Es ist schwierig, mit den rohen Daten zur Pedalkraft oder zum Drehmoment zu arbeiten, aber Sie können einige Informationen daraus extrahieren. Beachten Sie zunächst, dass Stages die Dehnungsmessstreifen (oder Messgeräte) dauerhaft an der Kurbel anbringt, sodass die Kurbellänge konstant ist und sie wissen, was es ist. Das bedeutet, dass zwischen der kgf- und der Drehmomentsäule eine Eins-zu-Eins-Beziehung besteht. In diesem Fall ergibt sich aus den angegebenen kgf- und Nm-Daten, dass Ihre linke Kurbel 170 mm lang ist.
Stufen sagen, dass die Daten mit 64 Hz gesendet werden, beachten Sie jedoch, dass die Zeitstempel nicht alle gleich beabstandet sind. Es gibt einige Lücken in den Zeitstempeln. Zur Vereinfachung finden Sie hier eine grafische Darstellung der ersten 128 kgf-Abtastwerte aus Ihrem Datensatz (wenn die Datendichte tatsächlich 64 Hz betragen würde, würden diese ersten 128 Abtastwerte genau 2 Sekunden Daten darstellen):
Die Daten sind nicht mit der Kurbelposition oder dem Kurbelwinkel versehen, aber es ist nicht alles verloren: Wir können die verstrichene Zeit zwischen den Spitzen der Daten berechnen. Für dieselben Intervalle zwischen den Spitzen können wir die mittlere Kraft oder das mittlere Drehmoment berechnen. Wenn wir das mittlere Drehmoment (in Nm) über jede Umdrehung der Kurbeln durch die verstrichene Zeit über jede Kurbelumdrehung (in Sekunden) dividieren, erhalten wir die durchschnittliche Leistung über jede Umdrehung in Watt, da ein Nm / s ein Watt ist. Beachten Sie, dass dies von den normalerweise gemeldeten Daten abweicht, da dies eher eine Leistung über eine Sekunde als eine Leistung über eine Kurbelumdrehung ist. Beachten Sie jedoch, dass die meisten derzeit auf dem Markt befindlichen Leistungsmesser genau so die Leistung berechnen: Sie berechnen das durchschnittliche Drehmoment über eine vollständige Kurbelumdrehung und dividieren es dann durch die verstrichene Zeit für eine Umdrehung. Die meisten (aber nicht alle) derzeit auf dem Markt befindlichen Leistungsmesser verwenden einen Reedschalter, um festzustellen, wann die Kurbel an einem festen Punkt vorbeifährt. Somit kennen sie die verstrichene Zeit zwischen dem Schließen des Reed-Schalters und der Position der Kurbel nur einmal pro Umdrehung. Obwohl die meisten Leistungsmesser Daten entweder einmal pro Sekunde oder manchmal mit nominal 4 Hz an die Empfangskopfeinheit senden, geben sie im Allgemeinen die durchschnittliche Leistung über die letzte abgeschlossene Kurbelumdrehung vor der geplanten Datenübertragung an.
Woher wissen wir, dass dies ein gültiger Ansatz ist? Unten sehen Sie eine grafische Darstellung des Drehmoments und des Kurbelwinkels aus Kautz 'klassischer Studie über Pedalkraft und Kurbeldrehmoment. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass das Drehmoment nur einmal pro Kurbelumdrehung Spitzenwerte aufweist. Beachten Sie übrigens, dass die Kautz-Daten von einem instrumentierten Pedal nur an einer Kurbel erfasst wurden, sodass das Drehmoment nur auf einer Seite gemessen wird, so wie Stages nur auf einer Seite erfasst. Diese Daten zeigen, dass die Annahme, dass die in den Daten hier beobachteten Drehmomentspitzen auch nur einmal pro Kurbelumdrehung auftreten, obwohl wir eher gegen die Zeit als gegen den Kurbelwinkel zeichnen. Wichtig für diese Analyse ist, dass das maximale Drehmoment leichter zu identifizieren ist als das minimale Drehmoment. Wenn Sie sich das erste Diagramm oben ansehen, können Sie sehen, dass das maximale Drehmoment (in diesem Beispiel) einspitzig ist, das minimale Drehmoment jedoch manchmal einen "Blip" oder eine andere Anomalie aufweisen kann, die das Ermitteln des Intervalls von Spitze zu Spitze erleichtert
Unten habe ich Ihre Datendatei mit der von "Zeitstempel" in Sekunden der verstrichenen Zeit konvertierten x-Achse und mit dem Drehmoment (in Nm) auf der y-Achse aufgezeichnet. Für jede Kurbelumdrehung habe ich wie oben beschrieben gearbeitet und die mittlere Leistung in Watt zwischen Drehmomentspitzen berechnet, die vermutlich den Kurbelumdrehungen entspricht. Die durchschnittliche Leistung zwischen den Spitzen wird rot angezeigt. Beachten Sie, dass in einem der Intervalle das von der linken Kurbel gemessene durchschnittliche Drehmoment negativ war. Ich habe die Daten nicht unterdrückt oder bereinigt, sodass sie für den Zeitraum von ungefähr 14 bis 22 Sekunden auf dem Plot als -20 Watt angezeigt werden ( Vermutlich hat Ihr rechtes Bein zu diesem Zeitpunkt ein positives Drehmoment erzeugt, aber wir können es nicht sehen. Eine etwas größere Version des Diagramms unten ist hier zu sehen.
Beachten Sie, dass andere Leistungsmesser (einschließlich des Garmin Vector, des Power2Max und des neuen Pioneer) eine Kombination aus kraftmessenden Dehnungsmessstreifen und Beschleunigungsmessern verwenden, genau wie die Stages, um Kraftmuster und damit die Leistung zu bestimmen. Tatsächlich verwendet der Power Tap nur Dehnungsmessstreifen, und an anderer Stelle habe ich gezeigt, dass seine "virtuelle Trittfrequenz", die durch an der Nabe gemessene Drehmomentschwankungen geschätzt wird, eine einigermaßen gute Schätzung der Trittfrequenz liefert, gemessen durch einen speziellen Reed-Schalter an der Kurbel. Dies unterstützt erneut den hier verfolgten Ansatz, Drehmoment- oder Kraftmuster zu verwenden, um die Zeit zu bestimmen, die für eine vollständige Kurbelumdrehung benötigt wird.
Da wir die verstrichene Zeit für jede Kurbelumdrehung berechnet haben, können wir auch berechnen die Trittfrequenz (in Umdrehungen pro Minute). Ich hatte 28 Werte für die Leistung über die 28 Interpeak-Intervalle in der obigen Darstellung berechnet. Das folgende Diagramm zeigt die Trittfrequenz und das durchschnittliche Drehmoment für jede Umdrehung, die diesen 28 Werten entsprechen, wobei die Trittfrequenz- und durchschnittlichen Drehmomentpaare nacheinander durch eine Zahl von 1 bis 28 gekennzeichnet sind und angeben, welche Kurbelumdrehung angezeigt wird (also die erste Kombination von Trittfrequenz und Das Drehmoment ist mit "1" gekennzeichnet, das zweite mit "2" usw. Der Punkt mit dem negativen durchschnittlichen Drehmoment befindet sich am unteren Rand des Diagramms. Die gepunkteten roten Linien sind Isopower-Konturen bei 100, 150, 200 und 250 Watt. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, war bei den ersten 16 Spitzen die Trittfrequenz höher und das Drehmoment niedriger als bei den letzten paar Pedalhüben. Dies steht im Einklang mit der ersten Darstellung des Drehmoments gegen den Zeitstempel oben: Sie können sehen, dass die Pedalhübe weiter voneinander entfernt sind und die Drehmomentspitzen höher sind.
Somit können Sie sehen, dass es auch ohne nominalen Kurbelwinkel möglich ist, vernünftige Schätzungen der Leistung und Trittfrequenz aus diesen Daten zu rekonstruieren, auch wenn der Aufwand mühsam sein mag. Wenn Ihre Datenprobe länger wäre, möchten Sie möglicherweise die Drehmomentdaten durch einen Filter leiten, um das "Signal" zu verstärken und das "Rauschen" zu unterdrücken. Differenzieren Sie dann die gefilterten Drehmomentwerte und suchen Sie nach Aufzeichnungen, bei denen die Differenz von oben Null überschreitet. Dadurch wird eine Drehmomentspitze identifiziert (diese Methode entspricht im Wesentlichen der Untersuchung der ersten Ableitung einer Funktion zur Identifizierung von Übergangspunkten und der anschließenden Untersuchung der zweiten Ableitung, um festzustellen, ob der Übergangspunkt ein Maximum oder ein Minimum war). Anschließend können Sie die verstrichene Zeit und das durchschnittliche Drehmoment zwischen den Spitzen wie oben beschrieben berechnen, um Leistung und Trittfrequenz abzuleiten.
Gibt es eine Möglichkeit zu überprüfen, ob die auf diese Weise abgeleiteten Trittfrequenzwerte korrekt sind? Nicht nur mit diesen Daten allein. Fast alle üblichen Stages-Datensätze enthalten jedoch die Radgeschwindigkeit. Die Radgeschwindigkeit wird normalerweise mit einem Reed-Schalter gemessen (eine Beschreibung der Geschwindigkeitsmessung finden Sie in dieser Antwort zum Austausch von Fahrrädern). Es ist möglich, die gemessene Geschwindigkeit und die geschätzte Trittfrequenz zur Berechnung des implizierten Übersetzungsverhältnisses zu verwenden. Mit Ausnahme der seltenen Fahrräder mit stufenlosem Getriebe sind die Übersetzungsverhältnisse diskret. Das heißt, wenn Sie das mutmaßliche Übersetzungsverhältnis basierend auf Geschwindigkeit und Trittfrequenz über die Zeit zeichnen, sollten sie in leicht erkennbare diskrete Zeilen und nicht in ein zufälliges Streudiagramm fallen. Im Folgenden sehen Sie als Beispiel berechnete Übersetzungsverhältnisse, die auf Geschwindigkeit und Trittfrequenz einer Fahrt basieren. Leider können Sie in diesem Diagramm die Geschwindigkeit nicht sehen, aber die gemessene Trittfrequenz wird im oberen Bereich angezeigt, und Sie können überprüfen, ob sie nicht konstant ist, sondern nach oben und unten variiert. Das untere Feld zeigt die berechneten Übersetzungsverhältnisse und fällt erwartungsgemäß in diskrete und leicht identifizierbare Reihen. Wenn die für die Stages-Hochfrequenzdaten geschätzten Kadenzen korrekt wären, würden die daraus abgeleiteten Übersetzungsverhältnisse sowohl in diskrete Reihen fallen als auch mit den Übersetzungsverhältnissen übereinstimmen, die durch die tatsächlichen Kettenblätter und Zahnräder auf dem Fahrrad des Fahrers definiert sind. Dies würde eine Überprüfung und Validierung der Methode zur Schätzung der Trittfrequenz aus den Intervallen von Spitze zu Spitze ermöglichen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es nicht einfach ist, mit diesen Daten zu arbeiten, aber es ist offensichtlich für viele überraschend, dass einige Informationen daraus gewonnen werden können. In Kombination mit anderen Informationen, die wahrscheinlich aus den üblichen Stages-Datendateien (Geschwindigkeit und Leistung) verfügbar sein werden, können Sie überprüfen, ob dieser Ansatz die richtigen hochfrequenten Drehmomentwerte liefert, die mit den 1-Sekunden-Daten übereinstimmen. Dann könnten Sie die Drehmomentwerte verwenden, um die Kraftanwendung um den Pedalhub herum mit einer gewissen Sicherheit zu untersuchen, dass die Daten vollständig und konsistent sind.