Pioneer Powermeter SGY-PM910H

Pioneer Powermeter SGY-PM910H

23.08.15 07:33 47.784Text: Reinhard HörmannFotos: Erwin HaidenDer Elektronik Konzern Pioneer versucht mit einer Innovation - nämlich mittels 360° Messung der auftretenden Trittkräfte -, die Zukunft der Leistungsmessung auf dem Rad neu zu definieren. 23.08.15 07:33 47.871

Pioneer Powermeter SGY-PM910H

23.08.15 07:33 47.87146 Kommentare Reinhard Hörmann Erwin HaidenDer Elektronik Konzern Pioneer versucht mit einer Innovation - nämlich mittels 360° Messung der auftretenden Trittkräfte -, die Zukunft der Leistungsmessung auf dem Rad neu zu definieren. 23.08.15 07:33 47.871

Von ersten Testergebnissen zeigte sich die (Fach-)Medienwelt, ob der neuen Trainingsmöglichkeiten, tief beeindruckt. Eines blieben bisher aber sowohl die Journalisten, als auch Pioneer selbst schuldig: schlüssige Antworten auf Fragen, die sich gerade aufgrund dieser neuen Form der Leistungsmessung auftun …

Zuerst die schlechte Nachricht: Um zu verstehen, worum es bei dieser neuartigen 360°-Messung der Trittkräfte (in Serienproduktion) geht, braucht es ein Mindestmaß an theoretischem Wissen. Das kann ich dem werten Leser nicht ersparen - es tut mir leid, sogar aufrichtig leid.

Der Tretzyklus von Radsportlern ist ein ewiges Thema. Vom runden Tritt, von Souplesse und von Effektivität ist da die Rede. Biomechaniker machten schon vor längerer Zeit darauf aufmerksam, dass es sich beim sogenannten „Runden Tritt“ um eine Legende handelt. Die menschliche Physiologie ist, grob gesagt, nicht dafür geeignet, über den gesamten Tretzyklus annähernd gleiche Vortriebskräfte zu erzeugen.
Bei der Auswahl der „talentierten“ Radfahrer durch diverse Trainer wurde deshalb im Wesentlichen auf die möglichst hohe Trittfrequenz geachtet, zu der ein junger Radfahrer im Stande war. Wer zu langsam in die Pedale trat, galt schlicht als nicht talentiert genug. Eine hohe Trittfrequenz gepaart mit einem „geschmeidigen“ Bewegungsablauf war Ziel unzähliger Trainingsstunden.
Das Problem dabei ist jedoch, dass es für einen Beobachter von außen schier unmöglich ist, die Pedalkraftkinetik des jeweiligen Sportlers richtig einzuschätzen, weil sie nicht sichtbar ist. Und bisher war sie auch auf herkömmlichen Rennrädern nicht messbar.

Der Tretzyklus

Detailansicht

Stellt man sich nun ein analoges Uhrenblatt vor, so kann man den Tretzyklus in vier Sektoren einteilen.

Der Sektor um den oberen Totpunkt (vor und nach 12 Uhr) ist die Schubphase. Es folgt der Sektor zwei (vor und nach 3 Uhr) welcher in die Druckphase geht, danach Sektor drei (um den unteren Totpunkt, vor und nach 6 Uhr) die Zugphase und schließlich Sektor vier, der in die Hubphase führt (vor und nach 9 Uhr).

Die wirkenden Kräfte

Detailansicht

Der Vortrieb wird beim Radsport ausschließlich durch tangential auf die Kurbel wirkende Kräfte erzeugt. Die höchsten, positiven Tangentialkräfte entstehen während der Druckphase. Negative Tangentialkräfte entstehen hingegen in der Hubphase, wenn das Bein nicht völlig entlastet bzw. nicht aktiv angehoben wird.
In einem solchen Fall wirkt das Bein in der Hubphase also mehr oder weniger stark gegen das Bein in der Druckphase.

Radialkräfte wirken in Richtung der Achse bzw. des Tretlagers und bewirken keinen Vortrieb, sind somit als Verluste zu verbuchen und werden in letzter Instanz in Wärme umgesetzt.

Axialkräfte (wirken entlang der Achse, so, als wollte man das Lager aus dem Rahmen ziehen) treten beim sehr zweidimensionalen Bewegungsvorgang des Tretens im Verhältnis zu den beiden zuvor genannten Kraftkomponenten in einem sehr geringen Maß auf und können somit für diese Messung vernachlässigt werden.

In der Realität wirkt auf die Kurbel während des Tretzyklus eine Kombination dieser Kräfte (Für alle, die es ganz genau wissen wollen: Kräfteparallelogramm) . Werden diese Kräfte in's Verhältnis gesetzt, lässt sich dadurch eine Effizienz berechnen.

Ein Beispiel:
Steht die Kurbel auf der 6 Uhr Position und der Fahrer stellt sich exakt im Lot auf das Pedal, wird sich die Kurbel nicht zu drehen anfangen. Was ist passiert? Durch das Körpergewicht des Fahrers wirkt rein nur eine radiale und keine tangentiale Kraft, die eine Rotation bewirken kann, auf die Kurbel -> Effizienz 0% (nix dreht sich)

Steht jedoch die Kurbel auf der 3 Uhr Position, sprich parallel zum Boden, und der Fahrer bringt sein Körpergewicht zum Einsatz, wird sich die Kurbel ziemlich rasch in Bewegung setzen. In diesem Fall wirkt sein Körpergewicht rein tangential auf die Kurbel und diese wird somit vollständig in Vortrieb umgesetzt -> Effizienz 100%

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Die Messtechnik

Detailansicht

Hier hat sich Pioneer tatsächlich etwas Neues einfallen lassen. Mittels herkömmlichen, wie bei anderen Powermetern auch üblichen, Dehnmessstreifen wird in zwölf 30° Schritten (pro Bein und Kurbelumdrehung) die Verformung des Materials durch hochempfindliche Sensoren erfasst. So ist es möglich, dass tangential zur Kurbel wirkende, wie auch radial in Richtung des Kurbelarms wirkende Kräfte gemessen und unterschieden werden können.

Diese Kräfte werden sowohl beim Training/Rennen in Echtzeit am Monitor grafisch dargestellt, wie auch durch die bereitgestellte Software zur Auswertung am PC.

Die große Innovation ist also, dass für jedes Bein separat der gesamte Tretzyklus grafisch dargestellt werden kann. Diese genaue Erkenntnis der eigenen Trettechnik soll es nun möglich machen, Schwächen im Zyklus sofort zu erkennen und in Folge noch während des Trainings auszumerzen.

Die Montage

Schauplatz: Mallorca, Hotel Iberostar - Play de Muro, Zimmer 666 – 10 Tage Testcamp!
„Go!“ kam der Befehl meines Zimmerkollegen NoPain. Ich drückte mehr oder minder gelangweilt auf die Starttaste der Stoppuhr und legte mich zurück auf mein bequemes Bett. Während ich durch diverse Radsportmagazine blätterte, anstatt ihm wie gefordert die Montageanleitungen vorzulesen, versuchte sich Martin, mangels meiner Hilfsbereitschaft, mit eigener Logik am Installationsprozess des Pioneer PM.
Dazu ist zu sagen, dass derzeit nur Shimano Kurbeln (Ultegra u. Dura Ace) mit dem PM kompatibel sind. Kurbeln, die man bereits besitzt, kann man nachrüsten, oder man kauft gleich alles in einem Paket.

Eine erste kleine Hürde beim Einbau ist der Sensor, denn zwischen linker Kettenstrebe und linker Kurbel muss 9 mm Platz sein, ansonsten streift der Sensor am Rahmen. Bei unserem Testrad ging sich das nur sehr knapp aus, aber es ging sich aus. Bevor man also den Pioneer bestellt, sollte man abchecken, ob das Teil auch zum Rahmen passt.
Auch die Montage der zwei erforderlichen Magneten ist etwas für geschicktere Finger. Der erste Versuch, den Powermeter dann zum Laufen zu bringen, scheiterte; irgendwann dazwischen entschied ich mich doch, mit mehr Aufmerksamkeit und Hilfsbereitschaft beim Nyx-Boss zu punkten, man weiß ja nie…
Nach genauerem Studium der vorgeschriebenen Schritte im Manual ging das Ganze viel flüssiger von der Hand. Endlich leuchtete die Diode grün. Wir waren nach 56 min, 32 sek. fertig. Also NoPain war fertig. Vermutlich ist der Einbau auch in knapp einer halben Stunde möglich; jedenfalls ist es unbedingt erforderlich, sich genau an das Handbuch zu halten.

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Nach der Kalibrierung ging es an die Temperaturkompensation. Das erste Mal wurde diese von uns bei Zimmertemperatur durchgeführt, danach musste während der Fahrt im Freien immer wieder gestoppt werden, um das Gerät erneut zu „Nullen“. Je unterschiedlicher die gemessenen Temperaturen sind und je mehr Messpunkte man setzt, umso genauer arbeitet in Folge das Messsystem.
Den Strom für die Messkurbel liefert eine der üblichen CR 2032 Batterien. Laut Hersteller sind damit bis zu 180 Betriebsstunden möglich.

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Der Monitor

Detailansicht

Obwohl der Pioneer ANT+ kompatibel ist, benötigt man für die Anzeige der Effizienz und der grafischen Darstellung des Tretzyklus den Monitor von Pioneer. Kein anderes Gerät bietet derzeit die Möglichkeit, diese Grafik darzustellen. Herkömmliche Watt, Pulsmessungen usw. können mit den gängigen ANT+ Monitoren angezeigt und ausgewertet werden.

Der Pioneer Monitor verfügt über GPS und barometrische Höhenmessung. Die verriegelbare Halterung ist gut, es besteht jedoch Bruchgefahr, wenn man bei der Abnahme des Monitors vergisst, die Halterung wieder zu entriegeln.

Die Bedienung des monochromen Bildschirms erklärt sich im Grunde von selbst, bis zu neun Datenfelder kann man auf einer Seite anzeigen lassen, insgesamt stehen sechs Seiten zur Verfügung. Der Bildschirm reagiert (recht empfindlich) sowohl auf Druck, als auch auf Wischgesten.
Drei Tasten seitlich am Gerät lassen weitere Befehlseingaben zu.

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Die Praxis

Natürlich waren wir alle gespannt, wie effizient wir treten würden und wie schnell wir aus diesen Erkenntnissen Nutzen ziehen könnten. Innerlich hatte wohl jeder die Hoffnung, durch die Messergebnisse sofort dort und da ein paar Watt zu finden, ohne zusätzliche Trainingseinheiten einzuplanen - man darf ja schließlich noch träumen …

Wir, dass sind die Bikeboard-Tester Erwin Haiden (Hobby Biker, Foto- und Kurvenexperte), Michi Meindl (ambitionierter Rennradfahrer, tätig in Forschung und Wissenschaft - AIT Austrian Institute of Technology), Martin „NoPain“ Ganglberger (Aerodynamik-Experte und Zeitfahr-Ass) und ich (na ich halt).
Zehn Tage auf Mallorca verschafften uns genug Zeit, um den Pioneer auf Herz und Nieren zu testen; nicht jedoch, um sein Potenzial gänzlich auszuschöpfen - aber dazu später. Um es vorweg zu nehmen: Wir alle waren von unserer Effizienz enttäuscht. Die Ergebnisse bei Fahrten in der Grundlagenausdauer lagen zwischen 35 % und 45 %. Martin und ich lagen jeweils ein wenig höher als Michi und Erwin. 

Schnell war allen aufgefallen, dass die Anstrengung sofort stieg, sobald man versuchte, die Effizienz maßgeblich zu erhöhen. Der Puls ging in die Höhe, Watt und Effizienz stiegen, die Ermüdung kam schneller.
Die besten Werte mit knapp 96% erreichte ich bei Versuchen mit einem Bein, was nicht sonderlich überrascht. Wie lange man das machen kann, ist für jeden leicht vorstellbar. 
Schon nach ein paar Tagen ergab sich außerdem ein deutliches Muster: Die Effizienz fällt, je höher die Trittfrequenz ist, und umgekehrt steigt sie, wenn man mit viel Kraftaufwand, aber langsam tritt.

 Wir alle waren von unserer Effizienz enttäuscht. 

Wunsch und Wirklichkeit ...

Das Display zeigt während einer Trainingseinheit in Echtzeit, in welcher Phase man Kräfte verschenkt und wo man seine Energie wirklich gut einsetzt. Fast selbstredend, dass alle Tester in der Druckphase den besten Vortrieb erreichten.
Leider ist es mir nicht gelungen, während der Fahrt auf meinen Tritt und auf die Grafik am Monitor gleichermaßen aufzupassen, den anderen erging es ebenso. (Anmerkung: Statt der Pfeile würde eine Diodenlichtleiste mit farblicher Darstellung (z.b.: grün, blau, orange, rot) die Wahrnehmung der aktuelle erbrachten Effektivität erleichtern.) Was jedoch ganz gut klappte war, sich auf die Prozentangaben zu konzentrieren.
Auch die nächsten Tage verliefen nicht maßgeblich anders, das Muster blieb immer das gleiche: Viel Kraftaufwand und niedrige Kadenzen brachten hohe Effizienzwerte, hohe Kadenzen bewirkten das Gegenteil. Die niedrigen Zahlen während der Grundlagen-Einheiten erzeugten eine gewisse Frustration.

Die ersten Auswertungen mit der (gratis) Software Cyclo-Sphere aus dem Hause Pioneer lieferten dann eine Unmenge an Zahlen und Daten, daraus resultierten eine Unmenge an Fragen, und es kam zu langen Diskussionen beim Abendessen.
An dieser Stelle gebe ich zu, dass mir dieser Powermeter auch einige schlaflose Nächte beschert hat. Der Benefit dieser fast unglaublich genauen Messungen wollte sich mir nicht auf Anhieb erschließen …

Test: Watt-Genauigkeit & Temperaturdrift

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Interpretation der Ergebnisse mittels Cyclus2
  • Werte von Pioneer Cyclo-Sphere-Software sind mit Trainingpeaks ident
  • sehr stabiler Offset von -7 bis -9 Watt im Bereich von 200 bis 350 Watt => d.h. der Pioneer zeigt immer ca. 7-9 Watt weniger an als der Cyclus2 (stimmt mit den Werten der Rotor Power, P2M & SRM überein)
  • bei 300, 350 Watt und beim „Stangeln“ mit 200 Watt ist eine 50:50 Li/Re-Verteilung zu erkennen; ansonsten wie üblich Links 55: Rechts 45 (rechtes Bein Meniskusschaden).
  • Wiegetritt: im Wiegetritt zeigt der Sensor signifikant mehr an
  • Einbeinige Übung: der linke Sensor (= linkes Bein) misst etwas weniger Watt als der rechte; Vorgabe 200 Watt => links 193 Watt, rechts 198 Watt => Ursache unbekannt
  • Kein Unterschied zwischen „ausgeruhtem“ und „erschöpftem“ Tritt erkennbar

Test-Protokoll

Cyclus2
Vorgabe
(Watt Avg)
Pioneer
Cyclo-Sphere
(Watt Avg)
Pioneer
Trainingpeaks
(Watt Avg)
Pioneer
Abweichung
(Watt)
Pioneer
Abweichung
(%)
Nullstelle-ZeroCal
Warm-up 15 min--- - -
Nullstelle-ZeroCal
30 min, sitzend200190,8191-9-4,5%
Nullstelle-ZeroCal
15 min, sitzend200189,9190-10-5,3%
### Cyclus & Pioneer gänzlich aufgewärmt
Nullstelle-ZeroCal
90 sek, sitzend *** 200 Watt ausgeruht ***200192,9193-7-3,5%
90 sek, sitzend 250241,2241-9-3,6%
90 sek, sitzend300291,3291-9-3,0%
### Überschreiten der individuell-anaeroben Schwelle
90 sek, sitzend350340,0340-10-2,9%
### Sonderfälle: Wiegetritt & Li/Re-Messung
90 sek, stangeln200198,8199-1-0,5%
90 sek, sitzend *** 200 Watt erschöpft ***200192,9193-7-3,5%
60 sek, einbeinig mit links200193,4193-7-3,5%
60 sek, einbeinig mit rechts200198,3198-2-1,0%

Zwischen-Fazit

Pioneer PM SGY-PM910H
Modelljahr:2015
Testdauer:10 Tage, vier Fahrer
+Sehr genaue Wattmessung
+Viele Darstellungsoptionen am Monitor
+Anzeige des Tretzyklus in Echtzeit
+Anzeige der Effektivität (li/re getrennt)
+Äußerst umfangreiche Datenauswertung
+Maßgeschneiderte Gratis-Software mit unzähligen grafischen Darstellungen
+Viel Zukunftspotenzial für hochprofessionelles Training
+Nachrüst-Möglichkeit
oEingeschränkte Kompatibilität
oHöherer Zeitaufwand für Montage und Kalibrierung
oÜberschaubare Akku-Laufzeit
oDerzeit kaum Ansätze zur Analyse der komplexen Datenmenge
-(seltene) Anzeigen-Aussetzer
BB-Urteil:Profi-Powermeter für Datenfreaks

Der Pioneer PM ist nur mit Ultegra und Dura Ace kompatibel, die Montage ist nicht ganz leicht, aber auch für Hobbyschrauber machbar. Wenn das System läuft, ist es sehr genau. Kleinere Aussetzer des Displays während der Fahrt (Autostopp am besten ausschalten) werden mit Software-Updates sicher beseitigt werden.
Das System kann alles, was die anderen guten Powermeter auch können. Zusätzlich misst es beide Beine separat und stellt die auftretenden Kräfte die positiv, neutral oder negativ zu bewerten sind, gut sichtbar in diversen Grafiken dar.
Dadurch liefert der Pioneer auch eine beeindruckende Datenmenge; es wird jedoch keine Information beigestellt, mit welcher man diese Daten so interpretieren könnte, dass sich eine Leistungssteigerung durch Trainingsumstellung erreichen ließe. Fast hat es den Anschein, als hätten sich die Entwickler gedacht: Wir geben euch ein Serien-Tool, das den Tretzyklus genau messen kann. Was ihr daraus macht, ist jedoch nicht unsere Angelegenheit.

Der Monitor und dessen Bedienung erklären sich von selbst, ein unabsichtliches Verstellen ist jedoch leicht möglich, der Screen reagiert sehr sensibel. Am besten, man konfiguriert den Monitor im Stehen und vor der Fahrt. Während des Trainings sollte man es bei Wischgesten belassen.
Die Verbindung zwischen MAC und dem Monitor via USB war nicht immer stabil. Manchmal musste mehrmals angesteckt werden, um eine dauerhaft bestehende Verbindung herzustellen.
Die Kalibrierung ist aufwendiger als bei vergleichbaren Geräten. Der rechte und linke Sensor (ein Thermometer pro Sensor) speichern je sechs Messpunkte. Für eine Drift-Korrektur benötigt man mindestens zwei Messpunkte, wobei die Messungen immer präziser werden, je mehr Messpunkte man setzt.
Im Fahrbetrieb werden verlässlich alle Daten geliefert, die man für ein (hoch-) leistungsorientiertes Training benötigt - und eben noch ein wenig mehr. Leider reichte die Testdauer für mich nicht aus, um belegbare Aussagen über die Möglichkeiten zu tätigen, die sich durch den Pioneer-Powermeter eröffnen könnten.

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Ausblick

Auch nachdem wir den Pioneer PM schon zurückgegeben hatten, machten wir uns noch weiter Gedanken darüber, wie man die gewonnen Erkenntnisse im Trainingsalltag nutzen könnte.
Meiner Ansicht nach würde sich das Gerät für Sprinter und auch Zeitfahrer sehr gut eigenen. Hier könnte man durch Steigerung der Effizienz, erreichbar mit Koordination- und HIT Krafttraining, wohl noch vorhandenes Potenzial im submaximalen und im Maximalbereich ausschöpfen. Das Ermüdungsmoment beim Sprinten wie auch bei intensiven Zeitfahren würde keine so große Rolle spielen wie beim Grundlagen-Training oder bei anderen stundenlangen Belastungen.
Möglicherweise bringt dieses System auch noch interessante taktische Möglichkeiten, denn zu wissen, dass man mit einer (durch gezieltes Training mit diesem Powermeter) verbesserten Effizienz/Koordination seinen maximalen Poweroutput über ein gewisses Zeitfenster maßgeblich erhöhen kann, könnte im finalen Anstieg auch den Sieg bedeuten.

Insgesamt betrachtet, wird dieses System viel mehr Wissenschaftler, Profi-Sportler und deren Trainer interessieren als den Amateur- und Hobbyfahrer.
Um das System auch für Hobbyfahrer interessant zu machen, gibt es den Pioneer auch, ähnlich dem Stages, als Single Leg Version. Auch diese funktioniert nur mit Ultegra und Dura Ace und beinhaltet eine Uprade-Möglichkeit auf beidseitige Messung. Es werden verschiedene Kurbellängen angeboten, der Preis für die Ultegra-Variante beträgt 800 Euro, für die Dura Ace sind 100 Euro mehr zu berappen.

Wahrscheinlich streben wir weitere Tests mit dem Pioneer PM an, um vielleicht mehr gesicherte Antworten auf alle offenen Fragen liefern zu können. Für die Eurobike hat Pioneer bereits die Präsentation eines Leistungsmesssystems für Mountainbiker (XT und XTR) angekündigt, das im Frühjahr 2016 erhältlich sein soll. Eventuell lässt sich die Fortsetzung unseres Tests dann ja gleich anhand dieser Neuheit realisieren ...


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