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.
CinQo, stanowiący aluminiową część w wyprofilowanej kasetce plastikowej, kompletuje te dane, wykorzystując zamontowany na rowerze przekaźnik oraz mikrokontroler firmy Nordic Semiconductor nRF24AP1. Po obliczeniu wartości mocy przez MCU przekaźnik o częstotliwości 2.4-GHZ wykorzystuje wbudowany protokół komunikacyjny ANT, przesyłając dane do znajdującego się na kierownicy komputera Garmin Edge 705. Oddzielny przekaźnik w komputerze przenosi na ekran uzyskane bezprzewodowo dane.
W urządzeniu był już odbiornik do pomiaru pracy serca, więc z łatwością mogliśmy wykorzystać je do pobrania wartości mocy – stwierdza David Downey, leader zespołu projektującego oprogramowania dla firmy Garmin Fitness Products. Po bezprzewodowych miernikach prędkości oraz rytmu serca, była to logiczna kontynuacja.
Wielu inżynierów zaznajomionych z tą technologią twierdzi jednak, iż ta „logiczna kontynuacja” nigdy nie miałaby miejsca, gdyby nie protokół ANT. Ich zdaniem, ANT umożliwia wykorzystanie bezprzewodowego systemu w urządzeniach rowerowych dzięki niskiemu poziomowi zużycia energii. Inżynierowie z firmy Dynastream, autorzy sieci bezprzewodowej, tłumaczą, iż dokonali tego poprzez skonfigurowanie kodów komunikacyjnych z przedziałami czasowymi, gdzie każdy kanał odpowiedzialny jest za jeden przedział. Podstawą systemu jest tradycyjna metoda wykorzystania globalnego menadżera, dlatego też nie ma potrzeby zastosowania globalnego zegara. Dzięki temu urządzenie zużywa mniej mocy.
Aby zmierzyć moment obrotowy, CinQo, miernik mocy firmy Quarq, wykorzystuje pomiar obciążenia w każdym z pięciu ramion. Następnie wykorzystuje przekaźnik, aby wysłać dane o mocy do montowanego na ramie komputera firmy Garmin.
Nasz stos jest mniejszy od innych stosów komunikacyjnych, takich jak Bluetooth lub ZigBee – twierdzi Rod Morris, kierownik do spraw badawczo-rozwojowych Działu Bezprzewodowego w Dynastream Innovations, całkowicie zależnej spółce firmy Garmin. A niska moc oznacza niższe koszty, gdyż wykorzystuje tańsze części.
ANT nadała bardziej interoperacyjny charakter projektowaniu tego typu systemów bezprzewodowych. Dzięki utworzeniu tak zwanej „zarządzanej sieci” zwanej ANT+Sport, Dynastream umożliwia producentom bezprzewodowych urządzeń sportowych wykorzystanie standardowej specyfikacji projektu ich produktu. Dynastream podaje, iż 43 producentów sprzętu sportowego, w tym największe marki takie, jak Garmin, Timex, SRM, Trek, Beurer oraz Quarq, dołączyły do sieci ANT+Sport. Dzięki włączeniu się do sieci przez tak wiele firm, producenci mogą skupić się teraz na projektowaniu pojedynczego elementu, a nie całego systemu.
Jeśli projektujesz główny komputer roweru, a jesteś członkiem ANT+Sport, możesz umożliwić komputerowi współpracę z monitorami pracy serca lub miernikami prędkości – dodaje Morris. Jest to sytuacja do wygrania. Jeśli Twoje komputery będą posiadać więcej cech, ich sprzedaż wzrośnie. Z kolei producenci mierników mocy uzyskują dostęp do lepszych „głównych” komputerów, niż gdyby działali na własną rękę.
„Mierzalny” treninig
Korzyści z wchodzących na rynek konfiguracji bezprzewodowych mierników mocy będą czerpać również i konsumenci. Dzięki wspólnej pracy firm nad projektami, klienci będą mogli wybierać spośród komputerów rowerowych, mierników mocy oraz monitorów akcji serca.
Wszyscy kolarze mają swoje małe dziwactwa i preferencje – nadmienia Morris. Takie rozwiązanie umożliwi im wybór najdogodniejszego urządzenia.
Prawdopodobnie najnowsze rozwiązania technologiczne przenikną z królestwa profesjonalnych kolarzy do świata zwykłych śmiertelników, uprawiających sporty w weekendy lub do miłośników gadżetów. Dostawcy spodziewają się, iż bezprzewodowe mierniki mocy szybko zyskają sympatię wśród rowerzystów amatorów.
Obecnie jednak oczekuje się, iż technologia pomoże elicie, tj. kolarzom olimpijskim. Allen z The Peaks Coaching Group twierdzi, iż wszyscy jego sportowcy korzystają już z bezprzewodowych mierników mocy, w tym nadzieja olimpijska Bishop oraz angielski biegacz Daniel Lloyd, jak również uprawiająca kolarstwo crossowe Amanda Geving.
W Atlancie (w 1996 roku) mogliśmy przeanalizować trasę, ale nie byliśmy w stanie jasno określić wymagań wyścigu – twierdzi Allan. Dzięki miernikom mocy poznajemy potrzeby, które musi spełnić każdy trening. Jest to znacznie bardziej mierzalne.
dn
|
W jaki sposób pomiar mocy pomaga kolarzom Odczyt informacji umożliwia kolarzom opracowanie treningu dostosowanego do indywidualnych potrzeb. W jaki sposób zrozumienie własnego wkładu mocy pomaga kolarzom? Trenerzy twierdzą, iż dane dotyczące mocy to jedyne niezbędne informacje, jakie współczesny kolarz powinien posiadać. Gdy dysponowaliśmy jedynie monitorami pracy serca, mówiliśmy sportowcom „Dajcie z siebie wszystko przez pięć minut” – dodaje Hunter Allen. Teraz możemy szkolić na zasadzie „dawka i reakcja”. Możemy dać naszym sportowcom dawkę i analizując dane o mocy, poznamy ich reakcję. Allen twierdzi, iż żelazną zasadą dla kolarzy jest „funkcjonalny próg mocy” (określający, jak ciężko może on pracować przez godzinę). Kolarz bez przygotowania posiada próg mocy na poziomie około 90W. Początkujący zawodnik wyciągnie około 250W, natomiast sportowiec olimpijski około 400W. Lance Armstrong, jeden z najlepszych kolarzy w historii, mógł wytwarzać 500W przez całą godzinę. Allen, do pomiaru pracy kolarza, wykorzystuje „wykresy punktowe”, które umieszczają obwodową prędkość pedału na osi X, a średnią moc pedału na osi Y. W ten sposób, jego zdaniem, może ocenić różnicę między mocą wytwarzaną przez sportowca a prędkością. Jest to ważne przy opracowywaniu treningu, ponieważ potrzeby kolarzy szosowych i górskich różnią się od siebie. Jednak nawet bez tak wyszukanych technologii mierniki mocy przekazują ważną treść. Zdaniem Allena „wszystko sprowadza się do tego, że najlepsi sportowcy produkują więcej watów.” |
