MP3 speler als meetinstrument
Wanneer je een mp3 speler met opname mogelijkheid hebt kun je eenvoudig je fietsprestatie opnemen.
Verbind de contacten van de houder van je fietscomputer direct met de microfoon ingang van de mp3 speler. Bij elke omwenteling van je wiel wordt er dan een puls opgenomen. De laagste opname frequentie (bij mijn mp3 speler 8000 Hertz) is ruim voldoende voor een gedetaileerd beeld. Als de microfooningang direct wordt doorverbonden met de aansluitcontacten is het beter om de fietscomputer zelf niet te monteren. De microfooningang heeft een te lage weerstand waardoor de fietscomputer onjuiste meetimpulsen krijgt. Wil je toch gelijktijdig een geluidsopname maken en je fietscomputer gebruiken dan kun je beter een extra opnemer monteren of de microfoon met een weerstand aansluiten.
Met een audio bewerkingsprogramma kun je het geluidsspectogram op het scherm weergeven.
Vanuit dit spectogram kun je de tijden tussen twee wielomwentelingen aflezen. Met een aangepast computerprogramma zou de data kunnen worden geanalyseerd en/of worden omgezet naar een spreadsheet. Zo zou je vanuit de uitrolfasen van je fiets de rolweerstandcoëfficient en luchtweerstandscoöefficient moeten kunnen berekenen.
Resultaat geluidsspectogram
Het idee om een geluidsopname te gebruken als eenvoudig en goedkoop toepasbaar analyse hulpmiddel is niet nieuw. De huidige mp3 spelers (of compacte dictafoons) maken het echter wel erg makkelijk.
Op http://perg.phys.ksu.edu/papers/bike/usingaudiotape.pdf is het volgende artikel te lezen:
Using Audiotape to Collect Data Outside the Lab: Kinematics of the Bicycle*
De 1e metingen die op 22 december 2008 gemaakt waren bleken niet echt geschikt te zijn voor een herleiding van de rolweerstand en de luchtweerstandsfactor. De omstandigheden (wind) waren te afwijkend Op 18, 19 en 20 mei heb ik weer een aantal opnamen gemaakt. Vanuit deze opnamen kon ik wel deze factoren herleiden.
De geluidsopnamen zijn bovendien goed bruikbaar om het snelheidsprofiel over een gehele rit te analyseren.
Mijn MP3 speler neemt geluid op met een 4 bit compressie protocol. Ik gebruik het programma Audacity (digitale audio-editor) om de aangemaakte 4 bit gecodeerde data te converteren naar een 8-bits niet gecomprimeerde data-file (.WAV). Met een hulpprogramma, geschreven in Microsoft Visual Foxpro, wordt het .WAV bestand ingelezen en omgevormd naar een tabel met per tijdsinterval van circa 1 seconde informatie over de verstreken tijd, het aantal omwentelingen en de snelheid. Tevens kan het programma uitrolfasen herkennen (een tijdsinterval van meer dan 15 seconden waarin de snelheid bij voortduring afneemt).
Rolweerstand en CvA coëfficient
Berekende rolweerstand Schwalbe Marathon Plus 35-406 op 6.5 bar: 0.0068 (waarden tussen 0.0063 en 0.0071, massa 93 kg)
berekend vanuit uitroltesten bij lage snelheid (<10 km/h), meetgegevens vanuit opgenomen geluidsspectrum.
Luchtweerstandsfactor (product van vormfactor Cw en frontaal oppervlak A): 0,32. Gemeten bij snelheid >28 km/h.
De uitroltesten zijn uitgevoerd bij een rustig weertype (weinig wind van opzij).
Op basis van deze gegevens is het geleverd vermogen (P) te berekenen bij elke snelheid met:
P = (0.5 * Dichtheid Lucht * Cw * A * (v1-v2) ^2 + m * g * Cr) * v1
met: Dichtheid lucht ca. 1,2 kg/m3, v1 = rijsnelheid, v2 = windsnelheid, m = massa, g = valversnelling (9,81 m/s2)
|
Windkracht in Beaufort Windsnelheid (m/s) |
Vermogen (Watt) bij 28 km/h |
Snelheid bij vermogen van 162 Watt |
Deel benodigd vermogen t.g.v. rolweerstand bij 28 km/h |
|
3 in de rug 4 m/s |
85 | 36 | 62 (72 %) |
| Windstil | 162 | 28 | 62 (38%) |
|
3, tegen -4 m/s |
292 | 21 | 62 (21%) |
Kruissnelheid versus gemiddelde snelheid
| Rit afstand | 32,85 km |
| Gemiddelde snelheid | 28,32 km/uur |
| Kruissnelheid | 28,87 km/uur |
Snelheidsprofiel (Gemiddelde 28,3 km/h)
