Jalgratta võimsuse mõõtja

Allikas: Vikipeedia

Jalgratta võimsuse mõõtja on jalgratastele monteeritav seade, mis mõõdab ratturi toodetud võimsust. Olemasolevatele rattatreenigut monitoorivatele seadmetele (spidomeeter, odomeeter, pulsikell jne) on võimsuse mõõtjad oluliseks täienduseks, kuna need annavad täpsemat infot tegeliku pingutuse kohta kogu treeningu jooksul. Need tehnoloogilised arengud aitavad suurendada ka sportlase jõudlust ja treeningu efektiivsust, sest tuvastavad juba varakult ületreenitust.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Võimsuse mõõtmine jalgrattaspordis sai alguse 1986. aastal, kui loodi esimene võimsust eraldi mõõtev seade — SRMi (saksa k Schoberer Rad Messtechnik - Schrobereri ratta tehnilised mõõtmised) võimsuse mõõtja[1][2]. Seadme loojaks oli sakslane Ulrich Schoberer ning see paigutati vända ketirataste poolsesse otsa. 1988. aasta kevadel lisati SRM'i võimsusanduri täiendamiseks sellele rattakompuuter, mis võimaldas edukalt sooritada võimsusel põhinevaid treeninguid. Saksamaa rahvuskoondis kasutas 1991. aastal esimese professionaalse rattameeskonnana võimsusandurit oma treeningutel koondise laagris. Kohe peale võimsuse mõõtjate loomist ei kogunud need veel suurt populaarsust, kuna toote hind oli kõrge ning seadmed jäid pigem laboritesse testimisvahenditeks. Tehnoloogia arenguga on mõõteseadmed muutunud komapaktsemaks, täpsemaks ja odavamaks ning on seetõttu ka tänapäeval meelitanud suuremat kasutajaskonda[2].

Tööpõhimõtted[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tensoandur, mida kasutatakse pöördemomendi mõõtmiseks.

Enamik võimsuse mõõtjaid kasutavad pöördemomendi mõõtmiseks tensoandureid. Teades vändasüsteeemi pöördemomenti ja selle nurkkiirust, saab välja arvutada võimsuse konkreetsel ajahetkel. Üldine valem võimsuse arvutamiseks avaldub kujul:

\mathbf{P} = \mathbf{F}\frac{\mathrm{d} \mathbf{x}}{\mathrm{d}t}

kus P on võimsus, F on süsteemile rakendatav jõud, x on jõu rakendamisel tekkinud nihe ning t on aeg.

Sama valemit saab võimsuse leidmiseks rakendada erinevates asukohtades jalgrattal. Jalgratta võimsuse mõõtjaid, mis põhinevad tensorandurite tehnoloogial, on monteeritud tagumisele rummule, keskjooksule või vändasüsteemile. Mõned uuemad seadmed kasutavad võimsuse mõõtmiseks tensoandurite asemel ka Newtoni kolmandale seadusele tuginevat tehnoloogiat. Seda tüüpi tehnoloogiaga töötavad jalgratta võimsuse andurid mõõdavad ratturile mõjuvaid takistusjõude (näiteks raskusjõud, tuuletakistus, inerts, hõõrdejõud jne) ning neid andmeid liikumiskiirusega kombineerides saabki leida jalgratturi võimsustoodangu. Sellised seadmed on enamjaolt monteeritud jalgratta juhtraudadele.

Jalgratta võimsuse mõõtjaga treenimine kogub järjest enam populaarsust, kuna see annab ratturile vahetut tagasisidet tema tegeliku pingutuse kohta. Teatavasti on üsna populaarne rattatreenigu abivahend pulsomeeter, kuid võimsusanduriga treenimisel on selle ees mitmeid eeliseid. Kuna pulsomeeter mõõdab inimese juures kindlat füsioloogilist efekti, siis selle abil saadavate andmete muutumine toimub teatud ajalise viivitusega. Võimsust mõõtes saab aga pingutuse muutuse kohta infot kohe. Võimsusandur annab infot ka selle kohta, kas rattur on piisavalt puhanud ja terve. Rattur võib hea tervise juures ja halva enesetundega trenni tehes anda sarnased pulsinäidud, kuid võimsuse mõõtjaga saadud näidud on siis kindlasti nõrgemad, kui sportlane ei ole parima tervisliku seisundi juures. Seega on tipptasemel võimsusanduriga treenimine pulsomeetriga treeningutele oluliseks täienduseks.

Kasutajaliidesed[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vanemad jalgratta võimsuse mõõtjad kasutavad rattakompuutri ja andurite vahel info vahetamiseks juhtmete komplekte, mistõttu need on ebausaldusväärsemad (ühenduste purunemise tõttu) ning neid on raskem hooldada. Umbes 2009. aastast on märgata aga suuremat traadita ühendusel toimivate võimsusandurite kasutamist. Tuntumad rattafirmad, kes sellel tehnoloogial põhinevaid komponente valmistavad, on Garmin, Quarq, Power2max,SRM ja PowerTap.

Jalgratta võimsuse mõõtjate tüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Keskjooksule monteeritud andur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Võimsuse mõõtmine põhineb väände deformatsiooni registreerimisel keskjooksu võllil. Keskjooksu mõlemas otsas on augustatud ketas ning nende ketaste (aukude) nihet teineteise suhtes registreeritakse optilise sensoriga. Peale nihke mõõtmist saab leida pöördemomendi ning sellest omakorda võimsuse. Sellel meetodil toimiv andur peaks olema usaldusväärne ja vastupidav, kuna peale anduri paigaldamist ei tohiks tekkida kulumiskahjustusi, sest optilisel anduril puudub otsene kontakt liikuvate osadega. Keskjooksule monteeritud anduri puuduseks on aga asjaolu, et peale selle paigaldamist on keeruline seda ühelt rattalt teisele tõsta ning iga keskjooksu tüübi jaoks peaks olema erineva ehitusega andur[3].

Rummule monteeritud andur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Rummule monteeritud võimsuse mõõtjates kasutatakse tensoandureid, mis paiknevad jalgratta tagumisel rummul ning need mõõdavad võimsust, mida rakendatakse tagumistele ketiratastele. Kuna vändasüsteem ja tagumine rumm on omavahel ketiga ühenduses, siis tekib võimsuse mõõtmisel paratamatult mingisugune kadu ehk vända juurest mõõdetav võimsus peaks olema suurem kui rummu juurest mõõdetud võimsus. Rummule monteeritud võimsusandurid on praeguse seisuga kõige populaarsemad professionaalsete ratturite seas, kuna neid on võimalik kergesti ühelt rattalt teisele tõsta, need on usaldusväärsed, kasutajasõbralikud ning vastuvõetava hinnaklassiga[4].

Võimsuse mõõtmine rattaketil[muuda | redigeeri lähteteksti]

Rattaketil võimsuse mõõtmiseks kasutatakse vibratsiooniandurit, mis on paigutatud ratta raamile. See andur mõõdab keti liikumise kiirust ja vibreerimist ning võttes arvesse jalgratta mõningaid füüsilisi parameetreid, on see võimeline ka ratturi toodetud võimsust välja arvutama. Vibratsioonil põhineva võimsusanduri eeliseks on selle taskukohane hind ning ühilduvusvõime teiste rattakompuutritega. Suureks puuduseks on aga selle ebatäpsus ning tugev sõltuvus kliimast ja teeoludest[3][5].

Takistusjõududel põhinevad andurid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Seda tüüpi andurid põhinevad Newtoni kolmandal seadusel: süsteemile rakendatava jõu ja seda takistava resultatiivse jõu vahe peab olema võrdne massi ja kiirenduse korrutisega. Vändasüsteemile, rummule, keskjooksule ja ketile paigaldatud andurid mõõdavad rakendatavat jõudu ning peavad tingimata asuma seega liikuvate osade vahetus läheduses. Takistusjõududel põhinevad võimsuse andurid mõõdavad liikumistrajektori reljeefi (gravitatsiooni muutusi), tuule kiirust, ratta kiirendust ja hõõrdejõudu. Kuna nende omaduste mõõtmiseks ei pea andur olema liikuvate osade läheduses, siis saab takistusjõududel töötava võimsusanduri paigaldada rattakompuutrisse ning need on seetõttu kerged, soodsad ning kergesti erinevate rataste vahel vahetatavad. Seda tüüpi andurite suurimaks puuduseks on nende ebatäpsus. Registreeritav võimsus sõltub üsna palju jalgratturi aerodünaamilistest omadustest, kuid kuna ratturi asend muutub sõidu ajal tihti, siis ei ole ka mõõtmistulemused kõige usaldusväärsemad.

Otseselt rakendatava jõu andur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Seda tüüpi andurid registreerivad jalgratta pedaalides ratturi jalgade rakendatud jõudu. Jalanõus või pedaalis paiknevad andurid mõõdavad rakendatavat jõudu vändasüsteemi pöörlemise ajal ning registreerivad selle nurkkiirust. Võimsuse saab leida, kui suvalisel hetkel on teada rakendatava jõu suurus ja suund ning vändasüsteemi pöörlemise nurkkiirus. Seda tüüpi jalgratta võimsuse mõõtja eelisteks on võimalus mõlemat jalga eraldi mõõta, hinnata pedaalimisstiili efektiivsust ning see, et puudub vajadus rattajuppide väljavahetamiseks. Otseselt rakendatava jõu anduri populaarseimaks näiteks on rattafirma Garmini värske toode "Vector", mis mõõdab ratturi toodetud võimsust pedaalidesse paigaldatud andurite abil.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. From the first PowerMeter to the Gold Standard of power measurement. SRM veebileht. Kasutatud 30.09.2013. (inglise)
  2. 2,0 2,1 Power meters: Everything you need to know. Cycling weekly. Kasutatud 30.09.2013. (inglise)
  3. 3,0 3,1 Cycling power meters reviews. Fit werx veebileht. Kasutatud 30.09.2013. (inglise)
  4. PowerTap power meter review & overview. Fit werks veebileht. Kasutatud 30.09.2013. (inglise)
  5. Power meter products: what's out there. Cycling weekly. Kasutatud 30.09.2013. (inglise)

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]