di 03 apr, 2018 00:31
In een recent topic over Velg vervangen kwam ook even het meten van spaakspanningen met een smartphone app ter sprake. Ik heb daar nu enkele dagen ervaring mee opgedaan. Deze ervaringen zijn niet alleen van belang voor het vervangen van velgen. Ook bij het bouwen of richten van een wiel zou zo'n meter handig zijn, als hij goed werkt. Daarom dit aparte topic. Ik hoop dat er anderen zijn die er ook mee geëxperimenteerd hebben en hun ervaringen toevoegen.
Het helpt als je weet wat je precies meet en welke factoren daarop van invloed zijn. De app meet de frequentie van het geluid dat geproduceerd wordt als je een opgespannen spaak aantikt. Deze frekwentie hangt af van de spaakspanning, maar ook van de lengte en van het gewicht per lengte-eenheid volgens een formule die heet naar de Franse monnik Marin Mersenne. Mersenne deed rond 1630 onderzoek naar de toonhoogte van snaarinstrumenten dat hij publiceerde in een beroemd boek l'Harmonie Universelle.
In onderstaand plaatje is de snaar ingeklemd in punt A, loopt over de steunpunten B en C via een 'wrijvingsloze' pullie naar een massa W die met een kracht F aan de snaar trekt.
Bij de spaakspanningsmeting gaat het om het verband tussen de trillingsfrekwentie f en de 'spaakspanning', dus de kracht (in N of kgf) waarmee aan de spaak getrokken wordt. Belangrijk is dat de lengte L tussen de twee oplegpunten B en C sterk meespeelt. In de massa per lengte-eenheid zit nog de dikte en het soortelijk gewicht van het spaakmateriaal.
De app Spoke Tension Gauge voor een iPhone is te koop voor €5,49 , erg goedkoop in vergelijking met een klassieke spaakspanningsmeter zoals die van Park Tools (ca. €75). De formule zit al in de app geprogrammeerd. Je geeft de vrije lengte, de spaakdiameter en de materiaalsoort op en dan berekent de app uit het geluidsspectrum direct de spaakspanning in kgf (1 kgf = 10N).
Bij het testen kreeg ik al snel in de gaten dat je moet werken in een stille ruimte. Ook het aantikken van de spaak vraagt wat oefening. Ik begon met mijn vingernagels, maar de steel van een tandenborstel bleek een betere klepel. Het helpt ook als je de microfoon van de iphone van dichtbij naar de spaak gericht houdt. Al snel kom je dan handen tekort, waarvoor een flexibele arm een oplossing biedt.
Mijn eerste metingen heb ik gedaan aan een een radiaal gespaakt wiel, het Campagnolo Proton voorwiel van mijn racefiets (22 spaken, 1,5 mm diameter). Ik rijd er al minstens 15 jaar probleemloos mee. Nog nooit een gebroken spaak gehad en altijd perfect recht gebleven ondanks flinke klappen op snelle afdalingen op beroerd asfalt. Daarom nog nooit de spaakspanning gemeten. Ik schrok toen ik de spaakspanningen van de Park Tools TM-1 meter zag. Waarden varieerden tussen 50 en 90 kgf, terwijl 100 kgf een soort streefwaarde zou moeten zijn! Voor een vergelijking van twee meters is zo'n brede variatie een voordeel. Je kunt zowel de gevoeligheid als de stabiliteit en de lineariteit zien. Eerst het resultaat :
De grafiek laat een goede overeenstemming zien. Elke spaak is twee keer gemeten met de Park Tools TM-1 en twee keer met de app. Daaruit kun je ook iets zeggen over de herhalingsnauwkeurigheid van elke meter. Die lijkt voor de app nog iets beter dan voor de Park Tools. Dat heeft te maken met de afleesbaarheid van de TM-1: één schaalstap is van de orde 4 kgf. Maar het is moeilijker om met de app een stabiele waarde te krijgen. Ik vind de resolutie van de Park Tools goed genoeg en de meting kan bijna niet fout gaan. De meting met de app vraagt meer vaardigheid en gevoel voor wat zinnige uitkomsten zijn.
Mijn tweede wiel was een Shimano WH-65 26" MTB voorwiel voor schijfremmen (24 spaken ; 1,8 mm diameter). Zo'n wiel heeft vanwege de schijfremmen altijd gekruisde spaken, maar in dit wiel drukken de spaken op de kruisingen niet tegen elkaar. De spaakspanningen aan de remschijfkant zijn hoger. Ook bij dit wiel zijn de spaakspanningen sterk uiteengelopen, wel een factor 2, terwijl het wiel wel recht is gebleven. Dat geeft aan dat het zin heeft om ook kaarsrechte wielen regelmatig te controleren en bij te stellen. Verwacht niet dat dat bij een winterbeurt van een fietsenmaker gebeurt. De overeenstemming tussen de twee metingen is wat minder mooi, maar nog steeds goed genoeg.
Nu een wiel met gekruiste spaken (kruis-3) die bij de derde kruising wél op elkaar liggen, een Bontrager 29" MTB voorwiel voor schijfremmen (28 spaaks ; 1,8 mm diameter). Ook hier laat de Park Tools meting grote verschillen zien, van 50 tot 90 kgf. Voor de berekening van de app heb ik lengte van de spaak tussen nippel en de derde kruising ingevoerd (22 cm). Ik heb elke spaak ongeveer in het midden van het vrije deel aangetikt. Het tikje was steeds in de richting waarin de aangetikte spaak bovenop de andere spaak ligt. De app meting geeft erg wisselende uitkomsten die ook slecht met die van de Park Tools meter overeenkomen. Het lijkt ook dat de strooiing van de app groter wordt bij hogere spanningen.
Wat er gebeurt is dat bij het aantikken van één spaak de andere spaak mee gaat trillen. De resonantie is veel minder sterk en de meter heeft moeite om de piekwaarde vast te stellen. Met een vinger drukken op het kruispunt of met de hand de andere spaak vastpakken, leidde ook niet tot meer constante uitkomsten. Je voelt met die vinger dat er een groter geheel meetrilt dan alleen die ene spaak tussen de nippel en het kruispunt.
Ik weet natuurlijk niet zeker wat de app doet om uit het microfoonsignaal de resonantiefrekwentie van de spaak te meten. De help-funktie is daar ook niet heel helder over. Ik vermoed dat het geluidsspectrum, dat op het schermbeeld te zien is, enkele keren per seconde gescand wordt om de frekwentie van de hoogste piek vast te stellen. Bij omgevingsgeluid zie je die sterkste piek (apart kleurtje op het display) voortdurend heen en weer dansen. Na het aantikken zie je nieuwe, sterke pieken verschijnen. Als zo'n sterke piek gedurende een paar seconden op zijn plaats blijft, geldt dat als een signifikant signaal en wordt een spaakspanning opnieuw berekend. Als de piek erg breed is, krijg je geen bevestiging van een betrouwbare meting.
Ik heb natuurlijk op internet gezocht naar ervaringen van anderen, maar ik vond weinig, in ieder geval geen kwantitatieve vergelijking met een tweede meter zoals ik hierboven heb gedaan. Het meest in de buurt van mijn eigen ervaring komt dit verslag. De schrijver is iets minder negatief, maar presenteert nauwelijks kwantitatieve resulaten.
Mijn ervaringen komen nog het beste overeen met die van de befaamde Jobst Brandt. Hij heeft kennelijk al in de vorige eeuw serieus naar 'spoke tuning by pitch' gekeken en geconcludeerd dat op elkaar liggende spaken funest zijn voor de toepasbaarheid.
Na deze metingen ben ik ook heel skeptisch over wielbouwers die zeggen dat ze de spaakspanning 'op gehoor' kunnen afregelen. Het menselijk gehoor heeft wonderbaarlijk capaciteiten, zoals dat je in een luidruchtige omgeving toch individuele stemmen kunt herkennen, zelfs al je met de rug naar de spreker staat. Dat zijn subtiliteiten die een geprogrammeerde spektrum-analysator waarschijnlijk nooit bereikt. Maar door het probleem van het versmeren en versmelten van resonanties is er m.i. geen zinnige meting mogelijk
Het helpt als je weet wat je precies meet en welke factoren daarop van invloed zijn. De app meet de frequentie van het geluid dat geproduceerd wordt als je een opgespannen spaak aantikt. Deze frekwentie hangt af van de spaakspanning, maar ook van de lengte en van het gewicht per lengte-eenheid volgens een formule die heet naar de Franse monnik Marin Mersenne. Mersenne deed rond 1630 onderzoek naar de toonhoogte van snaarinstrumenten dat hij publiceerde in een beroemd boek l'Harmonie Universelle.
In onderstaand plaatje is de snaar ingeklemd in punt A, loopt over de steunpunten B en C via een 'wrijvingsloze' pullie naar een massa W die met een kracht F aan de snaar trekt.
Bij de spaakspanningsmeting gaat het om het verband tussen de trillingsfrekwentie f en de 'spaakspanning', dus de kracht (in N of kgf) waarmee aan de spaak getrokken wordt. Belangrijk is dat de lengte L tussen de twee oplegpunten B en C sterk meespeelt. In de massa per lengte-eenheid zit nog de dikte en het soortelijk gewicht van het spaakmateriaal.
De app Spoke Tension Gauge voor een iPhone is te koop voor €5,49 , erg goedkoop in vergelijking met een klassieke spaakspanningsmeter zoals die van Park Tools (ca. €75). De formule zit al in de app geprogrammeerd. Je geeft de vrije lengte, de spaakdiameter en de materiaalsoort op en dan berekent de app uit het geluidsspectrum direct de spaakspanning in kgf (1 kgf = 10N).
Bij het testen kreeg ik al snel in de gaten dat je moet werken in een stille ruimte. Ook het aantikken van de spaak vraagt wat oefening. Ik begon met mijn vingernagels, maar de steel van een tandenborstel bleek een betere klepel. Het helpt ook als je de microfoon van de iphone van dichtbij naar de spaak gericht houdt. Al snel kom je dan handen tekort, waarvoor een flexibele arm een oplossing biedt.
Mijn eerste metingen heb ik gedaan aan een een radiaal gespaakt wiel, het Campagnolo Proton voorwiel van mijn racefiets (22 spaken, 1,5 mm diameter). Ik rijd er al minstens 15 jaar probleemloos mee. Nog nooit een gebroken spaak gehad en altijd perfect recht gebleven ondanks flinke klappen op snelle afdalingen op beroerd asfalt. Daarom nog nooit de spaakspanning gemeten. Ik schrok toen ik de spaakspanningen van de Park Tools TM-1 meter zag. Waarden varieerden tussen 50 en 90 kgf, terwijl 100 kgf een soort streefwaarde zou moeten zijn! Voor een vergelijking van twee meters is zo'n brede variatie een voordeel. Je kunt zowel de gevoeligheid als de stabiliteit en de lineariteit zien. Eerst het resultaat :
De grafiek laat een goede overeenstemming zien. Elke spaak is twee keer gemeten met de Park Tools TM-1 en twee keer met de app. Daaruit kun je ook iets zeggen over de herhalingsnauwkeurigheid van elke meter. Die lijkt voor de app nog iets beter dan voor de Park Tools. Dat heeft te maken met de afleesbaarheid van de TM-1: één schaalstap is van de orde 4 kgf. Maar het is moeilijker om met de app een stabiele waarde te krijgen. Ik vind de resolutie van de Park Tools goed genoeg en de meting kan bijna niet fout gaan. De meting met de app vraagt meer vaardigheid en gevoel voor wat zinnige uitkomsten zijn.
Mijn tweede wiel was een Shimano WH-65 26" MTB voorwiel voor schijfremmen (24 spaken ; 1,8 mm diameter). Zo'n wiel heeft vanwege de schijfremmen altijd gekruisde spaken, maar in dit wiel drukken de spaken op de kruisingen niet tegen elkaar. De spaakspanningen aan de remschijfkant zijn hoger. Ook bij dit wiel zijn de spaakspanningen sterk uiteengelopen, wel een factor 2, terwijl het wiel wel recht is gebleven. Dat geeft aan dat het zin heeft om ook kaarsrechte wielen regelmatig te controleren en bij te stellen. Verwacht niet dat dat bij een winterbeurt van een fietsenmaker gebeurt. De overeenstemming tussen de twee metingen is wat minder mooi, maar nog steeds goed genoeg.
Nu een wiel met gekruiste spaken (kruis-3) die bij de derde kruising wél op elkaar liggen, een Bontrager 29" MTB voorwiel voor schijfremmen (28 spaaks ; 1,8 mm diameter). Ook hier laat de Park Tools meting grote verschillen zien, van 50 tot 90 kgf. Voor de berekening van de app heb ik lengte van de spaak tussen nippel en de derde kruising ingevoerd (22 cm). Ik heb elke spaak ongeveer in het midden van het vrije deel aangetikt. Het tikje was steeds in de richting waarin de aangetikte spaak bovenop de andere spaak ligt. De app meting geeft erg wisselende uitkomsten die ook slecht met die van de Park Tools meter overeenkomen. Het lijkt ook dat de strooiing van de app groter wordt bij hogere spanningen.
Wat er gebeurt is dat bij het aantikken van één spaak de andere spaak mee gaat trillen. De resonantie is veel minder sterk en de meter heeft moeite om de piekwaarde vast te stellen. Met een vinger drukken op het kruispunt of met de hand de andere spaak vastpakken, leidde ook niet tot meer constante uitkomsten. Je voelt met die vinger dat er een groter geheel meetrilt dan alleen die ene spaak tussen de nippel en het kruispunt.
Ik weet natuurlijk niet zeker wat de app doet om uit het microfoonsignaal de resonantiefrekwentie van de spaak te meten. De help-funktie is daar ook niet heel helder over. Ik vermoed dat het geluidsspectrum, dat op het schermbeeld te zien is, enkele keren per seconde gescand wordt om de frekwentie van de hoogste piek vast te stellen. Bij omgevingsgeluid zie je die sterkste piek (apart kleurtje op het display) voortdurend heen en weer dansen. Na het aantikken zie je nieuwe, sterke pieken verschijnen. Als zo'n sterke piek gedurende een paar seconden op zijn plaats blijft, geldt dat als een signifikant signaal en wordt een spaakspanning opnieuw berekend. Als de piek erg breed is, krijg je geen bevestiging van een betrouwbare meting.
Ik heb natuurlijk op internet gezocht naar ervaringen van anderen, maar ik vond weinig, in ieder geval geen kwantitatieve vergelijking met een tweede meter zoals ik hierboven heb gedaan. Het meest in de buurt van mijn eigen ervaring komt dit verslag. De schrijver is iets minder negatief, maar presenteert nauwelijks kwantitatieve resulaten.
Mijn ervaringen komen nog het beste overeen met die van de befaamde Jobst Brandt. Hij heeft kennelijk al in de vorige eeuw serieus naar 'spoke tuning by pitch' gekeken en geconcludeerd dat op elkaar liggende spaken funest zijn voor de toepasbaarheid.
Na deze metingen ben ik ook heel skeptisch over wielbouwers die zeggen dat ze de spaakspanning 'op gehoor' kunnen afregelen. Het menselijk gehoor heeft wonderbaarlijk capaciteiten, zoals dat je in een luidruchtige omgeving toch individuele stemmen kunt herkennen, zelfs al je met de rug naar de spreker staat. Dat zijn subtiliteiten die een geprogrammeerde spektrum-analysator waarschijnlijk nooit bereikt. Maar door het probleem van het versmeren en versmelten van resonanties is er m.i. geen zinnige meting mogelijk
