hướng gió. Như với Polar và Ergomo cũ không biến dạng dựa trên thiết bị đo, iBike không thể được kiểm tra tĩnh về độ chính xác hoặc độ chính xác; tệ hơn, cũng không thể kiểm tra trên giàn khoan động trong phòng thí nghiệm vì nó phụ thuộc vào độ dốc và tốc độ gió. Kiểm tra của iBike đã được thực hiện tại hiện trường khi người lái đã gắn một đồng hồ đo điện khác trên cùng một chiếc xe đạp và so sánh hai luồng dữ liệu.
Đã có một vài so sánh "đồng thời" về độ chính xác của đồng hồ đo điện trong đó một người lái gắn hai hoặc nhiều đồng hồ đo điện trên xe đạp và thực hiện các chuyến đi có cấu trúc hoặc không có cấu trúc. Bạn có thể thấy một so sánh "Rosetta Stone" như vậy ở đây và đây .
Nói chung, tất cả các đồng hồ đo điện được phát hành thương mại đều chính xác (và đôi khi chính xác) khi được điều chỉnh mới và hoạt động trong điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, điều kiện không phải lúc nào cũng lý tưởng và các bộ phận bị hư hỏng, bẩn và xuống cấp. Nếu độ chính xác và độ chính xác là quan trọng thì độ chính xác của "thiết kế" (cho dù dựa trên thiết bị đo biến dạng, cảm biến quang học, cảm biến từ tính hoặc cảm biến tốc độ gió) chỉ là một nửa trận chiến: điều quan trọng không kém là khả năng xác minh đồng hồ đo điện tại nhà vì vậy bạn có thể biết khi nào họ tắt.
Tôi thấy hình ảnh này của đồng hồ đo điện SRM đầu tiên thú vị:
Tay quay được dựng lên giống như một đòn bẩy (xoay quanh trục chính) - bạn càng đạp mạnh hơn, càng uốn cong căng thẳng , đầu ra được sử dụng như một phần của công suất tính toán (như được mô tả tốt hơn trong phần khác câu trả lời!)
Nhiều đồng hồ đo điện hiện đại về cơ bản là những tinh chỉnh cho khái niệm này
Về cơ bản, đồng hồ đo công suất đều hoạt động bằng cách đo lực (hoặc mô-men xoắn) và tốc độ.
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_(physics)#M Cơ_power
P(t) = F(t) * v(t)
Nói cách khác:
Power = Force * velocity
Một đồng hồ đo công suất dựa trên bàn đạp hoặc tay quay sẽ được đo xem có bao nhiêu mô-men xoắn được áp dụng cho các trục. Điều đó kết hợp với nhịp điệu của bạn cung cấp cho bạn sản lượng điện (thêm thời gian và bạn có tổng số công việc được thực hiện).
Một đồng hồ đo công suất dựa trên trung tâm đang đo mô-men xoắn áp dụng cho trung tâm bằng hệ thống truyền lực và kết hợp điều đó với tốc độ hoặc số vòng quay của bánh xe để thực hiện cùng một phép toán cơ bản và tính toán công suất ở đó.
Về cơ bản, một biện pháp sức mạnh đi vào hệ thống truyền lực, biện pháp khác sức mạnh đi ra từ hệ thống truyền lực. Nếu bạn có cả hai, đồng hồ đo công suất trung tâm sẽ hiển thị một lượng điện năng nhỏ hơn một chút do mất điện trong hệ thống truyền lực. Tuy nhiên, một hệ thống truyền động xe đạp rất hiệu quả (đặc biệt là khi được bảo dưỡng tốt), vì vậy tôi sẽ không lo lắng về sự khác biệt rất nhỏ. Ở một mức độ nào đó, nó có thể phụ thuộc vào việc bạn quan tâm nhiều hơn đến sản lượng điện của bạn hay sản lượng điện của toàn bộ hệ thống người lái + xe đạp.
Cơ chế vật lý cơ bản thực tế có lẽ là một máy đo biến dạng bao gồm dây mỏng chạy zig-zag trên một chùm uốn cong nhẹ khi lực được áp dụng. Uốn dây làm thay đổi điện trở. http://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge
Tôi cũng đã nghe nói về đồng hồ đo điện để đo lực đạp. Tôi giả sử họ cần được cho biết chiều dài của các tay quay. Tôi cũng đã nghe nói về các hệ thống đo độ rung của chuỗi để tính toán lực căng trên dây chuyền để lấy thông tin lực / mô-men xoắn để tính toán công suất.