码表测速原理及踏频表改装

牛仁旭

车  协  人，不  挂  科。
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一、码表的原理

      码表的原理其实很简单，码表与码表座之间有两个金属触点连接，码表座的两个金属触点通过导线连接安装在自行车前叉上的干簧管，当辐条上的磁铁随着前轮转动一圈，就使干簧管吸合一次，那么，码表就记录一次前轮的周长，连续记录前轮周长就得到整个行程的距离。
      码表的初始值其实就是轮胎周长，单位是毫米，比如一个轮胎的周长是2000毫米，也就是刚好两米，那么，每滚动500圈就是一公里，码表里的微处理器根据前轮的转数和圈数得到总里程、移动速度、平均速度、单次里程等参数。我的轮胎经过码表的说明书查表得知周长是2065毫米，实际测量是2045毫米。
      干簧管是一种磁感应原件，如下图，在玻璃管里有两根距离很近的簧片，实际距离不到头发丝的直径，我画图是为了示意，就把两个簧片的距离画开一些。注意看右边的磁铁，不论是在A、B、C三个位置都可以让干簧管闭合，究竟哪个位置最好呢？


      实际是位置B不太可靠，位置B的磁铁在干簧管两个簧片的正中间，如果磁铁N极靠近干簧管，则两个簧片感应出相同的S极，同性排斥，有可能磁铁经过干簧管而干簧管簧片并没有吸合，磁铁越是处于干簧管中间位置，可靠性越差。位置A、C都是很好的磁铁安装位置，由于辐条和前叉是V字型关系，而非平行关系，因此，正确答案C是最佳磁铁安装位置。要验证我说的情况很简单，在夜深人静的时候，手拿磁铁在码表的干簧管座旁晃动，干簧管吸合和断开的声音是可以听见的，虽然声音很小，但是，非常清脆，的确是中间不太可靠，这样一试，很快就能找到磁铁和干簧管座最佳安装位置。实际安装，只要磁铁中心位置对准干簧管中心位置到边沿一半处就差不多了，没有必要测试。磁铁距离干簧管座5毫米较好。
      干簧管看似一个非常简单的电子原件，实际却是异常复杂，干簧管在一般电路里做个开关量检测倒是没有任何问题，然而，干簧管做精确的计数测量却是令无数电路设计和软件编程人员头疼不已，由于干簧管的吸合和断开有时候会发生颤动，闭合和断开几次都搞不清，这个也很好理解，比如用一把长尺子轻轻敲打桌面，由于尺子也会颤动，敲打一次桌面，也许不止接触桌面一次。编程人员千方百计利用各种去除干扰的方法让干簧管计数准确，但是，还是不能保证100%准确率。我把我车上的两块码表调到相同的轮胎周长，按理说再远的距离也不会有误差的，实际上骑行几十公里以后就有至少几十米的误差。由于干簧管的两个簧片挨得太近，剧烈震动也有可能引起闭合的误动作，好在干簧管竖着装在前叉上，这样的安装位置对震动的影响最小。最好的磁感应电子原件是霍尔原件，连磁极和强弱都可以区分，可惜耗电太大，不适合制作码表的磁性传感器。

二、码表的安装

      码表的安装很简单，先安装码表座在自行车手把上，再安装干簧管座在前叉上，再把磁铁装在幅条上。想保持车不破相，手把装码表座的位置用旧橡胶手套剪下好的部分先缠绕一圈，用透明胶带固定，然后装码表座，码表座往后翘起5度到10度就差不多了，不好掌握角度平平的装都可以。
      前叉固定干簧管座的部分可以用橡胶车胎裹一圈再装，无论是橡胶手套还是橡胶车胎，都不能偷懒用双面胶带固定，以后很难清除双面胶带的。
      固定磁铁在辐条上的螺丝太长，会把辐条油漆搞掉，我去掉了一截，不知其它型号的码表有无此现象？担心磁铁螺丝固定不牢靠，可以用透明胶带缠几圈固定。


三、码表的校准

      准确得到轮胎周长输入码表就可以校准码表，查表一般不准确。不要拿绳子或其它东西绕车胎一周然后量绳子长度，那是标准现代版的“郑人买履”，很难量准。我总结了三个方法可以基本量准车胎周长:

1、滚动一周测量法
      系一根白线在前轮上，目的是在轮胎上做个记号，白线对准地下用记号笔画的一条线，直线滚动一周，用记号笔再次画出滚动一周后的白线位置，用钢卷尺测量记号笔两条线长度，三次求平均值，这个方法没有人压车胎，测量结果可能还是有误差，但误差不会太大。


2、10圈测量法
      除了系个白线在前轮上，轮胎上白线位置也用记号笔做个标记，在类似篮球场的地下粉笔划线，白线对准地下的粉笔线，水平正常骑行10圈，第十圈白线快接触地面时查看滚动十圈后白线有没有发生偏差，然后白线接触地面，用粉笔记录白线位置，用皮尺测量两条粉笔线位置，三次测量求平均值，得到的数值除以10，这个方法是我想出来的，没有试过，但是，肯定准确率高些。
3、体育场校对
      这个方法是网络上看来的，也没有试过，听一位搞过体育的同事说，体育场的一圈400米指的是距离最内圈外侧30厘米处的一圈，我和五华体育馆的人挺熟的，但也没有时间和精力去校准码表，体育场的精度究竟有多高，不得而知。有条件感兴趣的车友可以去体育场校码表，要么直接骑10圈看看码表是否显示4000米，找出误差，通过计算校准初始值，要么把初始值设为2000，这样很容易计算圈数，汽嘴对准跑道上自己画的线，绕场一周看看前轮转了几圈计算轮胎周长。
       无论用什么方法，轮胎的气一定要加到平时的正常值，我的一位朋友告诉我，轮胎气足和不足周长相差两厘米！这么大的误差我倒是没有验证过，真要是这样，校准码表还真是艰难，就算校准，还有干簧管的颤动误差。其实我个人认为，码表的精度在1%以内就足够了，也就是100公里正负误差1公里，计算下来，26寸的山地车胎周长两米多一点，只要误差不超过两厘米就可做到，这样的精度无论如何测量都很容易做到的。

四、用码表改踏频表

      首先明确一个概念：什么是踏频？踏频就是连续踏蹬时腿的回转频率，一般以转/分钟为单位。
      保持稳定的踏频有助于稳定功率输出，提高体能利用效率，也能够避免因为踏频过高或者过低对身体的损害，因此有必要了解自己的踏频。
      中高档的码表都带有踏频功能，有单独的踏频表附件，比如西格玛的1609，当然也有三五十块的无线踏频夜光多功能码表，我觉得也没必要过多介绍了，能用多久大家心里有数。
      技术宅们总是能创造奇迹。既然码表测速和测踏频的原理是一样的，为什么就不能把码表改装成踏频表呢？于是，山寨踏频表诞生了。
      首先要在曲柄的内面贴上一个磁铁，码表磁铁就可以，位置尽量靠近脚踏轴心，方便感应器的安装。记得要用胶布固定，而且胶布不能太厚，不然会影响灵敏度。然后在车架后下叉上固定码表感应器，也就是原本应该绑在前叉上的拿东西。用扎带固定，位置正对脚踏上的磁铁，距离尽可能的小，最大不超过5mm，固定牢靠。


      然后又会出现一个问题，感应器的线不够长。解决办法只有一个，从中间截开，接上一段电线。码表的电线有两股，每一股由若干超细铜丝拧成。将这两股线分别接在加长电线的两股铜丝上，注意接头要错开，如果两股线连电就会造成示数不稳定。然后用热缩管或者电工胶布包扎。加长电线的另一端用同样方法连接，注意要记得刚才是哪根线连的哪根，不能让电流走了“交叉线”，说的可能不太清楚，接过电线的应该都能看懂吧。同样要注意接头错开，并且用热缩管或者电工胶布包扎。
      现在我们可以把这根线叫做踏频线了。将踏频线沿着前拨线和线管圆润的走到把横的码表座固定处，在适当的地方用胶布或者扎带固定。
      最后一步就是对码表进行改装了，只需要将轮径修改为1666或者1667即可。显示的数码乘以10就是你当前的踏频了，比如码表显示8.4，那么你当前的踏频就是84转/分钟。
      如果码表示数不稳定有可能是磁铁和感应器距离太远或者位置固定的不牢靠，或者是前面说的电线串电。如果每一步都比较仔细的话，最后装出来的踏频表应该是没什么问题的。我是用的16块钱的小码表改装的，也就是享誉海内外的“顺东神表”，反应速度是硬伤，不过稳定下来还是比较准的。
  
       下面介绍轮径的计算方法：

设轮胎周长为c毫米，踏频为n(任意数)
n*c毫米*60分钟=n公里/小时
把n公里换算成毫米
nc*60=10000000n
60c=1000000
c=16666.667(毫米)

      由于码表的轮径数据只能输入四位数，所以四舍五入得1667，比计算值少了一个数量级，因此码表示数*10才是真实踏频。与理论值的误差远小于码表自身的误差，可以忽略不计了。
      至此，码表成功改装踏频表。
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       最后，根据咱们协会的实际情况，对码表的使用提一点建议：
       码表这东西说有用也有用，说没用也没用。平时拉练的话，速度在15左右，里程不过几十公里，大队骑行速度也很稳定，码表的作用不大，当然前骑除外。自己骑车的时候，有块码表还是挺方便的，能及时了解自己的车速和里程，对体能分配和人身安全都有好处。其实骑车久了以后，通过档位和踏频，或者是风速，就能了解到自己当前的速度，骑得越久感觉的越准，甚至可以在上下一公里以内。
      码表还一个作用是记录里程。首先是可以知道自己每次出去骑了多远，更重要的是可以知道自己半年或者一年一共骑了多远。看着码表上数字，是很难相信自己可以骑这么远的，那种成就感也是不言而喻的。
      但是建议大家本着实用的原则选择码表。码表下到十几块，上到带坡度、海拔、心率甚至GPS的几千块钱，对于咱们来说其实差别并不大。我一直用的16块钱的顺东神表，拉练远征一直用着，除了换过一次电池，也没出现过任何问题。测速我感觉也比较准，其实我也不知道我真实速度有多少，也就不能说有多少误差，任何码表都会有误差，测出来的都不是真实速度。要说问题，也就是在时速过50公里/小时的时候示数会跳，也就是突然跳到25或者17，然后又跳回来，其实就是感应器反应不过来了，把两圈或者三圈并作一圈来计速了。其实这根本没什么影响，试想你能有多少时间在50公里以上的速度骑车，就算速度超过50，你还有精力去看码表么。所以说码表是个实用的东西，我们选择码表也要本着实用的原则。如果你确实喜欢骑车，而且确实具备了一定的骑行水平，那么你可以去选择更高档的码表来满足你的需要。如果你还不知道什么是踏频，那么带踏频功能的码表对你来说就是十分多余了。这时候，你就可以考虑一下自己改装一个踏频表看着玩玩了。

      最后，水一个，附一张刷成安卓系统的码表。



（本文部分内容转自云南自行车友网《码表的原理与安装校准以及改踏频计》）

方骏

牛老湿考完了，又可以搞理论研究了。。
啥时候给我改一个踏频表

张震

顶牛老师！

南校-解文龙

n*c毫米*60分钟=n公里/小时   
两个n怎么搞的？

郑迪文

NBNB   不过  还没安码表的默默路过

牛仁旭

回复 4# 南校-解文龙


    用词不太准确，已经修改。
这个n是指的踏频。既然是踏频表，那么踏蹬一圈就相当于轮子转一圈，踏频表的示数就是踏频n，由此可以计算出轮径应该设置为16667。但是码表只能输入四位数，所以把轮径设为1667，码表的示数乘以10就是真实踏频了。

旺旺

我擦，谁用的我的账号
尼玛知道我账号的没几个啊
回复 11# 张旭

sduliuzc

协会需要这样的人才，国家需要这样的人才啊。。。牛

郑宇

原来不全是你写的。。。但还是好强悍的赶脚:onion18

牛仁旭

回复 9# 郑宇


    其实没什么。原文写的比较啰嗦的地方我就重新写了，原理那块讲的还可以，也就没有必要重新写了。
    如果只是单纯的研究原理，那没多少实际意义。多了解一些东西，然后结合协会和自身的具体情况为我所用，这才是最终目的。

张旭

回复 7# 夏天的记忆


    旺旺这是咋了！！！

景行仰者

羡慕牛老湿考完试后的闲暇啊。。。

顶一下牛老湿。。。
有时间慢慢看。。顺便我也研究一下。。。

百川堂主

哦，说到原理，曾经也设想过一种与碟刹夹器结合的光电检测对管，借助碟片作为码盘，将线管内芯和外金属壳作为导线的精确码表方案。精确到1/N圈（N=碟片孔数），而且免导线……只是电子技术严重滞后，不了了之

牛仁旭

回复 13# 百川堂主


    想法很有创意，但是操作起来难度太大。如果真的做成的话，换线、换线管、调刹车都会受到影响，而且碟片的孔数不一，孔也未必均匀，加上线芯和金属外管的各种电阻和干扰，我觉得这个码表很难准确示数。

百川堂主

回复  百川堂主


    想法很有创意，但是操作起来难度太大。如果真的做成的话，换线、换线管、调刹车都 ...
牛仁旭 发表于 2012-12-27 19:14

线可以外接嘛，碟片要求严格点就是了