手作り♪GPI+：ギアポジションインジケーター

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黒っ９が初めて挑戦した本格的な？電子工作（＾ー＾
GPIもデビューして１年近く経とうとしています。

さて、調子はいかがでしょうか？
きっと皆様の過酷なシフトチェンジにもめげず
頑張ってギアを表示していることと思います。

思い返せば懐かしいですね～。何も分からない白紙の状態から回路やICのお勉強に始まり、基板設計から海外発注に至るまでいくつものハードルがありました。

　これを乗り越えられたのも”きままな趣味”が故の芸当ですかね。仕事から帰って気が向いた時にコツコツと時間をかけて練り上げてきた甲斐がありました．

何事も少しずつ進めれば着実に前進する！１回の進捗は微々たるモノでも積み上げれば確実に”能力”となって身につくことが身をもって体験できました。ちょっぴり嬉しい感覚ですネッ♪

今回はせっかくなのでGPIの設計に関してちょいとばかり公開してみます。計算に関わるところは殆どエクセルを使っています。公開用に少々ビジュアルチックなグラフにしてみました。

左のグラフは上から
・エンジン回転数と検出演算誤差
・エンジン回転数と検出演算誤差率
・車輌速度と検出演算誤差
になります。それぞれを以下に簡単に説明します。

◆エンジン回転数と検出演算誤差
　これはエンジン回転パルスをGPIで観測したときに実際の回転数とどの位誤差を生じてしまうかを見積もったものです。高回転になると内部演算の都合で誤差自体にバラツキが生じることが分かります。と言っても、±20RPM程度に抑える事ができました。アルゴリズムに一工夫凝らしてます。

◆エンジン回転数と検出演算誤差率
　上の演算誤差を回転数に対する割合で示したものです。誤差がある程度一定なので回転が高くなるほど誤差率は小さくなっていますね（当たり前ですが）。実使用範囲では誤差は１％程度ですのでノープロブレム。

◆車輌速度と検出演算誤差
　同様に車速パルスに関しての誤差計算です。回転パルスに比べて周期が長いので内部演算後でも誤差を含みません。観測誤差はゼロです。

適当につくってまぐれでギアが表示できたわけではありません。ちゃ～んと誤差見積もりもやってるんですよ。ちゃ～んと。最適化するには欠かせない材料です。マイコン(PIC16F84A)が小数点を扱えないので誤差を最小化する工夫に苦労します。　いや、苦労というよりはニヤニヤしながら誤差を小さくする方法を考えてました（笑）

さてさて、次はGPIの肝となるギア判定の資料です。
もちろん全てオリジナルでしゅ。人の真似をしてもつまらないですものね♪

ＭＴ車のギア判定方法の基本は車速とエンジン回転数から推測するのが一般的です。両パルスからギアの選択状態を一意に確定することができます。が、実際はそう甘くありません。　クラッチの滑り、クラッチを踏んでいる時間、シフト操作のバラツキ、H&Tでのアクセルの煽り具合、などなど未確定要素が多いのです。

そんな状況でも対応できるよう、GPIではギア判定の基本となるマップを三次元化して、街乗りからスポーツ走行までをカバーできるワイドレンジマップをこしらえてみました。
エクセルでもこうやって表示させるとカッコイイなぁ（笑）

これだけでもギア判定精度は格段に向上しますが、さらに車輌の速度別に”判定の厳しさ”となる係数を変えて二重でギアを判断しています。

さらにもう１つ最終判定技法を搭載していますが、これはナイショね。これら”トリプル判定”でドライバーに現在のギアを表示しているのでございます。

とは言っても所詮はパルス判定。クラッチを長く切るようなギアの介在しない状態が続くと当然誤表示はまぬがれません。

そして、忘れてはいけないのがアシスト機能！！！
ギアを変速しても回転数がトルクバンド内に納まるか
どうかを判断するいわば予測先読み機能です。

おいそれとシフト操作すると、回転数が落ちすぎて
トルクバンドを外したり、はたまたH&T時にレブってしまうことが想定されます。
しかしコレは車の状態を常時モニタすることでリアルタイムに計算して
予測することが出来ます♪♪この機能を具現化したモノです。

例えば上段のＬＥＤが付いていれば、
『シフトアップが完了してもトルクバンド内ですよ～♪』
という車からのサイン！！

下段のＬＥＤが付いていれば、
『この状態からシフトダウンしてもチェンジ後は6000回転以下でクラッチを繋げられますよ～～』
という、車からの合図を示します。

市販のモノにこの機能が付いていたのでそのまま真似してみました。
もちろんトルクバンドはランサーのマップです♪
『おまけ機能』ではありませんが、実はすばらしい？？
機能を搭載しています（＾ー＾

意外！？にちゃ～んとこしらえてるでしょ！？素人工作なのでイマイチ？と思われがちなのは仕方ありません。見た目はただ７セグLEDに数字を表示させているだけですが、内部ではエッチラオッチラがんばって計算してるんです♪

そうそう、未だに信じられないのが、どうしてプログラムでハードウエアを動かせるのか？が理解できません。内部に小人が住んでいてスイッチを動かしてるんじゃないのか？って思いたくなります。　だって、テキストですよテキスト。ICに書き込むときには機械言語に翻訳されますがそれだってテキストですよ・・・・　それをICに書き込むだけで自在にハードをコントロールできるって不思議でなりません。

機械設計畑の黒っ９としては理解できません（ー。ー；
考えると眠れなくなるので放っておきます・・・。

あっ、もちろん黒っ９号にも装着してます（＾ー＾
こんな感じ(一番上の画像)で壊れたDefiBFを友人から貰ってコレに仕込んでみました。昼間でも見えて、夜には眩しすぎずちょうどイイカンジです。

のこり３枚の画像はユーザーさんの取付/組込の一例です。制作者よりうまく仕込んでるってどーゆーことよ！（＾＾；
みなさん器用すぎです♪

これで、きっと安心！？

時々処理方法についてご質問を頂くのでちょいとメモ。
簡単にですが処理の流れを書いてみました。

　ギアポジションを判断させるための計算方法は理論的に１通りしかありません。しかし、マニュアル車の場合ドライバーが変速のためクラッチを切ったり、H&Tで変速したりと不確定要素が理論計算の邪魔をする状況が多々あります。
　そ～んな状況で、いかにして満足いく判定をやらせるか？に対してプログラムを組み立ててやります。おもしろいのはコレを実現させるプロセスがプログラムを書く人によってまちまちなことでしょうかね。ちょっと考えただけでも何通りか思い浮かびますものね～（＾ー＾

さて、今回作った処理フローはある程度判定精度もあり、判断速度も納得できるものですので、掲載します。同じモノを作ってみたい！と言う場合には参考にしてみてくださいませ。

さらにコレを凌駕する判定方法も既に考え済みですが、プログラムは作ってません。今のバージョンでも不満はないので、まだまだ改良しないで済みそうです♪

※フロー図はPIC内の処理を簡易的に表現したモノで、実際には各関数間でのデータのやりとりが含まれます。矢印がごちゃごちゃするのでこれらは図示していません。