Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Absolutposition von Fahrradtretkurbel ermitteln


von Jan K. (drj)


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Hallo zusammen,

brauche ein paar Ideen fuer folgendes Problem: Ich suche einen 
Sensor/Encoder, der mir die Absolutposition der Tretkurbel bzw. der 
vorderen Kettenblaetter angibt. Typischerweise nimmt man fuer sowas ja 
'rotary encoder', aber mir faellt nicht so recht ein wie man die (ausser 
aufwaendig mit Riemen etc.) am Fahrrad anbringen koennte. Eine andere 
Idee waere eine Exzenterscheibe und eine Gabellichtschranke an einem 
ADC. Koennte man damit eine Winkelaufloesung von etwa 40-50 
Schritte/Umdrehung hinbekommen?
Hat jemand von euch noch eine andere Idee?

Vielen Dank und schoenen Dienstag,

Jan

von chris (Gast)


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wenn Du vorne nur ein Kettenblatt hast kannst Du den Drehgeber auch 
hinter die Kurbel auf den Rahmen montieren, das wäre sehr einfach und 
Platzsparend!

von Jan K. (drj)


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Hallo,

habe zwei Kettenblaetter vorne (ist ein Rennrad), daher ist das mit dem 
befestigen schon was schwieriger (bei einem Rad mit Kettenabdeckung 
waere es schoen einfach :-) ). Das ganze soll uebrigens zusammen mit 
einem Kraftsensor die Kraft auf die Tretkurbel relativ zur 
Tretkurbelposition messen.

von Hauspapa (Gast)


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Eigentlich reicht ja eine Absolutmarke und ein paar Inkrementalpulse.
Ich würde über ein paar kleine Magnete auf dem Kettenblatt und einen 
Hallsensor nachdenken.

Grüssle Hauspapa

von MarioG (Gast)


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leistungsmessung am rennrad? das könnte interessant werden ;)
ich hätte da auch ein paar ideen...
wenn du eine hollowtech-II kurbel hast, könntest du dir eine art 
drehencoder selbst einbauen. in die hohle achse wird eine scheibe mit 
magneten eingepaßt (wäre bei rennrad komponenten allerdings auch recht 
fummelig, da die achse ja nur von einer seite offen ist). diese magnete 
dann unten am kurbelgehäuse mit einem hall-ic auswerten. das system 
müßte natürlich jedes mal neu kalibriert werden, damit du auch die 
absolutposition auswerten kannst.
bei ht-II kurbeln sind auch meist auf der kettenblattseite spacer 
verbaut. du könntest einen davon evtl durch eine lochscheibe ersetzen 
und mit der gabellichtschranke auswerten (vermutlich das, was du mit der 
exzenterscheibe meinst)

was willst du denn damit überhaupt anstellen? ich denke mal, du willst 
dein training anhand der leistungsdaten steuern? ist es da dann wirklich 
notwendig, die absolutposition zu wissen? sicher ist genauer immer 
besser - aber für den anfang würde ja auch eine messung und annäherung 
mit magnet und reedsensor an jeder kurbel reichen? etwas genauer 
vielleicht noch mit magnet an jedem der 5 arme der rechten kurbel.

wie hast du dir die kraftmessung vorgestellt?

von Andreas H. (andreas_h16)


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Ich würde die Zähne optisch abtasten (Zahn vor Photodiode=dunkel, sonst 
hell).

Geht ohne Gabellichtschranke hat nur, wenn es einigermaßen hell draußen 
ist.

von Michael Dierken (Gast)


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Kann man nicht mit einem Induktiven Sensor die vorbeilaufenden 
Kettenglieder zählen? Müsste man doch eig. die Stife zwischen den 
einzelnen Gliedern erkennen können.

Den Sensor würde ich dann an die Kettenführung hinten setzen sodass 
diese zusammen mit der Kette bewegt wird und immer den gleichen Abstand 
hat.

von MarioG (Gast)


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und was, wenn die kette drauf läuft?
bei diesen biopace blättern wird das auch nix werden.

von MarioG (Gast)


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oh tut mir leid - mein letztes posting bezieht sich auf das von andreas 
h.

von Chris (Gast)


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eine einfache Lösung, wenngleich auch etwas ungenau, wäre es kleine 
Magnete auf das Blatt aufzukleben, anschließend mit einem Reedkontakt 
die Impulse zählen.

Umso mehr Magnete man aufklebt, desto genauer wird das ganze, an einer 
Stelle dann zwei Magnete dicht hintereinander als Markierung für den 
0-Punkt.

von Udo S. (urschmitt)


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MarioG schrieb:
> und was, wenn die kette drauf läuft?
> bei diesen biopace blättern wird das auch nix werden.
Auf der Hinterseite des Kettenblatts läuft keine Kette! Die geht oben 
nach hinten zum Ritzel und kommt unten zurück.
induktiv oder optisch die Zähne vom größten Kettenblatt erfassen plus 
ein Magnet an einer Kurbel oder auch dem Kettenblatt um mittels Hall 
Sensor oder reed kontakt die Absolutposition ein mal pro Umdrehung zu 
erfassen.

MarioG schrieb:
> oh tut mir leid - mein letztes posting bezieht sich auf das von andreas
> h.
passiert nicht wenn man zitiert.

MarioG schrieb:
> leistungsmessung am rennrad? das könnte interessant werden ;)
Mag ne nette Spielerei sein, aber mehr auch nicht

von Andreas H. (andreas_h16)


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Udo Schmitt schrieb:
> MarioG schrieb:
>> und was, wenn die kette drauf läuft?
>> bei diesen biopace blättern wird das auch nix werden.
> Auf der Hinterseite des Kettenblatts läuft keine Kette! Die geht oben
> nach hinten zum Ritzel und kommt unten zurück.
> induktiv oder optisch die Zähne vom größten Kettenblatt erfassen plus
> ein Magnet an einer Kurbel oder auch dem Kettenblatt um mittels Hall
> Sensor oder reed kontakt die Absolutposition ein mal pro Umdrehung zu
> erfassen.

Natürlich auf der Hinterseite, so wars auch gedacht.

Allerdings verstehe ich die Anforderung für die Absolutposition nicht, 
normalerweise reicht für diese Fitnessspielereien ja die Trittfrequenz 
und ein Nullpunkt.

Nachdem die Trittfrequenz beim Rennradfahren (im ggs. zu MTB) in kurzen 
Intervallen ja relativ konstant ist, kann man sich den Winkel ja 
hinreichend genau berechnen.

von Jan K. (drj)


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Ja, ist eine nette Spielerei, wie bei so vielen Hobbyprojekten :-)
Warum ich eine Absolutposition will: Ich will sehen wieviel Kraft ich 
bei welcher Kurbelposition aufbringe, Stichwort 'runder Tritt'.
Zaehne zaehlen ist eine gute Idee, nur muss man am Anfang kalibrieren 
(z.b. bei Kurbel waagerecht). Nur die Drehrichtung muss ich noch kennen 
(man tritt auch mal kurz rueckwaerts), dann einen Zaehler auf und 
abzaehlen lassen und bei der Anzahl der Zaehne ueberlaufen lassen...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Jan K. schrieb:
> Nur die Drehrichtung muss ich noch kennen
> (man tritt auch mal kurz rueckwaerts)

Mit zwei (Gabel-)Lichtschranken müsste man bei passendem Abstand
sowas wie einen Graycode erzeugen können.

Die Absolutposition kannst du irgendwo mit einem Magneten und einem
Hallgeber einmal pro Kurbeldrehung ermitteln.

von Udo S. (urschmitt)


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Jan K. schrieb:
> Zaehne zaehlen ist eine gute Idee, nur muss man am Anfang kalibrieren
Lesen hilft:

Udo Schmitt schrieb:
> plus
> ein Magnet an einer Kurbel oder auch dem Kettenblatt um mittels Hall
> Sensor oder reed kontakt die Absolutposition ein mal pro Umdrehung zu
> erfassen.

Du erfasst mit einer Markierung einmal pro Umdrehung eine bestimmte 
Position und ab da zählst du Zähne.
Wenn due den zeitlichen Abstand zweier Markierungen hast, kannst du auch 
ohne Zähnezählen die relative Position anhand der Zeit bestimmen. Deine 
träge Masse plus die des fahrrads ist so groß, das sich das in einer 
Umdrehung nicht wesentlich ändert.

Jan K. schrieb:
> Nur die Drehrichtung muss ich noch kennen
> (man tritt auch mal kurz rueckwaerts)
Dann ist die Kraft an deinem Aufnehmer negativ!
Denk mal etwas kreativ.

von Skua C. (skua)


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Udo Schmitt schrieb:
> Dann ist die Kraft an deinem Aufnehmer negativ!
> Denk mal etwas kreativ.

Eher so gut wie Null.
Negative (Rückwärtsgerichtete) Kraft gibt z.b. beim auf den Pedalen 
stehen.

von Udo S. (urschmitt)


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Skua C:\> schrieb:
> Eher so gut wie Null.
Erbsenzähler :-)
Jetzt bin ich auch Erbsenzähler:
> Negative (Rückwärtsgerichtete) Kraft gibt z.b. beim auf den Pedalen
> stehen.
Nur ein Pedal hat dann negative Kraft. Beim Rückwärtstreten muss 
troztdem Pedale Kettenrad Kette und Ritzel bis zum Freilauf beschleunigt 
werden, also auch eine -wenn auch kleine- negative Kraft.

:-)

von Jan K. (drj)


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Ok, werde das mit den zwei Gabellichtschranken und einem 
Nullpunktssensor probieren (eine Aufnahme fuer einen Magneten hat die 
Tretkurbel glaube ich ab Werk schon fuer einen Trittfrequenzsensor). Die 
Software dazu muesste doch etwa so aussehen wie die fuer einen 
Drehgeber, oder?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Jan K. schrieb:
> Die
> Software dazu muesste doch etwa so aussehen wie die fuer einen
> Drehgeber, oder?

Ja, ein Drehgeber erzeugt auch einen Gray-Code.  Wenn du eine
optische Abtastung machst, brauchst du eigentlich nichtmal mehr
die sonst notwendige Entprellung.

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