Pédalier instrumenté

Pédalier instrumenté Phyling V2

Introduction

Le pédalier instrumenté Phyling V2 intègre un capteur haute précision capable de mesurer à haute fréquence (200 Hz) les forces appliquées sur chaque manivelle, la vitesse angulaire, la cadence et la puissance développée par le cycliste.

Dans cette nouvelle version, le Mini-Phyling devient entièrement autonome :

il embarque sa configuration capteur et son fichier de calibration ;
il se connecte automatiquement aux différents systèmes de visualisation (Maxi-Phyling, compteurs et montres sport) ;
il permet une utilisation immédiate, sans configuration manuelle préalable. Cette évolution simplifie considérablement la mise en œuvre sur le terrain tout en garantissant une précision constante, quel que soit le dispositif de lecture utilisé.

Chaîne d'acquisition

L'instrumentation de votre pédalier s'accompagne de plusieurs éléments qui constituent ensemble une chaîne d'acquisition complète :

un capteur de force sur les manivelles gauche et droite ;
une unité d'acquisition autonome reliée au capteur : le Mini-Phyling ;
une unité d'acquisition centrale multi-connexion : le Maxi-Phyling (facultatif) ;
une application cloud pour le traitement, l'analyse et la visualisation des données.

Caractéristiques générales

Caractéristique	Valeur
Dimensions	86,1 mm × 30 mm × 11 mm
Poids	20 g
Autonomie	5 heures
Transfert de données	Filaire ou BLE via Maxi-Phyling
Recharge	Câble magnétique sans risque d'arrachement
Espace minimum cadre / manivelle	15 mm au point le plus proche entre le cadre et la manivelle opposée à la transmission

Application Phyling Cyclisme / BMX

L'application Phyling Cyclisme / BMX a été développée en collaboration avec la FFC et les équipes de France de cyclisme sur piste et de BMX, afin d'offrir une analyse précise des marqueurs et indicateurs de performance propres à ces disciplines.

Elle permet aux entraîneurs et aux équipes techniques :

d'obtenir un retour détaillé de l'entraînement ;
de visualiser, comparer et traiter les données ;
d'exporter les résultats sous forme de rapports ;
de partager les données vers des plateformes de suivi de l'entraînement telles que Nolio. La visualisation en temps réel est possible grâce à un Maxi-Phyling connecté au Mini-Phyling du pédalier. L'ensemble des données est alors accessible sous forme d'indicateurs et de graphiques personnalisables.

Prise en main rapide

Cette section décrit les principaux modes d'utilisation du pédalier instrumenté Phyling.

Mode 1 — Mini-Phyling seul (autonome)

Ce mode permet d'enregistrer une séance sans dispositif externe.

Allumez le Mini-Phyling sur le pédalier avec le bouton ON (LED verte).
Lancez l'enregistrement avec le bouton REC.
À la fin de la séance, arrêtez l'enregistrement avec le bouton REC. Les données sont stockées localement dans le Mini-Phyling.

Pour récupérer les données :

éteignez le Mini-Phyling ;
appuyez longuement sur ON jusqu'à l'allumage de la LED jaune ;
connectez le câble magnétique à un ordinateur. Un dossier MINI_XXX apparaît ; il contient les enregistrements numérotés chronologiquement.

Idéal pour : compétitions sur piste, protocoles simples, usage sans infrastructure.

Mode 2 — Avec Maxi-Phyling (facultatif)

Ce mode permet l'enregistrement centralisé et la visualisation en temps réel.

Allumez le Mini-Phyling sur le pédalier.
Allumez le Maxi-Phyling sur le vélo.
Attendez la connexion automatique entre le Mini-Phyling et le Maxi-Phyling (clignotement bleu clair).
Lancez l'enregistrement sur le Maxi-Phyling avec le bouton REC (LED bleue).
Appuyez de nouveau sur REC pour arrêter l'enregistrement (LED verte). Les données sont sauvegardées dans le Maxi-Phyling, puis téléversées vers l'application par connexion USB ou Wi-Fi.

Idéal pour : entraînements structurés, tests terrain, suivi scientifique.

Mode 3 — Visualisation temps réel via l'application cloud (facultatif)

Ce mode permet le suivi en direct à distance.

Allumez le Mini-Phyling et le Maxi-Phyling.
Connectez le Maxi-Phyling à une source Wi-Fi (partage de connexion smartphone, routeur 4G, réseau local).
Accédez à l'application sur https://app.phyling.fr.
Connectez-vous avec votre identifiant et votre mot de passe.
Ouvrez l'onglet Temps réel pour visualiser les données en direct. Idéal pour : suivi à distance par les entraîneurs et les directeurs sportifs.

Mode 4 — Avec compteur ou montre sport (facultatif)

Le Mini-Phyling V2 peut être utilisé directement avec un compteur vélo ou une montre sport compatible Bluetooth Low Energy (BLE).

Allumez le Mini-Phyling.
Depuis votre compteur ou votre montre, recherchez un nouveau capteur de puissance.
Sélectionnez le Mini-Phyling. La puissance et la cadence sont affichées en temps réel.

Idéal pour : entraînement quotidien, compétition, usage nomade.

Traitement et export des données

Les enregistrements sont accessibles dans l'onglet Données de l'application Phyling.

Associez vos enregistrements via le bouton New.
Visualisez une séance, créez des sélections et comparez plusieurs enregistrements.
Exportez vos données sous différents formats : rapport PDF, données brutes, fichiers CSV.

Données

Les données enregistrées et calculées pour le cyclisme et le BMX fournissent des informations sur la performance (couple, cadence, puissance, etc.), à la fois instantanées et moyennées par cycle de pédalage.

Afin de tirer pleinement parti de ces mesures, Phyling rend accessibles les données brutes de chaque capteur et propose des analyses spécifiques pour le calcul d'indicateurs avancés.

Les tableaux ci-dessous décrivent les variables et indicateurs calculés, ainsi que la manière dont ils sont obtenus.

Fréquences d'échantillonnage

Capteur	Fréquence
Pédalier	200 Hz

Données du fichier CSV

Ces données figurent dans le fichier CSV téléchargeable depuis l'application. Il s'agit de données temporelles échantillonnées à 200 Hz, incluant à la fois des données brutes et des données calculées. Ce sont aussi ces données qui sont affichées sous forme de graphes dans l'application.

Variable	Description	Unité	Calcul
T	Temps depuis le début de l'enregistrement	s
Gyro	Vitesse angulaire du pédalier (gyroscope)	rad/s	Moyenne glissante sur 0.5 s (0.05 s en BMX) et soustraction de l'offset
F_g	Force gauche	N	Moyenne glissante sur 0.025 s et soustraction de l'offset
F_d	Force droite	N	Moyenne glissante sur 0.025 s et soustraction de l'offset
mag	Signal du magnétomètre (top-tour)		Donnée brute
Cadence_G	Cadence (gyroscope)	rpm	Gyro $\times 60 / 2\pi$
motif_id	Identifiant unique pour chaque cycle de pédalage		Détection de cycle à partir du signal du magnétomètre s'il est présent, sinon à partir de F_g
Cadence	Cadence corrigée	rpm	Obtenue en combinant la cadence gyro et la cadence top-tour (en BMX : Cadence = Cadence_G)
F_tot	Force totale	N	F_g + F_d
Couple	Couple total	Nm	F_tot $\times$ (longueur de manivelle)
Couple_g	Couple gauche	Nm	F_g $\times$ (longueur de manivelle)
Couple_d	Couple droit	Nm	F_d $\times$ (longueur de manivelle)
Puissance	Puissance	W	Couple $\times$ Cadence $\times 2\pi / 60$
Puissance_g	Puissance gauche	W	Couple_g $\times$ Cadence $\times 2\pi / 60$
Puissance_d	Puissance droite	W	Couple_d $\times$ Cadence $\times 2\pi / 60$
Vitesse	Vitesse	km/h	Cadence $\times$ dev $\times$ 1e-3 $\times$ 60 (pignon fixe) avec dev = braquet $\times$ circ (en BMX, si dev n'est pas fourni, on utilise la vitesse GPS)
D	Distance parcourue	m	Par intégration de la vitesse
Theta	Angle de manivelle	deg	Par intégration de la vitesse angulaire et mapping sur [0, $2\pi$ ] (donnée absente en BMX)
SCx	SCx	m²	Voir calcul ci-dessous
Couple_mean	Couple moyen par cycle de pédalage	Nm	moy(Couple)
Puissance_mean	Puissance moyenne par cycle	W	moy(Puissance)
Balance	Balance droite/gauche (part de la jambe droite, 50 % = équilibre)	%	moy(Puissance_d) / (moy(Puissance_g) + moy(Puissance_d)) $\times$ 100
timestamp	Timestamp depuis 1970	s	À partir du temps du Maxi-Phyling

Calcul du SCx

Le SCx est calculé à partir de la formule suivante :

SC_x = \frac{2(\eta P - C_{rr} m g v)}{\rho v^3}

Attention

Cette formule est valable uniquement dans le cas où le vélo roule à vitesse constante, sur plat, sans vent.

Elle est obtenue à partir de l'équilibre des puissances :

P \cdot \eta = P_{aero} + P_{roulement}

avec :

$P$ : puissance fournie par l'athlète ;
$\eta$ : rendement de transmission (typiquement entre 0.95 et 0.99) ;
$P_{aero} = \frac{1}{2} \rho (SC_x) v^3$ , où $\rho$ est la densité de l'air ;
$P_{roulement} = C_{rr} m g v$ , où $m$ est la masse totale (cycliste + vélo) et $C_{rr}$ le coefficient de résistance au roulement (typiquement compris entre 0.002 et 0.006 selon les pneus et la pression).

Indicateurs

Les indicateurs sont des statistiques caractérisant une sélection de données. Ils apparaissent dans le tableau Indicateurs de l'application ainsi que sur la première page des rapports PDF.

Cyclisme sur piste

Variable	Description	Unité	Calcul
P_max	Puissance moyenne max	W	max(Puissance_mean)
Cad_Pmax	Cadence à Pmax	rpm	Cadence[i_Pmax]
Cad_max	Cadence max	rpm	max(Cadence)
Couple_max	Couple max	Nm	max(Couple)
PCR7	Couple moyen max sur 7 s	Nm	max(moyenne glissante 7 s)
PPRx	Puissance moyenne max sur x s	W	max(moyenne glissante x s)

BMX

Variable	Description	Unité	Calcul
V_max	Vitesse max	km/h	max(Vitesse)
Cad_max	Cadence max	rpm	max(Cadence)
P_max	Puissance instantanée max	W	max(Puissance)

Calibration

Calibration avec Maxi-Phyling

La calibration du pédalier avec Maxi-Phyling est une étape essentielle pour assurer la précision des mesures de force. Elle utilise un module de calibration guidé intégré à l'application Phyling, qui simplifie le processus en automatisant les calculs de régression linéaire. Les résultats sont exprimés en Newtons pour une compatibilité optimale avec l'analyse cyclisme dans l'application.

Pré-requis

Pour réaliser une calibration complète et précise, vous devez disposer de :

un système de fixation du vélo permettant de le maintenir à l'horizontale (sur l'axe d'empattement des roues) et à la verticale (avec une inclinaison de 0 degré), sans mouvement ;
des poids calibrés couvrant une plage minimale de 0 kg à 30 kg (exemples : 0 kg, 10 kg, 20 kg, 30 kg) ;
un système d'accroche pour suspendre les poids au centre de l'axe de la pédale ;
un aimant fixé sur le cadre au niveau du passage du Mini-Phyling, pour la détection du top tour ;
un Maxi-Phyling connecté en Wi-Fi pour accéder au module de calibration guidé sur l'application cloud Phyling ;
un Mini-Phyling connecté au Maxi-Phyling via liaison sans fil.

Étape 1 : Accéder au module de calibration

Ouvrez l'application cloud Phyling CF app cloud lien.
Accédez à l'onglet Temps réel .
Localisez votre Maxi-Phyling et cliquez sur les trois points verticaux (⋮) en regard de son nom.
Sélectionnez Calibration.

Étape 2 : Choisir le module à calibrer

Sélectionnez Pédalier dans le menu des modules à calibrer.

Étape 3 : Choisir le type de calibration

Selon vos besoins et votre configuration, plusieurs options sont disponibles.

Option 1 : Tare pédalier

Utilisée pour : recalibrer les offsets et le magnétomètre.

Cette option réalise trois actions :

Tare des forces : recalibration des offsets (b) pour les capteurs de force ;
Tare du gyroscope : recalibration de l'offset du gyroscope pour les mesures d'angle ;
Calibration du magnétomètre : détection et localisation de l'aimant du top tour. Option supplémentaire — Tare uniquement : cochez cette case si vous souhaitez mettre à jour uniquement les offsets des forces et du gyroscope, sans refaire la calibration complète du magnétomètre.

Option 2 : Calibration gyro (high range)

Utilisée pour : calibrer le gyroscope pour un usage BMX.

Cette option est spécifiquement conçue pour les vélos BMX, où des rotations extrêmes sont nécessaires. Elle calibre le gyroscope en utilisant la plage haute de mesure.

Option 3 : Calibration générale

Utilisée pour : étalonner les forces du pédalier.

Cette option permet de étalonner les capteurs de force des manivelles droite et gauche. Suivez les instructions du guide intégré à l'application, qui vous indique quand appliquer chaque palier de poids. L'application calcule automatiquement la pente et l'offset pour chaque côté.

L'application affiche un guide étape par étape :

Positionnez les manivelles selon les instructions (généralement à l'horizontale).
Appliquez les poids calibrés aux paliers indiqués (0 kg, 10 kg, 20 kg, 30 kg).
Attendez la stabilisation à chaque palier (minimum 10 secondes).
Validez chaque mesure via l'interface.
Répétez pour chaque côté (manivelle droite et gauche) si applicable.

Option 4 : Tare

Utilisée pour : tare (offset) individuel chaque voie de mesure du pédalier.

Cette option tare l'ensemble des capteurs du Mini-Phyling pour assurer une mesure précise des mouvements et des forces du pédalier.

Étape 4 : Suivre le guide de calibration

L'application vous guidera étape par étape dans la réalisation de la calibration de vos capteurs.

Étape 5 : Valider les résultats

Une fois la calibration terminée :

l'application affiche les coefficients calculés (pente et offset) pour chaque capteur ;
les résultats sont sauvegardés après validation de votre part sur l'écran des résultats. Ils seront mis dans le Maxi-Phyling et le Mini-Phyling si les deux sont allumés et connectés au moment de la validation. Le fichier de calibration est alors sauvegardé dans l'application;
les forces sont désormais exprimées en Newtons dans l'application.

Avantages du Maxi-Phyling

Automatisation complète des calculs mathématiques.
Interface guidée pour éviter les erreurs de manipulation.
Résultats instantanés, sans besoin de calculs manuels.
Synchronisation automatique entre le Mini-Phyling et le Maxi-Phyling.
Sauvegarde sécurisée des coefficients de calibration.

Notes importantes

Refaites la calibration régulièrement (tous les 6 à 12 mois) pour maintenir la précision. Il est recommandé de réaliser la tare des forces du pédalier avant chaque utilisation.
Utilisez des poids certifiés pour assurer la fiabilité des résultats.
Assurez-vous que le Wi-Fi est stable pour éviter les interruptions pendant la calibration.
La détection de l'aimant est essentielle au bon fonctionnement du top tour : testez sa détection après la calibration.
Chaque côté peut avoir une réponse différente : ne vous inquiétez pas si les coefficients gauche/droite ne sont pas identiques.

Calibration sans Maxi-Phyling

La calibration du pédalier est une étape essentielle pour assurer la précision des mesures de force. Elle consiste à établir une relation linéaire entre les valeurs brutes (en millivolts) enregistrées par le capteur et les forces réelles appliquées sur les pédales (en kilogrammes ou en Newtons).

Calibration des forces (sans Maxi-Phyling)

Étape 1 : Installation et préparation du pédalier

Installez le pédalier et assurez-vous qu'il soit bien en place. Bloquez le vélo et les roues sur un support pour appliquer des forces sur les pédales sans que le vélo ne bouge. Les manivelles doivent être parfaitement à l'horizontale.

Étape 2 : Connexion et réinitialisation

Via le mode USB, connectez-vous au Mini-Phyling du pédalier et retirez les valeurs de calibration existantes, remplacer la valeur du coefficient par 1 et la valeur d'offset par 0. La valeur adc-0 correspond à la manivelle de droite, adc-1 à la manivelle de gauche et adc-2 au magnétomètre pour la détection du top tour.

Étape 3 : Positionnement des manivelles

Placez les manivelles à l'horizontale avec vos pédales.

Étape 4 : Acquisition des données de calibration

Réalisez 4 paliers de mesure des forces pour chaque manivelle. Nous recommandons d'effectuer cette mesure dans le sens de rotation du pédalier :

Manivelle droite : appliquez la force avec la pédale vers l'avant ;
Manivelle gauche : appliquez la force avec la pédale vers l'avant. Utilisez une gamme de poids calibrée pour améliorer la précision de votre calibration, sur une plage de mesure allant minimum de 0 kg à 30 kg. Exemples de paliers : 0 kg, 10 kg, 20 kg, 30 kg.

Chaque palier doit durer un minimum de 10 secondes une fois les poids stabilisés. Suspendez les poids au niveau de l'axe de la pédale, en son centre.

Étape 5 : Traitement des données et calcul de la calibration

Importer le fichier .TXT issu du dossier DATA du Mini-Phyling correspondant à la calibration, dans l'application cloud. Vous pouvez aussi utiliser l'extension python

pip install phyling

Créez un tableau pour établir une droite de régression linéaire.

5.1 — Préparer vos données

Créez un tableau avec les colonnes suivantes :

Force appliquée (kg)	Valeur moyenne capteur (mV)
0	`mV_0`
10	`mV_10`
20	`mV_20`
30	`mV_30`

Les valeurs mV_x sont les moyennes des relevés enregistrés à chaque palier de force.

5.2 — Calculer la régression linéaire

La droite de régression linéaire suit l'équation : y = a·x + b

Où :

x = valeur brute du capteur (en mV) ;
y = force réelle (en kg ou en N) ;
a = pente (coefficient de conversion) ;
b = offset (valeur à 0 kg). Formules pour calculer la pente et l'offset, pour une série de n points de données :

Pente (a) :

a = (n·Σ(x·y) - Σx·Σy) / (n·Σ(x²) - (Σx)²)

Offset (b) :

b = (Σy - a·Σx) / n

Où :

n = nombre de points de calibration (4 dans cet exemple) ;
Σx = somme de toutes les valeurs brutes du capteur (mV) ;
Σy = somme de toutes les forces réelles (kg) ;
Σ(x·y) = somme des produits (force × valeur brute) ;
Σ(x²) = somme des carrés des valeurs brutes. Exemple de calcul

Supposons les relevés moyens suivants :

Force (kg)	Capteur (mV)
0	100
10	245
20	390
30	535

Étape 1 — Calculer les sommes :

n = 4
Σx = 100 + 245 + 390 + 535 = 1270 mV
Σy = 0 + 10 + 20 + 30 = 60 kg
Σ(x·y) = (100×0) + (245×10) + (390×20) + (535×30) = 0 + 2450 + 7800 + 16050 = 26300
Σ(x²) = 100² + 245² + 390² + 535² = 10000 + 60025 + 152100 + 286225 = 508350

Étape 2 — Calculer la pente :

a = (4 × 26300 - 1270 × 60) / (4 × 508350 - 1270²)
a = (105200 - 76200) / (2033400 - 1612900)
a = 29000 / 420500
a ≈ 0.069 kg/mV

Étape 3 — Calculer l'offset :

b = (60 - 0.069 × 1270) / 4
b = (60 - 87.63) / 4
b = -27.63 / 4
b ≈ -6.91 kg

Équation finale pour ce capteur (en kg) :

Force (kg) = 0.069 × Capteur (mV) - 6.91

5.3 — Convertir de kg en Newtons

Si vous préférez une calibration en Newtons, utilisez la conversion :

1 kg-force = 9.81 N

Nouvelle pente (en N/mV) :

a_newton = a_kg × 9.81
a_newton = 0.069 × 9.81 ≈ 0.677 N/mV

Nouvel offset (en N) :

b_newton = b_kg × 9.81
b_newton = -6.91 × 9.81 ≈ -67.8 N

Équation finale pour ce capteur (en N) :

Force (N) = 0.677 × Capteur (mV) - 67.8

5.4 — Résumé des résultats

Unité	Pente	Offset	Équation
kg	0.069	-6.91	y = 0.069x - 6.91
N	0.677	-67.8	y = 0.677x - 67.8

Notes importantes

Répétez la calibration pour chaque manivelle, en les plaçant vers l'avant à l'horizontale.
La précision dépend de la qualité de vos poids calibrés et de la stabilité du système.
Vérifiez votre calibration en testant avec des valeurs intermédiaires (par exemple 15 kg) et en comparant avec vos résultats.
Utilisez un tableur (Excel, Google Sheets, etc.) pour automatiser les calculs de régression linéaire.

Calibration du gyroscope et du magnétomètre (sans Maxi-Phyling)

Pour la calibration du gyroscope et du magnétomètre, demandez des informations à contact@phyling.fr.