49.99ドルで手作りパワーメーター

基本的な部品構成は：
- ひずみゲージ（＄７以下＠ebay）
- AD7124-4（ADコンバーター ＄１１＠Digikey）
- D52Q（Dynastream製ｎRF52モジュール（マイコン） ＄１７＠Digikey）
- Reed スイッチ（300円＠秋月）
- DCコンバータ（単四電池を3.3vへ昇圧）＋SSOPピッチ変換基板（約350円＠秋月）

動作は、ひずみゲージでクランクのひずみを計測し、ADコンバータでデジタルデータ化し、これをもとにｎRF52モジュールでパワー値を算出し、ANT+規格で送信する。
ANT+対応のサイコンやsmart phoneでデータを表示・記録できる。


■組み立て方

豆電球を点灯するには、電池のプラスとマイナスを接続しますが、
マイコンとADコンバータも同様にプラスとマイナスを接続すると動作します。
ただ、仕様上、最低電圧が２．７ｖとされているので、DCコンバータで乾電池の出力を3.3vに昇圧します。

さらに、ADコンバータとｎRF52モジュール（マイコン）間の通信を行う信号線を３本接続します。
各信号線の意味は：
MOSI＝MasterOut, SlaveIn＝親のnRF52から出力し、子のADコンバータへ入力の信号
MISO＝MasterIn, SlaveOut＝親のｎRF52へ入力、子のADコンバータから出力の信号
SCLK＝上記の信号線の通信速度を決めるクロック信号。
　　　（通信速度が、ピー、ピッピなのか、ピーーー、ピッーーピなのか決める）

ここに、REEDスイッチ（クランクが１回転したことを検知して、マイコンがパワー計算を開始するために必要）を取り付けて完成。（あ、あとAD7124に２つコンデンサをつけます）
小学生でもできてしまいます。


■　胡散臭くないか？

昔は５０万円、今でも数万円するパワーメーターを$49.99でつくれてしまうというのは、いかにも胡散臭い。
そこで、胡散臭さを分析してみた。

以下はパイオニアのパワーメーターの特許図面。


測定モジュール（Pioneerクランクに付いてる“おにぎり”モジュール）３０１の大部分は、ｎRF52モジュールとAD７１２４でカバーできている。
それ以上のものはない。
したがって、部品構成には胡散臭さはないと思う。

では、部品選択はどうか。
ANT＋対応の無線送信機能を備えたマイコンは、Nordic社とTI社からリリースされている。パワーメーター各社がどちらのマイコンを採用してるか不明だが、ANT＋規格を発案したDynastream社は、最近では、Nordic社のモジュールしか製品に利用していない。
また、消費電力もNordic社は優れており、多くのメーカは、Nordic社のｎRF51を採用していると勝手に推測している。（ｎRF52モジュールは、リリースされて間もないので、あまりパワーメーターには採用されてないハズ）
PZ-4999が採用したｎRF52は、ｎRF51の後継で演算速度と省電力性能が改善されており、勝ることはあっても劣ることはない。

ADコンバータ、AD７１２４－４は、最新世代の24bitのADコンバータ。
１秒間に１００回程度読み取る設定で、スペック上の有効ビット数は２２Bit.
パイオニアがパワーメーターを発売した２０１３年当時の24bitADコンバーターは、１世代前の性能で、スペック上の有効ビット数は２０bit。
さらに１世代前のものは有効ビット数１８ｂｉｔ。
AD7124-4は、最もノイズの少ない世代のADコンバータ。

eBayで$7で買った１０００ohmのひずみゲージは・・・
胡散臭さがプンプンです。
今まで使ったことがないので、要経過観察です。
いままでは、大手のOMEGA社のものをメインに使ってました。
同じ条件で比較はしてませんが、明らかに感度が違うような・・・

一番重要なのはひずみゲージのパターンと取り付け位置であると、パイオニア、シマノおよび4iii社の特許を読んで勉強したので、PZ-4999では、今までとは異なるひずみゲージの張り方にしました。
これは次回以降で。