★★★ 車速信号の解析と取得方法 ★★★

        動機)
      RX-8では車速信号に関する情報(パルス電圧、パルス周波数など)がないため、色々今後の自作パーツのために解析しました。
 
   
 解析方法)
      解析の対象線は、 
        
オーディオ裏にある最も大きいコネクタの 線』
      です ( カーナビの車速信号に接続する線 )。   
      解析には、オシロがあれば楽ですが、そんなもの素人は持っていないので、以下3つで行いました。
        ① 電圧計(電圧、電流しか測れない980円ハンディメーター)
        ② Excel(計算できれば電卓でも)
        ③ 以下回路図に示す自作検証回路

                                   
                                 図1    回路図                                  図2   完成回路(裏は大変・・・)

         回路図の補足 】  
          ・ 設定用7セグのGNDをトランジスタで制御し、ダイナミック点灯を実施(2つの7セグを交互に点灯し残像現象で両方表示する
  
        ・ 測定した車速信号は最大5vなので、そのままRBポートに接続
 

    解析)
     ① パルス数の予想

        車速信号はJIS規格で、60km/hで637prmのケーブル軸回転昔のケーブルがスピードメーターに繋がっているタイプ)と規定されており、
       現在は電気的にこの信号を作り出しています。この電気的に信号を作成するのに、メーカー、車種により×1、×2、×4、×8・・・などあるよう
       ですが、RX-8はネットで探してもこの情報ありません・・・。
       とりあえず、電圧計で測定すると、
信号は最大5vであることはわかりました (後にわかったのは、純正カーナビ資料に0-5vパルスである・・・と書いてあるそうです
       RX-8は速度計がデジタル表示であり、5km/hでも速度が表示されることから・・・

            60km/h 637rpm×1 → (637/60×5)×1/60 = 0.88Hz (≒1.13秒に1パルス)
            60km/h 637rpm×2 → (637/60×5)×2/60 = 1.77Hz (≒0.57秒に1パルス)
            60km/h 637rpm×4 → (637/60×5)×4/60 = 3.54Hz (≒0.28秒に1パルス)
            60km/h 637rpm×8 → (637/60×5)×8/60 = 7.08Hz (≒0.14秒に1パルス)

        と計算できます。いくらなんでも、×1や×2ではデジタル速度メーターが低速時に計算が遅すぎるので、×4以上とあたりをつけます。
        実際の速度の計算でも、このパルス間の時間から逆算して速度を出していると想われます。
       Excelで各速度でのパルス数、周波数を計算すると、以下の通り。
 

                    表1-1 4パルスでの各速度周波数                   表1-2 8パルスでの各速度周波数                   
                         

  
         とりあえず、低速域でも車速信号線から速度を取得する方法としては以下の2通り。

           1) パルス~パルス間の時間を測定し、そこから計算して速度を取得
        
      【長所】 プログラムが比較的簡単
              【短所】 速度毎にパルス~パルス間時間が異なり、一定周期で実行するようなプログラムに使うには困難
                   (例:4パルスで10km/hでは0.14secだが100km/hでは0.01secと速度により次の処理へ行けるまでの時間が大幅に異なる)

           2) 基準時間当りのパルス数をカウントして、カウント数から計算して速度を取得
         
     【長所】 速度毎によるパルス取得の時間差が無いため、一定周期で実行するプログラムに適している
              【短所】 最低速度でもパルス~パルス間の時間を基準時間以上にするため、高速時でも0.1secなど非常に遅い時間でしか処理しない
                   (0.1secというと短く感じると思うが、PIC、AVRなど、0.4usec(0.1secの250分の1)で動くので、相対的にとてつもなく長い!)

         上記より、まず解析ということで、『 1) パルス~パルス間の時間を測定 』を採用し次に進めます。

 


     ② 解析プログラム内容とパルス数確定方法
         車速パルス~パルス間の時間を測定するに当たり、まずは
『RX-8は60km/hで637rpmに何パルスなの?』になりますので
         これを解析します。方法としては自作回路にプログラムを書込み・・・

            (1) 最初の車速パルスを取得し、
            (2) 200km/hでも充分な
40usec毎に次のパルスがあるまで、回数をカウントする
            (3) (1)で受けたパルスの次のパルスがあればカウント終了
            (4) 7セグに、カウントした結果の
100の位と10の位を表示する

         こうしてプログラムした回路をRX-8につなぎ、走りながら速度と7セグを見比べれば、何パルスかわかります。
         ちなみに、以下表2-1,2のように16パルス版、32パルス版、64パルス版も作成しています。


               表2-1  4パルスを40usecでカウントした場合の回数              表2-2  8パルスを40usecでカウントした場合の回数
                    


         こうした解析をした結果、

            RX-8の車速信号は、『 60km/hで637rpmの4パルス 』 

         とわかりました。 

 

      ③ 車速表示テスト
         上記の結果から、パルス数もわかったので、自作回路による速度表示テストをしてみます。
         プログラムとしては、先のプログラムに・・・

            (1) 最初の車速パルスを取得し、
            (2) 200km/hでも充分な
40usec毎に次のパルスがあるまで、回数をカウントする
            (3) (1)で受けたパルスの次のパルスがあればカウント終了
            (4) 7セグに、カウントした結果の
100の位と10の位を表示する → 変更
               
基準数を(3)まででのカウントで割り、速度を計算する
            (5) 速度を7セグにダイナミック点灯する

         なお、基準数からの速度計算ですが、以下表3から、時速10kmでは40usec毎にカウントすると3532カウントなので

             3532×10 ≒ 35400 → 基準数

         となり、この『35400』でカウントした回数を割れば、その時の速度が計算できます。
         このプログラムにより、
RX-8メーターと自作回路は+1/-1km/hの誤差以内で表示できました。
         そのプログラムは
こちらなおこれを使用するにはマクロファイルが必要です(説明はこちら)。

     
                    表3  4パルスでの速度計算結果
                  

 

       ④ 車速信号解析まとめ

         RX-8の車速信号の解析結果をまとめると以下の通りである。

           ・ 信号線はオーディオ裏カプラーの『 緑/赤線 』
           ・ 信号は0v/5vの繰返しパルス
           ・ 停止中は0vでは無く、5vの場合もある 
           ・ 60km/hで637rpmで4パルス(つまり、637×4 = 2548パルス/min)

                    間違っていたらすいません・・・。とりあえず上の仕様を満足するPIC、自作回路、自作プログラムで問題無く動いてます。
 

       【 おまけ 】
         ちなみに今回の自作回路の仕様は以下の通り。

           ・ 分解能は1km/h
           ・ 速度は1~215km/h
           ・ 速度測定は、時速1km/hで1秒毎、10km/hで0.24秒毎、30km/h以上では0.1秒以下と
              10km/h以上の速度であれば、他のプログラムへの活用可能なプログラム実行速度
              活用例)
                ・ 速度感応式の装置 (ウィンカー、ドアロックなど)
                ・ 車速モニター (車速のサンプリングなど)
                ・ シフトポイントインジケータ

 

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