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usamit02のブログ一覧

2014年10月05日 イイね!

ソファーにリクライニング機構を

ソファーにリクライニング機構を ロデオの対面ソファーはクッションも厚く幅も十分だけど、軽トラ並の直角シートなのがいまいちだった。

 ホームセンターで座椅子を買ってきて入れ替えようとも思ったけれど、布張りの安物なら1980円位だけど質感を求めると5000円は下らない。元々のクッションもリミテッド仕様の合皮張りで、質感がよく手入れもしやすいのでもったいない。



                            
 ちょうどMonotaRoで在庫処分のスライドレールが1本200円位であったので100均ショップのスノコと合わせ技でリクライニング機構を追加。

 100均の地震対策家具固定金具をグラインダーで半分に切りスライドレールとスノコを連結したので、座面を前に出すと背もたれが追従する。

 スライドレールはベアリング入りなので動きはスムーズ。尻にちょっと力を入れるだけで好みの傾きになり長時間のパソコン作業の疲労が激減。やはり人間は同じ姿勢を続けることはできないので、寝そべってみたり、背筋を伸ばしてみたりを繰り返さないとエコノミー症候群になってしまう。
Posted at 2014/10/05 17:20:44 | コメント(0) | トラックバック(0) | クルマ
2014年03月16日 イイね!

車とお話ELM327 androidでチャットしてみた

車とお話ELM327 androidでチャットしてみた 車速、エンジン回転数はもちろん、燃料噴射量、水温、油温その他もろもろの制御データーが簡単に取り出せる、はずなんだけど欧米ではODB-Ⅱという統一規格情報開示が20年も前から義務付けられているのに、ガラパコス島国日本では非公開のメーカー独自規格が横行していてデーターを利用した開発が難しい。あらゆる商売は情報格差により利益を生むけれど、そこを乗り越えて自由競争による全体利益拡大を目指してほしい。
  ELM327は独自規格の壁を乗り越え、複雑なパルス信号を簡単なバイトコードに翻訳してくれる義賊のようなマイコン。シリアル通信(RS-232C準拠)だからパソコン、スマホ、マイコンなどあらゆるコンピューターと無料のターミナルソフトなどで通信できる。そこにBluetoothモジュールまで付けてなんと900円ですよ、奥さん!今なら送料無料! 

RS-232Cを無線でスマホと通信できるBluetoothモジュールは単体で買うと普通3000円以上する。写真のブルーの小基板だけでも元が取れる値段だ。

パソコンのUSBに挿すBluetoothドングルが200円で、なんでその部品が10倍以上もするのか、マイコン使いとしては重大な問題。ドングルはシリアル信号をUSB信号に変換してパソコンに送り、パソコンでシリアル信号やその他の信号に再変換する。再変換はパソコンにとってはなんてことない作業だけど、ワンチップマイコンには重労働でそれなりのメモリやUSB-IFを備えたマイコンならドングルで通信できるけどPIC24FJ64GB***やPIC32MX**F64などになり500円はする。まぁPC-98世代の私にはワンコインマイコンでこんな作業ができるなんて夢のような話だけれど、ドングルが安くても周辺部品を含めれば1000円、モジュールよりは安いけれど原価としては高すぎるし無駄な手間もかかる。

 ELM327の基板をよく見てみると、チップの上にPIC18F25K80と書いてある。正体は200円ほどの8ビットマイコンだ。これならPickit3をICSP接続してプログラムを書き込めばBluetooth汎用マイコンボードになる。都合いいことにOBD2コネクタとの接続は2.54mmピンヘッダなので、ユニバーサル基板にリレー、FETや温度センサーなどを乗せてコネクターの代わりに2段重ねすれば各種機器の制御が可能。

 これを発展させてキャンピングカーマイコン制御計画 を達成したい。LED制御専用ICのLT3791 を電源制御に応用して達成するつもりだったけれど、0.5mmピッチ基板作成が必要で技術的課題が多かった。ELM327基板の転用により低価格での開発に目途がついた。電力変換効率を上げるのは専用ICに比べると難しいけれど、そこは目をつむりまずはプロトタイプを仕上げ、その間に高性能なFETやハイサイドブリッジICが安価で供給されることを期待したい。
 PIC18F25K80はCAN(車載ネットワーク)用マイコンだけど、ECCP(PWM)、12bitA/D、1KBのEEPROMなど周辺モジュールはPIC18F14K50 より充実しており、電力制御ICとしても適性だ。USB-IFはなくてもEUSARTでBluetoothモジュールとシリアル通信すれば14K50より使いやすい。なんたって無線だし。14K50は昨年散々いじり倒したので、同じ18Fシリーズだから扱いは慣れたもの。日本語データーシートはないようだけど、14K50の日本語データーシートを使えばいい。

 
 さて、スマホブームである。あれはケータイというよりパソコンだ。数年前のパソコンより高性能。しかもBluetooth標準装備、これは身の回りの他のコンピューター(パソコンだけでなく電化製品、車、家屋)との高速通信、つまりあらゆる設備の操作盤になりうる。電話機だけにしておくのはもったいない。 
 ところが受信機となるBluetoothモジュールが高価なのが問題で、スマホ家電やスマホ車に活路を見いだしている大企業に価格操作されている可能性がある。大企業はもっと基礎研究に力を注いで欲しいけれど、見た目に大金を払う消費者も悪いので気持ちはわかる。
 iphoneとandroidでほぼ拮抗しているけれど、開発環境からいえばMacでしかプログラムできずBluetooth4.0LEしか正式サポートせずアプリ公開が有料なiphoneはつらい。Mac持ってないし。オープンソースにより自由競争と全体利益の向上を目指すgoogleアンドロイド陣営に付くこととしよう。Javaは初めてだけど、少々方言と基本クラスを覚えればC#と変わらない。eclipseもMicrosoftのVisualStudioと似たようなもの。

 ELM327本命の使い方はBluetooth汎用マイコンボードとしても、本来のOBD2翻訳機としての使い方は外付けタコメーター、高精度燃費計や車マニア向けのブースト圧など各種メーター表示、故障診断機など。PIDコマンドを送るとデーターがバイトで帰ってくるからスマホのプログラムは簡単だ。ELM327のデーターシートにやり方は書いてあるけど簡単に言えばAT SP 0で通信方式をスキャンし決定したら01 00でサポートしているデーター項目(速度、燃料噴射量、負荷率など)をビット判定、01 [フラグが立った項目番号] を投げればデーターが帰ってくるので簡単な演算をすれば実数値になる。
 まずはandroid-Javaの練習にエコメーターアプリでも作ってみたい。さらに発展させればスマートエントリーやカーシェアリングなどに応用できるだろう。 
 
 eclipseのサンプルプログラムのひとつ、Bluetooth Chatを2箇所修正するだけで車とチャットできる。プロダクトキーのようなUUIDをシリアル通信(SPPプロファイル)用の文字列に書換え、sendボタンを押したときの送信処理OnClickListener内の送信文字列にキャリッジリターン(\r)が加わるようにする。
 これをベースに送信処理を自動化し、応答バイトをグラフ表示するようにプログラムすればいろんなアプリが作れそうだ。三角関数でメーター表示してもおもしろい。

 写真では3つのATコマンドを投げている。ATコマンドは設定のための独自命令なので初期化処理以外では使わないけれど、とりあえず手持ちのACアダプタと電源ピンをつなげただけで車とつないでいないためPIDコマンドは使えないので試しにやってみた。at rvは電圧表示、ACアダプタの9Vが帰ってきてる。at bdはバッファのダンプリスト、16進数で12バイト以内が帰ってくる。at dpは現在のプロトコル設定を表示、ELM327は10種類のプロトコルをサポートしていてAUTOで判断、解析してくれる。

 ナイトライダーのナイト2000はもう作れるな。
 ところでロデオもファスターもOBDコネクタないんだよね。なんせ昭和なもので。
Posted at 2014/03/16 12:23:40 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2013年11月17日 イイね!

ロデオ一時抹消

ロデオ一時抹消ブナの森で眠りにつくためにキャンピングカーを買った。
7年後、ブナの梢の下でロデオは静かに眠りについた。








北海道から九州まで旅を繰り返して到達した場所は自宅から1時間足らず。静かな里山の集落のはずれに人目を避けるように建つ平屋。美しい雑木林に囲まれ中央にシンボルツリーのブナがそびえる。 

山を眺めながら沢の音に耳を澄ます。
もうここから動く必要は感じない。



 紅葉狩りにわざわざ渋滞することもない。薪を玉切りしているとき、畑を耕しているとき、車を整備しているとき、ふと見上げればそこにある。日常と非日常の融合。梅、桜、ツツジ、紫陽花、etc季節のめまぐるしい移り変わりの全てがここにある。

 井戸に石油瞬間湯沸機を接続しロデオの給水口へ、石油温水熱源器を設置して床暖房にした。もともと洗濯機乾燥機食器洗浄機まで備えるロデオでの生活は快適で、もはや自宅で過ごすのとなんら変わりない、むしろコンパクトにまとまっていることで家事ははかどり掃除も簡単で灯油は減らない。窓が多いから内と外の感覚があいまいになり息苦しさは感じない。開放的な景観が広大なリビングとなり満天の星空が巨大な天蓋になる。隣はすぐ他人の家が当たり前の市街地では内と外を明確に分けなければ落ち着かないから家を大きく豪華にすることを考えてしまうため銀行と不動産屋とハウスメーカーに大金を吸い取られてしまった。

 本当の豊かさとは何か、ここに来てまた考え方が変わったけれど結論はまだ出ていない。ここでできるだけのことをやった後、またロデオで旅立つ日が来るかもしれない。3年後か10年後になるかわからないけれど。
Posted at 2013/11/17 17:43:54 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記
2012年09月08日 イイね!

キャンピングカーマイコン制御計画2

 核となるのは入力が5Vから20V、出力が12Vから15Vの昇降圧DC/DCコンバータで、容量100Ahの標準的なディープサイクルバッテリーに適した充電電流は10Aなので150Wクラスになる。
 DC/DCコンバータにはいくつかの手法があって、効率、部品コスト、安全性でそれぞれ一長一短がある。まずトランスによる絶縁型とトランスを使わない非絶縁型に大きく分けられる。
 いくら精密な保護回路やアルゴリズムを使用しても、ノイズによる誤動作、サージ電流、水濡れや車内の高温などに起因する電力半導体(FET、ダイオード等)破壊の可能性を0にはできず、入力と出力が意図せず導通状態になった場合、特に降圧幅が大きい場合は出力に繋がる負荷装置に深刻なダメージを与える。トランスは磁界変動により電力を伝達するため、制御装置が破壊されても絶縁は保たれるが、効率と部品コストでは不利になる。例えば100Vから12Vへ降圧する場合はトランスによる絶縁が必須となるが、今回は例え入力と出力が導通しても電位差は数Vなので、安全性を極端に損なうことにはならないと考え非絶縁型を採用する。
 非絶縁型コンバータにはリニアレギュレター、チャージポンプ、スイッチングレギュレターがあるけれど、リニアレギュレターは降圧しかできず、チャージポンプは150Wもの電力は扱えないためスイッチングレギュレターに決定、さらにCuk、SEPIC、フライバックの手法がある。Cukはコスト安で安全性も高いけれど入出力極性が反転し効率が悪いため、SEPICとフライバックに絞って検討する。
 SEPICは入出力がコンデンサで直流的に絶縁されることが最大の魅力で、入力側のリップルが少なく特にソーラーパネルの保護に適した回路とされる。反面コイルを2つ使うため効率は80%程度、20%の損失は30W程度の発熱になるので冷却FANが必須となり、熱暴走の危険は高くなる。フライバックは同期整流とすることで高効率が狙え、専用ICでは98.5%の効率を達成している例もある。数Wの発熱なら冷却FAN不要で信頼性が高い。FETが導通状態で破損するとバッテリーからソーラーパネルへの逆電流により高価なパネルを全損する恐れがあるが、ハイサイドにFETが2つ入っているので保護回路の応答性が良ければ同時破壊の可能性は低い。コストはコイル1個対FET2個+FETドライバICでほぼ等価。リップルは大きめだが周波数を上げることで改善できる。
 甲乙付け難いところだけれど、キャンピングカー内で使用する場合静粛性は絶対条件なので、冷却FAN不要のフライバックを採用する。
 
  さて、最も簡単な構成ならPIC18F14K50、コイル、FET×2、ダイオード×2、INとOUTのコンデンサで500円のUSBモニターロギング機能付充電コントローラーができる。しかし効率は80%程度で変動応答性も悪く、水ポンプなどの誘導性負荷をOFFしたときの逆起電力が入力側に瞬間的ではあるが逆流しソーラーパネルを痛める恐れがある。効率を上げるにはダイオードをFETに代替して同期整流とし、ハイサイドにON抵抗の低いNchFETを使用するためにブートストラップドライバ回路を組む必要があるが部品点数が多くなるので現実的にはFETドライバICを2組加えると+500円で効率は90%超になる。変動応答性を上げるにはPIC18Fでは実行速度に限界がある。PWMを100kHzで動かすとコンパレーター割込みは16サイクル毎が限界でUSB通信の優先割込に重なるとさらに割込遅延が発生するので、数百μ秒は大電流が流れても反応しないため単体では短絡保護が成立しない。
 電力変換専用のdsPIC-GSなら1サイクル毎の制御が可能だがUSB付きdsPICはなくさらに+500円になり実装が増える。マイコンは機能が多くいろいろなことができるけれど、単機能の性能は専用ICが勝ることが多い。パソコンと家電の関係と一緒で、パソコンでテレビも録画も電話もカーナビもできるけれど、専用製品のほうが性能が良く、パソコンのようにフリーズすることはほとんどない。画面が止まってしまうだけなら笑って許せるけれど、電源制御が止まれば150Wの電力は発火に充分で就寝中のキャンピングカー内では命にかかわる。
 ところでここ数年のLED照明の普及は目覚ましく各社から普及価格になった制御用ICが多数リリースされている。負荷としてのLEDと鉛蓄電池は定電圧定電流源を必要とする点で似たところがありその制御ICは流用できる。さらに調光機能を持つICもあり、調光=充電電流制御に置き替えることができる。その中でもリニアテクノロジ社のLT3791は98.5%の効率で、各種保護回路を備えたうえで1.5%、わずか3Wの熱損失しか発生しないなんて個人の努力では到達しがたい領域で、それが500円で手に入るならわざわざFETドライバ回路や保護回路を組んでPWMをプログラミングしてもコストと手間を考えたらメリットはない。さらにマイコンとのインターフェイスも考慮されていて電流モニタピンの出力電圧もマイコンのADCに最適化されているし、調光用のCTRLピンとマイコンの可変Vref出力等を繋いで出力制御できる。昇降圧のモード切替やFETのPWMドライブや過電圧過電流短絡保護は任せて、PICが担当するのはUSB通信、電圧電流の設定とモニターと記録、入力源切替、ソーラーのMPPT制御のみなのでプログラム難易度は低く実行速度も要求されない。

 結論としてPIC18F14K50LT3791、コイル、FET×4、INとOUTのコンデンサを基本構成とし、入力側のFET-aを走行充電用、外部AC100VからのATX電源用、ソーラーパネル用の3つ用意し小信号FETでドライブ切替する。1000円の部品代で高効率、安全で自由なUSBデバイスを構築できる。

 LT3791はTSSOP(0.5mmピッチ)38ピンICなのでさすがにユニバーサル基板で試作というわけにもいかない。数年前からFusionPCBなどの中華格安基板製作サービスが送料込で10枚1000円程度で利用できるようなので、eargleで試作基板の設計に取り掛かる
Posted at 2012/09/08 18:52:40 | コメント(0) | トラックバック(0) | 日記
2012年07月15日 イイね!

キャンピングカーマイコン制御計画

 キャンピングカーは狭い空間の中に家屋に近い機能を詰め込むため、多数の電気電子機器が搭載されている。電力は車のオルタネータと外部100Vをカーバッテリーとは別に搭載するサブバッテリーに充電して供給する。太陽光発電システムがもう少し普及すれば、ソーラーパネルから曇りでも充電できたり、リチウムイオン電池に急速充電することも可能になるだろうけれど、現在の技術水準では急速充電に不向きな鉛蓄電池に走行充電が主体となるため、特に滞在型の旅では電力供給が不足しがちになる。サブバッテリーが空になると明かりも水もガスも使えなくなり、只の箱と化したキャンピングカーはあらかじめ不便を想定したテントよりも惨めなもの。
 キャンピングカーのかよわい心臓ともいえる電気を総合管理制御する専用品は市場に存在せず、汎用の単機能市販品を個別に流用しているため制御機器が多数必要となり購入費用が嵩み電力ロスが多く管理も大変で、スイッチを切り忘れたりするとバッテリー上がりに直結する。鉛蓄電池は過放電に弱く、一時的にでも空にすれば寿命を縮め、空のまま数日放置すれば使用不可となる。ユーザーは常にサブバッテリーの残容量を心配しなければならないけれど、残容量の正確な把握も困難なため、電気トラブルにより旅行計画の変更を余儀なくされることもある。




 少ない電力を最大限生かすために、放電量と充電量をモニターするとともに累計から残容量を高精度に推計、運転中でもタッチパネルで簡単に機器のON/OFFが可能で、過充電なく最短時間で充電するよう最適化できる充電プログラムを備えた総合管理制御機器があれば、ユーザーは自宅に近い快適空間で旅に集中することができる。技術的には数個のFET(半導体スイッチ)、コイルとコンデンサによるDC昇降圧回路をUSB又はBluetooth通信対応ワンチップマイコンで制御し、スマートフォンやタブレット端末からモニター及び各種設定することで操作パネルが不要となりコストと車内空間を節約できる。外部AC100V入力からDCへの1次降圧は既存の定電圧装置(AC-DCコンバータ)を生かし、マイコン制御により2次降圧又は昇圧することで最適化充電とコスト低減を図る。
 この制御装置は数世代前の技術で開発でき、材料費も小売ベースで数百円程度だけれど、キャンピングカーの販売台数は年間4,000台程度で車中泊仕様ワンボックス車等を含めても一万台程度、その1割が購入する大ヒット商品となったとしても@5,000円×1,000台=5百万円の利益にしかならず、企業に商品化は期待できない。誰も作ってくれないならDIYしかない。ついでに少し売れたら旅の費用くらいにはなるかも知れない。
これを見て誰かが作ってくれたら買う。開発労力を考えると割に合わないけれど、ロデオの快適化と高価なディープサイクルバッテリーを長持ちさせること、なによりモノづくりの幅を広げる楽しみのために、しばらく全ての休日と余暇を返上して取り組みたい。


Posted at 2012/07/15 17:06:18 | コメント(1) | トラックバック(0) | 日記

プロフィール

「キャンピングカーマイコン制御計画2 http://cvw.jp/b/928301/27677422/
何シテル?   09/08 18:52
平成6年式いすゞロデオを移動基地としてバイクやカヌーを楽しむ情報を発信していきます。情報交換しましょう。ホームページhttp://rodeocamper.azu...
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