2023年12月21日木曜日

自転車の回転検出センサと特許について

 自転車の回転検出センサを昨年から試行錯誤で、使い始めました。このようなものです(真ん中の銀色の部品の下にあるゴムバンドのようなものです)。ハブ(車輪の中心にある部品です)に付けます。車輪と同じ方向に同じ回転数で回転します。


以下の記事も参考にしてください。

https://cycle1300ss.blogspot.com/2023/12/bluetooth2023.html

このBluetooth接続できるセンサは、サイクルコンピュータ用ですが、いつ頃から製品化されたのか分かりません。私が以前から使っているセンサは、磁石を使う以下のようなものです。



特開2001-171583

磁石を使っている公報の例です。48が磁石です。


ハブに取付けるセンサは、軽く検索したところ見つかりませんでした。以下は、ハブ内部のスペーサーに取付けるセンサでかなり近いですが、センシングの方法が異なります。磁気を使う記載があります。

特開2008-162583


テストしているハブに取付けるセンサは、加速度や角度を検出していると思われますが、詳細がまだ分かりません。公報で確認したかったのですが、できませんでした。

実際に、ハブに固定するものではありませんが、加速度センサから速度を算出している以下のようなものが見つかりました。10がセンサです。

特開2012-106553


(弁理士試験の部分意匠や部品の意匠を理解するときの自転車の絵を思い出すような図面です)

今回は国内のみの公報を確認しただけなので、センサ技術の変遷まで辿り着くことができませんでした。また時間があったら、製品のカタログなどを辿ってみたいと思いました。

2023年12月9日土曜日

自転車のデータ測定(Bluetooth)2023

昨年に引き続き、BLEのスピード・ケイデンスセンサをsimulinkに接続する試みです。Arduino MKR WiFi 1010に、simulinkモデルを書き込んで動かすことを想定しています。

以下のページが参考になるのですが、なかなかハードルが高そうです。

サイクリングスピード・ケイデンスサービス 1.0

https://www.bluetooth.com/ja-jp/specifications/specs/cycling-speed-and-cadence-service-1-0/

参考にさせていただいたブログです。大変助かりました。有難うございました。

susutex’s blog様

https://susutex.hatenablog.com/entry/2017/08/24/200000


昨年分からなかった一番上の数字、1だとスピードセンサ、2だとケイデンスセンサを示していることが分かりました。昨年試したときは2を示しており、センサはケイデンスモードにしていたので、問題ないことが確認できました。

今年は、スピードセンサとケイデンスセンサとが兼用のものでないセンサも購入して試してみました。それぞれ別々のsimulinkモデルにしています。一つのモデルにしたところ、監視と調整で動かすとエラーが出たりしたためです(PCスペックの問題かもしれません)。

モデル自体については、複雑なことはほとんど無くBLEの送信及び受信ブロックを配置し、CentralでScanを押せばメータを検索する設定になります。メータが見つかったら、一端BLEのブロックの設定をOKで閉じ、もう一度設定を開くと先ほど検索したセンサがデバイスのところに表示されます。なお、一つのブロックで設定すれば、他のブロックにもデバイスが反映されていましたのでスキャンは不要です。

スピードセンサ

ケイデンスセンサ


ケイデンスの場合の設定(BLE Sendブロック)

今回は上手く動いてくれました。一部疑問点は残るものの、一番上の数字がスピードセンサでは1、ケイデンスセンサでは2を示しています。2A5C(CSC Feature)に2を送信していますが、スピードセンサで試す時にこのようにしないと動かなかったりしたので、2にしています。本来は1だと思うのですが分かりません。2A5B(CSC Measurement)で受信するのがデータです。
テストでは、センサを手に持って振って値が変わるかを確認しますが、何度もやっていると時々センサが吹っ飛びそうになります。

自転車に取り付けて確認してみましたが、速度に変換する計算がまだできていないため、今後引き続き取り組んでいきたいと思っています。今のところ、ホイールを回転させると数値が変わっていき、ホイールが止まると数値変化も止まります。上から2-5番目の数値は累積値になっていました。6,7はホイールが回転していると常に変化していました。

以下のCSC Measurementに詳細が記載されています。

https://www.bluetooth.com/specifications/specs/gatt-specification-supplement-4/


スピードセンサ(リアホイールのハブに固定します。写真真ん中辺り)

実はサイクルコンピュータもあるのですが、simulinkで遠回りですが慌てず進めていきたいと思います。昨年とあまり変わらずすみません。今回、自転車での確認からをMacbook Airで試してみましたが特に問題なく環境を移行できています。さらにCOMポートの設定がオートでできるので、使いやすくなりました。

サイクルコンピュータ
ペアリングすればすぐ速度を検出しました。

今回使用したセンサです。配線がいらないので煩わしさが全くありません。私が購入した時よりも500円ほどお安くなっています。

スピードセンサ

ケイデンスセンサ