Pws spierkracht fietsen

[koenenbas]

Hallo,

wij maken een profielwerkstuk over spierkracht bij het fietsen. Wij gebruiken hiervoor een mountainbike zodat we het verzet kunnen veranderen en hierdoor dus ook de spierkracht verandert. Het enige probleem dat wij op dit moment hebben is het meten van de spierkracht van de benen tijdens het fietsen. De snelheid houden we constant dus het enige dat veranderdt is het verzet en de spierkracht.

Wij hadden zelf het idee om dit eventueel te doen m.b.v. een weegschaal, een ouderwetse dus geen digitale, alleen zit je dan met het aflezen en de montage.

Hopelijk hebben jullie een goede suggestie voor ons.

[Jan van de Velde]

Wij hadden zelf het idee om dit eventueel te doen m.b.v. een weegschaal, een ouderwetse dus geen digitale, alleen zit je dan met het aflezen en de montage.

Hopelijk hebben jullie een goede suggestie voor ons.

een nieuwerwetse, dus geen analoge gebruiken. ](*,)

Demonteer er eentje zodat je de meetstrookjes tussen twee plaatjes kunt stoppen die je op je trapper monteert

[mcs51mc]

Je zou ook een van deze sensoren kunnen gebruiken ipv van moeder haar weegschaal af te breken ](*,)

[koenenbas]

@ Jan van de Velde,

bedankt voor je reactie!

Bedoel je dat we het met een nieuwe weegschaal moeten proberen (digitale?), die uit elkaar halen en daarmee meten. Want begrijp het niet helemaal precies.

Het probleem met een digitale weegschaal lijkt mij vooral dat als je trapt de druk (kracht verandert) en dat je dan een verkeerde waarde krijgt met je digitale weegschaal. Terwijl je met een analoge weegschaal een betere inschatting kunt maken.

@mcs51mc

En ik denk dat het zelfde probleem geldt voor de sensoren.

koen

[mcs51mc]

Zijn we akkoord dat je de kracht wilt weten/meten dat een fietser uitvoert op de pedalen?

Kracht meet je dus met krachtcellen. Inleidende informatie rond krachtcellen, weegcellen kan je hier vinden.

Die krachtcel kan je nu uit een digitale weegschaal halen of je gebruikt de sensoren die ik aangaf. Die zijn veel eenvoudiger in gebruik daar de weerstand verandert in functie van de kracht/druk op de sensoren.

Voordeel van Jan zijn weegschaal is dat je onmiddellijk een uitlezing hebt in kg. Toch raad ik je aan om je opstelling te controleren aan de hand van gekende gewichten, er zijn namelijk veel faktoren die de meting kunnen vervalsen zonder dat je het beseft.

Bij de druksensoren zal je eerst moeten de relatie kracht in functie van weerstand bepalen, tenzij je deze informatie krijgt met de sensor. Ook hier geldt de regel, opstelling eerst verifiëren adhv gekende gewichten.

Voordelen van deze systemen tov je "analoge" weegschaal is dat je de electronische data kunt opnemen met een data recorder, PC, papier schrijver, ... ... zodanig dat je de evolutie ziet in tijd.

Beschikt je school over meet apparatuur waarmee je elektrische signalen kunt opnemen?

[koenenbas]

Wederom bedankt voor de reactie,

we zijn het er inderdaad over eens dat we de kracht willen meten die de fietser op de pedalen uitoefent.

Nog even een vraag over die meetgegevens, begrijp ik het nou goed dat je zegt dat je die sensor op de computer aan kunt sluiten, en dat je dus meetresultaten op je pc krijgt. En is het heel ingewikkeld om te werken met zo'n sensor?

En denk je dat een meetbereik van max. 10kg genoeg zal zijn, of kan ik beter een iets duurdere sensor aanschaffen die een groter meetbereik heeft?

[mcs51mc]

Nominale weerstand: ± 3 kΩ - 2 M; 10 g - 10 kg : staat te lezen op deze link

Dat is blijkbaar juist wat jullie naar vragen.

Sluit daar een multimeter op aan zonder meer, lees de weerstand af en reken die om naar kg.

Let wel op dit is geen lineaire sensor!!

Dus zoals ik reeds zei, in je finale opstelling met gekende gewichten een verband leggen tussen weerstand en werkelijke kg.

Over dat meten met PC: Natuurlijk is dat mogelijk vraag is alleen waarover jullie beschikken op school.

Wanneer je enkel interesse hebt in maximum kracht heb je genoeg aan een multimeter met min/max functie. Die meet continu maar toont óf minimum óf maximum óf gemiddelde over een bepaalde tijd.

[koenenbas]

We bedoelden of je met fietsen niet een grotere kracht dan 10kg produceert, waardoor het niet meer af te lezen is. Omdat het meetbereik van de sensor max 10kg is. Of denk je dat je met fietsen altijd onder de 10kg kracht blijft? Want anders kunnen we misschien beter een iets duurdere sensor met een groter bereik aanschaffen.

En ik zie dat de sensor 8 mm groot is, is dat niet een beetje klein, en onhandig om mee te werken?

Ik zal morgen eens vragen op school of we zo'n multimeter hebben.

Maar nog even voor de duidelijkheid, zo'n sensor is makkelijke te bevestigen op een pedaal. Op het plaatje zie je 3 dingen, krijg je die alle 3 of krijg je er 1? En is het, denk je, mogelijk om die multimeter en de sensor een beetje praktisch te bevestigen en af te lezen, of is zo'n multimeter een onhandig groot apparaat?

[mcs51mc]

't ja die 10kg is natuurlijk de hamvraag waar ik geen uitspraak zal over doen.

Meten is weten, gissen is missen

De FSR400 heeft volgens de datasheet een diameter van slechts 5mm.

Maar er bestaat ook een FSR402; een FSR406 en een FSR408 met grotere afmetingen, allen slechts tot 10kg.

Check de datasheet eens, ok het is in Duits, maar een tekening is universeel ](*,)

Wanneer je meer dan 10kg nodig hebt, mag je deze sensoren dus vergeten en moet je overstappen op kracht cellen.

Hier (klik) zijn wat voorbeelden van kracht cellen te zien in alle maten en gewichten.

Check eens de prijzen, minstens 15 maal duurder

Daarbij komt nog dat dergelijke krachtcellen niet zomaar uit te lezen zijn.

Meer hierover als je voor dergelijke kracht cel gaat.

Dus waarom niet eerst eens een testje doen met een goedkope sensor tot 10kg en zien hoe ver je geraakt.

Persoonlijk zou ik die sensor niet zomaar op de pedaal kleven omdat een pedaal geen effen oppervlak heeft. Dus sensor via een zachte interface, hout bijvoorbeeld, verbinden met de pedaal. Je zal er ook voor moeten zorgen dat de voet van de fietser enkel via de sensor contact maakt met de pedaal anders zal je een deel van de kracht, uitgeoefend door de fietser, niet meten.

Hier (klik) is een voorbeeld van een multimeter met min/max functie.

Deze meter kan ook 10.000 metingen opslaan en heeft een seriële interface voor een PC. Ik heb de datasheet niet nagelezen maar volgens mij kan je die 10.000 metingen dan inlezen in een PC om het verloop van de drukkracht tijdens het fietsen te bepalen.

[Wouter_Masselink]

Ga eens met de natuurkunde TOA (Amanuensis) babbelen. Deze zou jullie precies moeten kunnen vertellen welke mogelijkheden er op school zijn.

Meestal is er wel apparatuur beschikbaar om een meting op te nemen. Desnoods zou je hier zelf de benodigde componenten voor in elkaar kunnen solderen.

[Wimpie44]

Je kan ook tijdelijk een intelligente km teller (nav. systeem, sporthorloge) monteren op de fiets. Die hebben als optie het meten van de hartslag, de cadans en de kracht op de pedalen. Die gegevens worden draadloos overgestuurd naar de km teller (nav. systeem of sport horloge).

Dit zijn standaard componenten die je zo kan aanschaffen of mogelijk als proef in bruikleen kan krijgen.

De ontvanger (nav. systeem, sporthorloge) is met een pc uit te lezen. Dan heb je in de tijd elk benodigd gegeven.

Je meet dan per 10 sec inspanning de tijd, de afstand, de torque, de arbeid, de hartslag, het energieverbruik (mede bepaald door lichaamslengte en gewicht) van het lijf, de hoogte. de hellingshoek, de cadans. Alle gegevens worden per 10 seconde interval omgerekend en als output aangeleverd. Dat kan je in rapportvorm of grafieken direct zichtbaar maken. Door het gebruik van Excel krijg je een veel beter inzicht in wat er tijdens fietsen, ook met de pedaalkracht gebeurt en welke factoren hier invloed op uitoefenen.

Het is een leuk idee om het op een andere manier te doen (je leert daar ook van), maar de resultaten en conclusies van het onderzoek zullen door de vele beperkingen in de meetmogelijkheden en het samenvoegen van de informatie snel tot fouten leiden. Je bent meer met het maken van de meetopstelling bezig, dan met het onderwerp van het werkstuk.

Ga naar een sportshop en vraag een Garmin of Polar set in bruikleen vragen. Als je je beperkt tot de kracht op de pedalen, dan heb je apparatuur die met sport door tal van mensen gebruikt wordt (recreatief en prof.)/ Dat geeft je een veel beter inzicht in wat er werkelijk op de pedalen van een fiets gebeurt. Ga niet naar een kleine winkel, maar vraag dit aan de distributeur. Je kan ze als sponsor in je werkstuk vermelden.

[Wimpie44]

Je kan ook bij een sportschool, als die in de buurt is, langs gaan en daar wat regelen.

Het gissen naar de kracht op de perdalen is onzin: je kan zonder enige meting te doen al een redelijke inschatting maken van de pedaalkracht (druk) die je gemiddeld moet hebben bij een bepaalde cadans bij het trappen. Dit uitgaand van zitten op een zadel. De andere manier van fietsen is, dat je uit het zadel komt en dat je een deel van het lichaamsgewicht gebruikt om de pedalen rond te krijgen. Je ziet dat bij heuvel-/bergop en bij spinnen. Het dansen op de pedalen.

Ik meet alle variablen per 10 seconde en bereken alle waarden in 10 sec intervallen. Op die manier kan je ook een langzaam oplopende inspanning, maar ook inspanningen op de pedalen met stapprofiel toename nauwkeurig bepalen.

Je ziet ook in welke positie van de pedalen (cranck) welke kracht ontwikkeld wordt.

Suc6

W

[koenenbas]

@wimpie44

Ik heb vandaag even overleg gehad met mijn pws begeleider. Hij is ook degene die het beoordeeld.

Hij vindt het belangrijker dat we bezig zijn met het meten van de spierkracht in een zelfgemaakt opstelling dan met een apparaat. En of dit dan heel precies is of niet is dan niet heel erg van belang. Dus helaas is het idee van de slimme km-teller niet mogelijk .

Ik heb ook gevraag of er een multimeter beschikbaar is en dat is zo, dus we gaan eerst proberen met de druksensor.

Mocht iemand nog een ander goed idee hebben om de spierkracht te meten met een zelfgemaakte opstelling, zonder dat het al teveel geld kost dan horen we dat graag. Dan kunnen we namelijk een keuze maken uit de beste/meest praktische meetopstelling.

Wij vermoeden dat je met fietsen meer kracht gebruikt dan 10kg dus misschien is de druksensor niet heel handig, omdat je dan maar tot een bepaald verzet kunt meten. Maar mocht er geen andere praktische manier zijn dan moeten we het hiermee doen. Dus goede andere ideeën zijn welkom.

[Wimpie44]

Je kan toch bij benadering zo uitrekenen wat de kracht op de pedalen bij een bepaald vermogen zal zijn. Als je met de fiets rijdt, dan kan je een redelijk nauwkeurig inschatten wat het vermogen is dat je op de pedalen moet zetten. Je weet de snelheid van de fiets, die kan je eenvoudig meten. Het vermogen reken je vrij eenvoudig en snel uit.

Uit vermogen en snelheid volgt de kracht die je gemiddeld op de pedalen zal moeten uitoefenen. Je weet daaruit of je binnen de limiet van de druk sensoren werkt of niet.

Als het doel is een meetopstelling bedenken om de kracht op de pedalen te meten, dan is dit een aardig projectje dat te overzien is en met weinig middelen gerealiseerd kan worden.

Als het echt zou gaan om krachtmeting op de pedalen bij het fietsen, dan komt daar meer voor kijken. Er zijn erg veel factoren die daar invloed op uitoefenen.

Van voorzeggen leer je weinig. Probeer de randvoorwaarden te bepalen van het werkstuk, maak dan een rekenkundige inschatting van de krachten die een rol spelen, maak dan een materiaal en opzet keuze van het werkstuk. Bepaal wat wel nauwkeurig bepaald kan worden met de methode die je kiest en wat niet en hoe je dat eventueel zou kunnen verbeteren.

Succes met het werkstuk.

[mcs51mc]

Je kan toch bij benadering zo uitrekenen wat de kracht op de pedalen bij een bepaald vermogen zal zijn. Als je met de fiets rijdt, dan kan je een redelijk nauwkeurig inschatten wat het vermogen is dat je op de pedalen moet zetten. Je weet de snelheid van de fiets, die kan je eenvoudig meten. Het vermogen reken je vrij eenvoudig en snel uit.

Uit vermogen en snelheid volgt de kracht die je gemiddeld op de pedalen zal moeten uitoefenen. Je weet daaruit of je binnen de limiet van de druk sensoren werkt of niet.

Allemaal goed en wel maar we weten wel niet of Koen en Bas al die formules kennen/weten/geleerd hebben

Dus, in plaats van uren te zitten zoeken, internetten, -en, zou ik in eerste instantie terugvallen op Jan zijn idee, de "personenweegschaal".

Neem een houten plank ter grootte van de weegschaal, bevestig die plank met houtvijzen aan de pedaal, gebruik dubbelzijdig kleefband om de weehschaal aan de plank te bevestigen en laat iemand maar fietsen.

Je moet wel een electronische personenweegschaal hebben die continu weegt, dus niet één die slechts één meting geeft na x seconden wegen. Een analoge is dus misschien nog het beste.

Op die manier zal je zéér snel een idee hebben van de maximum kracht en kan je een juiste krachtcel selecteren indien het meer dan 10kg is.