Ich möchte - möglichst auf Basis eines Arduino - ein Steuergerät entwerfen, mit dem Ich eine Trainingsgerät für den Kreislauf (Cardiospinner) steuern kann. Es Gerät ist ein halbes Fahrrad mit passiver elektrischer Bremse durch eine Art Motor im Kurzschlussbetrieb. Das würde Ich gerne umrüsten, daß Ich es steuern und auch regeln kann, wobei Ich die Last anhand der Pulsfrequenz stabil halten will. Gebraucht wird also die Leistung des Spinners und die der Fahrers. Ich habe schon fleissig gelesen und das hier gefunden: Beitrag "Muskel-Wirkungsgrad" Beitrag "Blutdruckmessgerät für hohe Präzision und Sport entwickeln" Beitrag "Motor - Generator als Leistungsmesser bei Zweirädern" Beitrag "Pedalkraftmessung am Fahrrad" Die genaue Leistung des Spinners ist wahrscheinlich gar nicht entscheidend, sondern es kommt auf die Einhaltung der Pulse an. Natürlich möchte Ich auch Dauer auch messen, wie gut Ich werde, brauche also die Leistung die Effizienz und die Körperdaten, was man eben so messen kann. Das Ganze soll ein Bastelprojekt werden, hat aber einen Hintergrund, weil Ich immer gerne Joggen gegangen bin und auch richtig trainiert habe, nun aber seit einer OP nicht mehr laufen darf. Deshalb hat mich der Doc aufs Fahrrad gesetzt bei dem Ich aber keine Ahnung habe, wie Ich da hinlangen muss. Ich kenne nur Pukswerte zum Trainieren. Wäre nett, wenn sich Unterstützer und Tippgeber fänden.
Die gibt es eigentlich fertig zu kaufen und viele Trainings-Bikes zumindest für dem ambitionierten Bereich - haben das schon drin. Es gibt auch Geräte, die Herzfrequenzen messen, teils mit externen Uhren (Polar), es per Funk an den Rechner übertragen, der das ins Programm einfließen lässt. Die Geräte von Tacx sind da mit vorne dran.
Ich möchte das selber machen, wegen Trainingssteuerung, wie ließen sich dann die Pulsuhren anzapfen? Übertragen die einen Code an dem Empfänger?
Microcontroller-Bastler schrieb: > Ich möchte - möglichst auf Basis eines Arduino - ein Steuergerät > entwerfen, mit dem Ich eine Trainingsgerät für den Kreislauf > (Cardiospinner) steuern kann. Es Gerät ist ein halbes Fahrrad mit > passiver elektrischer Bremse durch eine Art Motor im Kurzschlussbetrieb. > > Das würde Ich gerne umrüsten, daß Ich es steuern und auch regeln kann, > wobei Ich die Last anhand der Pulsfrequenz stabil halten will. Gebraucht > wird also die Leistung des Spinners und die der Fahrers. Das ergibt keinen Sinn. Die Leistung des Fahrers ist natürlich gleich der Leistung des Spinners (ja gut, abzüglich Wirkungsgrad im Antrieb, aber das ist Pillepalle). Aber was möchtest du eigenlich regeln? Den Puls? Das kriegt ein Mensch ganz alleine hin, sofern er den Puls angezeigt bekommt. Die Leistung des Spinners müßtest du hingegen erstmal messen. Hier wäre eine Verstellmöglichkeit prinzipiell sinnvoll, z.B. damit man je nach Fitness trotzdem mit der Trittfrequenz im Wohlfühlbereich trainieren können. Ich stelle dazu einfach mein Rad auf den Rollentrainer und schalte je nachdem, welche Leistung ich treten will, in verschiedene Gänge. Aber eine Schaltung hat dein Gerät wohl nicht. > Natürlich möchte Ich auch Dauer auch messen, wie gut Ich werde, brauche > also die Leistung die Effizienz und die Körperdaten, was man eben so > messen kann. Wenn du die Tretleistung messen kannst, ist das alles was du sinnvoll bekommen kannst. Integriert über die Zeit kriegst du eine Energie (Joule = Ws). Der biologische Wirkungsgrad (Muskeln + Verdauung) ist für jeden Menschen leicht unterschiedlich, ich rechne mit 24% (die von der aufgenommenen Nahrung in mechanische Energie umgesetzt werden können). Das ist aber sowieso nur Spielerei. > Wäre nett, wenn sich Unterstützer und Tippgeber fänden. Sehr einfach geht das mit einem (Renn)rad und einem passenden Rollentrainer. Meiner von Kurt Kinetic hat eine genau definierte Abhängigkeit der Leistung von der Geschwindigkeit. Da reicht ein Sensor am Rad (oder der Rolle) um die Geschwindigkeit und darüber auch die Leistung zu erfassen. Hab ich alles mal in einen ATmega gegossen. Was mir noch fehlte, war ein BTLE oder ANT+ Empfänger, um den Pulsgurt auszuwerten. Beitrag "Powermeter für Kurt Kinetic Cycletrainer" Allerdings hat das Projekt jeglichen Drive verloren, seit ich den Leistungsmesser an der Kurbel habe und alles mit dem Garmin tracken kann.
Axel S. schrieb: > Das ergibt keinen Sinn. Die Leistung des Fahrers ist natürlich gleich > der Leistung des Spinners (ja gut, abzüglich Wirkungsgrad im Antrieb, > aber das ist Pillepalle). Aber deshalb gibt es doch einen Sinn: Der Puls soll konstant gehalten werden, auch wenn man anfängt, langsamer zu treten. Dann muss eben die Kraft erhöht werden. > Aber was möchtest du eigenlich regeln? Den Puls? Die abgegebene Leistung. Der Puls ändert sich ja bei Ermüdung. > Das kriegt ein Mensch ganz alleine hin, sofern er den Puls > angezeigt bekommt. Das z.B. habe Ich momentan noch nicht. Nur auf der Pulsuhr. Ich möchte aber, dass das Gerät es nachstellt. Also müsste die Pulsfrequenz angezapt werden. > Aber eine Schaltung hat dein Gerät wohl nicht. Doch, eine elektronische Bremse. > Hab ich alles mal in einen ATmega gegossen. Was mir noch fehlte, war ein > BTLE oder ANT+ Empfänger, um den Pulsgurt auszuwerten. Hoppla das ist doch genau, was Ich suche! > Allerdings hat das Projekt jeglichen Drive verloren, seit ich den > Leistungsmesser an der Kurbel habe und alles mit dem Garmin tracken > kann. Wo ist da der Vorteil?
Microcontroller-Bastler schrieb: > Axel S. schrieb: >> Das ergibt keinen Sinn. Die Leistung des Fahrers ist natürlich gleich >> der Leistung des Spinners (ja gut, abzüglich Wirkungsgrad im Antrieb, >> aber das ist Pillepalle). > Aber deshalb gibt es doch einen Sinn: Der Puls soll konstant gehalten > werden, auch wenn man anfängt, langsamer zu treten. Dann muss eben die > Kraft erhöht werden. Das hast du nicht wirklich zu Ende gedacht. Wenn du müde wirst und deswegen langsamer trittst, soll es noch schwerer gehen? >> Aber was möchtest du eigenlich regeln? Den Puls? > Die abgegebene Leistung. Der Puls ändert sich ja bei Ermüdung. Und was soll das nochmal bringen? Training mit Pulskontrolle soll typischerweise eine Kontrolle der Trainingsintensität - ausgedrückt durch die Pulsrate in % vom Maximalpuls - ermöglichen. Bspw. Training der Grundlagen-Ausdauer bei 60-70%. Oder Intervall-Training mit Wechsel zwischen 90% und 40%. Der einzig verläßliche Regler für den Puls ist aber der Mensch selber. Was du also brauchst, ist eine trainingstaugliche Anzeige des Pulses. Möglichst große Ziffern und ordentlich Kontrast. Wenn du dann noch den Widerstand deines Trainingsgerät in sagen wir mal 10 Schritten verstellen kannst, reicht das für alle praktischen Belange. >> Hab ich alles mal in einen ATmega gegossen. Was mir noch fehlte, war ein >> BTLE oder ANT+ Empfänger, um den Pulsgurt auszuwerten. > Hoppla das ist doch genau, was Ich suche! Nein. Das ist nur der triviale Teil. Was dir fehlt, ist die Leistungs- messung. Die kriege ich bei meinem Rollentrainer "geschenkt", weil Leistung und Geschwindigkeit in einem genau definierten Zusammenhang stehen. Du hast das nicht. >> Allerdings hat das Projekt jeglichen Drive verloren, seit ich den >> Leistungsmesser an der Kurbel habe und alles mit dem Garmin tracken >> kann. > Wo ist da der Vorteil? Der Garmin Edge kann von Haus aus ANT+ Sensoren. Und das ist dann nicht nur der Puls, sondern auch der Leistungsmesser am Rad und der Umdrehungssensor am Hinterrad. Ich brauche also kein Kabel mehr. Und der Edge ist ein fahrradtaugliches (u.a. wasser- bzw. schweißresistentes) Gerät, für das schon eine Halterung am Rad ist. Außerdem kann ich so das Training auf der Rolle ganz einfach zu Connect hochladen und habe es da zusammen mit den Trainings auf der Straße.
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Axel S. schrieb: > Training mit Pulskontrolle soll typischerweise eine Kontrolle der > Trainingsintensität Ist die nicht bei jedem anders? > Bspw. Training der Grundlagen-Ausdauer bei > 60-70%. Oder Intervall-Training mit Wechsel zwischen 90% und 40%. Der > einzig verläßliche Regler für den Puls ist aber der Mensch selber. Nehmen wir einen Leistungssportler, der müsste zuerst wissen, bei welchem Puls er was leisten kann und bei welchem Puls er deshalb trainieren muss. Die Messung des Pulses ist also irgendwie logisch. Nun kommt aber meine Frage: Wozu über den Puls gehen, wenn die Leistung doch auch messbar ist? Und zwar direkter?
Carlo schrieb: > Axel S. schrieb: >> Training mit Pulskontrolle soll typischerweise eine Kontrolle der >> Trainingsintensität > Ist die nicht bei jedem anders? Der Maximalpuls ist für jeden Menschen anders. Gerade deswegen gibt man die Trainigsintensität ja in % des Maximalpulses an. Damit sie für jeden wieder gleich ist. >> Bspw. Training der Grundlagen-Ausdauer bei >> 60-70%. Oder Intervall-Training mit Wechsel zwischen 90% und 40%. Der >> einzig verläßliche Regler für den Puls ist aber der Mensch selber. > Nehmen wir einen Leistungssportler, der müsste zuerst wissen, bei > welchem Puls er was leisten kann Nein. Er muß nur seinen Maximalpuls kennen. Bzw. genauer: Maximal- und Ruhepuls. Die Differenz heißt Pulsreserve. Und Die Trainingsintensität bemißt sich danach, wieviel von der Pulsreserve aufgebraucht ist. > Nun kommt aber meine Frage: Wozu über den Puls gehen, wenn die Leistung > doch auch messbar ist? Weil es keinen 100% reproduzierbaren Zusammenhang zwischen Puls und Leistung gibt. Ermüdung reduziert die Leistung. Und wenn das Training erfolgreich ist und du stärker wirst, dann kannst du bei dem gleichen Puls wie früher mehr Leistung bringen.
Bei den Trainingsgeräten muss man immer kalibrieren, egal, an welcher Stelle man die Leistung misst oder wie gut das voreingestellt ist. Schon dann, wenn man ein Rennrad mit etwas mehr Druck auf eine solche Rolle presst, entsteht mehr Reibung. Wird der Reifen beim Fahren dann warm, steigt der Luftdruck in den Reifen und der Bedarf ändert sich sogar während der Fahrt. Dann wäre noch das Profil der Reifen und der Rollen zu betrachten. Ich bezweifle auch ein wenig, ob das mit der kontrollierten Bremsung bei den genannten Geräten klappt, denn auch das fluid ändert seine Eigenschaften mit der Reibung. Hinzu kommt der Luftwiderstand des drehenden Hinterrades und und und ... Ich denke, dass an der Stelle schon Einiges an Fehlern drin steckt! Nach der Kette, die laut Messungen im Rennsport sehr relevant ist, sind wir am Kettenblatt und dem Tretlager. Schmierung und Qualität der Kette sowie der Lager machen angeblich Werte für den Wirkungsgrad von 82% ... 93%. Das ist ein beachtlicher Unterschied! Die Kraft an der Kurbel zu messen, ist daher noch das Beste. Ab da wirkt dann nur der Wirkungsgrad des Tretens, also der ausgebübte Winkelbereich, die Muskelvorspannung und damit der Körperhaltung sind hier wichtig sowie die Masse der Beine, wegen der Effizienz. Auch da sind laut mir bekannten Berichten wieder 5%-7% Unterschied in den Wirkungsgraden - auch wenn der Fahrer scheinbar optimal sitzt. Als nächstes kommt die Form der Energiebereitstellung: Leistungen auf Feststoffwechsellevel benötigen mehr Energie, als Leistungen, die direkt aus Glukose vom Muskel gewonnen wird und diesbezüglich gibt es wiederum einen Vorteil gegenüber der Glukose, die aus dem Blut entnommen wird und von der Leber kommt. Hohe Leistungen, die z.T. anaerob bereitgestellt werden sind wiederum ineffektiver, weil ATP und KP vermehrt auch an anderen Stellen im Körper regeniert werden müssen. Der Wirkungsgrad des Zellstoffwechsel rangiert nach meinem Wissen von 60% .. 85%, wobei der niedrige Wert z.B. dann auftritt, wenn man Zucker ist, in Fett umwandelt um es erst später zu verbrennen, in dem man ständig zwischen anaerob und aerob wechselt und so die Milchsäure pendelt. Dabei fährt man etwas auf Kredit und lässt die lokalen Energieträger dann wiederherstellen. Von daher kommen für die 250W, die ein untrainierter Mann laut Literatur bei ->PWC170 durchschnittlich treten kann, Werte zwischen 30% und 40% heraus. Ab dann hätten wir noch die Pumpleistung des Herzens und die Atmung. Die machen für sich gesehen bis zu jeweils grob 100W aus, wenn man am Limit ist. Letztlich ist es noch relevant, ob man die ca 150W brutto an Grundumsatz mit hinzu rechnet, die der Körper ja auch leisten muss. Die sind wiederum von der Tageszeit, der Verdauung und dem Gewicht abhängig, sowie auch von der Außentemperatur. Ganz oben und bei Hitze kommt noch Kühlleistung durch Schwitzen hinzu. Die 24% von Axel sind ein guter Wert, werden aber bei geringen Leistungen stark unterschritten und bei hohen Leistungen auch ziemlich überschritten. Die Tempi, die heute im Zeitfahren über 1h regelmäßig vorlegt werden, erfordern auch bei leichten Fahrern und aerodynamischen Rädern wenigstens 400W Abgabeleistung. Die haben aber sicher keine 1,2kW Wärmeabgabe :-)
Carlo schrieb: >> Bspw. Training der Grundlagen-Ausdauer bei >> 60-70%. Oder Intervall-Training mit Wechsel zwischen 90% und 40%. Der >> einzig verläßliche Regler für den Puls ist aber der Mensch selber. > Nehmen wir einen Leistungssportler, der müsste zuerst wissen, bei > welchem Puls er was leisten kann und bei welchem Puls er deshalb > trainieren muss. Das weiß er auch, wobei dort auch Spiroergometrie betrieben wird, also die Atmung gemessen wird. Damit können die Schwellen, bis zu der man noch voll aerob arbeiten kann, genau bestimmt. > Die Messung des Pulses ist also irgendwie logisch. Das ist von dem Sportler während der Last am besten zu kontrollieren. Atmung und O2-Bedarf, Blutdruck und Laktat wären noch wichtiger, sind aber schlecht oder gar nicht bestimmbar. > Nun kommt aber meine Frage: Wozu über den Puls gehen, wenn die Leistung > doch auch messbar ist? Weil die Effizienz mit ins Spiel kommt: Wenn der Bewegungsablauf besser wird, muss systemisch weniger geleistet werden, man kann also mit weniger Herzleistung dieselbe Beinarbeit bringen, ergo könnte man noch etwas mehr machen. Ob das sinnvoll ist, hängt vom Trainingsplan ab. Man kann z.B. beim Radsport in sehr muskulösen Beinen meistens sehr viel mehr mitochondriale / enzymatische Ausdauerleistung bringen, als die Atmung und das Herz heranschaffen kann. Daher kann es sinnvoll sein, den Herzkreislauf durch Zusatzlasten zu belasten auch wenn die Beine Erholungstag haben. Umgekehrt wird ein zu müdes Herz mit hohen Pulsen reagieren (statt mit Kraft und Volumen, wie es könnte). Damit setzt ein Regeleffekt ein. An der Herzleistungsgrenze nimmt man dabei automatisch Beinleistung zurück - im unteren Trainingsbereich, nimmt man den Frequenzanstieg zum Trainingsende hin und lässt ihn zu. Und dann kommt, was Axel sagte: Axel S. schrieb: > Und wenn das Training > erfolgreich ist und du stärker wirst, dann kannst du bei dem gleichen > Puls wie früher mehr Leistung bringen. Auch ohne eine Leistungsanpassung erfolgt eine automatische Steigerung, wenn man sich hart am Puls orientiert. Das ist für nicht gut überwachte Sportler in der Tat die beste Option, weil z.B. auch Übertraining und allgemeine Krankheiten zu einem künstlichen Anstieg der Frequenz führen.
Die Techniken zum Training sind mir soweit geläufig. Ich würde gerne mit genauen Pulsen trainieren, um das Training gut genug zu vermessen, damit Ich eine Leistungskontrolle erhalte und das Trainung optimieren zu können. Am Ende soll dem Sportler die Möglichkeit geschaffen werden, unabhängig von einem Zustand, der äußeren Bedingungen etc mit dem gleichen Puls und Belastung trainieren zu können, um ein möglichs optimales Ergebnis erzielen zu können. Für die Umsetzung in ein Gerät brauche ich vor allem die drahtlose Erfassung der Pulses und der Parameter. Die Trittüberwachung finde Ich auch am Besten und habe mich bei meinem Hersteller erkundigt. Es wäre kein Problem ein Pedaliersystem einzusetzen, das mit solchen Messkurbeln ausgestattet ist. Es müsste nur geklärt werden, wie Ich die Daten erfasse, einander zuordne und dann auf dem PC abspeichere.
..also wie schon erwähnt wurde haben die meisten solcher Ergometer mit elektrischer "Bremse" schon einen Controller, mit mehreren Trainigsprogrammen, der sich von aussen steuern läßt. Meist über ne serielle Schnittstelle, war früher auf jeden Fall so, heute irgend ne USB Verbindung, die Steuerung erfolgt dann je nach Hersteller über byte Pakete (CSAFE) (z.B. Technogym etc.) oder auch CR terminated strings (z.B. Milon). Fast immer gibt es dann ein Programm das du selbst regeln kannst, entweder gibst du da dem Ergometer bestimmte Parameter vor, wie Zielpuls oder Zielleistung und das Ergometer regelt dann die Bremsleistung oder du kannst sie direkt steuern. Zum "kalibrieren" kann man ja dann die PWC tests fahren, auch wenn da doch eigentlich eine Laktatmessung zwischen den Leistungsanstiegen zu gehört wenn ich mich richtig erinnere.
"Kalibrieren" kann man die aber mit PWC-Tests nicht. Für das individuelle Training ist das aber auch nicht unbedingt nötig. Wenn man ein System hat, welches reproduzierbare Werte liefert und reproduzierbar im Widerstand einstellbar ist, reicht es eigentlich. Wenn man wirklich die Leistung messen will, um sie Trainern mitzuteilen und mit anderen zu vergleichen, muss das Gerät schon von Außen kalibriert werden. Einige Hersteller bieten das wohl inzwischen auch an. Es muss aber noch eines berücksichtigt werden: Die Ergometerleistungen sind nur indirekte Indikatoren, weil das Verhalten auf dem Rad, also die Qualität der Balance, die Effizienz des Armeinsatzes und auch die Oberkörpergegenbewegung massgeblich dafür sind, was dann jemand real am Berg an Drehmoment noch halten und an Geschwindigkeit fahren kann.
Das ist mir alles bekannt, aber wie schon angedeutet, möchte Ich das selber machen und dann ein Gesamtsystem haben, um besonders gleichmässig trainieren zu können.
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Warum sollte man besonders gleichmäßig trainieren? Das führt nur zu einem Einschwing- und Sättigungsvorgang, weil man gegenüber dem Trainingsreiz abstumpft und unempfindlich wird. Hier mal eine Prinzipkennlinie und Umsetzungsbeispiel aus dem Radsport für einen (Wieder-)einsteiger mit Ergebnissen.
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Angehängte Dateien:
Und noch ein Ergebnisblatt aus einem Testzirkel. Vom Couchpotato zum Athleten:-)
Microcontroller-Bastler schrieb: > Für die Umsetzung in ein Gerät brauche ich vor allem die drahtlose > Erfassung der Pulses und der Parameter. Das liefern eigentlich alle Handgeräte mit ANT-Schnittstelle, wobei es ein Problem ist, Pulse zu erfassen, wenn einer schnell im Gelände fährt. > Die Trittüberwachung finde Ich > auch am Besten und habe mich bei meinem Hersteller erkundigt. Es wäre > kein Problem ein Pedaliersystem einzusetzen, das mit solchen Messkurbeln > ausgestattet ist. Sitzen die wirklich in den Kurbeln? Soweit mir bekannt, befindet sich die Kraftmessdose im Tretlager. > Es müsste nur geklärt werden, wie Ich die Daten > erfasse, einander zuordne und dann auf dem PC abspeichere. Auch die haben eine Batterie mit Funkübertragung und ANT-Protokoll.
@TE: wie weit bist du mit dem Projekt: Ich hatte soetwas mal in der Mache: Beitrag "Motor - Generator als Leistungsmesser bei Zweirädern"
Jürgen S. schrieb: > Prinzipkennlinie und Umsetzungsbeispiel aus dem Radsport Gibt es zu diesen Diagrammen auch reale Watt-Werte? Aus dem benachbarten Thema entnehme ich grob 200W für einen Untrainierten und 400W für einen Trainierten.
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