I-Crankset Pédales instrumentées en capteur d`effort 6

2012
I-Crankset
Pédales instrumentées en capteur d’effort 6 composantes et en
codeur de position angulaire
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DESCRIPTION
La pédale instrumentée (Fig.1) a pour spécificité d’intégrer un capteur d’effort 6 composantes sous la
cale automatique et un codeur de position angulaire (Scancon®, 2MCA) à l’extrémité de l’axe de
pédale.
Le capteur d’effort 6 composantes comprend une carte de conditionnement intégrée. Pour acquérir
les mesures des capteurs, il suffit donc de connecter le boîtier d’alimentation comprenant une
batterie 12V. Son chargeur externe est fourni.
L’alliage d’aluminium à haute résistance confère à cet ensemble une grande rigidité et légèreté. Les
effets d’inertie induits par le déplacement du capteur sont ainsi minimisés.
Ce produit est issu de la recherche sur le pédalage des cyclistes et plus particulièrement de l’étude
sur la précision de l’instrumentation indispensable à l’analyse du pédalage.
Nous avons ainsi développé un produit spécifique dont sa précision et sa compatibilité avec le
standard SPD® en font un outil d’évaluation incontournable pour l’analyse du pédalage.
APPLICATIONS
La pédale instrumentée est adaptée à la mesure des efforts podaux générés par le cycliste lors du
pédalage. Les trois composantes de force (Fx, Fy, Fz) et les trois composantes de moment (Mx, My,
Mz) du torseur d’action sont ainsi mesurées.
En effet, la mesure des efforts exercés sur les pédales est devenue incontournable dans l’analyse des
tests réalisés sur ergocycle. Cette mesure permet de quantifier la technique de pédalage du cycliste
en termes d’efficacité, d’efficience et de symétrie des actions entre le membre inférieur droit et
gauche.
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En outre, ces pédales instrumentées sont indispensables pour l’analyse des efforts musculaires
générés par le cycliste. En effet, lorsque ces mesures sont combinées à un codeur mesurant la
position angulaire des manivelles les techniques de calcul d’efforts articulaires et de modélisations
musculaires sont alors applicables.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
Diamètre
84
mm
Hauteur
42
mm
Poids
400
g
Fx, Fy : 500
N
Fz : 2000
N
Mx, My : 65
Nm
Mz : 70
Nm
Étendue de mesure
Précision
Voies analogiques
Voies numériques
<1% plage
6 par pédale
3 par
encodeur
Gamme de tension des voies
de mesure
±10
V
Tension d’alimentation max
+15
V
LES DIFFÉRENTES CONFIGURATIONS
La photo en page 7 présente la pédale instrumentée sous sa configuration portative (Configuration
3). Il existe d’autres configurations telles que celles présentées ci-dessous. En effet, les conditions
expérimentales de laboratoires moins contraignantes n’exigent pas le conditionnement interne des
signaux et, dans le cas de l’utilisation concomitante d’un système opto-électronique, l’utilisation de
codeurs de positions.
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I-Crankset-1:
Spécificités présentées par la configuration 1:
Le conditionnement des signaux est externe au capteur. Le capteur est alors fourni avec un boitier de
conditionnement et son alimentation ±15V. Les signaux analogiques sont compris entre ±10V.
Boitier de Conditionnement
Les codeurs de position au niveau de la pédale et de la manivelle sont remplacés par une réglette
avec 3 marqueurs réfléchissants, fixée à l’extrémité de chaque pédale.
Réglette fixée sur chaque pédale
I-Crankset- 2:
Spécificités présentées par la configuration 2:
Le conditionnement des signaux est externe au capteur. Le capteur est alors fourni avec un boitier de
conditionnement et son alimentation.
Les codeurs de position sont préférés à la réglette car absence de système opto-électronique ou
besoin d’une plus grande précision sur la localisation des pédales et des manivelles.
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Pédale avec codeurs de position
I-Crankset- 3:
Spécificités présentées par la configuration 3:
Afin de réaliser des expérimentations in-situ:





le conditionnement des signaux est intégré à la pédale
3 codeurs de position sont utilisés par jeu de pédales dont un codeur équipe le boîtier du
pédalier
l’ensemble des câbles, au nombre de 5, sont connectés à un boîtier fixé sous un PDA. Ce
boîtier regroupe l’ensemble des mesures et alimente l’ensemble des capteurs à l’aide de
batteries Li-ion
Ce boîtier renvoie l’ensemble des mesures à une carte PCMCIA (DAQ 6024E , National
instruments) insérée dans le PDA
L’acquisition est alors gérée par l’intermédiaire d’une interface Labview dont les paramètres
à visualiser et à sauvegarder sont personnalisables.
Boîtier de connexion fixé sous le PDA
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PDA avec interface Labview
I-Crankset- 4:
Cette configuration est développée pour réaliser des expériences sans fil en intérieur ou en extérieur.
Ses caractéristiques sont:





conditionnement des signaux intégré à la pédale
1 codeur de position par pédale
1 codeur de position par manivelle
1 emplacement pour carte SD pour chaque pédale où les données seront enregistrées
1 bouton marche sur le vélo pour démarrer et la synchronisation de l’ensemble des données
acquises par le système.
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LOGICIEL
Un logiciel spécialement conçu pour les tests de cyclisme a été développé.
Cela consiste en deux parties indépendantes :


acquisition : démarrage du test et acquisition des données
traitement post-test des données acquises.
Le logiciel d’acquisition permet à l’utilisateur de choisir entre différentes fréquences d’acquisition, de
50 à 500 Hz, pour définir les paramètres d’enregistrement des données du fichier.
Le logiciel de traitement post-test permet à l’utilisateur, en un simple clic, d’accéder à tous les
paramètres mécaniques spécifiques au cyclisme tels que :





Force – Moment – Centre de Pression : Pédales Gauche et Droite
Couple – Puissance –Travail : Pédalier
Position Angulaire – Vitesse : Manivelle
Indice d’Efficience
...
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Glisser
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