Funktionsweise Powermeter/Wattmesser

[01goeran]

Hi,
über die Vor-und Nachteile von Wattmessern gibt es hier schon einige Themen, was mir bisher aber fehlt ist die Frage, wie funktioniert so ein Wattmesser?

Was unterscheidet ihn zum Beispiel von einem Trittfrequenzsensor?
Beide werden an der Kurbel befestigt und erfahren durch die Rotation eine Bewegung, dessen energie gemessen werden kann.

Ich hab auch online schon gesucht, aber überall fand ich nur Hinweise zum Training mit Wattmessung, aber keinerlei Erklärung zur Funktionsweise.

Kennt sich hier jemand damit aus und kann das einfach erklären, bzw. gibt es vielleicht irgendwo einen Artikel/Video in dem das gut beschrieben ist?

 

[Endurocker]

Das Grundprinzip der meisten Powermeter beruht auf einem/mehreren Dehnungsmessstreifen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Dehnungsmessstreifen
Mit einem Trittfrequenzmesser hat das Gerät also sehr wenig zu tun.

 

[DaPhreak]

... Trittfrequenzsensor?
Beide werden an der Kurbel befestigt und erfahren durch die Rotation eine Bewegung, dessen energie gemessen werden kann.
...

Ne, ein Trittfrequenzsensor misst keine Energie.

Er misst, genau wie der klassische Geschwindigkeitssensor, lediglich den Impuls eines vorbeigeführten Magneten, und bestimmt über die zwischen zwei Impulsen vergangene Zeit die Frequenz.

Eine Leistungsmessung kombiniert, vereinfacht gesagt, die Trittfrequenz mit der über Dehnungsmessstreifen ermittelten Kraft.

 

[martl TF]

@DaPhreak hat recht. Tachos und TF Messer sind Umdrehungszähler - pro Umdrehung wird ein Kontakt einmal geschlossen, und das wird gezählt, fertig.

Das Messen von Kräften/Momenten ist weit aufwendiger in dem Fall. Wattmeter wie der SRM oder ähnliche messen die Verformung, zb der Kurbel oder der Pedalachse, durch die Kraft.

Die Form der Kurbel (oder Pedalachse) kennt man ja, und dann weiß man auch, wenn die sich um x mm biegt, muss da genau Kraft Y gewirkt haben.

Die Biegung wird gemessen, indem man winzigste Leiterbahnen auf das Teil klebt. Biegt sich das Teil, wird es außen länger und innen kürzer. Also wird die Leiterbahn in die Länge gezogen -und damit dünner- oder gestaucht -dicker- , das bewirkt, dass sich ihr Widerstand ändert - siehe Ohmsches Gesetz. Und das mißt man.

Das ist aufwändig, weil nur sehr kleine Signaländerungen auftreten (das Bauteil verformt/"verbiegt" sich ja nur minimalst); die müssen hochverstärkt werden und es muss dann auf Basis der Geometriedaten des Teils wieder auf die Kraft zurückgerechnet werden; im Fall vom Wattmeter, auch noch über die Umdrehung gemittelt werden.
Deswegen sind die Dinger auch immer noch so teuer.

 

[flyingHolland]

Ich grätsch mal mit hier rein. Finde ich ja spannend.

Kann man dann nach meinem Laienhaften Verständnis sagen die "echte" Kraft wird nicht direkt gemessen sondern der sich ändernde Widerstand auf der Leiterbahn durch die entsprechende Verformung ?

 

[DaPhreak]

Ich grätsch mal mit hier rein. Finde ich ja spannend.

Kann man dann nach meinem Laienhaften Verständnis sagen die "echte" Kraft wird nicht direkt gemessen sondern der sich ändernde Widerstand auf der Leiterbahn durch die entsprechende Verformung ?

Genau.

Wobei... definiere, wie man "echte" Kraft misst.

Letztlich wird ein Element (eine Feder, ein Kurbelarm, ein Spider...) elastisch verformt.
Im Fall von Dehnungsmessstreifen wird diese Verformung über den sich ändernden elektrischen Widerstand gemessen.
Über das E-Modul lässt sich dann die für die Verformung nötige Kraft ermitteln (Hookesche Gerade im Spannungs-Dehnungs-Diagramm).

Man könnte theoretisch z.B. auch hochgenaue optische Wegmesssyteme (wie sie in CNC-Maschinen verwendet werden) dafür nutzen. Aber ich glaube, selbst die wären dafür zu ungenau.

Und genau darin liegt die Kunst: Minimale Verformung + äußere Einflüsse (z.B. Dehnung durch Temperatur).

 

[flyingHolland]

Top .. dann verstehe ich jetzt auch ein bisschen mehr, wie Temperaturveränderung das Ergebnis beeinflussen können !

 

[BergHügi]

Man könnte theoretisch z.B. auch hochgenaue optische Wegmesssyteme (wie sie in CNC-Maschinen verwendet werden) dafür nutzen. Aber ich glaube, selbst die wären dafür zu ungenau.

Ergomo hat die Torsion der Kurbelachse optisch gemessen.

 

[manndat]

Bei Pedalleistungsmessern dachte ich, es würde mit Piezo-Sensoren gemessen werden. Da wäre der Druck die Messgröße. Aber laut dem zweiten Bild und zugehörigen Text werden anscheinend selbst da DMS verbaut:
https://cycling.favero.com/blog/tech-tests/favero-assioma-the-only-power-meter-with

 

[derDim]

Das ist aufwändig, weil nur sehr kleine Signaländerungen auftreten (das Bauteil verformt/"verbiegt" sich ja nur minimalst); die müssen hochverstärkt werden und es muss dann auf Basis der Geometriedaten des Teils wieder auf die Kraft zurückgerechnet werden; im Fall vom Wattmeter, auch noch über die Umdrehung gemittelt werden.
Deswegen sind die Dinger auch immer noch so teuer.

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

 

[01goeran]

Danke euch für die Infos.

Echt ein spannendes Feld diese Messtechnik.

Interessant dabei find ich, dass es soviele verschiedene Orte der Anbringung, von Pedale über Kurbel bis zum Spider gibt.

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

Der Preis war mit ein Grund, weshalb mich die Technik dahinter so interessierte.

Als ich dann lass, dass die Technik auch in Personenwagen eingesetzt wird, da war ich dann etwas verwundert.

 

[BergHügi]

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

Wie bei den Leistungsmessern gibt es solche und solche Waagen.

 

[Alpenmonster]

Danke euch für die Infos.

Echt ein spannendes Feld diese Messtechnik.

Interessant dabei find ich, dass es soviele verschiedene Orte der Anbringung, von Pedale über Kurbel bis zum Spider gibt.

Es geht noch weiter, gemessen wurde auch an der Hinterradnabe (PowerTap). Ist heute nicht mehr sehr verbreitet, auch weil es natürlich den Nachteil hat, dass man dann bei der Wahl des LRS nicht flexibel ist. Aber grundsätzlich kann man überall da messen, wo die Kraft des Fahrers eingeleitet/übertragen wird. Würde am Reifen aus diversen Gründen aber nicht viel Sinn machen ;-)

 

[*cl*]

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

Ich glaube kaum, dass man einen PM ernsthaft mit einer Personenwaage vergleichen kann, die DMS sind schließlich nicht alles an Technik. Ich käme auch nicht auf die Idee, einen Porsche mit einem Dacia zu vergleichen, nur weil beide einen Motor und 4 Räder gemeinsam haben.

 

[martl TF]

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

Du hast recht, war mir neu. Als ich der Technik zum ersten mal begegnet bin, war das noch viel knifflige und fehleranfällige Handarbeit bei der Applikation, ein TF Messverstärker zum Preis eines PKWs und ein auch nicht billiger Schleifring; war ja klar, dass man das heute als fertiges Plastikschachterl mit Bluetooth bei Aliexpress für Pfennige kriegt :d

die ersten Generationen SRM waren glaube ich noch nahe an der old school Messtechnik. Ob moderne Powermeter diese Personenwaagen-Technik einse tzten und ob die Genauigkeit ausreichend ist, kann ich nicht beurteilen

 

[Hans Werner]

Guckst Du hier: https://www.mtb-news.de/news/sensitivus-diy-leistungsmesser/

 

[solution85]

Rein von der Hardware scheint so ein Powermeter nichts wirklich aufwändiges mehr zu sein. Ich denke das "Geheimnis" ist, aus den drei? Messwerten, eine Leistung zu berechnen.

 

[Alpenmonster]

Guckst Du hier: https://www.mtb-news.de/news/sensitivus-diy-leistungsmesser/

Finde ich grundsätzlich sehr interessant, insbesondere die schwierigere Variante, kein Loch zu bohren und alles innerhalb der Welle zu installieren. Zwei Punkte gefallen mir aber nicht: 1. Wie kriege ich das Ganze wasserdicht und 2. wie lade ich das dann? Vielleicht irgendwie so, dass man die Welle zum linken Kurbelarm hin komplett mit Silikon verschließt und dann nur noch ein Ladeanschluss für den Akku rausschaut bzw. hinter dem Plastikstern auf der Welle sitzt?

 

[DaPhreak]

Jo, interessant vielleicht schon.

Aber 150€ alleine die Elektronik (eine Kurbel muss man ja noch dazu rechnen), und dann hat man da so ne schwindelige Bastellösung, bei der man nicht mal ordentlich die Lager wechseln kann...

Von der Genauigkeit steht da nix, oder?
Dürfte atemberaubend sein.

 

[Vranq]

teuer muss das nicht sein
weil zb eine einfache €10 personenwaage die selbe technik verbaut hat

Der Preis ergibt sich vor allen Dingen aus der Bereitschaft der Kunden ihn für inzwischen "Allerweltstechnik" zu bezahlen. Für mich persönlich sind Uhr und Pulsmesser die einzigen Leistungsmesser, die ich benötige