自作データロガー不具合対策

    自作データロガーを使っていますが、これが便利だったり不便だったりと微妙なシロモノです。
    ここしばらく何件か不具合が立て続けに発生していて、その対策をしました。

    まあ、市販品ではあり得ない自作ならではの問題ばかりですが、こんな苦労をしながら使っていますという話です。
    それ相応のものをちゃんとしたお金を払って買っていればこういう無駄(?)な時間は使わずに、その分走る方に時間を使えるですけどねぇ・・・

    今回も完全に自分用備忘録的記事なので基本スルーでお願いします。


    1.回転数検出ルーチン用タイマの32ビット化と点火パルス検出回路へのLPF追加
    点火パルスの間隔を測定することで回転数を検出していますが、その精度を上げるためにタイマを16ビットから32ビットに変更しました。
    実際はKSR用のCDIで書いたソースコードを流用しただけです。
    KSRのCDIでも最初は16ビットのタイマで回転数を検出していたのですが、高回転側で精度を上げるために32ビット化しました。
    V11のデータロガーに適用したのは両方のプログラムで共通化できるところは共通化をしておきたいという単純な理由です。

    ところが32ビット化したらアイドリング時の回転数がえらい高く表示されるようになってしまいました。
    原因は「ウオタニ+V-UP16」で発生する点火パルスの波形に含まれるノイズまで正しくカウントするようになってしまったから。

    もうちょっと詳しく説明すると、PICマイコンに入力した点火パルスの周期を測ることで回転数を計算しています。
    ここでいう点火パルスはプラグに流れる電流を直接使っているわけではなく、点火コイルの1次側に流れる電流をCT(カレントトランス)=コイルで検出してパルスを作っています。
    PICマイコンへの入力信号をいつも使っているDSO QUADというポータブルのオシロスコープで確認すると見事にノイズが乗っています。
    このオシロスコープは以前はビットマップで保存した波形をUSB経由でPCに読み込めたのですが、最近なぜがPCに接続してもオシロスコープが認識されません。
    このブログで波形を乗せられないのが残念ですが、気持ちいいくらいにノイズが乗っていました。
    点火パルスの検出回路にLPFを追加し、ノイズを消せていることを確認、対策としました。
    LPF.png

    ちなみにデータロガーの基板です。
    IMG_20190603_141325.jpg

    B面はこんな恥ずかしい姿です。
    IMG_20190603_184333.jpg

    ここからさらに今回のLPFを追加してます。
    次から次にいろいろな問題の対策で部品を追加していてそろそろ限界です。

    2.「ウオタニ + V-UP16」でLCDがフリーズする問題の対策
    最近になってV-UP16を復活させたのですが、走行中にLCDがフリーズしてしまう現象が発生するようになってしまいました。
    「ノーマルコイル+V-UP16」でも「ウオタニ単独使用」でもこんな現象は出ていなかったのですが、「ウオタニ + V-UP16」では4000rpmを超えると一発でLCDが固まります。
    回転数やスロットル開度などの表示を100msec周期で更新しているのですが、この更新がされなくなります。
    点火のエネルギーが強力になって、ノイズもパワーアップしたことが原因ですね。

    ちなみに自作データロガーの全体の構成はこんな感じになっています。
    蓋を開けた状態の本体の上にあるのがLCDですが、見てのとおり本体からコネクタで電源と信号線をつないで制御しています。
    IMG_20190603_141315.jpg

    このLCDはI2C(「あいすくえあしー」とか「あいつーしー」などと呼ばれています)という通信方式で制御しているのですが、もともと線材で引っ張り回すような使い方はあまり想定されていなく、ノイズに弱い回路構成なんですよ。
    という事で、コネクタをシールド線化することにしました。

    こんな感じで線材をアルミホイルで巻いてGNDに落としてシールドします。
    IMG_20190614_092901.jpg

    ちなみにLCDの右下にある水色の部品はコンデンサで、これもノイズ対策で追加したものです。
    この辺りはLCDのメーカの説明書には当然の如く何も書かれていないので、実際に回路設計をやった経験が無いと対策は難しい気がします。
    IMG_20190614_092855.jpg

    最後にアルミ箔が外れたり剥がれたりしないようにテープで巻いてからチューブに通して完成です。
    車体に取り付けて確認すると一発OKでした。
    ちゃんと波形まで見たわけではないですが、現象から想像するとこんなものかな、と思います。


    3.GPSの信号を受信しても日付が正しく取得できない問題について
    2019年に入ってから日付が正しく表示されなくなってしまっていました。
    僕のロガーではGPSアンテナで受信した日付、時刻の情報をPICマイコンのRTCCモジュール(時計機能です)に設定しています。
    時計機能を動かすのはログファイルを保存する際のタイムスタンプに正しく現在日時を反映するためなのですが、これがおかしな表示になってしまっていました。
    正確には時刻は正しいのですが、日付がおかしい。たとえば2019年の6月なのに2099年10月とかの日付で保存されています。

    実際のところはログファイルのタイムスタンプの日付がおかしいだけで実害はないので、しばらく放置していたのですが、先日ようやく現象の確認をしました。
    データロガーはバイクに積んで実際に使っているものと、机上デバック用にもう一組製作してあります。
    まずはデバック用で確認するときちんと2019年と表示されます。

    仕方がないので、バイクに積んでいる本番機を取り外して確認すると、やっぱり日付がおかしい。
    IMG_20190603_150451.jpg

    確認したのは6月3日だったのですが、2099年10月18日となっています。
    では本番機とデバック用では何が違うか?というとGPSアンテナが違うのです。
    どちらのGPSアンテナも秋葉原の秋月電子で購入したものですが、バイクに積んでいるものは「GT-723F」という今は取り扱いが無くなっている古い部品で、デバック用のアンテナは「AE-GYSFDMAXB」という比較的新しい部品を使っています。


    GPSアンテナからの出力されている日付情報をLCDの2行目に表示させるようにプログラムを変更して確認するとこんなことに↓なっていました。
    IMG_20190603_150505.jpg



    ,181099,がNMEAフォーマットのRMCセンテンスに含まれる日付情報でDDMMYYの書式で出力されたデータです。
    つまり、西暦の下2桁が99年で10月18日となります。
    結局、年の情報についてはプログラムで上2桁に20をつなげているので2099年と表示されていることが分かりました。
    2018年までは正しく表示されていたのですが、19年からおかしくなっています。
    これはもうGPSアンテナの中のLSIのデータ処理が2018年までしか対応していないことが原因と思われます。
    実際、より新しいGPSアンテナでは問題ないので。

    こうなってしまうとデータロガーのプログラム側での対策はちょっと現実的ではないので、あきらめました。
    新しいGPSアンテナを使えるようにすればいいのですが、こちらはまた別の問題があって、実際に使うにはプログラムの修正が必要なのです。
    まあ、実際最初に書いた通り、タイムスタンプだけなので、当面はこのままいくことにしました。




    こんな感じで微妙な問題の対策にそれなりの手間と時間を費やしています。
    それもこれも個人が自宅でできる範囲でやっているから。
    やっぱり測定器とか簡易的なものだと限界があるし、特にバイクの場合はエンジンを掛けて確認するというのがやりにくいことが大きな障害になっていますね。
    防音のエンジン室みたいな設備があれば全然違うのでしょうが、そんなものは望むべくもありません。

    一方でちゃんとした製品は最初からまともに設計とか評価がされているので、ちょっとくらい条件が変わっても正しく動くわけです。
    今回の例では2つ目のLCDの表示の更新が止まる問題についても仕事であればきちんと波形で確認するとか、更に厳しい条件(例えばコイルの電源を18Vに上げるとか)でも現象が発生しないか?とか色々検証したうえで対策内容を決めるのですが…
    この辺りも個人製作の限界ポイントな気がします。

    売り物はコストは相応ですが、使う側としては余計な手間はかからないので結果的には自作なんかよりも効率が良かったりします。
    そもそもデータロガーを作ることが目的ではなく、バイクをセッティングすることが目的ですから。
    やっぱりヨシムラのBAZAZZとかの方が良い気がします。


    ま、できる範囲で対策はしましたという話でした。

    とりあえずこんな感じということで。


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    こんなオシロスコープを使っています。




    オール下道480㎞のツーリングとサブコンの再セッティング

    GWはほぼバイクには触らず、最後の方に自宅→別宅の移動でV11に乗っただけで終了でした。
    そんなこともあり5/11の土曜日に丸々1日ツーリングをしてきましたよ。


    GWの最後にV11で別宅に戻った時にV-UP16を復活させてみました。
    V-UP16は去年のトラブル時に故障の嫌疑を掛けられていました。
    自分で確認すると普通に動作をしていたのですが、とにかく問題を複雑にしたくなかったので原因が明らかになるまで封印していました。
    結果はまあ、予想どうり全く問題なくて、壊れている感じはないですね。

    ようやくV-UP16+ウオタニSP2の組み合わせて走れる状況になったのでサブコンのセッティングもやり直すつもりで気合い入れて予定していました。


    当日はうれしくて?普段よりも2時間近くも前に目が覚めて、そのまま準備を開始。
    ご飯食べてから地図確認したりして6:00過ぎに出発しました。
    目的地は南会津~奥只見方面。
    時間に余裕があれば新潟側に抜けて沼田から金精峠経由で日光に戻る作戦でした。


    R118~R293~R294と走りつなぎ、R400で那須塩原方面を目指します。
    途中国家権力の人々がスピード測定会を開催していました。
    この日から交通安全週間なんですよね~ 気を付けないと。

    車が少なくどんどん距離が進みます。
    会津西街道の3国道重複区間です。天気も良くて最高です。
    IMG_20190511_084615.jpg

    この先のT字路でR352に入り奥只見方面に進みます。
    いくつかのスキー場の横を通り過ぎながらどんどん登っていくと途中から残雪がありました。
    IMG_20190511_101332.jpg

    気にせずさらに登っていくとまさかの通行止め・・・
    R352と福島県の県道1号線の分岐のところでハードなバリケードが・・・orz
    立山とか蔵王とかでもGW前には通れるようになるのにね・・・
    IMG_20190511_102019.jpg

    写真で右上に上がっていく道が県道1号線で尾瀬の方までつながっている様です。
    そんなことはどうでもよいのですが、全くの予想外のUターン。
    ま、まだ10:00過ぎなので地図を見ながら適当に走ることにしました。

    IMG_20190511_102120.jpg

    この後R352を戻ってR289~K153 /K352~R252と走ります。
    途中のK153,K352が良い道でした。日本の里山って感じの景色です。
    IMG_20190511_120300.jpg

    最後にR400の道の駅「からむし織の里しょうわ」ソフトクリーム食べて18:00頃戻ってきました。
    IMG_20190511_125342.jpg

    オール下道、12時間で480㎞。
    楽しかった!
    IMG_20190511_175917.jpg


    ツーリングはこんな感じでした。
    そしてツーリングの合間にサブコンの設定を見直していました。


    僕が使っているRapidBikeのRB2というタイプは結構古いものなので、マップ切替とか今では当たり前の機能が無かったりします。
    データのロギング機能もありません。
    実はサブコンの良いところはセッティング時にキャブレターのように工具を使った部品の取り外しがいらなくて、PCつなぐだけでデータ変更できるところなのです。
    ただ、逆に言うといいところはそこだけで、セッティングをちゃんとやろうと思ったらキャブレターと同等のスキルが必要です。
    つまり、僕のようなフツーの人にはデータロガーが必要ということです。

    ということでデータロガーを自作して使っているわけです。
    今はちょっと違いますが、最近まで電子回路の設計でお給料もらっていた人なので自作自体はどうにかなっています。
    ただ、空いた時間に遊びやっているだけなので、何をするにも時間がかかりすぎるのが難点ですね。
    お金払って機能を買った方が絶対いいです。
    尤も今は大概のサブコンにログ機能があるようなので悩むまでもないですけどね。

    それで、これが今回作ったマップ。
    左側のマップが変更前で前回伊豆を走った時のマップです。
    右側が今回丸一日かけて都合6回書き換えながら走ったマップの最終版です。
    比較


    左のマップは去年調子悪くなる前もほぼこんな感じだったのですが、調子悪いのをサブコンで直そうとしたりしてちょっとぐちゃぐちゃな状態になっていました。
    更に点火コイルとプラグコード、キャップはノーマルの状態で作ったマップなので、今回キッチリ見直すことにしました。


    セッティングのやり方はこんな感じ。もちろん我流ですよ。

    セッティングは何をおいても低回転、低開度からです。
    V11だったら4000rpm、開度40%までをきっちり合わせてあれば一般道は何不自由なく走れます。

    ①街中を車の流れに合わせてゆっくり走りながらログデータを取ります。
    スロットル開度と回転数、その時の空燃比のデータが必要です。
    渋滞や信号待ちを含めて車の後ろのを走ることでアクセルをじわっと開けたり、途中で止める、じわっと戻すとかいろいろなパターンのデータがとれます。
    s-ログ1

    ②適当な時間(今回は25分位)走ったら空燃比のデータをサブコンのマップに対応した開度-回転数別に単純平均した結果を見ます。まずは平均値を見ながら、該当する部分について噴射量の数値を増減します。
    下のパターンだと全体的に薄いと判断します。15台の数値のセルは+2(%)、14.9とかのセルは+1(%)とかって感じで補正します。

    s-ログ2

    ③ザクっと設定してからまた同じようにゆっくり走ります。
    今度は信号~信号を3~5セットみたいな感じで短めの時間でデータを取ります。
    ↓のデータは信号待ちで停止した状態からスタートした際のデータです。TPSがスロットル開度、RPMとAFRはそのまんまです。
    横軸のタイムタイムスケールの26秒過ぎからスタートして、4速で定速走行に入っています。
    車の後ろについているのでスロットルの開け方にムラがあるし、1→2速ではクラッチをガッツリ切ってゆっくりシフトアップしています。
    赤い線の空燃比は27秒から29秒当たりでふらついています。
    s-ログ3

    ④26.5秒から30秒までのデータを確認します。
    黄色い回転数の線を見ると27.7秒あたりまで半クラッチを使っているようです。
    赤の空燃比を見ると28.0~28.3秒で15.2であり、そこから少し低くなってまた上がります。
    s-ログ5

    これをマップ上に表示すると↓の感じになります。
    開度20%で1302、1603rpmのセルがおそらく28秒付近のデータと思われます。
    そこから回転数の上昇につれて下のセルに制御が移っていきます。
    s-ログ6

    ということで開度20%、1302、1603、2525rpmのセルを+2、同様に開度20%1894、2193、2778、3086rpmのセルを+1って感じで修正をしていきます。

    ⑤後はこれの繰り返し。



    今回のマップは結果的にかなり濃くしました。
    前回伊豆を走った時は別段不満は無かったのですが、ウオタニSP2投入とV-UP16の復活で燃焼の条件も結構変わっていたということでしょうか。
    実際、朝と夕方では全く別のエンジンかのような違いになりました。
    ツーリングも楽しいですが、こういうのも楽しいものですね。
    もう、無限に遊べます(笑)
    大事なのは辞め時を見極めることかな。

    後は燃費かな~
    これはちゃんとデータを取ってみようと思います。
    それにしてもようやく去年の不調のケリを付けられましたw
    長かった~

    とりあえずこんな感じということで。



    V11 サブコンセッティング

    K&Nのエアクリーナーでのサブコンのセッティングを進めています。


    某日某所でのログ。

    スロットル開度と回転数。
    横軸:時間[秒]  左軸:回転数[rpm]、右軸:スロットル開度[%]
    赤い線の部分は2000rpm、開度8%あたりから全開加速を始めてレッドゾーン入り口の8000回転までのデータ。
    水色の線はそこからスロットルを戻してシフトアップ、さらに全開で加速。

    TPS_RPM2.jpg


    同じログデータで空燃比とスロットル開度の結果。
    横軸:時間[秒]  左軸:スロットル開度[%]、右軸:AFR
    50秒付近で濃くなっているのと53.9~54.4秒あたりで濃くなってから薄くなっているのが気になります。

    TPS_AFR2.jpg


    ラピッドバイクの開度-回転数マップに空燃比のデータを重ねると↓の感じ。

    AFR2.jpg

    ①の赤い線の開度95%以上/2103-2778rpmは濃いということなので、マイナスの補正をして噴射量を減らした方が良いようです。

    問題は②~③の部分の54.2秒の薄い山で、データでは開度100% 6331rpmで空燃比が15を超えるまで薄くなっています。
    52.5秒あたりも同様の開度、回転数ですが、こちらは12.9とほぼ出力空燃比になっていますので、54.2秒の薄い山を削ろうと+補正をかけると52.5秒の時の条件では濃くなってしまいます。

    どうも54.2秒のところはキャブレターでいうところの急開リーンってやつっぽいですね。
    V11はマレリのコンピュータですが、加速ポンプのような制御は入っていないのかもしれません。

    とにかくシフトアップの急開後、データ的には薄く出るのは間違いないみたい。
    よくわからないのは①の急開と③の急開は条件が違うってことなんでしょうね…
    シフトアップという条件なのか、ギアポジションで噴射量が違うのか…
    いや、たぶんギアポジションは関係ないな。何しろ古いモデルだしね。


    僕が使っているラピッドバイクには加速ポンプ補正の機能がありますが、今現在オフにしてあります。
    この手の補正機能はオリジナルの素性を把握してから設定すべきなので。
    ここのところ何度が全開加速のログを取っていますが、どうも加速ポンプを使った方がよさそうな感じですね。

    ただ、シフトアップ後の空燃比が15から13になって良くなるのかどうなのか・・・
    数値を合わせても効果が感じられなかったらどうしよう・・・


    それにしても、ようやく加速ポンプ補正の設定を始められるところまで来たようです。
    ラピッドバイクを取り付けてからはや6年。
    どんだけ時間かけてんだよって感じです。


    とりあえずこんな感じということで。



    鎌倉秘境テストコースとサブコンセッティング


    少し前まで最強寒波と言っていたのに気がつけばすっかり春ですね。
    今日はほんの少しだけ近所をぶらぶら走ってみました。

    鎌倉市の散在が池というところです。
    s-DSC_1553.jpg

    遊歩道が整備されていて、池のほとりをぐるっと散策できるのですが、とても鎌倉市とは思えないちょっとした秘境感の漂う場所です。
    別名鎌倉湖、地元では心霊スポットとして有名です。でも神奈川県民以外の人は知らなはい人が多い感じですね。
    鎌倉市に湖なんてあるの?と言われます。


    ま、それはどうでもよいのです。
    説明というか前置きが長くなるのがイカンところですね。

    周辺にはちょっと舗装の荒れた大きなS字カーブなんぞがありまして、走ってみたわけです。
    さすがに新しいタイヤとリフレッシュした車体でとても良い感じです。自己満足度120%。
    この後はラフ&ロードでLEDヘッドライトとかその他部品を見物して帰宅しました。

    s-DSC_1552.jpg


    それから、今回久々にデータロガーでログとりました。
    実はK&Nのフィルターに交換してからあまり真面目にセッティング見ていませんでした。
    なぜかというと、以前のエアクリボックス+スプリントフィルターとK&Nのフィルターでは空燃比はほとんど変わらない感じで変更する必要がなさそうだったので。
    あともう一つの理由はエアクリーナーボックスありの方がアイドリング付近のトルクが厚い印象で、K&Nのフィルターを本採用するか迷っていたから。

    なんとなくK&Nのフィルター本採用でいいかな~というのが最近の考えで、真面目にログ取りしてみる気になりました。
    トルクの差はほんの少しだし、リアサスのメンテンナンスやプリロード調整のしやすさを経験するとね・・・
    性能面で積極的に採用するという感じではないんですけどね。

    ログデータは↓の感じのようになります。
    グラフはどちらも横軸が時間(単位:秒)です。
    1枚目のグラフは時間と回転数(左軸)、スロットル開度(右軸)、2枚目がスロットル開度(左軸)、空燃比(右軸)の関係を示しています。
    片側2車線の道で信号待ちで停車状態から信号青、前車についてゆっくりと加速、200秒あたりから5速までシフトアップ、250秒過ぎで次の信号が赤になり、5速から1速まで落として停車した時のデータです。

    s-t1.jpg
    s-t2.jpg

    だいたい190秒から270秒までの80秒で800サンプルのデータになります。
    800サンプル分の開度/回転数/空燃比データをサブコンのスロットル開度-エンジン回転数のマップに合わせて集計/平均をとると↓の感じになります。

    t3.png

    街中でよく使う領域は空燃比で13.0~13代後半を目指してサブコンの補正量を調整しているのですが、3086rpmの開度20%とか40%で14.6とか出ているのは狙い目よりは少し薄いのかもしれません。
    でも、まあ、誤差でしょうね… サブコンのセッティングで+1増量するかどうかって感じだと思います。

    今シーズンはちゃんと見てみるつもりです。

    とりあえずこんな感じということで。



    自作データロガー備忘録

    自分用備忘録。
    前回記事のデータロガーの概略仕様。


    遊びでやっているので、仕様とか回路図やプリント基板のパターン他各種情報をちゃんとまとめてない。
    少し整理しないとダメだな。
    危うくCTセンサの型番がわからなくところでした。
    ということで、ちょっとずつでも整理していくことにします。

    ついでにFC2ブログの使い方を研究。
    今回Wordのファイルをそのまま張り付ける方法を発見できたのは収穫でした。



    1 装置概要
    バイク用データロガー装置
    運転中のエンジン回転数、スロットル開度他データを取得、記録、保存
    本体(自作品)+空燃比計(市販品:PLX DEVICES DM-6AFR GEN4)との組合により構成
    2 主な仕様
    2.1 ハードウエア構成
    装置
    構成部品/モジュール
    本体
    マイコン
    PIC24FJ64GB002
    記録媒体
    マイクロSDカード
    GPS受信モジュール
    GT-723F
    液晶表示器
    Strawberrylinux I2C低電圧キャラクタ液晶モジュール
    16文字x2行) 
    回転数検出用CTセンサ
    U_RD CTL-6-S32-8F-CL
    スイッチ
    市販タクトスイッチ利用自作品
    本体ケース
    TACKACHI PLASTIC CASE TW7-2-11
    空燃比計
    本体
    PLX DEVICES DM-6AFR GEN4
    ワイドバンドAFセンサ
    Bosch LSU 4.9センサ

    2.2 機能仕様
    機能
    項目
    概要
    ログ機能
    データ取得項目
    エンジン回転数
    イグニッションコイル1次側配線にCTセンサ取り付け、点火信号検出
    スロットル開度
    TPS信号線より分岐、入力 スロットル全閉~全開 0100%
    AFR
    DM-6AFRアナログ出力をマイコンにてAD変換、空燃比10.0-20.0
    時刻       
    緯度/経度
    高度
    速度
    他(GPS測位モード、補足衛星数等)
     *時刻以下はGPSモジュールより取得
    記録周期
    100msec(10/) / 10Hz
    ログファイル数
    8ファイル (合計容量:内臓メディアの容量まで)
    ログファイル読み出し
    PC使用、USB経由で読み出し
    LCD表示
    表示モード1
    通常モード
    エンジン回転数、スロットル開度、AFR値、GPS測位モード、ログファイル数
    表示モード2
    現在時刻表示
    表示モード3
    緯度・経度表示
    表示モード4
    高度、速度表示
     *表示モード:切替SWのトグル操作により切替

    *ソフトウエア
     開発環境 Microchip X IDE + コンパイラ XC16 V1.33 + PICkit3
     Microchip MAL 2017_03_07
     本体ソフトウエアバージョン Ver. 1.11 2018.3.15時点



    空燃比計と自作した本体。もう少し上手に固定したほうがよいな。
    データをPCに取り込む時はこのままUSBケーブルを挿します。
    一応豪雨の中を走っても雨はかかりません。でも防水はもう一工夫必要。
    s-DSC_1525.jpg
    s-DSC_1526.jpg

    空燃比計のディスプレイと液晶ディスプレイ。
    s-DSC_1528 (1)

    液晶ディスプレイの表示。TAKACHIのケースに窓を開けて収納しています。
    s-DSC_1540.jpg

    配線類は短くしてもう少しきれいにしたい。
    s-DSC_1527a.jpg

    GPSモジュール。こちらもTAKACHIのケースに収納。
    s-DSC_1531.jpg




    とりあえずこんな感じということで。