Введение
Устройство на велосипеде, измеряющее мощность, развиваемую велосипедистом. Большинство велоизмерителей мощности используют тензодатчики для измерения приложенного крутящего момента, а в сочетании с угловой скоростью вычисляют мощность. Эта технология была адаптирована для велоспорта в конце 1980-х годов и прошла испытания в профессиональных велосипедных гонках, например: прототип Power Pacer (Team Strawberry) и устройство SRM, использованное Грегом Лемондом. В коммерческую продажу этот тип измерителя мощности поступил с 1989 года. Тренировки с использованием велоизмерителя мощности становятся все более популярными. Измерители мощности обычно передают данные по беспроводной связи и могут быть подключены к велокомпьютеру, смартфону или умным часам. Обеспечивая спортсмену мгновенную обратную связь и позволяя проводить более точный анализ тренировок, измерители мощности могут быть полезным инструментом для тренировочного процесса.
A cycling power meter is a device on a bicycle that measures the power output of the rider. Most cycling power meters use strain gauges to measure torque applied, and when combined with angular velocity, calculate power. The technology was adapted to cycling in the late 1980s and was tested in professional bicycle racing i. e.: the prototype Power Pacer (Team Strawberry) and by Greg LeMond with the SRM device. This type of power meter has been commercially available since 1989. Training using a power meter is increasingly popular. Power meters generally transmit data wirelessly and can be paired to a bike computer, smartphone, or smartwatch. By providing instantaneous feedback to the athlete, and by allowing more precise analysis of rides, power meters can be a useful tool for training.
Интерфейсы
Старые велоизмерители мощности используют набор проводов для передачи данных о мощности на компьютер, установленный на велосипеде; эта система имеет существенный недостаток – наличие тонких электрических кабелей, проложенных по всему велосипеду, что затрудняет его очистку и требует большого количества крепежных элементов для их фиксации. Однако, начиная с 2009 года, наблюдается общая тенденция к переходу на беспроводные системы. Велоизмерители мощности обычно передают данные по протоколам ANT+ или Bluetooth Low Energy и могут быть сопряжены со стандартными велосипедными компьютерами для отображения информации о мощности, развиваемой велосипедистом.
Использование в обучении
Измерители мощности обеспечивают объективное измерение реальной выходной мощности, что позволяет очень просто отслеживать прогресс тренировок – задача, более сложная при использовании, например, только монитора сердечного ритма. Велосипедисты часто тренируются с разной интенсивностью в зависимости от желаемых адаптаций. Обычно используются различные зоны интенсивности. При тренировках с использованием мощности эти зоны обычно рассчитываются на основе выходной мощности, соответствующей так называемому лактатному порогу или MAP (максимальной аэробной мощности). Измерители мощности предоставляют гонщику мгновенную обратную связь о его производительности и измеряют фактическую выходную мощность, в то время как мониторы сердечного ритма измеряют физиологический эффект от нагрузки и, следовательно, реагируют медленнее. Таким образом, спортсмен, выполняющий интервальную тренировку с использованием измерителя мощности, может мгновенно увидеть, что он выдает, например, 300 ватт, вместо того, чтобы ждать, пока его сердечный ритм достигнет определенной отметки. Кроме того, измерители мощности измеряют силу, приводящую велосипед в движение, умноженную на скорость – именно это является конечной целью. Это дает два значительных преимущества перед мониторами сердечного ритма: 1) сердечный ритм спортсмена может оставаться постоянным на протяжении всей тренировки, в то время как его выходная мощность снижается, что невозможно обнаружить с помощью монитора сердечного ритма; 2) спортсмен, который не отдохнул или не чувствует себя полностью здоровым, может тренироваться с привычным сердечным ритмом, но вряд ли будет выдавать свою обычную мощность – монитор сердечного ритма этого не покажет, а измеритель мощности – покажет. Более того, измерители мощности позволяют экспериментировать с каденсом и оценивать его влияние на скорость и сердечный ритм. Измерители мощности также побуждают велосипедистов рассматривать все аспекты спорта с точки зрения мощности, поскольку выходная мощность является важной количественной связью между физической подготовкой и скоростью, достижимой в определенных условиях. VO2 max велосипедиста (показатель физической формы) может быть тесно связан с выходной мощностью с использованием принципов биохимии, а выходная мощность может служить параметром для моделей скорости, основанных на законах движения Ньютона, что позволяет точно оценивать скорость. Совместное использование измерителей мощности и моделей мощности привело к более научным анализам условий езды и физических свойств велосипедиста, в частности, аэродинамического сопротивления.
Двустороннее измерение мощности
Двусторонние измерители мощности, как правило, силовые или педальные, измеряют мощность, генерируемую каждой ногой отдельно – левой и правой. Полученные данные позволяют отслеживать соотношение мощности доминирующей и недоминирующей ноги и наблюдать, как оно меняется в зависимости от различных условий гонки и уровня физической подготовки. Это может быть полезно для устранения негативного влияния дисбаланса и в программах посттравматической реабилитации.
Типы счетчиков мощности
Большинство велокомпьютеров измеряют мощность, используя тензодатчики для измерения приложенного крутящего момента, а затем, в сочетании с угловой скоростью, вычисляют мощность. Тензодатчики в велокомпьютерах устанавливаются в каретке, в свободном ходу заднего колеса или в систему шатунов. Некоторые новые устройства не используют тензодатчики, а измеряют мощность с помощью блоков, устанавливаемых на руль, которые, основываясь на третьем законе Ньютона, измеряют противодействующие силы, действующие на велосипедиста (гравитацию, сопротивление воздуха, инерцию, сопротивление качению), и, комбинируя их со скоростью, определяют выходную мощность велосипедиста.
Кранк или паук
Измерители мощности, основанные на шатуне и «пауке», измеряют крутящий момент, прикладываемый к обеим педалям, с помощью датчиков деформации, расположенных в шатуне или «пауке» шатуна. Расчет мощности производится на основе деформации датчика/ов деформации и частоты вращения педалей (каденса). В то время как большинство измерителей мощности, основанных на шатуне, измеряют мощность только одной ноги или требуют второго датчика для измерения мощности обеих ног, измерители мощности, основанные на «пауке», всегда измеряют общую мощность обеих ног. Эти устройства требуют использования специальных шатунов или систем шатунов, но могут быть относительно легко перенесены с одного велосипеда на другой, в зависимости от совместимости.
Педали
Педальные измерители мощности могут располагаться либо в оси педали, либо в корпусе педали. Этот тип велокомпьютера измеряет силу велосипедиста точно в месте её приложения, через одну или обе педали. Измерители мощности с датчиками на обеих педалях обеспечивают полноценное двустороннее измерение мощности, то есть данные о мощности, собранные отдельно для каждой ноги. Эта функция полезна для отслеживания и корректировки разницы в эффективности работы ног. Педали с измерителем мощности легко устанавливаются и переносятся с одного велосипеда на другой.
Нижняя скобка
Измерители мощности, устанавливаемые в каретку, используют принцип торсионной деформации вала каретки. Это достигается за счет дисков с перфорацией на каждом конце вала. Эти перфорации обнаруживаются бесконтактными фотоэлектрическими датчиками, которые фиксируют момент силы, приложенный к левой педали, и удваивают его значение. Данные передаются в цифровом формате на компьютерный блок, установленный на руле. Эти устройства сложно взаимозаменять, и для каждого велосипеда требуется отдельный узел каретки.
Свободный хаб
В измерителе мощности, встроенном в свободный ход задней втулки, используются те же тензодатчики, что и в измерителях мощности, устанавливаемых на шатуны, но он расположен в задней втулке колеса и измеряет мощность непосредственно на заднем колесе. Мощность, измеряемая измерителем мощности свободного хода, будет немного ниже, чем мощность, измеряемая измерителем мощности на шатунах, из-за потерь мощности в цепи, педалях и каретке. Поскольку измерители мощности свободного хода встроены в заднее колесо, их легко переносить с одного велосипеда на другой, при условии совместимости колес.
Цепь
В основе цепных блоков лежит, по сути, гитарный звукосниматель, который крепится к перьям цепи велосипеда. Звукосниматель обнаруживает вибрацию цепи, на основе которой вычисляет натяжение цепи, которое, вместе со скоростью цепи, позволяет определить выходную мощность. Финская компания Polar первой представила на рынок измеритель мощности, основанный на цепи.
Противоположная сила
Измерители мощности, определяющие сопротивление, измеряют уклон склона (гравитацию), ускорение велосипеда (инерцию) и иногда скорость ветра. На основе этих данных мощность может быть рассчитана косвенно.