Bezprzewodowe rozwiązania dla kolarzy olimpijskich

-- czwartek, 27 listopad 2008 16:41

Mocowany do kierownicy roweru komputer Edge 705 firmy Garmin wyświetla w watach wytwarzaną przez rowerzystę moc.

Technologia bezprzewodowa odegra nową rolę w najbliższym sezonie olimpijskim, gdyż kolarze już wykorzystują ją do pomiarów mocy wytwarzanej podczas treningów rowerowych w Pekinie.

Wprowadzenie na rynek tego bezprzewodowego odkrycia, zdobywającego coraz większą popularność wśród profesjonalnych kolarzy, było możliwe dzięki pojawieniu się przekaźników oraz urządzeń do pomiaru obciążenia. Urządzenia te informują kolarzy, ile siły, mierzonej w watach, używają przy każdym naciśnięciu nogi na pedał. Zwane „miernikami mocy” urządzenia zmieniają oblicze kolarstwa, gdyż udzielają sportowcom wszelkich niezbędnych informacji o wydajności, począwszy od prędkości po siłę, w watach. Trenerzy zawodowych kolarzy twierdzą, iż trudno im sobie wyobrazić, jak mogli do tej pory funkcjonować bez tych rozwiązań.

Urządzenia te dokonują całkowicie obiektywnego pomiaru kondycji sportowca, dlatego ich stosowanie nabiera tak dużego znaczenia - twierdzi Hunter Allen, dyrektor i założyciel The Peaks Coaching Group, która trenuje światowej klasy kolarzy. Nie ma tu miejsca na oszustwo. Wat równa się watowi.

Allen potwierdza, iż jego sportowcy wykorzystują systemy bezprzewodowe do pomiaru wydajności w godzinnych przedziałach czasowych lub dłuższych. Później sprawdzają wyniki, analizując takie parametry, jak siła oddziałująca na pedał oraz prędkość kątowa. Allen podaje przykład amerykańskiego rowerzysty górskiego Jeremiaha Bishopa, który z wykresów punktowych w swoim „mierniku mocy” dowiedział się, iż podczas treningów zbyt szybko pedałuje, nie produkując wystarczająco dużo mocy. Niewielka korekta wykonywanych treningów wystarczyła, by Bishop poprawił wyniki podczas zawodów.

Jeśli mielibyśmy do wyboru tylko jeden rodzaj danych dla kolarzy, byłaby to moc - stwierdza James Meyer, przewodniczący oraz założyciel Quarq, producent rowerowego miernika mocy. W przypadku treningu, wszystko sprowadza się do mocy. Moc posiada największe znaczenie.

Współpraca między firmami

Wprowadzenie na rynek bezprzewodowego miernika mocy było możliwe dzięki równoległej pracy inżynierów i sportowców nad różnymi elementami „układanki”. Przynajmniej cztery firmy znacząco przyczyniły się do opracowania podsystemów, takich jak miernik mocy oraz silikonowy nadajnik radiowy.

Amerykański kolarz górski Jeremiah Bishop, po przeanalizowaniu danych o wytwarzanej przez siebie mocy, podczas treningów stosuje teraz większą moc oraz mniejszą prędkość.

Gdy firmy te zaczynały pracę nad nowymi technologiami, pomysł pomiaru mocy nie był nowy. Podobne czytniki zostały już wcześniej stworzone przez inne firmy. Jednak urządzenia te wykorzystywały kable do przesyłania danych z mierników do komputera w kierownicy, przez co nie wzbudzały zbytnich emocji w gronie światowej klasy rowerzystów.

Niektóre rowery warte są 6000 dolarów i stanowią prawdziwe dzieła sztuki. A tu trzeba przyczepić kable do ramy - stwierdza Meyer.

Ponadto, wielu kolarzy i ich trenerów obawiało się bardziej praktycznych problemów związanych z wykorzystaniem technologii kablowej. W pobliżu znajduje się wiele obracających się elementów. Jeśli spadnie łańcuch, wszystkie kable okręcą się wokół niego. Jest to kolejne słabe ogniwo – twierdzi Allen.

Meyer, były mechanik rowerowy oraz triatlonista, jako jeden z pierwszych dostrzegł zalety technologii bezprzewodowej. Szukałem miernika mocy, jednak nie byłem usatysfakcjonowany dostępną ofertą - stwierdza. Miałem wrażenie, iż istnieje na rynku potrzeba, która nie została właściwie zaspokojona.

W rezultacie Meyer rozpoczął prace nad stworzeniem własnego urządzenia do pomiaru mocy w wersji bezprzewodowej. Zgłębiając temat technologii bezprzewodowych, natknął się w prasie branżowej na reklamę komputera rowerowego firmy Garmin. Dzięki reklamie dowiedział się o protokole bezprzewodowej komunikacji zwanym ANT, wykorzystywanym w komputerach Garmina. Ponadto zauważył, iż ANT, zaprojektowany dla komunikacji między miernikami a komputerami sportowymi, stanowił alternatywę o niższym zużyciu mocy dla bezprzewodowych sieci, takich jak Bluetooth czy ZigBee. Dowiedział się też, że sprzęt, rysunek poglądowy oraz urządzenie komunikacyjne zostały już wykonane. Szybko więc zainteresował się tym tematem.

W 2006 roku firmy o podobnym profilu produkcyjnym zaczęły współpracować ze sobą przy produktach, które mogłyby współgrać z innymi. Quarq opracował miernik mocy mocowany na korbie. Jednocześnie pracował wraz z firmą Dynastream Innovations (która produkuje ANT) nad wykorzystaniem protokołu komunikacji bezprzewodowej do przesyłania danych z miernika mocy do „głównego” komputera znajdującego się na kierownicy roweru. Aby jednak zrealizować ten projekt, obie firmy musiały nawiązać współpracę z firmą Garmin, producentem komputerów na kierownicę. Równocześnie Nordic Semiconductor ASA współpracował z firmą Dynastream nad możliwością wbudowania protokołu wielokanałowej komunikacji ANT do silikonowych przekaźników i mikrokontrolerów.

Większą część prac nad umieszczeniem protokołu (komunikacji) w naszym nowym MCU wykonała firma Dynastream - stwierdza Thomas Soderholm, menadżer do spraw rozwoju biznesu w firmie Nordic Semiconductor. Naszym zadaniem było zrobić, co w naszej mocy, aby pomóc im w umieszczeniu ich protokołu w naszym produkcie.

Niski poziom mocy kluczem do sukcesu

Wynikiem tej współpracy było opracowanie standardowej metodologii, z której mogą korzystać producenci różnych części do rowerów.

Nordic Semiconductor przekaźnik nRF24AP1 firmy Nordic Semiconductor przesyła bezprzewodowo dane przez 2.4-GHz protokół komunikacyjny ANT.

Niezależnie od rodzaju wykorzystanej technologii, zasada działania jest taka sama: zawodnik produkuje moc, naciskając na pedały. Moc ta zostaje przekazana do korby roweru, a stamtąd do tak zwanego „pająka”, który łączy się z pierścieniami łańcucha rowerowego i zostaje podwojony jako miernik mocy. Miernik firmy Quarq, znany pod nazwą CinQo, wykorzystuje pomiar obciążenia na każdym z pięciu ramion, aby mierzyć obciążenie, a w efekcie, moment obrotowy, proporcjonalny do obciążenia. Gdy mikrokontroler jednostki oblicza moment obrotowy, „pająk” wykorzystuje czujniki kontaktowe do obliczenia obrotów. Dzieje się to w momencie, gdy koło mija magnez zainstalowany na ramie roweru. Na podstawie danych dotyczących momentu obrotowego oraz prędkości, przymocowany do roweru mikrokontroler liczy moc wyprodukowaną przez zawodnika.

---

Linki sponsorowane

	Almanach Produkcji w Polsce Kompleksowy katalog w wersji on-online oraz drukowanej majacy na celu dostarczenie użytecznych informacji o dostawcach dla przemysłu jak i oferowanych przez nich produktach.
	Produkcja od A do Z w samym sercu polskiego przemysłu Zapraszamy Państwa na VI edycję Targów Produkcji i Technologii PROTECH, które ponownie zagoszczą we Wrocławiu.