Остро стоит задача тестирования спортсменов ступенчатый тест мощность-пульс.
За большие деньги наверно можно купить готовые стенды, но даже цены на простые велоэргометры для тренажерных залов слишком высокие.
В моем видении такой девайс можно сделать очень дешевым - под силу в одиночку повторить конструкцию (пока только концепция).
Итак как я вижу "велоэргокрокодила".
--------------
1. Механическая часть строится исключительно на базе велосипеда (меня интересует шоссейный, хотя тип значения не имеет). Это сразу убирает множество работы которую выполнить самому почти невозможно, и гарантирует идентичность стенда реальному велосипеду и гарантирует совместимость со стандартным велооборудованием - спортсмен для тестирования может вцепить своё любимое седло и глагол, вкрутить свои педали, подобрать посадку, несложно заменить шатуны на требуемую длину. Q-фактор реальный, а не удвоенный как у серийных уродцев для тренажерных залов.
Под велосипед (всё кроме переднего колеса) варится станина, с креплением под переднюю вилку и под зажим задней оськи колеса. Можно крепление сделать универсальным - чтобы вообще любой велосипед вставлять (в т.ч. боевой конь спортсмена as is), для этого подставка крепления к вилке должна двигаться по станине.
2. Вся обработка результатов - на обычном Wintel ПК (ноутбуке) через USB порт и микрофонный вход. Считывание мощности и пульса должно передаваться на произвольный (специально за стендом не закрепленный) ПК через стандартные порты.
Для графика мощность-пульс надо три датчика: нагрудный аналоговый пульсомер (от любого серийного пульсомера) и 2 вольтметра (один меряет напряжение генератора, второй меряет ток - перемножением будет заниматься win32 программа). Поскольку пульсомер просто излучает в эфир колебания частотой около 5400 Гц, улавливать их предполагается магнитной стержневой антенной и конденсатором настроенными на резонанс и подключенными на микрофонный вход ПК. Win32 программа должна работать как "beat detector" анализируя оцифрованный микрофонный вход.
Вольтметры считываются через равные промежутки времени, перемножаются и записываются в лог, рядом пишется текущая ЧСС (текущая = средняя за 5-10 секунд).
Вольтметры на базе каких-то серийных микрух вольтметров с COM или USB или COM->USB интерфейсом
3. Самая главная и сложная часть - магнитный тормоз - электрический генератор.
Желательная проектная мощность 1 квт, лучше больше (идеально до 1.5-2 квт). Минимум 0.5 кВт (если меньше, то и затея не нужна).
Тут есть два направления:
- использовать какой-либо готовые серийный генератор (например автомобильный) и как-то придумать передачу (например ременную) к заднему колесу. Идея мне крайне не нравится, но знакомые технари так советуют.
- сделать генератор на базе обычного колеса с ротором из постоянных магнитов и статорными катушками. Кучу магнитов (форма? материал?) закрепить на обычном 622-ом ободе по периметру, вращаться они будут между статорными катушками закрепленными к станине (1, 2, 4, 8... пар катушек, сколько хватит?)
Было бы вообще феерично если бы магниты можно было закрепить не на обод, а в покрышку, тогда для стенда не надо даже выделять колесо, вцепил на любого боевого коня "тормонзую магнитную покрышку" и вперед на тест.
Механические прикидки - тормозная мощность развиваться примерно в диапазоне 150 ... 360 rpm колеса (при цепной трансмиссии 3:1, можно конечно и больше передаточное число, но если сзади меньше 17 зубов начинает ощутимо падать КПД трансмисии и увеличивается погрешность стенда. Идеально где-то 53-19 трансмиссия, что при 90 rpm дает 250 rpm на колесе. Вот под эти обороты желательно и вывести 1 кВт тормозной мощности.
С ободом радиусом 0.31м получается что магнит двигается со скоростью 7.8 м/с, крутящий момент 159 Н*м, 513 ньютонов на ободу или 52 кгс. Если например закрепить 52 магнита, каждый должен в среднем на круге тормозить 1 кгс
Эмпирический расчет генераторов крайне сложный, очень много неизвестных переменных.
Поэтому реальный сценарий - только проверять в бою. Брать парочку магнитов, одну пару катушек статора и тестировать. Потом экстраполировать на большее количество магнитов и пар катушек.
Если допустим хочем на 4 парах катушек и 52 магнитах получить киловат, на 1 паре и 2 магнитах значит надо добиться 10 Ватт.
4. Нагрузка генератора для регулировки тормозного момента. Какое-то активное сопротивление (типа спирали электроплитки) с плавной регулировкой силовым ключем на мощном полевике с контролером скважности.
--------------
Какие есть замечания, идеи к концепции?