TWI734407B

TWI734407B - 功率偵測系統與總功率估算方法

Info

Publication number: TWI734407B
Application number: TW109108124A
Authority: TW
Inventors: 江孟樺
Original assignee: 天心工業股份有限公司
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-07-21
Also published as: TW202134111A

Abstract

一種功率偵測系統，包含功率感測器、控制單元、儲存單元及處理器，功率感測器包含感測單元及訊號處理單元，感測單元選擇性地設置於自行車之右側操作部或左側操作部；訊號處理單元依據感測單元之形變輸出對應的電訊號；控制單元用以受使用者控制並輸出加權指令；處理器接收加權指令後將加權指令儲存於儲存單元，並根據儲存於儲存單元之參照表取得與加權指令所對應的加權參數，處理器接收訊號處理單元輸出的電訊號並計算出第一功率值，並將第一功率值與加權參數相乘後得到第二功率值，再將第一功率值及第二功率值相加得到一總功率值。

Description

功率偵測系統與總功率估算方法

本發明係與自行車之單側功率計有關；特別是指一種使用單側功率計測量的單側功率來估計施加在自行車上的總功率之功率偵測系統與總功率估算方法。

已知自行車車手為了監控騎乘表現，一般會在自行車上裝設功率計，用以量化其騎乘表現以作為訓練的依據。現有的功率計一般設置於自行車左右兩側，例如踏板或曲柄處以分別測量自行車手施加於自行車兩側的力，藉此，以計算出車手所輸出之總功率。然而，在自行車的兩側分別安裝一個安裝功率計，雖然可有效地提供車手所輸出之總功率，但雙邊功率計相當昂貴且安裝方面有些困難，容易增加使用者的訓練成本及造成使用上的不方便。

為了降低使用者的訓練成本，目前市面上開發有一種單邊功率計，單邊功率計只需裝設在自行車一側的踏板或曲柄處，以量測自行車手單腿施加於自行車一側的力，並計算出車手單腿所輸出之單邊功率，而後再直接將單邊功率乘二得到一個總功率估計值，然而這種計算方法是建立在自行車手雙腿輸出完全相同的假設，實際上，即使是訓練有素的自行車手，也會基於諸如兩腿之間的力量、協調差異以及疲勞特性之類的因素，以不對稱的施力狀態踩踏踏板，因此，這種單邊功率計雖然成本較低，但通常不精確。由上述可知，習用之單邊功率計設計上仍未臻完善，且尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種功率偵測系統及總功率估算方法，能夠提供更高水平的精度來估計自行車車手施加於自行車上的總功率。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種功率偵測系統適用於一自行車，該自行車包含一右側操作部及一左側操作部，該右側操作部及該左側操作部可受使用者操作而使該自行車作動，該功率偵測系統包含：一功率感測器、一控制單元、一儲存單元及一處理器，該功率感測器包含一感測單元及一訊號處理單元，該感測單元選擇性地設置於該右側操作部或該左側操作部；該訊號處理單元訊號連接該感測單元，該訊號處理單元依據該感測單元之形變輸出對應的一電訊號；該控制單元用以受使用者控制並輸出一加權指令；該儲存單元用以儲存一參照表及該控制單元輸入之該加權指令；該處理器訊號連接該訊號處理單元、該儲存單元及該控制單元，該處理器接收該加權指令後將該加權指令儲存於該儲存單元，並根據該參照表取得與該加權指令所對應之一加權參數，該處理器接收該訊號處理單元的該電訊號並根據該電訊號計算出一第一功率值，並將該第一功率值與該加權參數相乘後得到一第二功率值，該處理器將該第一功率值及該第二功率值相加得到一總功率值。

本發明另提供的一種總功率估算方法，包含以下步驟：該控制單元受使用者控制並輸出該加權指令；該訊號處理單元接收該加權指令並儲存於該儲存單元，並根據該加權指令對應該參照表取得該加權參數；該訊號處理單元依據該感測單元之變形輸出對應的該電訊號；該處理器接收該訊號處理單元所輸出的電訊號並根據該電訊號計算出一第一功率值；該處理器接收該控制單元輸出之該加權指令並根據該加權指令將該第一功率值與該加權參數相乘後得到一第二功率值；該處理器將該第一功率值及該第二功率值相加得到一總功率值。

本發明之效果在於，使用者能依據經驗或是儀器測量結果決定加權參數，基於實際量測使用者身體一側輸出力得到的第一功率值，將第一功率值與加權參數相乘後得到預估身體另一側輸出之第二功率值，而後將第一功率值與第二功率值相加，藉此，得到一較習用單邊功率計精準的總功率值。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1所示，為本發明一較佳實施例之功率偵測系統100。本發明之功率偵測系統100適用於一自行車，自行車包含一右側操作部及一左側操作部，右側操作部及左側操作部可受操作而使該自行車作動。功率偵測系統100包含一功率感測器10、一控制單元20、一處理器30、一顯示單元40及一儲存單元80。

功率感測器10包含一感測單元101及一訊號處理單元102，於本實施例中所述感測單元101以一應變規為例說明，感測單元101設置於右側操作部或左側操作部，當使用者施力於右側操作部或左側操作部時，感測單元101會隨施予右側操作部或左側操作部之作用力而產生形變。

所述訊號處理單元102包含有電橋電路、放大電路、類比數位轉換電路等電路，其中，訊號處理單元102訊號連接感測單元101，當感測單元101隨使用者施予右側操作部或左側操作部之作用力而產生形變時，訊號處理單元102能依據該感測單元101之形變輸出對應的一電訊號。控制單元20用以受使用者控制並輸出一加權指令並與處理器30訊號連接；儲存單元80用以儲存一參照表及控制單元20輸入之加權指令；處理器30分別訊號連接儲存單元80、訊號處理單元102及一顯示單元40。其中，處理器30與訊號處理單元102可以是透過有線或是無線的方式連接，所述處理器30、控制單元20及顯示單元40可以整合至一電腦、智慧型手機或自行車碼錶上。

請配合圖2至3所示，感測單元101能設置於自行車一側之踏板50或曲柄60上，藉此，當車手踩踏踏板50時，設置於踏板50或是曲柄60上的感測單元101會隨車手施予踏板50、曲柄60之作用力而產生形變，於實務上，自行車之右側操作部包含一右側踏板，左側操作部包含一左側踏板，感測單元能設置於右側踏板或左側踏板上，並不以設置於自行車特定的一側為限；同理，於實務上，自行車之右側操作部包含一右側曲柄，左側操作部包含一左側曲柄，感測單元能設置於右側曲柄或左側曲柄上，並不以設置於自行車特定的一側為限。

除此之外，感測單元101也能設置於自行車之手把上，請配合圖4所示，其中自行車之右側操作部包含一右側手把70，左側操作部包含一左側手把72，右側手把70具有一右側握持段701及一右側連接段702，左側手把72具有一左側握持段721及一左側連接段722，且右側握持段701、右側連接段702、左側連接段722、左側握持段721依序連接，其中，感測單元101能設置於右側連接段702或左側連接段721上，並不以設置於自行車特定的一側為限。舉例來說，當車手於抽車時右手施力於右側握持段701，此時設置於右側連接段702之感測單元會隨車手施予右側握持段701之作用力而產生形變。

請參圖5所示，為本發明所提供用於上述較佳實施例之功率偵測系統的總功率估算方法，包含以下步驟：

步驟S01，使用一量測裝置檢測被測者並得到一量測結果，量測結果包含使用者之身體一側施力佔兩側施力百分比與使用者身體另一側施力佔兩側施力百分比。舉例來說，量測裝置可以是一裝設有雙邊功率計之自行車，被測者能藉由使用量測裝置分別得到左腿與右腿之輸出功率，經計算後進而得到左腿施力佔兩腿總施力百分比、右腿施力佔兩腿總施力百分比之量測結果。

步驟S02，控制單元20受使用者控制並輸出一加權指令至處理器30，處理器30將該加權指令儲存至儲存單元80中，並根據儲存單元80中預存之一參數表進行比對以取得與加權指令對應的一加權參數，藉此使用者能任意設定加權參數之值，於本實施例中，使用者是根據步驟S01之量測裝置的量測結果設定加權參數之值，也就是加權參數為使用者身體一側施力佔兩側總施力的百分比與使用者身體另一側施力佔兩側總施力百分比的比值。於其他實施例中，使用者也能依自身經驗或判斷設定加權參數。

步驟S03，訊號處理單元102依據感測單元101之形變輸出對應的一電訊號；步驟S04，處理器30接收訊號處理單元102所輸出的電訊號並根據電訊號計算出一第一功率值；步驟S05，處理器30將第一功率值與加權參數相乘後得到一第二功率值；步驟S06，處理器30將第一功率值及第二功率值相加得到一總功率值；步驟S07，處理器30將總功率值轉換為一輸出訊號並輸出至顯示單元40，顯示單元40接收該處理器30之該輸出訊號並顯示總功率值供使用者觀看，藉此，能夠提供使用者更高水平的精度來估計自行車車手施加於自行車上的總功率值。

舉例來說，當設置於自行車一側之感測單元101隨車手施予自行車一側之作用力而產生形變時，訊號處理單元102能依據感測單元之變形輸出對應的電訊號，處理器30接收訊號處理單元102所輸出的電訊號並根據電訊號計算出第一功率值，當使用者設定加權參數之值為0.8，處理器30將第一功率值與加權參數0.8相乘後得到第二功率值，而後將第一功率值及第二功率值相加得到一總功率值並轉換輸出至顯示單元40，供使用者參考，如此一來，能得到一較習用單邊功率計精準的總功率值。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］ 100:功率偵測系統 10:功率感測器 101:感測單元 102:訊號處理單元 20:控制單元 30:處理器 40:顯示單元 50:踏板 60:曲柄 70:右側手把 72:左側手把 701:右側握持段 702:右側連接段 721:左側握持段 722:左側連接段 80:儲存單元 S01,S02,S03,S04,S05,S06,S07:步驟

圖1為本發明一較佳實施例之功率偵測系統的示意圖。圖2為感測單元設置於自行車一側的示意圖。圖3為感測單元設置於自行車一側的示意圖。圖4為感測單元設置於自行車一側的示意圖。圖5為本發明用於上述較佳實施例之功率偵測系統的總功率估算方法流程圖。

100:功率偵測系統

10:功率感測器

101:感測單元

102:訊號處理單元

20:控制單元

30:處理器

40:顯示單元

80:儲存單元

Claims

一種功率偵測系統，適用於一自行車，該自行車包含一右側操作部及一左側操作部，該右側操作部及該左側操作部可受使用者操作而使該自行車作動，該功率偵測系統包含：一功率感測器，包含一感測單元及一訊號處理單元，該感測單元選擇性地設置於該右側操作部或該左側操作部；該訊號處理單元訊號連接該感測單元，該訊號處理單元依據該感測單元之形變輸出對應的一電訊號；一控制單元，用以受使用者控制並輸出一加權指令；一儲存單元，用以儲存一參照表及該控制單元輸入之該加權指令；一處理器，訊號連接該訊號處理單元、該儲存單元及該控制單元，該處理器接收該加權指令後將該加權指令儲存於該儲存單元，並根據該參照表取得該加權指令所對應之一加權參數，該處理器接收該訊號處理單元的該電訊號並根據該電訊號計算出一第一功率值，並將該第一功率值與該加權參數相乘後得到一第二功率值，該處理器將該第一功率值及該第二功率值相加得到一總功率值。
如請求項1所述之功率偵測系統，其中該加權參數為使用者身體一側施力佔兩側總施力的百分比與使用者身體另一側施力佔兩側總施力百分比的比值。
如請求項1所述之功率偵測系統，其中該右側操作部包含一右側踏板，該左側操作部包含一左側踏板，該感測單元設置於該右側踏板或該左側踏板上。
如請求項1所述之功率偵測系統，其中該右側操作部包含一右側曲柄，該左側操作部包含一左側曲柄，該感測單元設置於該右側曲柄或該左側曲柄上。
如請求項1所述之功率偵測系統，其中該右側操作部包含一右側手把，該左側操作部包含一左側手把，該右側手把具有一右側握持段及一右側連接段，該左側手把具有一左側握持段及一左側連接段，且該右側握持段、該右側連接段、該左側連接段、該左側握持段依序連接，該感測單元設置於該右側連接段或該左側連接段上。
如請求項1所述之功率偵測系統，包含一顯示單元，與該處理器訊號連接，該處理器將該總功率值轉換為一輸出訊號並輸出至該顯示單元，該顯示單元接收該處理器之該輸出訊號並顯示該總功率值。
一種使用如請求項1所述之功率偵測系統的總功率估算方法，包含以下步驟：該控制單元受使用者控制並輸出該加權指令；該訊號處理單元接收該加權指令並儲存於該儲存單元，並根據該加權指令對應該參照表取得該加權參數；該訊號處理單元依據該感測單元之形變輸出對應的該電訊號；該處理器接收該訊號處理單元所輸出的電訊號並根據該電訊號計算出一第一功率值；該處理器接收該控制單元輸出之該加權指令並根據該加權指令將該第一功率值與該加權參數相乘後得到一第二功率值；該處理器將該第一功率值及該第二功率值相加得到一總功率值。
如請求項7所述之總功率估算方法，其中該加權參數為使用者身體一側施力佔兩側總施力的百分比與使用者身體另一側施力佔兩側總施力百分比的比值。
如請求項8所述之總功率估算方法，包含使用一量測裝置檢測被測者並得到一量測結果，該量測結果包含使用者之身體一側施力佔兩側施力百分比與使用者身體另一側施力佔兩側施力百分比。
如請求項7所述之總功率估算方法，其中該功率偵測系統包含一顯示單元與該處理器訊號連接，該處理器將該總功率值轉換為一輸出訊號並輸出至該顯示單元，該顯示單元接收該處理器之該輸出訊號並顯示該總功率值。