Low Power Funk für Fahrradcomputer

John schrieb:
> ich bräuchte für einen selbstbau Fahrradcomputer ein Funkmodul, was in
> der Lage ist, sehr wenig Daten (eigentlich nur ein bit wenn der Magnet
> am Speichensensor vorbeikommt) zu senden

Du brauchst mehr als ein Bit. Der Sensor braucht eine ID, sonst kannst 
du mehrere Sensoren nicht auseinander halten. Eine Prüfsumme wäre auch 
sinnvoll. Und eigentlich will man so etwas redundant auslegen. Der 
Sensor sendet also nicht nur ein "Ping", wenn der Magnet gerade vorbei 
kommt, sondern zählt die Impulse und sendet jedesmal den Zählerstand. 
Wenn dann mal ein Telegramm verloren geht, kann man das rekonstruieren.

> aber auch nur sehr wenig Strom verbraucht.

Das ist vergleichsweise einfach, wenn man den Sender einfach abschaltet. 
Aber auch dann gibt es natürlich Protokolle und Sender, die viel und 
welche, die wenig Energie verbrauchen. Etabliert sind für dese Anwendung 
BLE und ANT+.

> Im Prinzip könnte hier eine Lösung sein ein relativ normales
> Funkmodul an einen AVR zu hängen und dann einen Reedkontakt zu nutzen
> den AVR zu starten, eine kurze Nachricht zu senden und dann AVR und
> Modul schlafen schicken.

Und die notwendige Batterie hängst du über ein Kabel ins Rahmendreieck? 
Da kannst du auch gleich ein Kabel vom Reedkontakt zum Lenker legen.

> Das größere Problem ist der Empfänger: hier steht natürlich nur sehr
> wenig Strom zur Verfügung. Ideal deutlich unter 10 mA.

Der Empfänger ist größer als der Sensor (schon weil das Display eine 
gewisse Größe haben muß). Folglich hat er auch mehr Platz für Batterien 
und mehr Energie. Aber weil der Empfänger nicht weiß, wann ein Telegramm 
kommt, muß er natürlich immer eingeschaltet bleiben. Das macht am Ende 
in der Tat den Empfänger zu dem Teil mit der kürzesten Batterielaufzeit.

Immerhin kommen die Wahoo Elemnt auf Laufzeiten > 24 Stunden. Mit BLE 
und ANT+ (und GPS). Das ist tolerierbar, weil man die Geräte leicht aus 
der Halterung nehmen und aufladen kann. Proprietäre Systeme wie etwa von 
Sigma kommen auf einige Wochen bis wenige Monate Laufzeit mit einer 
CR2032.

Ich glaube nicht, daß das ein sinnvolles Feld für Eigenbauten ist. 
Sowohl Sensoren als auch die Head-Unit müssen mechanisch einiges 
aushalten. Und wasserdicht sollten sie auch sein. Dazu möglichst klein 
und leicht. Das kriegt man am Küchentisch nicht anähernd konkurrenzfähig 
hin.

Michael schrieb:
> Es haut mich immer wieder aus den Socken, was andere Leute hier so für'n
> Schwach.. schreiben. Ne Prüfsumme für 1/2 m Reichweite, hallo?

Du hast anscheinend noch nie so etwas auch nur betrieben. Ich hatte mal 
ganz früher einen drahtlosen Tacho von VDO. Wenn der näher als 20cm am 
Handy lag, zeigte er eine Geschwindigkeit von 120km/h. Beim Sigma brach 
regelmäßig der Funkkontakt ab, wenn ich unter der Freilandleitung 
durchgefahren bin. So einen Schrott braucht kein Mensch. Wenn man es 
nicht richtig machen will, braucht man es erst gar nicht zu machen.

Den Sigma habe ich auf Kabel zurück gerüstet. Ständig Batterien wechseln 
war Mist. Seit ich mit GPS unterwegs bin und die Sensoren per ANT+ bzw. 
BLE angebunden sind, gibt es zumindest keine Fehlfunktionen mehr. Und 
Verbindungsabbruch liegt praktisch immer an einer leeren Batterie.

John schrieb:
> Der Sender hat
> seine eigene kleine Lithiumzelle, der Empfänger einen kleinen Lipo. Mit
> Micro-Arduino Klon und 1" OLED komme ich auf ca. 4x4x1.5 cm Baugröße in
> einem 3D gedruckten Gehäuse. Minimal größer als kommerzieller.

Das ist deutlich mehr als "minimal größer". Schau dir mal die 
schnuckeligen Sensoren von v.B. Wahoo an:

https://www.bike24.de/p1102485.html?menu=1400,1620

Da bestimmt die Batterie die Baugröße. Und er braucht keinen Magneten. 
Genauso groß ist der Geschwindigkeitssensor, der an der Nabe befestigt 
wird (auch ohne Magnet).

Diese Sensoren sind IPX7 wasserdicht. Und fallen auch nicht gleich 
auseinander oder ab, wenn man mal über Kopfsteinpflaster fährt.

> Es geht auch weniger um die Neuerfindung des Rads, sondern nur um die
> Möglichkeit mich ein Bisschen mit den Komponenten auseinanderzusetzen.

Dann würde ich vorschlagen, du konzentrierst dich auf den Empfangsteil 
und verwendest fertige Sensoren.

John schrieb:

> ich bräuchte für einen selbstbau Fahrradcomputer ein Funkmodul,

Wer Funk kennt, nimmt Kabel. Insbesondere, wenn man nur <1m
überbrücken will.

pegel schrieb:
> Warum nicht anders herum?
> Kleine Spule an der Gabel befestigen, Magnet an der Speiche.
> Kabel zum Anzeigemodul.
>
> Dieses enthält einen Kondensator, der einen Stromsparenden µC und LCD
> versorgt und vom Impuls der Spule geladen wird.

Ganz einfach: Weil es unnötig ist. Jeder 10 Euro Fahrradcomputer kommt 
heute mit drahtlosem Sensor und einer einfachen Knopfzelle daher und 
hält damit  Jahrelang durch. Alles weitere ist sinnloses 
Overengineering.

John schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Seit ich mit GPS unterwegs bin und die Sensoren per ANT+ bzw.
>> BLE angebunden sind, gibt es zumindest keine Fehlfunktionen mehr. Und
>> Verbindungsabbruch liegt praktisch immer an einer leeren Batterie.
>
> Oh cool. Was hast Du denn für ein Gerät?

Zwei. Einen Garmin Edge 1000 und einen Wahoo Elemnt Bolt. Der Garmin hat 
das größere Display, der Bolt dafür die längere Akkulaufzeit.

> Macht GPS da wirklich Sinn?

Wenn man später wissen (oder zeigen) will, wo man langgefahren ist, dann 
auf jeden Fall. Auch die Höhe liefert das GPS genauer als ein 
barometrischer Sensor. Kartenansicht und Routing-Funktion setzt auch GPS 
voraus.

> Warum verwendest Du dann noch den Nabensensor?

Der ist genauer. Zum einen ist das GPS-Signal manchmal weg (Tunnel, enge 
Schlucht, etc.) zum anderen zeichnet das GPS ja nur Streckenpunkte auf 
und verbindet die durch Geraden. Wenn du irgendwo 90° abbiegst und die 
Trackpunkte davor und dahinter liegen, nähert das GPS die Strecke durch 
eine Gerade.

> Kannst Du vielleicht ein Bisschen Deine Erfahrungen da
> beschreiben, was sich lohnt und was nicht?

Kommt wirklich drauf an, was man will. Mit GPS und Kartenfunktion kann 
man sich nicht mehr verfahren (bzw. wenn doch, findet man wieder nach 
Hause). Routing nutze ich sehr selten, am ehesten wenn ich eine Tour am 
PC geplant habe und die mit dem Rad nachfahre. Oder wenn ich in einer 
unbekannten Stadt eine Adresse suche.

Weitere Sensoren sind mit GPS im Prinzip verzichtbar. Der Nabensensor 
ist ein sinnvolles Zubehör. Der Kadenzsensor (Trittfrequenz) hilft bei 
der Einschätzung, ob man oft genug und weit genug runterschaltet. Die 
meisten Radfahrer (auch ich) fahren viel zu schwere Gänge, was schlecht 
für die Gelenke ist, das Leistungsoptimum verfehlt und schneller 
ermüdet.

Und wenn ich sportlich unterwegs bin (Training oder Wettkampf) dann hat 
das entsprechende Rad einen Leistungssensor und ich lege den Pulsgurt 
um.

Es gibt aber durchaus auch Anwendungsfälle, wo ein simpler Fahrradtacho 
mit Speichensensor ausreicht. Die meisten haben ja heute ein Smartphone 
dabei, das hat dann GPS und Google Maps und damit kann man sich auch 
nach Hause führen lassen. Das Smartphone ist nicht so toll, wenn man 
lange Touren (10 Stunden plus) tracken will. Da macht der Akku vorher 
schlapp.

Wenn man die Variante "Fahrradtacho" gewählt hat, dann würde ich aber zu 
einem mit Kabel raten. Viel zuverlässiger. Und eine CR2032 hält dann 
mehrere Jahre.

>Die mit Funk haben mittlerweile alle CR2032 Zellen im Sender
>und sind dementsprechend groß und hässlich an der Gabel.

Hallo,

also ich habe zwei solcher Teile, die es mal für 7 Euro gab, in Betrieb. 
Meistens gehen sie auch, es gab da mal thermische Probleme, so daß 
anscheinend die beiden Frequenzen nicht mehr passten. Seitdem kam das 
nicht mehr vor. Batterielebensdauer mit CR2032 war über Monate OK. Es 
scheint nur ein 125 kHz- Träger ausgestrahlt zu werden. Im Empfänger 
genügt dann ein Schwingkereis mit Ferritantenne, um das Signal wieder 
aufzunehmen.

mfG

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Michael schrieb:
>> Es haut mich immer wieder aus den Socken, was andere Leute hier so für'n
>> Schwach.. schreiben. Ne Prüfsumme für 1/2 m Reichweite, hallo?
>
> Frage: Kennst du dich mit Funkübertragungen aus? Nicht nur theoretisch,
> sondern auch praktisch? Ich bezweifle das.

Warum nicht gleich noch verschlüsselt und signiert? man weiß ja nie wer 
mithört...

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> Warum nicht gleich noch verschlüsselt und signiert? man weiß ja nie wer
>> mithört...
>
> Bitte .... du kannst dich gerne woanders so unpassend lustig machen.
> Hier stört es.

Hey ihr habt angefangen mit dem rumblödeln mit eurer Redundanz und 
Prüfsumme für ein Tachosignal.

Mal davon abgesehen, dass Kabel einfach funktionieren (hier sind beide 
Tachos am Rad kabelgebunden):

Wenn ich schon an so etwas basteln würde, dann würde ich den Sensor 
batterielos auslegen. Ein zyklisch vorbeihuschender Magnet schreit doch 
geradezu nach einer kleinen Spule, die per Induktion dann den 
Sender+Restelektronik kurzzeitig versorgt. Gleichzeitig hätte man den 
Sensor dabei.

Gibt es so etwas noch nicht?

Das wäre auf jeden Fall mal eine interessante Aufgabe bzgl. 
Energiemanagement.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Chris D. schrieb:
>> Ein zyklisch vorbeihuschender Magnet schreit doch
>> geradezu nach einer kleinen Spule,
>
> Das Problem ist wohl, dass er zeitweise nicht huscht, sondern nur
> schleicht.

Wobei man dann bei weit außen sitzendem Magnet schon sehr langsam 
fahren müsste. Aber: ja, die stark schwankende induzierte Spannung 
müsste man natürlich schaltungstechnisch berücksichtigen.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> John schrieb:
>> hier steht natürlich nur sehr
>> wenig Strom zur Verfügung. Ideal deutlich unter 10 mA.
>
> Joachim schrieb:
>> Die gesamte Hardware würde dann quasi nur aus Display,
>> ESP32-Modul und noch ein paar Bauteilen für die Stromversorgung
>> bestehen.
>
> Knapp daneben, würde ich mal sagen. Aber nur ganz knapp.

Ich muss leider spekulieren, was genau Du damit sagen willst. 
Vermutlich, dass schon der ESP32 deutlich mehr Strom verbrauchen würde.

Zugegebenermassen habe ich das mit den 10mA überlesen und habe auf 
Anhieb auch gar keine Ahnung, wie weit man den Strombedarf eines ESP32 
bei Verwendung von BLE bestenfalls drücken könnte. Nenne doch bitte mal 
eine konkrete Zahl, würde mich jetzt wirklich interessieren.

mein Tacho war längere Zeit ein Taschenrechner.
Ich wollte eh nur zurückgelegte Strecken wissen.

Aber warum das ganze in der Entfernung mit Funk sein muss,
erschliesst sich mir auch nicht

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:

>> Hey ihr habt angefangen mit dem rumblödeln mit eurer Redundanz und
>> Prüfsumme für ein Tachosignal.
>
> Redundanz und Prüfsummen dienen dazu, es grundsätzlich funktionsfähig
> zu machen. Funkübertragungen brauchen das, Kabel nicht unbedingt.

Genau so ist es.

Dazu noch eine Anekdote zu dem oben angesprochenen drahtlosen Sigma 
Tacho. Das Ding hat zum einen Batterien gefressen wie blöd. Dann 
brauchte es auch noch 3 Batterien (alle CR2032). Nämlich eine im 
eigentlichen Tacho. Eine im Sensor. Und eine im Drahtlos-Empfangsteil, 
das in der Lenkerhalterung integriert war. Die Lenkerhalterung konnte 
man dann einfach gegen eine mit Kabel austauschen. Was ich schließlich 
gemacht habe. Irgendwann habe ich den Tacho in der Trikottasche 
vergessen und mitgewaschen. Danach war er hin. Und meine "Sigma" Phase 
war vorbei.

Besagte Kombination hatte immer Aussetzer auf einem Stück meines 
Arbeitsweges, das unter einer Freileitung verlief. Für etwa 300m zeigte 
der Tacho eine Geschwindigkeit von 0 und der Kilometerzähler stand 
still. Wenn ich unter der Leitung durch war, zeigte der Tacho wieder 
schön seine ~20km/h und der Kilometerzähler machte einen Sprung um 
besagte 300m. Das kann so nur funktionieren, wenn der Sensor mehr als 
nur ein "Ping" sendet. Denn dann hätte er die Wegstrecke ohne Empfang 
einfach ganz übersehen.

Ergo: die Ingenieure bei Sigma sind nicht ganz blöd. Zumindest etwas 
haben sie richtig gemacht.

Axel S. schrieb:
> Besagte Kombination hatte immer Aussetzer auf einem Stück meines
> Arbeitsweges, das unter einer Freileitung verlief. Für etwa 300m zeigte
> der Tacho eine Geschwindigkeit von 0 und der Kilometerzähler stand
> still. Wenn ich unter der Leitung durch war, zeigte der Tacho wieder
> schön seine ~20km/h und der Kilometerzähler machte einen Sprung um
> besagte 300m.

Das halte ich für ein Märchen.

> Das kann so nur funktionieren, wenn der Sensor mehr als
> nur ein "Ping" sendet. Denn dann hätte er die Wegstrecke ohne Empfang
> einfach ganz übersehen.

Und wie darf man sich das jetzt vorstellen? Was willst du da andeuten?
Der Funkkontakt zum Sensor war zwar gestört, aber nur was die 
Geschwindigkeit anbelangte? Und die Strecke wurde aus der letzten 
bekannten Geschwindigkeit extrapoliert? Weil erkannt wurde dass der 
Kontakt gestört ist aber sich das Rad trotzdem noch dreht? Das ist doch 
Unsinn.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Joachim S. schrieb:
>> Nenne doch bitte mal
>> eine konkrete Zahl, würde mich jetzt wirklich interessieren.
>
> Schau bitte selber ins Datenblatt, wenn es dich wirklich interessiert.
> Ich gehe davon aus, dass es dich nicht wirklich interessiert und
> deswegen wäre es auch quatsch, wenn ich meine zeit dann für dich opfere.
> nachher werde ich nur wieder wegen Helfersyndrom gemobbt.

Aber nein, ich würde Dich ganz bestimmt nicht wegen Helfersyndroms 
mobben - ich empfinde Deine Beiträge ganz im Gegenteil häufig als wenig 
hilfreich. (Schon wegen Deiner Neigung, selbst einfache Fragen 
sinngemäss mit "Lies meine Webseite xyz.de komplett durch, wenn Du damit 
fertig bist, kennst Du die Antwort"-Beiträgen zu beantworten).
Und dieser Beitrag hier bestätigt diese Einschätzung für mich mal 
wieder: statt sachlich und höflich einfach eine konkrete Zahl zu nennen 
und so zu zeigen, dass das mit der 10mA-Anforderung unvereinbar ist, 
kommt selbst auf Nachfrage nur so ein ausweichendes dummes Geschwätz von 
wegen "Helfersyndrom". Danke für nichts.

Ich habe eben also mal selbst gegooglet, laut Espressif kann man den 
durchschnittlichen Energiebedarf des ESP32 bei Verwendung von BLE 
offenbar per Software auf ca. 16mA drücken, bei Verwendung eines 
zusätzlichen externen Quarzes sogar auf nur ca. 2mA. Damit wäre die 
10mA-Anforderung zwar vermutlich zu schaffen, aber ich stimme zu, dass 
es im Sinne des erwünschten geringen Energiebedarfs dann doch bessere 
Lösungen als den ESP32 gibt.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Cyblord -. schrieb:
>> Und die Strecke wurde aus der letzten
>> bekannten Geschwindigkeit extrapoliert?
>
> Die Strecke ergibt sich dort wohl aus der Anzahl der Rad-Umdrehungen,

Bei jedem Fahrradcomputer ohne GPS stellt man den Radumfang ein und dann 
zählt der Tacho die Impulse für die Strecke und aus dem zeitlichen 
Abstand der Impulse rechnet er die Geschwindigkeit aus.

> die der Sender fortlaufend zählt und nach Wegfall der Störung
> erfolgreich übermitteln konnte.

Der Sender muß auch nichts von einer Störung wissen. Er zählt einfach 
intern die Impulse. Z.B. mit einem 8-Bit Zähler. Und bei jedem Impuls 
sendet er nicht nur 1 Bit, sondern alle 8. Und zweckmäßigerweise noch 
eine ID, damit man auch in einer Gruppe fahren kann wo mehrere den 
gleichen Tacho haben. Und optional noch ein Parity-Bit oder eine 
Prüfsumme. Das ist dann ein Aufwasch, wenn man erstmal davon weg ist, 
nur ein "Ping" senden zu wollen.

Der Empfänger schaut sich den Zählerstand an und vergleicht mit dem 
letzten. Und wenn die Differenz nicht 1 ist, dann weiß er, daß er 
Telegramme verpaßt hat und kann zumindest die Entfernung korrigieren. 
Das klappt bis 255 verpaßten Telegrammen. Bei 2m Radumfang sind das über 
500m. Und nachdem Flipflops billig sind und in CMOS auch kaum Strom 
brauchen, kann man gerne auch einen 16-Bit Zähler nehmen.


PS: nagelt mich nicht darauf fest, daß das der Sigma war. Die Google 
Bildersuche legt nahe, daß mein Sigma ein BC 1200 WL war. Danach hatte 
ich noch einen VDO C3 DS. Vielleicht war der das mit dem intelligenten 
Sensor. Der ebenfalls erwähnte VDO mit dem 120km/h Syndrom war ein noch 
älteres Modell von vor 30 Jahren. Der hatte so eine riesige 12V Alkaline 
Batterie im Sensor. OK, die hat mehrere Jahre gehalten.

OT: Das Oszi sollte Screenshots auf ’nen Stick malen können. Die sehen 
besser aus, und dürften zudem noch kleinere Dateien ergeben.

John schrieb:
> Hier sind ein paar Fotos für euch

Wie außergewöhnlich. In dem Sender sind ja sogar alle Bauteilwerte auf 
dem Silkscreen. Na ja. Auf jeden Fall ist das so ein "dummer" Sender, 
der bei jedem Kontakt nur einen kurzen "HF" Impuls sendet.

Apropos: wenn du Interesse an so Krempel hast: ich habe hier noch eine 
Tüte mit Fahrradcomputern und den zugehörigen Sensoren. Kannst du gegen 
Portoerstattung gerne haben. Wenn du dich hier anmeldest, kannst du mir 
auch eine private Nachricht schicken.

Ich hab mir mal das Bluetooth LE Protokoll für Tacho und Kadenz 
angeschaut.
Der Sensor zählt intern die Umdrehungen und merkt sich den Timestamp des 
letzten Ereignisses. Das wird jede Sekunde rausgeschickt. Durch das 
seltene Senden kann man gut Energie sparen.

Ich würde daher vermutlich einfach ein BLE Modul nehmen und das 
Protokoll implementieren. Hat mehrere Vorteile: a) Die ganzen 
Stromsparmechanismen sind schon in tieferen Schichten des Protokolls 
implementiert und du musst dich nicht drum kümmern. b) Es ist 
standardisiert und du kannst deine Komponenten gegen kommerzielle Teile 
tauschen (z.B. wenn etwas kaputt ist und du keine Zeit hast Ersatz zu 
bauen) c) Du kannst während der Entwicklung leicht mit einer App auf dem 
Handy testen.


Eine andere Alternative hätte ich auch noch im Angebot: Wenn du einen 
Nabendynamo hast kannst du den anzapfen. Damit hast du mehr als genug 
Strom für dein Display und die Geschwindigkeit gibts auch ohne 
zusätzlichen Sensor über die Frequenz der Spannung.

John schrieb:
> Jack V. schrieb:
> Oh, das war so ein Ding vom Schrott, keine Ahnung ob es das kann.


Es scheint nur noch Edelschrott zu geben. Glaube nicht daß es das Gerät 
umsonst gab.


mfG

John schrieb:

> ich bräuchte für einen selbstbau Fahrradcomputer ein Funkmodul, was in
> der Lage ist, sehr wenig Daten (eigentlich nur ein bit wenn der Magnet
> am Speichensensor vorbeikommt) zu senden

Oregon Scientific AD262 BLE Bluetooth Bike Pod Rad Sensor

Kostet 10 Euro in der Bucht und macht zusätzlich noch die Kadenz.

  Michael