KSR メータを中途半端に近代化する話 その3

    どうもこんばんは。


    前回からの続きの話。

    メータを中途半端に近代化する話 その2
    メータを中途半端に近代化する話

    タコメーターをステッピングモータで駆動するようにしたので、当然のことながらメーターを動かすのに電源が必要です。
    動かすだけならメインハーネスの茶色、サービスマニュアルでBRと表記されている線から電源をとればよいのですが、これだとちょっと困ったことになったります。

    それはこれ↓
    IMG_20220605_142045 (2)

    エンジン切るとその瞬間にタコメータの電源落ちちゃうので、その時の回転数を表示したまま止まってしまうんですね。
    困ったと言っても壊れるとかではなく気にしなければ別にどうでもよい話なんですけど、カッコ悪いのは確かなので対策することにします。

    対策というほど大げさなものではなく、キーをオフしてもしばらくの間は通電を続け、針が0になってから電源を切るようにするだけです。
    純正のメーターでもステッピングモータで駆動している場合は何らかの方法で対応しているはずなんですが、どんなやり方をしているのかは知りません。
    すぐに思いつく方法としてリレーを使ったOFF Delay回路というものがあるのでこれを使ってみることにしました。

    ネットでちょっとお勉強。
    何はともあれリレーが必要ですが、全波整流化した時にヘッドライトにリレー経由で給電するようにしていたのでこれを利用します。

    元の接続↓
    15Aのフューズとエーモンさんのリレーを使ってます。
    リレー1


    DFF Delay回路の回路と車体側との接続↓
    青い点線で囲った部分がOFF Delay回路です。
    リレー2

    メインスイッチをオフすると電源の供給はなくなりますが、コンデンサと抵抗を介してトランジスタのベースに電流を流し続けることが出来ます。
    そしてその間はリレーはON状態を維持、負荷に電力を供給し続けることが出来るという仕組み。

    ブレッドボードで確認。



    どの程度の遅延させるかはコンデンサと抵抗の定数で調整することが出来て、遅延時間を長くとりたければ抵抗、コンデンサの値を大きくすればよいです。
    ただし、ちょっと試しましたが計算値と実際の遅延時間は全然合いませんでした。
    この辺はあまり深く考えずに実機で(とりあえず長めに)適当に決めました。
    今回はとりあえずC=100uF、R=1kΩで運用してみることにします。 

    手持ちの部品でユニバーサル基板上に組んでタカチのケースに入れて車体に取り付けて完成。
    IMG_20220605_120615 (2)

    車体に実装した写真は撮り忘れました。


    去年あたりから時間を見てジムカーナの練習会へ参加しています。
    そうなるとこれまで適当&ヤッツケ仕事のまま放置していたところを直さないといけないという流れでこんなことばかりしています。
    セッティングも運転技術自体も基準をはっきりさせておきたいということもありますが、そもそもバイクがちゃんとしていないと危なかったり他の人に迷惑かけることになったりするのはよくないので。

    もう少し手を入れたい所が残ってるので、しばらくは大したネタは書けないかなぁ・・・


    とりあえずこんな感じということで。



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    KSR 自作CDIの迷走と迷いと吹っ切った話

    どうもこんばんは。


    2年周期くらいでの更新になってるKSRの自作CDIの話。
    いつからやっているのか既に本人もさっぱり覚えていないほどで、牛歩どころかカタツムリ並みの開発スピードなんですが、いまだに細々と続いています。


    そもそもなぜこんなにてこずっているのか?というと、KSR1/2っていわゆる
    フライホイールの突起とか
    6601_LRG.jpg

    パルサーローター
    l549824224.jpg

    というものがなく、点火タイミングの基準となるピックアップ信号がないから。
    つまり、運転中のエンジンのクランクシャフトの位置(位相)を知る術がないのです。

    純正CDIはエキサイタコイルで発生するコンデンサの充電用のパルスの立ち上がり波形をもとに点火タイミングを決めているようなのですが、プラスチックで封止されていて詳細調べられていません。
    長らくこの充電用のパルスを分圧してその立ち上がりエッジを基準位置(=ピックアップ信号)として使う方法で何とかしようとしていたのですが、今回、というか2年くらい前にめでたく諦めることを決断ました。


    KSR1/2の点火時期はBTDC18.5°@1350rpm~21.0°@3000rpmで点火時期確認用のタイミングマークはBDTC21°の位置にあります。
    例えば自作CDIで10000rpmまでBTDC21°に設定したらずっと21°で点火&タイミングマークが止まって見えていてほしいのですが、実際はどんどん進角してしまいます。
    これは件のパルスの立ち上がり位置が回転数の上昇とともに早くなってしまっていることが原因と推定しています。
    要するに回転数によって立ち上がりエッジの位置が変わってしまうためクランクシャフトの位置を正しく判定出来なかったのです。

    実はCDIのプログラムについては骨格部分はすごく単純です。
    基準位置の信号が入力されたら、その時の回転数からクランクが上死点前の所望の点火タイミングまで進む時間を算出してタイマーをセット。時間が来たらサイリスタのゲートに接続してあるポートをオンにするだけです。
    細かいことにこだわればいろいろありますが、ぶっちゃけこれだけ。

    CDIのキモは基準パルスの品質なんです。
    キックスタート時の低い回転数から吹け切るまでまで確実に決まった位置でパルスを発生させる必要があるのです。


    結局、どうしたの?って話ですが、これまた試行錯誤してまして。

     ①磁石+ホールセンサ
     ②フライホイールのマーキング+フォトリフレクタ

    の2パターンをトライしています。


    ホールセンサ+磁石方式ではフライホイールにワイヤリング用のワイヤでダイソー磁石を括り付けてエポキシボンドで補強、
    IMG_20200620_102216.jpg

    ホールセンサをカバー内側に接着。
    IMG_20211024_094305_20220601204645cb9.jpg

    IMG_20211024_094421.jpg

    これで磁石がセンサの前を通過したタイミングで信号が発生するのでクランクの位置がわかります。
    CDI的にはこれできちんとクランクの位置を知ることが出来るようになり、期待通りの動作をするようになりました。
    但し、この磁石の取り付けは方法は流石にちょっと気が引けるものがありました。
    実際、ジムカーナの練習会でエンジンガンガン回していたらワイヤーが千切れて磁石の位置がずれてエンジン止まってしました。
    遠心力のすごさを実感すると同時にこのやり方ではイカンということを心の底から理解。
    当然ですが良識ある大人はマネをしてはいけません。


    次に試したのはフライホイールに赤外線を反射させる/させないように細工をしてフォトリフレクタで反射してくる赤外線を検出する方法です。
    最初は黒いテープとアルミテープを使いました。黒テープとアルミテープの反射率の差を利用する作戦です。
    IMG_20211024_155050.jpg

    フォトリフレクタはこんな感じでカバーに固定。
    このセンサでアルミテープを検出します。
    IMG_20211024_155135.jpg


    目論見通りエンジンの始動には成功したものの、5分も走るとエンジンの熱でテープの粘着剤が柔らかくなるらしく、テープはあえなく剥がれ、エンジン停止。
    接着剤で貼ってみても、しばらくするとやっぱり剥がれてしまい結局エンジン停止。


    最後はアタマにきてフライホイールを塗装してしまいました。
    これが今年の1月頃の話。
    IMG_20220123_100305.jpg

    IMG_20220123_100321.jpg

    IMG_20220123_101630.jpg


    白ペイント部で反射してくる赤外線を検出、センサ出力がHiになり、艶消し黒ペイント部では赤外線の反射が弱いので、センサの出力はLowってことでめでたく安定したパルスを出力できるようになっています。
    すでにジムカーナの練習会を何度か走っており、今のところは大丈夫っぽい感じ。


    本当のところは随分前からホールセンサなりフォトリフレクタなりへの移行を考えていたのですが、中々踏み切れませんでした。
    これらの方法ではセンサをクランクケースに固定せず、フライホイールのカバーに取り付けるため、
     (1)カバーを取り付けた状態でないとエンジンがかからない
     (2)カバーの取り付け位置がずれるとセンサの位置が変わって点火時期も変わってしまう。
     (3)転倒時、エンジン始動不能になる可能性が高くなる
     (4)点火時期の確認がしにくい
    という4重苦を抱えこむことになるからです。
    (4)はカバーに点火時期チェック用の穴を開けたので点火時期自体は見えるのですが、防水の面で不安が残ってます。
    どれも結構面倒な問題ですよね。

    機械加工とか得意な人からすればどうにかなるのでしょうが、自分の能力ではかなりハードルが高い。
    そうは言っても正確なピックアップ信号で点火時期をコントロールしたい欲求により今回のシステム変更に踏み切っちゃいました。



    ちなみにKSRのフライホイールは一周360°で約355㎜。
    BTDC135°とBBDC135°の位置でおよそ10°、15°分の長さで白ペイントを塗っています。
    なぜ白ペイントの幅を変えているか?というと、ピストンの上昇(吸気・圧縮)行程と下降(燃焼・排気)行程を判別するため。
    たいていの2ストの点火はBTDCx°とその180°後、つまりBBDCx°の2回点火していることが多いと思います。
    KSRもノーマルはこのタイプ。
    自分のCDIはここで俗に捨て火と言われる下死点前の点火をやめてその分の電力をコンデンサにチャージするようにしています。


    点火能力が増強されているかは何とも言えませんが、理屈的には条件の悪い場合でも失火することが少なくなっているんじゃないかな~と思っています。



    これまで回転数によってどんどん変わってしまう点火時期を回路やプログラムで補正しようとしてきましたが、やっぱり入力信号自体がちゃんとしているのとそうでないのでは大違いです。
    パット見補正して上手くいっているように見えてもやっぱりごまかしている分スッキリ感はなかったので。

    これでもう一度点火時期のセッティングを詰めてみようと思っています。
    ブログの更新が止まっているときはこんなのをチマチマやっていると思ってください。
    センサの取り付けについては継続検討です・・・


    とりあえずこんな感じということで。



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    KSR メータを中途半端に近代化する話 その2

    どうもこんばんは。


    前回の続きです。
    結局こんな感じになりました。




    タコメータはJUKEN Swiss TechnologyというメーカーのX27.168というステッピングモータをPICマイコンで駆動させてます。
    前回の記事でも触れましたが、ステッピングモータを使用したタコメータについてはとても詳細な情報をネット上に公開してくれている人がいます。
    コード書いて試すわけですが、上手く動かないところなんかは参考にさせてもらいました。



    スピードメータは秋月電子で売っている128x64ドットのグラフィック液晶ディスプレイを使用していて、こちらもPICマイコンで表示させています。
    表示させているのはスピード、オド、トリップ、水温、気温の5つの情報です。

    スピードメータのセンサはSP武川の金属反応式速度センサーってやつを使いました。
    フロントホイールのディスクボルトを検出させているので、ホイール一周当たり3個のパルスが発生します。
    このパルスで割込みかけてスピードと走行距離を計算してます。
    センサの位置調整とかよく考えられていて感心しました。さすがですね。


    水温計のセンサはKOSOのものを選択。
    今まで使っていたSP武川の水温計のセンサと同じ(つまりノーマルと同じ)PT1/8のセンサなのでノーマルのラジエターに直接ねじ込めます。



    気温も表示させてますが、こちらは秋月電子で買ったTIのLM60という温度センサを使用。
    水温も気温もセンサの校正をどうしようかと思いましたが、結局SP武川の水温計に合わせました。


    こんな感じにして、
    IMG_20220211_114509.jpg

    鯖缶の空き缶風呂に投入。
    IMG_20220211_121556.jpg

    水温センサは抵抗値、気温センサは出力電圧を測定して武川の水温計と同じ表示になるように計算式を決めました。
    決めてくれたのはExcel君ですけどね。
    IMG_20220211_121438.jpg

    このあたりを試行錯誤していたのが1月~2月頃の話でして、いろいろとトライ&エラーしたことを記事にすればよいとは思うのですが、何しろ面倒なのでついつい”まあ、いいか・・・”となってしまいます。


    1年がかりで準備、資料集め、部品集め、設計、製作と進めてようやく形になりました。
    大変というか手間がかかったのはスピードメータですね。
    電源ON時にシャレでZX-0.8Rとか表示させていますが、こういったビットマップデータとかフォントデータなんかをつくるのがとにかくめんどくさかったです。
    始める前はもう少し素敵なデザインにするつもりだったのですが、実際にやってみるとそんな簡単なものじゃないってことがよくわかりました。
    もう、本当に最低限、動かすことに専念した結果、こんな感じになりました。

    やっぱり売り物はよくできていますね。

    実際に使い始めてみるといろいろと気になるところも出てきています。
    このあたりの話はまた記事にしたいと思います。
    でも… 作業量を考えると改善版を作る気にはならんですねぇ・・・


    とりあえずこんな感じということで。



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    KSR メータを中途半端に近代化する話

    どうもこんばんは。


    あっという間に2月も終わりですね~
    このひと月ほど神奈川の自宅には戻ってないこともあってV11は休眠状態です。
    代わりにKSRの方をいじってました。


    ウチのKSRはメータを改造しています。
    この記事とかですね。
    もう10年も前の話。

    その後、しばらくガレージに仕舞い込んでいた時期があって、久々に復活させたらタコメータが壊れてたんですよ。
    タコメータなくてもバイク自体は問題なく動く訳でしばらくそのままにしていたんですが、やっぱり回転数知りたくなる状況もあるんですよね。
    なのでしばらく前からメーター周りの再製作をやってました。

    素直に市販のものを使えばいいんでしょうが、基本的に天邪鬼なので今回も市販品はパス。
    せっかくなので10年前にあきらめた構成でメーターを作ることにしました。
    当時何をあきらめたかってことですが”アナログのタコメーターとデジタル表示のスピードメーターの組み合わせ”です。
    デジタル表示のスピードメーターでデザイン的に気に入るものがなかったのですよ。

    1年ほど前からチマチマ作業してまして、この前の週末にようやくここまで来ました。
    IMG_20220223_143853.jpg


    メーターパネルはこちら↓が最初のバージョンでコイツは2㎜厚のアルミ板をドリルとヤスリで加工して形にしたものです。(懐かしい)
    IMG_3648.jpg


    今回はFreeCADというフリーの3D CADで形を作って、3Dプリンタで印刷しました。
    パネル

    プリントサービスはDMM.Makeを使っています。発注してから1週間ほどで到着しました。
    今回パネル部分の厚さ4㎜としてPA12という素材で印刷しています。
    強度が心配だったのですが、全然問題なさそうで一安心。
    IMG_20220219_092117.jpg

    IMG_20220219_092135.jpg

    もうほんとうにすごい時代になったものです。
    問題は費用です。
    今回のサイズ、形状で3Dプリントを依頼すると9000円弱の価格でした。
    ちょっと寸法間違えたので作り直し~って気軽に発注できる金額じゃないですね。
    湯水のようにお小遣いを投入できるなら問題でも何でもないですが、自分の場合はそうもいきません。
    気になるところがあってもそこは目をつむり試作品をそのまま本番用として使うことにします。
    ちなみにこの後200円の缶スプレーで艶消し黒に塗りました。



    スピードメータは秋月電子で売ってる128x64ドットのグラフィックLCDに速度、Odd、Trip、水温、気温を表示することにしました。
    これらをPICマイコンを使って表示させます。
    プログラム書いて回路図書いて基板設計して発注、半田付けしてソフトの書き込みも終わりました。
    IMG_20220221_184512.jpg



    タコメータは1500円の中華電気式タコメータを改造します。
    到着したその日のうちに完全分解。
    殻、ガラス、針、文字盤を再利用しつつ、ステッピングモータ駆動のメータに作り直しました。
    IMG_20210908_211643.jpg


    こちらはステッピングモータの基板ですが、3Dプリンタと同じで少々のミスは目をつむります。
    チップLEDの半田ランドの大きさをミスっていて、半田付けがダメダメで気に入りませんがガマンです。
    IMG_20210908_211703.jpg


    基板-ステッピングモータ-文字盤の構造を構成するための部品も作りました。
    こちらも3D CAD + 3Dプリントです。
    ホルダ

    ちなみにこの部品は2000円台後半だったと思います。
    タコメータ本体のほぼ2倍というのが笑えます。

    IMG_20210908_211800.jpg


    スピードメータのセンサも購入済であとは車体側のハーネスとの接続と物理的な取り付けですね。
    今週末あたり車体にとりつけたいと思ってますが、どうなりますか・・・


    スピードメータもタコメータもネット上で貴重な情報を公開してくれている先人の皆さんのおかげで何とか形になりつつあります。
    ここまで来るのに1年くらいかかってるんですけど、それでも全然早かったと思います。
    ありがたいことですね。感謝しかありません。


    なんですが・・・
    冷静に考えるとやっぱり市販品買った方がいいですね。

    KSRのオリジナルのメータはシンプルなアナログのスピードメータです。
    一方で市販バイクのメータはずっと以前から液晶表示が使われていて最近ではフルカラーの液晶メータも珍しくありません。
    今回、それなりの労力を掛けてステッピングモーター駆動のタコメータとデジタル表示スピードメータに改修します。
    ただ・・・これでようやく10年前のスタンダードに近づいた程度なんですよね。
    さらに、納得の仕上がりか?と聞かれるとちょっと答えに困るレベルで、近くで見るととりあえず形にした感満載で仕上がりの雑さは否めませんし、見えない部分はもっと雑です。

    せめてVGAとかの画素数でフルカラー液晶でも使っていれば最新スーパースポーツに比肩するレベルになるのですが、それはさすがにハードル高すぎ・・・


    けど、まあ、まずは動かしてみます。


    とりあえずこんな感じということで。



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    KSR 全波整流化 メインハーネス加工

    前回のステータコイルの加工に引き続き今回はメインハーネス編です。


    全波整流化には兎にも角にも全波整流用のレギュレータが必要です。
    昔はホンダの純正品を流用した事例がよく紹介されていましたが今は中華製のものが格安で入手できます。
    今回購入したのがこちらです。
    たくさん種類がありますが、みな同じに見えますね。
    あまり安いのはどうかと思ってちょっと高いのを選びましたがどうなんでしょうか・・・
    IMG_20190706_191856_2019082200173665b.jpg





    次はメインハーネスの加工です。
    メインハーネスは以前書いた通りヤフオクで購入した中古品をベースに加工をしました。

    まずは準備としてハーネステープを全部剥がしてからノリでベタベタの線材をパーツクリーナーできれいにします。
    コネクタはいったん端子をハウジングから外して接点復活剤をスプレーして汚れをふき取るとの、ハウジング自体も中性洗剤で洗っておきます。
    コネクタは主に250型の4極、6極、9極が使われていますが、ハウジングから端子を外した後はバラバラにならないようにテープで仮止めをしておきます。


    そして次が一番大事な工程です。
    配線図をコピーして変更箇所を赤ペンで書き込みます。
    間違えないように慎重に。
    IMG_20190808_000824.jpg


    後は修正した回路図に従って配線を繋ぎ変えていきます。
    変更内容は↓な感じ。ちなみにYとかBL/Wはサービスマニュアルに記載されている配線色です。

    まずは最重要部からです。

    1.ステータコイル側のAC出力と全波整流レギュレータのAC入力の接続
    ステータコイル4極コネクタのメインハーネス側でY線とBL/W線を切断。
    切った線のステータコイル側の線がAC出力なので、と全波整流レギュレータのAC入力線を繋ぎます。
    極性は無いのでY、BL/Wとレギュレータ側の黄色、ピンク線のどちらにつないでもOK。

    2.レクチファイヤと配線の撤去
    BL/W線の反対側をたどるとレクチファイヤにつながっているので、レクチファイヤごと撤去。
    レクチファイヤの反対側のW線はバッテリの+12Vにつながっているのでいらない部分を撤去します。

    3.レギュレータの撤去
    Y線の反対側は純正のレギュレータと左ハンドルスイッチのコネクタにつながっています。
    純正のレギュレータは不要になるので撤去です。

    グレーの部品がレギュレータで黒の部品がレクチファイヤ。
    IMG_20190728_084807.jpg

    4.Y線の処理
    左ハンドルスイッチのコネクタのY線にはキーオンで+12Vとなる線を繋げはOK。
    BR線をつなげばOKなんだけど、今回はリレーを使用しました。
    BR線をリレーの制御線に接続し、リレーの入力はバッテリの+12Vを10Aのヒューズを介して接続し、出力をY線に接続。
    キーオンでバッテリの+12Vからリレーを経由してヘッドライトとテールランプ、メータ照明に電力を供給する構成にしました。

    5.全波整流レギュレータの出力線の接続
    全波整流レギュレータの赤線(+12V)と緑線(GND)をバッテリの+、-に接続。
    全波整流レギュレータの実装位置の近くで緑線を適当に車体にアースしてもいいのですが、ちゃんとバッテリの-端子直でつないだ方が良いです。まあ、基本と言えば基本ですけど。

    6.車体アースの処理
    バッテリの-を車体にアース。

    7.ヒューズホルダ/ヒューズの交換
    バッテリの+12Vラインのヒューズはあまりにみすぼらしかったので交換。
    IMG_20190728_084830.jpg

    5個で999円のヒューズホルダーに変更。ガラス管ヒューズからブレード型のヒューズにしました。
    ちなみにライトの電源にも入れました。
    IMG_20190825_103809.jpg

    8.水温警告灯スイッチの配線の処理
    水温警告灯のスイッチは水温センサーに変更しています。
    不要になったY/WとBK/Yの線を撤去。

    9.オイルレベルセンサの配線の処理
    混合給油化により使用していないオイルレベルセンサの配線も撤去。
    BK/RとBK/YとLGの3本になります。LGはニュートラルランプ~ニュートラススイッチの線は残しておきます。

    変更点はこんな感じです。


    配線の繋ぎ替えと並行してハーネスにまとめる作業も進めていきます。
    線材の長さは現物合わせなので慎重に調整をしながらの作業になったので時間がかかってしまいました。
    こんな感じで保護チューブに通してから端子を取り付けて、コネクタのハウジングに嵌めていきます。
    写真の真ん中あたりのBL/W線とY線がステータコイルからのACラインで、赤い線が全波整流レギュレータの+12V、黒い線がGNDで反対側がバッテリにつながります。
    IMG_20190727_125615.jpg
    IMG_20190727_125635.jpg

    不要になって撤去した配線です。
    IMG_20190727_125832.jpg


    ハーネス加工が終わったので車体への取付に移ります。
    全波整流レギュレータは元のレギュレータが取り付けられていたボルト穴を使って取り付けました。
    ボルト一本止めなので最終的には何か対策が必要な気がします。
    もともとオイルタンクがある場所なので、ノーマルの分離給油のままの場合はこの場所は使えないと思いますが、まあ、ノーマルに戻すこともないと思いますので、気にしないことにします。
    IMG_20190727_175241.jpg


    最後に今回のもう一つの目玉であるライトユニットの交換です。
    DMR Japanというところから発売されているライトユニットを購入しました。
    オリジナルのライトは寸法的にNSR50/80と近いらしく、NSRにもKSRにも使えるという商品です。



    25年前のライトユニットは流石にちょっとくたびれてますね。


    IMG_20190727_103843.jpg
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    IMG_20190727_103904.jpg
    IMG_20190727_103634.jpg
    IMG_20190727_103711.jpg


    取付は問題なくできました。
    ヘッドライトバルブはLEDではなくハロゲンなのですが、とりあえずはこれでしばらく走ってみるつもりです。
    昭和感のあるフロント周りが平成中期くらいの感じになりましたかね。
    IMG_20190727_104104.jpg
    IMG_20190727_104153.jpg

    最後にメインハーネスに繋げるためのハーネスを作っておしまい。
    IMG_20190727_105356.jpg

    車体への取付、固定が終わってからテスターで+12VとGNDがショートしていないことを確認。
    メインキーをオンしたらヒューズが飛ぶわけでもなく一発OK。
    見事に全ての電装品が正常に動作しました。
    もちろん、エンジンも始動OKで目出度し目出度し。
    その後、夜も走っていますがいい感じです。


    とりあえずこんな感じという事で。


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