JPH07151620A - 仕事率測定装置 - Google Patents
仕事率測定装置Info
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- JPH07151620A JPH07151620A JP5330028A JP33002893A JPH07151620A JP H07151620 A JPH07151620 A JP H07151620A JP 5330028 A JP5330028 A JP 5330028A JP 33002893 A JP33002893 A JP 33002893A JP H07151620 A JPH07151620 A JP H07151620A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自転車の運転者がペダルに対して行った単位
時間当たりの仕事率を正確に測定できるようにする。 【構成】 キー入力部65から自転車の走行前に自転車
重量、運転者体重、車輪回転半径、ペダル回転半径の各
データを予め入力してメモリ63の所定領域に格納す
る。自転車が走行を開始すると、磁気センサ51から検
出される車輪回転数、磁気センサ52から検出されるペ
ダル回転数、磁気センサ53から検出される風速の各デ
ータと、加速度センサ54から検出される加速度データ
とを検出してメモリ63の所定領域に格納する。CPU
62は、メモリ63に格納された上記各データに基づい
て仕事率の計算式により単位時間毎の仕事率を算出する
とともに、計測開始からの仕事率を積算処理して全体の
仕事量を求め、メモリ63に格納して、表示回路68を
駆動させて所望のデータを表示するようにする。
時間当たりの仕事率を正確に測定できるようにする。 【構成】 キー入力部65から自転車の走行前に自転車
重量、運転者体重、車輪回転半径、ペダル回転半径の各
データを予め入力してメモリ63の所定領域に格納す
る。自転車が走行を開始すると、磁気センサ51から検
出される車輪回転数、磁気センサ52から検出されるペ
ダル回転数、磁気センサ53から検出される風速の各デ
ータと、加速度センサ54から検出される加速度データ
とを検出してメモリ63の所定領域に格納する。CPU
62は、メモリ63に格納された上記各データに基づい
て仕事率の計算式により単位時間毎の仕事率を算出する
とともに、計測開始からの仕事率を積算処理して全体の
仕事量を求め、メモリ63に格納して、表示回路68を
駆動させて所望のデータを表示するようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自転車の運転者がペダ
ルをこいで走行する場合の仕事率を測定する仕事率測定
装置に関する。
ルをこいで走行する場合の仕事率を測定する仕事率測定
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、走行体の走行状態(走行速度や走
行距離など)を検出する場合には、走行状態検出装置が
用いられている。
行距離など)を検出する場合には、走行状態検出装置が
用いられている。
【0003】この走行状態検出装置は、特に走行体が自
転車の場合、サイクルコンピュータと称されている。サ
イクルコンピュータは、例えば、自転車の車輪の回転を
検出する回転検出部として、前輪のスポーク部分に磁石
が装着され、その磁石の回転軌道の外側のフォーク脚に
磁石の回転を検出する磁気検出部が固定されている。そ
して、この磁気検出部は、上記磁石の近接時の磁界の影
響によって磁気検出信号を出力し、これを送信機から無
線送信する。
転車の場合、サイクルコンピュータと称されている。サ
イクルコンピュータは、例えば、自転車の車輪の回転を
検出する回転検出部として、前輪のスポーク部分に磁石
が装着され、その磁石の回転軌道の外側のフォーク脚に
磁石の回転を検出する磁気検出部が固定されている。そ
して、この磁気検出部は、上記磁石の近接時の磁界の影
響によって磁気検出信号を出力し、これを送信機から無
線送信する。
【0004】一方、走行状態を演算処理する操作表示部
では、前記磁気検出部の送信機から無線送信された磁気
検出信号を受信機で受信し、この磁気検出信号から得ら
れる自転車の車輪の回転数に基づいて走行状態が算出さ
れる。
では、前記磁気検出部の送信機から無線送信された磁気
検出信号を受信機で受信し、この磁気検出信号から得ら
れる自転車の車輪の回転数に基づいて走行状態が算出さ
れる。
【0005】サイクルコンピュータで検出される走行状
態には、種々のものがあるが、自転車を走行させる場合
の運転者の仕事率を測定するものがある。この仕事率を
測定する仕事率測定装置は、まず、操作表示部の入力手
段を用いて、自転車自体の重量と負荷重量(運転者の体
重等)を入力する。この自転車自体の重量と負荷重量と
の和をm、加速度をa、走行距離をL、走行時間をtと
すると、仕事率Pは、P=(m×a×L)÷tで表され
る。すなわち、上記した操作表示部は、予め入力された
データmと走行中に得られるデータa、L及びtとに基
づいて仕事率(P)を算出している。
態には、種々のものがあるが、自転車を走行させる場合
の運転者の仕事率を測定するものがある。この仕事率を
測定する仕事率測定装置は、まず、操作表示部の入力手
段を用いて、自転車自体の重量と負荷重量(運転者の体
重等)を入力する。この自転車自体の重量と負荷重量と
の和をm、加速度をa、走行距離をL、走行時間をtと
すると、仕事率Pは、P=(m×a×L)÷tで表され
る。すなわち、上記した操作表示部は、予め入力された
データmと走行中に得られるデータa、L及びtとに基
づいて仕事率(P)を算出している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の仕事率測定装置にあっては、仕事率(P)を自転車自
体の重量と負荷重量との和(m)、加速度(a)、走行
距離(L)及び走行時間(t)に基づいて算出してい
る。
の仕事率測定装置にあっては、仕事率(P)を自転車自
体の重量と負荷重量との和(m)、加速度(a)、走行
距離(L)及び走行時間(t)に基づいて算出してい
る。
【0007】このため、従来の仕事率Pは、走行中の全
体の仕事量を求めるには適しているが、走行中に常時変
化する路面状況(平坦、上り坂、下り坂)に応じてペダ
ルにかかる負荷が変わり、これに応じた単位時間毎の仕
事率を求めることができなかった。
体の仕事量を求めるには適しているが、走行中に常時変
化する路面状況(平坦、上り坂、下り坂)に応じてペダ
ルにかかる負荷が変わり、これに応じた単位時間毎の仕
事率を求めることができなかった。
【0008】また、自転車の変速機を用いた場合は、同
じ勾配の坂であってもペダルの回転数とともに、ペダル
にかかる負荷も変化する。しかし、上記した仕事率の計
算式では、自転車のペダルに加わる負荷が考慮されてい
ないため、運転者がペダルに対して行った仕事率を正確
に測定することができないという問題があった。
じ勾配の坂であってもペダルの回転数とともに、ペダル
にかかる負荷も変化する。しかし、上記した仕事率の計
算式では、自転車のペダルに加わる負荷が考慮されてい
ないため、運転者がペダルに対して行った仕事率を正確
に測定することができないという問題があった。
【0009】そこで、本発明は、自転車の運転者がペダ
ルに対して行う単位時間当たりの仕事率を正確に測定す
ることができる仕事率測定装置を提供することを目的と
する。
ルに対して行う単位時間当たりの仕事率を正確に測定す
ることができる仕事率測定装置を提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の仕事率測定装置は、自転車の重量と
負荷重量とを入力する重量入力手段と、自転車の車輪の
回転半径とペダルの回転半径とを入力する回転半径入力
手段と、自転車の車輪の単位時間当たりの回転数を計測
する車輪回転数計測手段と、自転車のペダルの単位時間
当たりの回転数を計測するペダル回転数計測手段と、自
転車の進行方向からの風速を測定する風速計測手段と、
自転車の進行方向の加速度を測定する加速度計測手段
と、上記各データに基づいて仕事率を算出する仕事率算
出手段と、を備えたことにより上記目的を達成する。
め、請求項1記載の仕事率測定装置は、自転車の重量と
負荷重量とを入力する重量入力手段と、自転車の車輪の
回転半径とペダルの回転半径とを入力する回転半径入力
手段と、自転車の車輪の単位時間当たりの回転数を計測
する車輪回転数計測手段と、自転車のペダルの単位時間
当たりの回転数を計測するペダル回転数計測手段と、自
転車の進行方向からの風速を測定する風速計測手段と、
自転車の進行方向の加速度を測定する加速度計測手段
と、上記各データに基づいて仕事率を算出する仕事率算
出手段と、を備えたことにより上記目的を達成する。
【0011】また、請求項2記載の仕事率測定装置は、
さらに仕事率算出手段により算出された仕事率を表示す
る表示手段が設けるようにしてもよい。
さらに仕事率算出手段により算出された仕事率を表示す
る表示手段が設けるようにしてもよい。
【0012】さらに、請求項3記載の仕事率測定装置
は、前記加速度計測手段から得られる加速度データは、
逐次計測されるデータを使用するとともに、前記車輪回
転数計測手段、ペダル回転数計測手段及び風速計測手段
から得られる車輪回転数データ、ペダル回転数データ及
び風速データは、一定周期毎の計測データを使用して、
仕事率を演算するようにしてもよい。
は、前記加速度計測手段から得られる加速度データは、
逐次計測されるデータを使用するとともに、前記車輪回
転数計測手段、ペダル回転数計測手段及び風速計測手段
から得られる車輪回転数データ、ペダル回転数データ及
び風速データは、一定周期毎の計測データを使用して、
仕事率を演算するようにしてもよい。
【0013】また、請求項4記載の仕事率測定装置は、
前記仕事率演算手段が、各測定手段から得られる車輪回
転数データ、ペダル回転数データ、風速データと加速度
データとに基づいて単位時間毎の仕事率を算出するとと
もに、各単位時間毎の仕事率を積算して計測開始から仕
事量を算出するようにしてもよい。
前記仕事率演算手段が、各測定手段から得られる車輪回
転数データ、ペダル回転数データ、風速データと加速度
データとに基づいて単位時間毎の仕事率を算出するとと
もに、各単位時間毎の仕事率を積算して計測開始から仕
事量を算出するようにしてもよい。
【0014】
【作用】本発明の仕事率測定装置では、予め入力手段に
より自転車の重量と負荷重量とが入力され、車輪回転数
計測手段で計測される自転車の車輪の単位時間当たりの
回転数と、ペダル回転数計測手段で計測される自転車の
ペダルの単位時間当たりの回転数と、加速度計測手段に
より計測される自転車の進行方向の加速度と、風速計測
手段で計測される自転車の進行方向からの風速とを用い
て、自転車が進行方向に対して発生している力を求める
ことができる。
より自転車の重量と負荷重量とが入力され、車輪回転数
計測手段で計測される自転車の車輪の単位時間当たりの
回転数と、ペダル回転数計測手段で計測される自転車の
ペダルの単位時間当たりの回転数と、加速度計測手段に
より計測される自転車の進行方向の加速度と、風速計測
手段で計測される自転車の進行方向からの風速とを用い
て、自転車が進行方向に対して発生している力を求める
ことができる。
【0015】そして、回転半径入力手段により入力され
た自転車の車輪の半径とペダルの回転半径との比によ
り、前記求めた自転車が進行方向に対して発生している
力を用いて、仕事率演算手段により運転手がペダルに対
して加える力、すなわち、仕事率を求めることができ
る。
た自転車の車輪の半径とペダルの回転半径との比によ
り、前記求めた自転車が進行方向に対して発生している
力を用いて、仕事率演算手段により運転手がペダルに対
して加える力、すなわち、仕事率を求めることができ
る。
【0016】従って、本発明の仕事率測定装置で求めら
れる仕事率は、自転車の運転者がペダルに対して行った
実際の仕事率を正確に測定することができる。
れる仕事率は、自転車の運転者がペダルに対して行った
実際の仕事率を正確に測定することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0018】図1〜図9は、本発明の一実施例に係る仕
事率測定装置を説明する図であり、ここでは、自転車の
走行状態を検出するサイクルコンピュータに適用したも
のである。
事率測定装置を説明する図であり、ここでは、自転車の
走行状態を検出するサイクルコンピュータに適用したも
のである。
【0019】まず、構成を説明する。
【0020】図1は、本実施例に係るサイクルコンピュ
ータを取付けた自転車11の側面図である。図1におい
て、自転車11の前輪12のスポーク13部分には、磁
石14が取り付けられている。一方、自転車11の車体
のフォーク脚15部分には、前記磁石14の回転軌道の
外側に磁石の磁界を検出する回転検出部16が固定され
ている。
ータを取付けた自転車11の側面図である。図1におい
て、自転車11の前輪12のスポーク13部分には、磁
石14が取り付けられている。一方、自転車11の車体
のフォーク脚15部分には、前記磁石14の回転軌道の
外側に磁石の磁界を検出する回転検出部16が固定され
ている。
【0021】また、回転検出部16の上方のハンドル1
7の前方には、空気抵抗算出用フィン18が取付けられ
ており、自転車11の進行方向からの風速を測定する。
7の前方には、空気抵抗算出用フィン18が取付けられ
ており、自転車11の進行方向からの風速を測定する。
【0022】さらに、自転車11の車体フレーム19に
は、一次元加速度センサ20が取付けられ、自転車の進
行方向の加速度を測定する。この一次元加速度センサ2
0は、ここでは、その感度方向と車体本体の進行方向と
が一致するように取付けられている。そして、本実施例
のセンサ出力は、自転車の加速度が0m/S2 の時に
0.5Vの値をとり、加速度が1m/S2 の時に1.5
Vの値をとる。このセンサ出力特性は、加速度に対して
直線的に変化する、すなわち、加速度と出力電圧値との
関係が比例関係にある。
は、一次元加速度センサ20が取付けられ、自転車の進
行方向の加速度を測定する。この一次元加速度センサ2
0は、ここでは、その感度方向と車体本体の進行方向と
が一致するように取付けられている。そして、本実施例
のセンサ出力は、自転車の加速度が0m/S2 の時に
0.5Vの値をとり、加速度が1m/S2 の時に1.5
Vの値をとる。このセンサ出力特性は、加速度に対して
直線的に変化する、すなわち、加速度と出力電圧値との
関係が比例関係にある。
【0023】また、自転車11のペダル21のペダルア
ーム部には、磁石22が取付けられている。そして、こ
の磁石の回転軌道の近傍の車体フレーム19側には、ペ
ダル回転検出磁気センサ23が取付けられている。
ーム部には、磁石22が取付けられている。そして、こ
の磁石の回転軌道の近傍の車体フレーム19側には、ペ
ダル回転検出磁気センサ23が取付けられている。
【0024】そして、自転車11のハンドル17には、
走行状態の演算処理とその演算結果を表示するサイクル
コンピュータの操作表示部25が取付けられており、上
記した回転検出部16、一次元加速度センサ20及びペ
ダル回転検出磁気センサ23とケーブル24でそれぞれ
接続されている。
走行状態の演算処理とその演算結果を表示するサイクル
コンピュータの操作表示部25が取付けられており、上
記した回転検出部16、一次元加速度センサ20及びペ
ダル回転検出磁気センサ23とケーブル24でそれぞれ
接続されている。
【0025】図2は、回転検出部16の詳細図である。
図2において、自転車の前輪のスポーク13部分には、
磁石14が取り付けられており、車体のフォーク脚15
部分には、その磁石14の回転軌道の外側近傍に磁石の
磁界を検出する、リードスイッチを備えた回転検出部1
6が固定されている。この回転検出部16は、リードス
イッチで検出された磁気検出信号をケーブル24を介し
て上記した操作表示部25に出力する。
図2において、自転車の前輪のスポーク13部分には、
磁石14が取り付けられており、車体のフォーク脚15
部分には、その磁石14の回転軌道の外側近傍に磁石の
磁界を検出する、リードスイッチを備えた回転検出部1
6が固定されている。この回転検出部16は、リードス
イッチで検出された磁気検出信号をケーブル24を介し
て上記した操作表示部25に出力する。
【0026】図3は、空気抵抗算出用フィン18の詳細
図である。図3において、空気抵抗算出用フィン18
は、ハンドル17部分に固定されており、空気抵抗によ
って回転するフィン31と、フィン31の回転軸に対し
て垂直方向に取付けられ、フィン31の回転に合わせて
周期的に周囲の磁界を回転させるフィン取付磁石32
と、そのフィン取付磁石32の回転に応じて変化する磁
界を検知して磁気検出信号を出力する磁気センサ33か
ら構成されている。本実施例の空気抵抗算出用フィン1
8は、自転車11に対する進行方向からの風速が3m/
secの時に、1回転/secの各速度で回転するよう
になっている。なお、空気抵抗算出用フィン18は、こ
こではハンドル17に固定されているが、自転車の非回
転部分で、直接進行方向からの空気抵抗を受ける場所で
あれば、取付場所は限定されない。
図である。図3において、空気抵抗算出用フィン18
は、ハンドル17部分に固定されており、空気抵抗によ
って回転するフィン31と、フィン31の回転軸に対し
て垂直方向に取付けられ、フィン31の回転に合わせて
周期的に周囲の磁界を回転させるフィン取付磁石32
と、そのフィン取付磁石32の回転に応じて変化する磁
界を検知して磁気検出信号を出力する磁気センサ33か
ら構成されている。本実施例の空気抵抗算出用フィン1
8は、自転車11に対する進行方向からの風速が3m/
secの時に、1回転/secの各速度で回転するよう
になっている。なお、空気抵抗算出用フィン18は、こ
こではハンドル17に固定されているが、自転車の非回
転部分で、直接進行方向からの空気抵抗を受ける場所で
あれば、取付場所は限定されない。
【0027】図4は、ペダル回転検出磁気センサ23の
詳細図である。図4において、自転車のペダル21は、
ペダルアーム42を介して車体フレーム19に対して回
転軸41により回動可能なように軸支されている。そし
て、ペダルアーム42側には、磁石22が取付けられて
おり、その磁石22の回転軌道の近傍で車体フレーム1
9側には、回転検出磁気センサ23が取付けられてい
る。この回転検出磁気センサ23は、上記した回転検出
部16と略同様に構成されており、磁石22がペダル2
1の回転に合わせて周期的に回転検出磁気センサ23と
の距離を変えることで出力される磁気検出信号により、
ペダル21の回転状態を検出することができる。
詳細図である。図4において、自転車のペダル21は、
ペダルアーム42を介して車体フレーム19に対して回
転軸41により回動可能なように軸支されている。そし
て、ペダルアーム42側には、磁石22が取付けられて
おり、その磁石22の回転軌道の近傍で車体フレーム1
9側には、回転検出磁気センサ23が取付けられてい
る。この回転検出磁気センサ23は、上記した回転検出
部16と略同様に構成されており、磁石22がペダル2
1の回転に合わせて周期的に回転検出磁気センサ23と
の距離を変えることで出力される磁気検出信号により、
ペダル21の回転状態を検出することができる。
【0028】図5は、操作表示部25の回路構成を示す
ブロック図である。図5に示すように、上記した車輪の
回転数を検出する回転検出部16の磁気センサ(S1)
51、ペダルの回転数を検出するペダル回転検出磁気セ
ンサ23の磁気センサ(S2)52、自転車の進行方向
からの風速を算出する空気抵抗算出用フィン18の磁気
センサ(S3)53、及び自転車の進行方向の加速度を
検出する一次元加速度センサ20の加速度センサ(S
4)54から、各種データが操作表示部25に出力され
る。
ブロック図である。図5に示すように、上記した車輪の
回転数を検出する回転検出部16の磁気センサ(S1)
51、ペダルの回転数を検出するペダル回転検出磁気セ
ンサ23の磁気センサ(S2)52、自転車の進行方向
からの風速を算出する空気抵抗算出用フィン18の磁気
センサ(S3)53、及び自転車の進行方向の加速度を
検出する一次元加速度センサ20の加速度センサ(S
4)54から、各種データが操作表示部25に出力され
る。
【0029】磁気センサ51〜53から出力される信号
は、ヒステリシスコンパレータ55〜57にそれぞれ出
力されて、1回転1パルスの信号に変換される。そし
て、カウンタ(C1〜C3)58〜60は、1パルス毎
に+1されるバイナリカウンタである。
は、ヒステリシスコンパレータ55〜57にそれぞれ出
力されて、1回転1パルスの信号に変換される。そし
て、カウンタ(C1〜C3)58〜60は、1パルス毎
に+1されるバイナリカウンタである。
【0030】また、加速度センサ20からの出力信号
は、本体内部のA/Dコンバータ61で発振回路66か
らのクロックパルスによりサンプリングされてデジタル
データ化される。
は、本体内部のA/Dコンバータ61で発振回路66か
らのクロックパルスによりサンプリングされてデジタル
データ化される。
【0031】上記したカウンタ58〜60の出力、及び
A/Dコンバータ61の出力は、CPU62で制御され
るバス67に出力され、それらの値がメモリ63の所定
の領域に格納される。
A/Dコンバータ61の出力は、CPU62で制御され
るバス67に出力され、それらの値がメモリ63の所定
の領域に格納される。
【0032】また、CPU62は、所定のクロックパル
スを出力して時間を管理する計時回路64及び自転車の
運転者が所定データのキー入力を行うキー入力部65か
らの割り込み処理を随時受付ける。そして、キー入力に
より割込みがあった場合は、キー入力された内容がメモ
リ63に格納される。
スを出力して時間を管理する計時回路64及び自転車の
運転者が所定データのキー入力を行うキー入力部65か
らの割り込み処理を随時受付ける。そして、キー入力に
より割込みがあった場合は、キー入力された内容がメモ
リ63に格納される。
【0033】CPU62は、上記メモリ63に格納され
たメモリ内容に応じて走行状態の演算処理を行い、表示
回路68を制御して、その演算結果を表示部に表示す
る。
たメモリ内容に応じて走行状態の演算処理を行い、表示
回路68を制御して、その演算結果を表示部に表示す
る。
【0034】発振回路66は、上記したA/Dコンバー
タ61、計時回路64及びCPU62に対して、所定周
期のクロックパルスを出力して、各部を駆動するもので
ある。
タ61、計時回路64及びCPU62に対して、所定周
期のクロックパルスを出力して、各部を駆動するもので
ある。
【0035】図6は、図5のメモリ63に格納されるデ
ータ構成例を示す図である。図中、「R」は車輪半径、
「r」はペダル回転半径、「W1 」は自転車重量、「W
2 」は運転者体重が格納されるメモリ領域であり、これ
らのデータは、図5のキー入力部65から運転者等が予
めデータ入力した値が格納される。
ータ構成例を示す図である。図中、「R」は車輪半径、
「r」はペダル回転半径、「W1 」は自転車重量、「W
2 」は運転者体重が格納されるメモリ領域であり、これ
らのデータは、図5のキー入力部65から運転者等が予
めデータ入力した値が格納される。
【0036】再び、図6に戻って、「Time」は計時
回路64で管理している現在時刻、「START_T」
は走行開始時間、「R/r」は車輪半径とペダル回転半
径の比、「ω1 」はカウンタC1 58の出力値である車
輪回転数、「ω2 」はカウンタC2 59の出力値である
ペダル回転数、「ω3 」はカウンタC3 60の出力値で
あるフィン回転数、「K」はキー入力部65からのキー
入力内容、「Watt」は仕事率、「ΣWatt」は走
行開始からの仕事率を積算した仕事量、「C10〜C17」
にはカウンタC1 58でカウントされる1秒毎の車輪回
転数データが順次書き込まれる。「C20〜C27」にはカ
ウンタC2 59でカウントされる1秒毎のペダル回転数
データが順次書込まれる。「C30〜C37」にはカウンタ
C3 60でカウントされる1秒毎のフィン回転数データ
が順次書込まれる。「AD0 〜AD7 」はA/Dコンバ
ータ61でデジタルデータ化された1/8秒毎に検出さ
れる加速度データが書込まれる。
回路64で管理している現在時刻、「START_T」
は走行開始時間、「R/r」は車輪半径とペダル回転半
径の比、「ω1 」はカウンタC1 58の出力値である車
輪回転数、「ω2 」はカウンタC2 59の出力値である
ペダル回転数、「ω3 」はカウンタC3 60の出力値で
あるフィン回転数、「K」はキー入力部65からのキー
入力内容、「Watt」は仕事率、「ΣWatt」は走
行開始からの仕事率を積算した仕事量、「C10〜C17」
にはカウンタC1 58でカウントされる1秒毎の車輪回
転数データが順次書き込まれる。「C20〜C27」にはカ
ウンタC2 59でカウントされる1秒毎のペダル回転数
データが順次書込まれる。「C30〜C37」にはカウンタ
C3 60でカウントされる1秒毎のフィン回転数データ
が順次書込まれる。「AD0 〜AD7 」はA/Dコンバ
ータ61でデジタルデータ化された1/8秒毎に検出さ
れる加速度データが書込まれる。
【0037】本実施例のサイクルコンピュータは、以上
のように構成されており、以下その動作を図7〜図9の
フローチャートを使って説明する。
のように構成されており、以下その動作を図7〜図9の
フローチャートを使って説明する。
【0038】図7は、仕事率の測定動作を説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【0039】まず、自転車の運転者は、図5に示す操作
表示部25のキー入力部65を使って車輪半径Rを入力
する(ステップS100)。この入力された車輪半径R
のデータは、メモリ63のR領域へ格納される(ステッ
プS101)。
表示部25のキー入力部65を使って車輪半径Rを入力
する(ステップS100)。この入力された車輪半径R
のデータは、メモリ63のR領域へ格納される(ステッ
プS101)。
【0040】次に、上記と同様に、自転車の運転者は、
図5に示す操作表示部25のキー入力部65を使って、
ペダル回転半径rを入力する(ステップS102)。こ
の入力されたペダル回転半径rは、メモリ63のr領域
へ格納される(ステップS103)。
図5に示す操作表示部25のキー入力部65を使って、
ペダル回転半径rを入力する(ステップS102)。こ
の入力されたペダル回転半径rは、メモリ63のr領域
へ格納される(ステップS103)。
【0041】また、自転車の運転者は、図5に示す操作
表示部25のキー入力部65を使って、自転車の重量W
1 を入力する(ステップS104)。この入力された自
転車重量W1 は、メモリ63のW1 領域へ格納される
(ステップS105)。
表示部25のキー入力部65を使って、自転車の重量W
1 を入力する(ステップS104)。この入力された自
転車重量W1 は、メモリ63のW1 領域へ格納される
(ステップS105)。
【0042】そして、これらメモリ63に格納された入
力データR、r、W1 は、CPU62が表示回路68を
制御して表示する(ステップS106)。データを入力
した運転者は、表示されたデータを見て、データが正し
く入力されているか否かを確認する(ステップS10
7)。
力データR、r、W1 は、CPU62が表示回路68を
制御して表示する(ステップS106)。データを入力
した運転者は、表示されたデータを見て、データが正し
く入力されているか否かを確認する(ステップS10
7)。
【0043】ここで、入力データが正しくない場合は、
上記ステップS100に戻って、再度正しいデータが入
力される。また、入力データが正しい場合は、仕事率測
定処理に移行する(ステップS108)。
上記ステップS100に戻って、再度正しいデータが入
力される。また、入力データが正しい場合は、仕事率測
定処理に移行する(ステップS108)。
【0044】図8は、図7の仕事率測定処理の動作を説
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
【0045】図8に示す仕事率測定処理は、まず、自転
車の運転者が図5に示す操作表示部25のキー入力部6
5を使って、運転者の体重W2 を入力すると(ステップ
S200)、そのデータがメモリ63のW2 領域へ格納
される(ステップS201)。
車の運転者が図5に示す操作表示部25のキー入力部6
5を使って、運転者の体重W2 を入力すると(ステップ
S200)、そのデータがメモリ63のW2 領域へ格納
される(ステップS201)。
【0046】このようにして、運転者は、走行開始前に
判っているデータをメモリ63に入力した後、仕事率を
演算するのに必要なデータの計測開始をキー入力部65
を操作して指示する(ステップS202)。
判っているデータをメモリ63に入力した後、仕事率を
演算するのに必要なデータの計測開始をキー入力部65
を操作して指示する(ステップS202)。
【0047】この指示により、各種データの計測動作が
開始されたか否かを確認し(ステップS203)、デー
タの計測が開始されるとステップS204以降の処理に
移る。
開始されたか否かを確認し(ステップS203)、デー
タの計測が開始されるとステップS204以降の処理に
移る。
【0048】すなわち、CPU62は、1/8秒サイク
ルで計時回路64からの割込信号に応じて、加速度セン
サ54から検出された加速度データをA/D変換したA
D値をメモリ63のAD0 領域に格納し(ステップS2
04)、磁気センサ51から出力される車輪回転数のデ
ータをメモリ63のC10領域に格納し(ステップS20
5)、磁気センサ52から出力されるペダル回転数をメ
モリ63のC20領域に格納し(ステップS206)、磁
気センサ53から出力されるフィン回転数をメモリ63
のC30領域に格納する。
ルで計時回路64からの割込信号に応じて、加速度セン
サ54から検出された加速度データをA/D変換したA
D値をメモリ63のAD0 領域に格納し(ステップS2
04)、磁気センサ51から出力される車輪回転数のデ
ータをメモリ63のC10領域に格納し(ステップS20
5)、磁気センサ52から出力されるペダル回転数をメ
モリ63のC20領域に格納し(ステップS206)、磁
気センサ53から出力されるフィン回転数をメモリ63
のC30領域に格納する。
【0049】そして、上記計測により各メモリ領域(A
D0 、C10、C20、C30)に格納されたデータに基づい
てデータ処理ルーチンで仕事率を算出するとともに、計
測開始からの仕事率の積算処理が行われる(ステップS
208)。
D0 、C10、C20、C30)に格納されたデータに基づい
てデータ処理ルーチンで仕事率を算出するとともに、計
測開始からの仕事率の積算処理が行われる(ステップS
208)。
【0050】上記データ処理(ステップS208)にお
いて、仕事率をCPU62で演算する場合の計算式は、
車輪半径をR、ペダル回転半径をr、自転車重量と運転
者体重の和をM、加速度をA、空気摩擦係数をk、風速
をV、ペダル回転数をω2 とすると、 仕事率(Watt)=2π×R(M×A+kV) あるいは、 仕事率(Watt)=R/r×(M×A+kV)×ω2 で表わされ、この計算式に基づいて仕事率を求めること
ができる。
いて、仕事率をCPU62で演算する場合の計算式は、
車輪半径をR、ペダル回転半径をr、自転車重量と運転
者体重の和をM、加速度をA、空気摩擦係数をk、風速
をV、ペダル回転数をω2 とすると、 仕事率(Watt)=2π×R(M×A+kV) あるいは、 仕事率(Watt)=R/r×(M×A+kV)×ω2 で表わされ、この計算式に基づいて仕事率を求めること
ができる。
【0051】上記のデータ処理を行った後は、割込み処
理待ちの状態となる(ステップS209)。
理待ちの状態となる(ステップS209)。
【0052】次に、計時回路64からの割込み信号の有
無が判断される(ステップS210)。計時回路64か
らの割込みは、最優先の割込みであるため、キー処理中
であっても計時回路64からの割込みを有効とする。こ
のため、計時回路64からの割込み信号が無い場合にの
み、キー割込み処理を受付けて(ステップS211)、
ステップS208に戻る。
無が判断される(ステップS210)。計時回路64か
らの割込みは、最優先の割込みであるため、キー処理中
であっても計時回路64からの割込みを有効とする。こ
のため、計時回路64からの割込み信号が無い場合にの
み、キー割込み処理を受付けて(ステップS211)、
ステップS208に戻る。
【0053】一方、ステップS210において、計時回
路64からの1/8秒毎の割込み信号が有る場合は、1
秒毎に出力されるキャリー信号の有無を判別する(ステ
ップS212)。
路64からの1/8秒毎の割込み信号が有る場合は、1
秒毎に出力されるキャリー信号の有無を判別する(ステ
ップS212)。
【0054】ここで、キャリー信号が発生していない場
合は、1秒が経過していないため、メモリ63のAD0
〜AD6 の領域に格納されている加速度データのみをA
D1〜AD7 にシフトさせ(ステップS213)、新た
に加速度センサ54からA/Dコンバータ61を介して
入力される加速度データをAD0 領域に格納する(ステ
ップS214)。このように、経過時間が1秒未満でキ
ャリー信号が発生していない場合は、加速度データのみ
を1/8秒毎に順次データシフトさせながら書換えを行
って、ステップS208に戻り、データ処理ルーチンで
仕事率を算出する。
合は、1秒が経過していないため、メモリ63のAD0
〜AD6 の領域に格納されている加速度データのみをA
D1〜AD7 にシフトさせ(ステップS213)、新た
に加速度センサ54からA/Dコンバータ61を介して
入力される加速度データをAD0 領域に格納する(ステ
ップS214)。このように、経過時間が1秒未満でキ
ャリー信号が発生していない場合は、加速度データのみ
を1/8秒毎に順次データシフトさせながら書換えを行
って、ステップS208に戻り、データ処理ルーチンで
仕事率を算出する。
【0055】上記ステップS212において、1秒毎に
発生するキャリー信号を認識した場合は、データシフト
処理(ステップS215)を行って、ステップS205
に戻る。
発生するキャリー信号を認識した場合は、データシフト
処理(ステップS215)を行って、ステップS205
に戻る。
【0056】図9は、図8のデータシフト処理動作を説
明するフローチャートである。図9に示すように、デー
タシフト処理は、まず、メモリ63のAD0 〜AD6 の
領域に格納されている加速度データをAD1 〜AD7 に
シフトさせ(ステップS300)、新たに加速度センサ
54からA/Dコンバータ61を介して入力されるデー
タをAD0 領域に格納する(ステップS301)。
明するフローチャートである。図9に示すように、デー
タシフト処理は、まず、メモリ63のAD0 〜AD6 の
領域に格納されている加速度データをAD1 〜AD7 に
シフトさせ(ステップS300)、新たに加速度センサ
54からA/Dコンバータ61を介して入力されるデー
タをAD0 領域に格納する(ステップS301)。
【0057】さらに、データシフト処理では、メモリ6
3のC10〜C16に格納されている車輪回転数データをC
11〜C17にシフトし(ステップS302)、C20〜C26
に格納されているペダル回転数データをC21〜C27にシ
フトし(ステップS303)、C30〜C36に格納されて
いる風速データをC31〜C37にシフトする(ステップS
304)。このように、データシフト処理では、1秒毎
に上記した加速度、車輪回転数、ペダル回転数、風速の
全ての測定データが格納されたメモリ領域のアドレスを
1つずつシフトする(ステップS305)。
3のC10〜C16に格納されている車輪回転数データをC
11〜C17にシフトし(ステップS302)、C20〜C26
に格納されているペダル回転数データをC21〜C27にシ
フトし(ステップS303)、C30〜C36に格納されて
いる風速データをC31〜C37にシフトする(ステップS
304)。このように、データシフト処理では、1秒毎
に上記した加速度、車輪回転数、ペダル回転数、風速の
全ての測定データが格納されたメモリ領域のアドレスを
1つずつシフトする(ステップS305)。
【0058】そして、データシフト処理後は、ステップ
S205に戻り、データシフト処理により形成された空
メモリ領域(C10、C20、C30)に新たな測定データを
格納し、それらの測定データに基づいてデータ処理ルー
チン(ステップS208)で仕事率が演算される。
S205に戻り、データシフト処理により形成された空
メモリ領域(C10、C20、C30)に新たな測定データを
格納し、それらの測定データに基づいてデータ処理ルー
チン(ステップS208)で仕事率が演算される。
【0059】以上述べたように、本実施例のサイクルコ
ンピュータは、車輪半径、ペダル回転半径、自転車重量
及び運転者体重のように、走行前に判明している既知の
データを予め入力するとともに、走行中に各種センサに
よって検出される車輪回転数、ペダル回転数、風速及び
加速度の各データを固有のメモリ領域に格納し、これら
のデータに基づいて仕事率を演算処理することにより、
運転者が自転車のペダルに対して行った単位時間毎の仕
事率を正確に求めることができる。
ンピュータは、車輪半径、ペダル回転半径、自転車重量
及び運転者体重のように、走行前に判明している既知の
データを予め入力するとともに、走行中に各種センサに
よって検出される車輪回転数、ペダル回転数、風速及び
加速度の各データを固有のメモリ領域に格納し、これら
のデータに基づいて仕事率を演算処理することにより、
運転者が自転車のペダルに対して行った単位時間毎の仕
事率を正確に求めることができる。
【0060】また、本実施例のサイクルコンピュータに
よれば、走行中の仕事率の変化状況もリアルタイムで検
出することができるため、例えば、運転者の心拍数の計
測手段と併用して、仕事率に対する心拍数の対応関係を
みることにより、体力測定等に利用することができる。
よれば、走行中の仕事率の変化状況もリアルタイムで検
出することができるため、例えば、運転者の心拍数の計
測手段と併用して、仕事率に対する心拍数の対応関係を
みることにより、体力測定等に利用することができる。
【0061】さらに、本実施例のサイクルコンピュータ
は、車輪の回転数とペダルの回転数の比を求めることが
できるため、自転車の変速機でギヤチェンジを行った場
合でもペダルにかかる力が求められ、ペダルにかかる力
のかかり具合の時間変化の記録を残すようにすることも
できる。
は、車輪の回転数とペダルの回転数の比を求めることが
できるため、自転車の変速機でギヤチェンジを行った場
合でもペダルにかかる力が求められ、ペダルにかかる力
のかかり具合の時間変化の記録を残すようにすることも
できる。
【0062】また、本実施例のサイクルコンピュータ
は、上記した車輪の回転数とペダルの回転数の変化を一
定時間記録するとともに、車輪回転半径Rとペダル回転
半径rの比であるR/rの最小値を設定しておいて、そ
の最小値以下で回転する場合はペダルが空回りしている
場合と認識し、ペダルの空回り状態でのデータを正確に
除去することができる。
は、上記した車輪の回転数とペダルの回転数の変化を一
定時間記録するとともに、車輪回転半径Rとペダル回転
半径rの比であるR/rの最小値を設定しておいて、そ
の最小値以下で回転する場合はペダルが空回りしている
場合と認識し、ペダルの空回り状態でのデータを正確に
除去することができる。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、予め入力手段により自
転車の重量と負荷重量とが入力され、車輪回転数計測手
段で計測される自転車の車輪の単位時間当たりの回転数
と、ペダル回転数計測手段で計測される自転車のペダル
の単位時間当たりの回転数と、加速度計測手段により計
測される自転車の進行方向の加速度と、風速計測手段で
計測される自転車の進行方向からの風速とを用いて、自
転車が進行方向に対して発生している力を求めることが
できる。
転車の重量と負荷重量とが入力され、車輪回転数計測手
段で計測される自転車の車輪の単位時間当たりの回転数
と、ペダル回転数計測手段で計測される自転車のペダル
の単位時間当たりの回転数と、加速度計測手段により計
測される自転車の進行方向の加速度と、風速計測手段で
計測される自転車の進行方向からの風速とを用いて、自
転車が進行方向に対して発生している力を求めることが
できる。
【0064】そして、回転半径入力手段により入力され
た自転車の車輪の半径とペダルの回転半径との比によ
り、前記求めた自転車が進行方向に対して発生している
力を用いて、仕事率演算手段により運転手がペダルに対
して行った仕事率を正確に測定することができる。
た自転車の車輪の半径とペダルの回転半径との比によ
り、前記求めた自転車が進行方向に対して発生している
力を用いて、仕事率演算手段により運転手がペダルに対
して行った仕事率を正確に測定することができる。
【図1】本実施例に係るサイクルコンピュータを取付け
た自転車の側面図である。
た自転車の側面図である。
【図2】回転検出部の詳細図である。
【図3】空気抵抗算出用フィンの詳細図である。
【図4】ペダル回転検出磁気センサの詳細図である。
【図5】操作表示部の回路構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図6】図5のメモリに格納されるデータ構成例を示す
図である。
図である。
【図7】仕事率の測定動作を説明するフローチャートで
ある。
ある。
【図8】図7の仕事率測定処理の動作を説明するフロー
チャートである。
チャートである。
【図9】図8のデータシフト処理動作を説明するフロー
チャートである。
チャートである。
11 自転車 12 前輪 13 スポーク 14 磁石 15 フォーク脚 16 回転検出部 17 ハンドル 18 空気抵抗算出用フィン 19 車体フレーム 20 一次元加速度センサ 21 ペダル 22 磁石 23 回転検出磁気センサ 24 ケーブル 25 操作表示部 51、52、53 磁気センサ 54 加速度センサ 55、56、57 ヒステリシスコンパレータ 58、59、60 カウンタ 61 A/Dコンバータ 62 CPU 63 メモリ 64 計時回路 65 キー入力部 66 発振回路 67 バス 68 表示回路
Claims (4)
- 【請求項1】自転車の重量と負荷重量とを入力する重量
入力手段と、 自転車の車輪の回転半径とペダルの回転半径とを入力す
る回転半径入力手段と、 自転車の車輪の単位時間当たりの回転数を計測する車輪
回転数計測手段と、 自転車のペダルの単位時間当たりの回転数を計測するペ
ダル回転数計測手段と、 自転車の進行方向からの風速を測定する風速計測手段
と、 自転車の進行方向の加速度を測定する加速度計測手段
と、 上記各データに基づいて仕事率を算出する仕事率算出手
段と、 を備えたことを特徴とする仕事率測定装置。 - 【請求項2】前記仕事率測定装置は、さらに仕事率算出
手段により算出された仕事率を表示する表示手段が設け
られたことを特徴とする請求項1記載の仕事率測定装
置。 - 【請求項3】前記加速度計測手段から得られる加速度デ
ータは、逐次計測されるデータを使用するとともに、 前記車輪回転数計測手段、ペダル回転数計測手段及び風
速計測手段から得られる車輪回転数データ、ペダル回転
数データ及び風速データは、一定周期毎の計測データを
使用して、仕事率を演算するようにしたことを特徴とす
る請求項1又は2記載の仕事率測定装置。 - 【請求項4】前記仕事率演算手段が、 各測定手段から得られる車輪回転数データ、ペダル回転
数データ、風速データと加速度データとに基づいて単位
時間毎の仕事率を算出するとともに、各単位時間毎の仕
事率を積算して計測開始から仕事量を算出するようにし
たことを特徴とする請求項1、2又は3記載の仕事率測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330028A JPH07151620A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 仕事率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330028A JPH07151620A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 仕事率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151620A true JPH07151620A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=18227975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5330028A Pending JPH07151620A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 仕事率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07151620A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019846A (ja) * | 2002-05-18 | 2010-01-28 | Robert Bosch Gmbh | エレメントの運動を検出する方法およびセンサ装置 |
| WO2011135972A1 (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | クラブコング株式会社 | ペダリング運動用計測装置及びセンサ装置 |
| WO2011158365A1 (ja) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | パイオニア株式会社 | 仕事率計測装置 |
| JP2012502721A (ja) * | 2008-09-23 | 2012-02-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 力測定方法及び装置 |
| JP2016178999A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | カシオ計算機株式会社 | 電子機器、活動量計測方法及びプログラム |
| WO2020129819A1 (ja) | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 株式会社ブリヂストン | 空力特性推定装置、空力特性推定方法、及びプログラム |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5330028A patent/JPH07151620A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019846A (ja) * | 2002-05-18 | 2010-01-28 | Robert Bosch Gmbh | エレメントの運動を検出する方法およびセンサ装置 |
| JP2012502721A (ja) * | 2008-09-23 | 2012-02-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 力測定方法及び装置 |
| WO2011135972A1 (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | クラブコング株式会社 | ペダリング運動用計測装置及びセンサ装置 |
| JP5025838B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2012-09-12 | クラブコング株式会社 | ペダリング運動用計測装置及びセンサ装置 |
| US8899110B2 (en) | 2010-04-28 | 2014-12-02 | Club Kong Co., Ltd. | Pedaling motion measuring device and pedaling motion sensor device |
| WO2011158365A1 (ja) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | パイオニア株式会社 | 仕事率計測装置 |
| JP5639168B2 (ja) * | 2010-06-17 | 2014-12-10 | パイオニア株式会社 | 仕事率計測装置 |
| JP2016178999A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | カシオ計算機株式会社 | 電子機器、活動量計測方法及びプログラム |
| WO2020129819A1 (ja) | 2018-12-19 | 2020-06-25 | 株式会社ブリヂストン | 空力特性推定装置、空力特性推定方法、及びプログラム |
| US11927505B2 (en) | 2018-12-19 | 2024-03-12 | Bridgestone Corporation | Aerodynamic characteristic estimation device, aerodynamic characteristic estimation method and program |
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