Valider le bon fonctionnement d’un capteur de puissance

Après avoir testé le PowerTap G3 puis les Garmin Vector, je suis en ce moment en pleine rédaction du test des Keo Power Bluetooth Smart, développées conjointement entre Polar et Look. Et durant ce test, j’ai constaté de petites différences de mesure entre mes différents capteurs de puissance. J’ai donc voulu valider le fonctionnement de chacun d’eux. avant d’aller plus loin, afin d’être sûr que je n’avais pas un problème de précision sur l’un d’eux.

810_vector_webAfin de valider la précision d’un capteur de puissance, on effectue un test de charge statique. La procédure varie légèrement d’un capteur à l’autre, mais dans les grandes lignes, le protocole de base est le même: on applique une force connue sur le capteur de puissance, et on compare la force appliquée et la force mesurée par le capteur. Dans l’idéal, les deux données devraient être identiques, ou tout du moins dans la zone de précision annoncée par le fabricant du capteur.

L’environnement de test

Pour une demi journée, mon appart s’est transformé en un banc d’essai de capteur de puissance improvisé. J’ai installé mon home trainer sur ma table, afin d’assurer d’avoir de l’espace pour appliquer le poids nécessaire au test sur les pédales, et la roue avant du vélo reposait sur un tabouret exactement à la même hauteur que la roue arrière. Voici à quoi que tout ressemble:

lab_web

Pour appliquer la force connue sur les pédales, j’ai utilisé deux charges d’haltères de 10kg chacune.

poids_web

Dans tous les cas, j’ai scrupuleusement respecté les consignes de montage, les couples de serrage des pédales ont été vérifiés avec un clé dynamométrique, les capteurs étaient à la température de l’environnement de test depuis plusieurs heures et l’étalonnage sur les compteurs a été effectué avant chaque mesure. Le PowerTap était mesuré par ma 920XT, les Vector par le Edge 810 et les Keo Power par la V800.

Le protocole de test pour le PowerTap G3

Je n’ai rien inventé dans les protocoles de tests, et j’ai simplement suivi ce qui est décrit sur cette page web, qui fournit surtout le formulaire web pour le calcul de force en bas de page.

La procédure pour le Powertap est très simple:

1. Étalonner le capteur avec l’appareil Garmin qui fera la mesure (en l’occurrence mon Edge 810). L’étalonnage affiche la force mesurée. A vide, elle doit être de 0.00:

Test de capteurs de puissance

2. Appliquer la charge sur une des pédales, puis amener la manivelle parallèle au sol en tournant lentement la roue arrière:

Test de capteurs de puissance

3. Lire la valeur la valeur de couple la plus élevée sur le compteur (attendre toutefois quelques secondes pour que cette valeur se stabilise).

Test de capteurs de puissance

Note: la photo ci-dessus a été prise lors du calibrage des Vector, et non du PowerTap, d’où la différence entre cette donnée et celle entrée dans le formulaire ci-dessous.

4. Enfin, comme le PowerTap est situé dans le moyeux de la roue, ont une influence sur la donnée mesurée: le poids appliqué sur la pédale, la longueur de la manivelle, la taille du plateau du pédalier et la taille du pignon utilisé sur la cassette. Pour faciliter le calcul, la page donnée en lien ci-dessus propose un formulaire web pour le faire à votre place. Voici ce formulaire avec toutes mes données:

Calcul PowerTap

Si tous les éléments sont absolument exacts, mon PowerTap a une précision de 1.579%. Tous les éléments sont effectivement exacts excepté le poids, puisque je n’ai pas vérifié précisément le poids de ma fonte. Mais en ce qui me concerne, une précision inférieure à 2% de chacun de mes capteurs pour mes tests me convient.

Le protocole de test des Garmin Vector

Le protocole de test pour les Garmin Vector est très proche de celui du PowerTap. La seule vraie différence est qu’il faut répéter l’opération pour chacune des pédales (sauf pour les utilisateurs des Vector S).

La procédure documentée par Garmin est disponible ici. Après avoir accroché mon poids sur chacune des pédales, et grâce à la formule de la procédure, place aux savants calculs:

Test de capteurs de puissance

J’obtiens les valeurs suivantes:

 Pédale gauchePédale droite
Mesure34.5634.53
Valeur attendue33.8433.84
Précision2.12%2.03%

La précision est moindre que pour le PowerTap…  Mais globalement, au vu de la variation possible de mon poids de référence, la précision me semble encore acceptable.

Et les Look Keo Power ?

Pour l’heure, il n’existe pas de procédure chez Look/Polar pour les Keo Power. Mais avec 2 capteurs vérifiés sur 3, mes tests peuvent commencer.

Je suis actuellement en contact avec Look et Polar pour savoir si ils ont prévu une procédure identique pour valider le bon fonctionnement des Keo Power.

Comparaison des capteurs: le test pratique

Un calibrage statique est une chose, mais la mesure de puissance en dynamique en est une autre. Il y a en effet bien des facteurs qui participent à la mesure de la puissance, et la mesure de la force n’en est qu’une. Les algorithmes qui calculent le résultat final doivent prendre en compte d’autres facteurs comme la cadence (et encore l’angle de la pédale au moment de la mesure pour le capteurs comme les Vector ou les Keo Power).

Il m’est impossible de faire des tests avec les trois capteurs en même temps sur le vélo, puisque je ne peux pas monter qu’une seule pédale Vector (alors qu’il est possible de ne monter qu’une seule Keo Power par contre). J’ai donc utilisé le PowerTap comme référentiel, puis effectué une mesure avec les Vector, et une autre avec les Keo Power.

PowerTap G3 vs Garmin Vector

Voici un échantillon de mesure du test de ces deux capteurs de puissance, sous forme graphique:

PowerTap G3 vs Garmin Vector

Les données moyenne étaient les suivantes:

PowerTap G3Garmin VectorEcart en wattsEcarts en %
160.983166.0105.0273.12%

PowerTap G3 vs Look Keo Power Bluetooth

Même type de mesure, quelques minutes après le test ci-dessus. Bien sûr, l’étalonnage des deux capteurs a été refait:

PowerTap G3 vs Keo Power Bluetooth

Les données moyennes étaient les suivantes:

PowerTap G3Keo Power BLEEcart en wattsEcart en %
149.915147.8372.0771.40%

Conclusions

Avec ces tests, j’ai pu constater que les trois capteurs de puissance testés ici étaient très proches en terme de résultats, mais qu’au cours de l’utilisation, je pouvais constater qu’en valeur instantanées les données pouvaient diverger beaucoup, particulièrement sur le PowerTap. Ce qui tend à penser qu’un affichage « lissé » sur quelques secondes (les compteurs Garmin par exemple permettent d’afficher la moyenne sur les 3 dernières secondes) pouvait être bien plus confortable que la donnée instantanée qui pouvait fortement fluctuer.

En ce qui me concerne, le fait qu’il y ait un écart de mesure entre un capteur et un autre me semble incontournable, le fait le plus important étant que cet écart soit stable. En effet, rares seront les personnes qui auront besoin dans leur entrainement d’une valeur en watts absolument exacte, mais par contre, elle auront besoin que la mesure soit constante d’un entrainement à l’autre tout au long de la saison, afin de pouvoir comparer leur performance.

Enfin, ce billet a pour origine le simple fait que je voulais m’assurer qu’il n’y avait pas 10% d’écart de mesure entre mes 3 capteurs, ce qu’il semble avoir pu démontrer. Pour une analyse plus précise des performances des capteurs de puissance disponibles sur le marché, il y a des études bien plus sérieuses qui ont été publiées par des organismes aux moyens techniques bien plus avancés que les miens sur le net…

Rendez-vous bientôt avec deux autres billets concernant la puissance cycliste: premièrement le détail des nouvelles métriques de Garmin par rapport à la mesure de puissance sur les Vector, et un test détaillé des Keo Power Bluetooth avec la Polar V800.

Enfin, pour les personnes qui sont intéressées, un fichier contenant toutes les données détaillées des tests publiés dans ce billet (fichiers TCX et feuille de calcul Libreoffice) peut être téléchargé.

5 commentaires pour “Valider le bon fonctionnement d’un capteur de puissance

  1. il serait intéressant de comparer ces capteurs au CAPTEUR DE PUISSANCE IBIKE NEWTON + dont le prix est 2 fois moins cher que ses concurents.
    Merci pour les tests
    Denis

    1. Bonsoir,

      Personnellement, je reste très sceptique quand à tous ces soit-disant capteurs qui en réalité « estiment » la puissance développée. Pour moi, on parle de capteur quand un appareil mesure la donnée, et non quand il l’estime.

      Je considère que si le budget est un problème, soit on se dirige vers un capteur de puissance qui ne mesure la puissance que sur une jambe, comme les cpateurs Garmin Vector S, Stages ou Look Keo Power Essential.

      De plus, on voit arriver des « capteurs » de puissance en course à pied sur le marché, mais pour l’instant, un seul produit est à mon avis digne d’intérêt car il effectue vraiment une mesure dans la semelle intérieure des chaussures. Les autres ne sont rien d’autre que des accéléromètres avec des algorithmes complexes pour donner une nouvelle donnée à afficher sur la montre…

      Je suis en train de préparer une série de billets sur les données que nous accumulons au fil de nos entrainements, comment les analyser et les traiter pour planifier son entrainement. Et le premier de la série concerne la fiabilité des informations que nous utilisons, ou j’expose plus en détail la différence entre estimation et mesure….

      Sportivement.

  2. Bonjour Greg. Très intéressants ces reviews… J’utilise pour ma part les Garmin Vector2 mais constate régulièrement des différences parfois significatives entre les mesures prise par mon Edge 800 et celles de ma Fenix3… Pourtant les 2 devices sont réétalonnés avant chaque sortie (couple 0.00)… Sur base de ton expérience je me demandais si tu pouvais avoir une idée de l’origine de cet écart? Merci d’avance.

    1. La piste la plus probable et l’étalonnage automatique activé sur l’un des appareils et pas sur l’autre. Qu’entends-tu par « différences parfois significatives » ? Quelques watts ou plus de 5% d’écart ?

  3. Bonjour,

    Pouvez-vous indiquer le site où il est possible de faire le calcul théorique du couple appliqué ? Ou alors donner la formule utilisée ?

    J’ai fait la manipulation pour vérifier le bon fonctionnement de mon capteur mais il me manque les valeurs théoriques…

    Merci d’avance !

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