2016/05/08

ヘッドライト調光プロジェクト(その3) - 車体側作業

バイクのヘッドライトを調光したいぞプロジェクト、、、の続き。

回路側の予備的な実験は終わったので、バイク(BMW R1200GS)車体側の作業です。
ヘッドライト周りのことではありますが、燃料タンク下のECUからヘッドライトに繋がるワイヤーハーネスの途中にコネクタを追加したいので、まずはバイクを裸にしてあげます。(^^;
しつこいですが、あくまでもヘッドライト周りの作業です。。。(^^;;;

燃料タンク下のECUからヘッドライトに繋がるハーネス(配線)は黒い布製ハーネステープでぐるぐる巻きに保護されているので、コネクタを入れるのにちょうど良さそうなあたりのテープを剥いでみました。
下の写真中央の、カラフルなコードが束になっているのがお目当てのハーネスです。
ちなみに、赤いコードは自作のダブルホーンの配線で今回は無関係。(ダブルホーン化の話題はこちら
このハーネスには、ヘッドライト(ロー、ハイ)、ポジションライト、計器パネル用のCAN-Bus、そして純正のカーナビなどを取り付けるためのアクセサリコネクタ用の配線コード10数本が束ねられており、それぞれのコードは色分けされているので識別可能です。

そして、目的のヘッドライト用のハーネスは、「白」「黄色」「茶色」と判明しているのですが、、、車体グラウンド(GND/マイナス)を表す茶色のコードがたくさんあって、、、ヘッドライトコネクタに繋がる茶色のコードがどれなのかハッキリしません。。。(-_-;
 せっかくなので、横着せずに、このハーネスを束ねているテープを全部剥がして、ヘッドライト用のハーネスを分離することにしました。
 めでたく、ヘッドライト用のハーネスだけを分離完了。
ECUからヘッドライトに繋がるのは3本のコード。 ロービーム、ハイビーム、そして共通のGND(車体アース)です。
 ハーネス切断の儀。。。 ノーマルの配線をバッサリ切るってのは、やっぱり緊張します。
 あぁーあ。ホントに切っちゃった。(^^;;;
 コネクタ用の端子を取り付けます。
 使ったコネクタは、「エーモン カプラー 3極」というものです。
あとの写真に登場しますが、今回の使用目的では同じコネクタを何セットか用意することになるので、入手しやすく、かなり昔から流通しているこの製品が最適です。 安いし。(^^;

写真の角度が悪くて見にくいですが、端子をカプラに入れて、コネクタ(メス側)の完成です。
ちょん切った反対側は同様にオス側のコネクタとして加工済み。

当然ですが、切断して取り付けたコネクタをそのまま繋げれば、元通り、ノーマルの配線になります。 

これとは別に、同じコネクタ「エーモン カプラー 3極」を両端に付けた、自作の調光回路をこんな感じで作りました。
この回路は、プッシュスイッチをONにした状態でのみ、調光ユニットのツマミを回してヘッドライトのロービームの明るさを変えられるしくみです。 

この自作回路を、車体のハーネスに割り込ませるわけです。

割り込ませる回路はまだ実験途中だし、今後いろいろ作り変えることも考えています。
入手用意なコネクタなので、気軽に作れるし、直結させればいつでもノーマル状態に戻せるという、非常に秀逸なシステムなのです。 v(^o^)
これで実車のヘッドライトでの実験ができるようになりました。
でも、またしても今回はここで時間切れ。
ひとまず、ノーマル状態の配線に戻し、裸にしてある車体を組み上げて本日の作業終了。

また次に続きます。

2016/05/05

ヘッドライト調光プロジェクト(その2) - 調光ユニットの製作

バイクのヘッドライトの調光回路の続きです。

このしくみを取り付けようとしている私のバイク(BMW R1200GS) のヘッドライトは、ロービームもハイビームも、55WのH7ハロゲン球が1灯ずつなので、流れる電流は 5A近くになります。
エーモンの「調光ユニット」は、単体では200mAまでの電流しか流せませんので、パワーMOS FETを使って大きな電流に対応できるようにしようと思います。

同じくエーモンの「貼り付けプッシュスイッチ」を使い、プッシュスイッチが「オン」の時だけ、調光ユニットの機能が生きるようにします。 スイッチが「オフ」の時には消灯ではなくフルパワーで点灯するような回路にします。 (バイクのヘッドライトは常時点灯が基本だからです)

試作用ブレッドボードの上にFETと抵抗の簡単な回路を組み、プッシュスイッチ、調光ユニット、および H7ハロゲン球を接続します。

オシロスコープで調光ユニットの出力やFETの駆動電圧の波形を見ながら、テスタで回路全体に流れる電流をモニタしてみます。

ボワッと光らせている状態だと、0.6A程度の電流になるようです。

調光ユニットのダイヤルを回せば、調光ユニットの出力(PWM波形)が変わり、ハロゲン球の明るさと回路全体の電流値も変わります。
ちょうど 1.0Aが流れる状態は、こんな感じ。
 約 2.0A流れるようにするとこうなります。
オシロの波形を見ながら、フルパワーの一歩手前にすると 3.1Aくらいの電流になるようです。

フルパワーの状態にしたら、回路全体を流れる電流は、3.3Aになりました。
55Wのハロゲン球なので、本来は4.6Aくらい流れてくれても良いのですが、、、使っている電源(バイク用の古いバッテリー)が弱っていて、電圧が少し下がってしまっているようです。(^^;;;

プッシュスイッチを押して、PWM制御から切り離した時には、消灯ではなくフル点灯することも確認します。 

スイッチのパイロットLEDが消灯し、調光ユニットのダイヤル状態に関わらず、ハロゲン球はフル点灯(ノーマル点灯)となります。
電流値がほんの少し減っているのは、プッシュスイッチのLEDや調光ユニット自身の消費電流分ということです。

狙い通りの動作になることが確認できたので、試作用のブレッドボード上に組んでいた回路を、小さな基板上に作り上げます。

なお、パワーMOS FETは、当初は Nchの 「2SK2232」を使う予定でしたが、実際には Pchの「2SJ334」を使うことにしました。  
ヘッドライトの調光においては、プラス側(ハイサイド)での制御にしたかったからです。

十分余裕のある使い方をしているつもりですが、念のため、放熱器を付けておくことにします。
 実際には、パワーMOS FETは放熱器の裏側に付くのでこうなります。

ちなみに、ここで使っているアルミ製のヒートシンクは、Amazonで買ったものです。
一番よく使う(というか私の場合はこれしか使わない)TO-220サイズのものが、10個で490円(送料無料)と、とってもお買い得でしたので、気兼ねなく使えます。
通常は国外(中国)から発送する業者ですが、ある程度の需要が見込める商品については、時々まとめて(?)国内の Amazon倉庫に送ってあり、そこからAmazonが発送するようです。

国内在庫の有無は注文時画面表示で(ちょっと分かりづらいけど)ちゃんと判断できますし、国内在庫がある時にはAmazon配送の通常製品と同じように速攻で届きますのでとても便利です。

ちょっと話が逸れてしまいましたが、、、、
ヘッドライト調光回路の中心部分は出来ましたので、次は、いよいよ実際にバイクに取り付けてみる実験です。

バイク(車体)側にも小細工が必要ですので、続きは、また別の記事にて。

2016/04/27

ヘッドライト調光プロジェクト(その1) - PWM回路の実験

バイクのヘッドライトを調光(減光)するためのしくみを自作したくて、その準備段階の作業(実験)の第一段階です。

まず最初に、先日秋葉原に行った時に見つけて買ってあった、秋月電子通商の「PWM(スイッチング方式)DCモーター速度可変キット」を試してみることにします。  専用のプリント基板と部品および説明書付きで500円です。

 部品点数が少ないですし特殊な部品も無いので、ハンダ付けが出来る人ならアッと言う間に作れてしまいます。

 職場から借りてきた、オシロスコープ(Keysight MSOX3104T)とDC電源を使って、動作確認してみます。


 せっかっくなので、手持ちの電球(25W球だったかな?)を光らせてみることにします。

PWM(パルス変調)による制御なので、高速でオンオフのスイッチングが繰り返されます。
この場合、オン電圧は常に12V、オフ電圧はゼロですが、オン時間とオフ時間の比率によって見かけ上(というか実効の)電圧が変わり、電球の調光が可能になります。

これは、Duty (1周期ごとのオン時間比率)が約20%の状態。
 こちらは、Duty:60% くらい。 上の写真に比べてオン時間の比率が大きくなり、電球も明るく光っているのが分かると思います。
 Duyt: 約90%でこんな感じ。 オシロの波形は明確ですが、スマホのカメラ撮影ということもあり、電球の明るさの違いはあんまり分かりませんね。
キットなので当然ですが、ちゃんと期待通りの動作をしていることが確認できました!
ただし、このままでは私のやりたいことはできないので、自作の回路と組み合わせて使うことになります。

いずれにしても、このキットについてはひとまずここまででOK。


こんどは、エーモンの「調光ユニット」を試します。
この調光ユニットもPWMのはずですが、ホントにそうなのか、秋月のキットと同じようにオシロで制御波形を見ながら電球を光らせてみることにします。


Duty 約25%の状態。
Duty 約50%です。
Duty 約80%。
Duty 約90%の状態です。

これは、Duty 約10%。 電球がごくわずかに光っているのが見えますでしょうか?

ということで、このエーモンの調光ユニットも秋月のPWMキットと同様に使えそうなことが確認できました。

バイクの電装系をいろいろ改造するにあたり、Arduinoマイコンボードを使って複雑なこともやろうと考えていましたが、まずはエーモンの調光ユニットを利用したヘッドライト減光のしくみを作り込もうと思います。


バイクのヘッドライト(55Wハロゲン球)を制御するためには、追加の回路が必要になるので、そのあたりはまた次回の作業に続きます。。。

2016/04/25

貼り付けプッシュスイッチの防水化

エーモンの「貼り付けプッシュスイッチ」がなかなか便利なのですが、クルマの車内用なのでバイクのハンドル周りに取り付けるには防水されていないことが心配です。
入手しやすい商品ですので、まぁ、壊れたら交換すれば良い、、、とも思いますが、ダメモトで防水化を試みてみました。

まず、分解してみると、こんな感じ。






防水化、、、と言いつつ、 構造上、雨水などはモロに入るので、それが基板の裏側に回り込んで腐食などの原因になりにくいように、グルーガンで適当に隙間を埋めてみただけです。(^^;
 こんな感じにして再度組み上げて出来上がり。
防水化というよりは、耐雨化という程度ですね。。。(だんだん弱気)
果たしてどれだけの効果があるのか、乞うご期待(?)。 (^^;;;

2016/04/24

UNIFLAME US-1 シングルストーブ

2ヶ月後に計画している「北海道ツーリング」に向けて、少しずつ準備を開始しました。

調理用のストーブ(バーナー)に関し、手持ちの現役装備品の候補としては、

  • スノーピーク 「地」
  • ユニフレーム 「US-1」
  • コールマン 「Peak-1 デタッチャブル」
  • オプティマス 「8R」
というあたりなのですが、期間が長めのキャンプツーリングなので、この
  「UNIFLAME US-1 シングルストーブ」
を持って行くことにしました。

登山の時と違って、小型軽量であることが最優先ではないし、燃料は旅行中に補充することが可能だけどやはり入手しやすい燃料が良いし、、、というあたりが理由です。
銘鈑を見ると、1998年製のようです。 たしか新発売の直後に購入したと記憶しています。
「US-1」という型番からして、ユニフレームの「分離型シングルストーブ」としては最初のモデルだったのだっけかな?
当時、自分はEPIの分離型シングルストーブ(OD缶)を持っていましたが、それと比べて画期的に使いやすくなりました。

 久しぶりに使うので、分解清掃しました。

 清掃後の着火状態は良好。 ・・・写真を撮り忘れたけど。(^^;
北海道ツーリングで活躍してくれそうです。


2016/04/22

R1200GSのCAN BUSデータ読み出しツール作成

Arduino(マイコンボード)を使って、自分のバイクのCANバスを流れるデータを読み取るツールを製作しました。

ノートPCを繋げて16進数としてのデータをさせるところから始めて、、その後、小型のTFT液晶ディスプレイにデータの意味も含めて表示させるところまで出来ました!


動画でどうぞ。 (字が小さいのである程度大きな画面表示でご覧下さい。十分に高い解像度でアップしてあります。)

以下、上記 動画からの切り出し画像が中心ですが、、、

バイク(BMW R1200GS)の基幹CANバスのコネクタから信号線を引き出します。
コネクタのピン配置はこうなってます。



Arduinoマイコンの自作プログラムで CANのデータをリアルタイムに読み取ります。

表示は 2.2インチの小さなTFT液晶ディスプレイです。

こんな感じで、CANデータを読み取って表示させています。

ハードウェア的なデータ読み取り処理はリアルタイムですが、使っている液晶ディスプレイの描画速度が遅いため、表示のところで小細工しているので、使わずに捨てているデータもあります。(^^;


具体的な表示項目を一覧にするとこんな感じ。
Throttle スロットル開度 0-100% RPM エンジン回転数 rpm
Clutch クラッチ ON / OFF Kill SW キルスイッチ KILL / RUN
Stand サイドスタンド UP / DOWN Brake ブレーキ F / R / Non
ABS SW ABSスイッチ ON / OFF ABS ABSモード ACT / INACT
Light ハイビーム LOW / HIGH Turn ウインカー L / R / HZRD
Front 前輪速度 km/h Trvl 前輪走行距離 m
Rear 後輪速度 km/h Trvl 後輪走行距離 m
Gear ギヤポジション 1,N,2,3,4,5,6      
Fuel 燃料残量 0-100% Info SW INFOスイッチ ON / OFF
G Heater グリップヒーター OFF / L / H Od オドメーター km
Clock システムクロック sec Ambient 周囲明るさ DARK / LIGHT
Air 吸気温度 Eng. エンジン温度


CANデータの解析とプログラムのデバッグ用として、CANバスを流れるデータを16進数で表示させる「ダンプモード」を作り込んであります。
というか、このモードを先に作って、それぞれのデータの意味付けを解析したわけです。

海外のBMWバイク愛好家のforumや GitHub上の情報、および自身によるデータ解析の結果、ウインカーやギヤポジショ­ンなどの簡単で分かり易い情報はバッチリ読み取りに成功しましたが、、、
実は、何を表しているか不明なデー­タもいろいろ見えています。

また、きっと流れているはずなのに、どのデータがそれを示しているか発見できていないものもあります。

ちなみに、このArduinoマイコン側から CANに任意のデータ(コマンド)を流し込むことも簡単にできるのですが、、、どんなコマンドがどのような意味を持つのか、という情報を、今のところ一切持ち合わせていないので、まったく実験していません。
ランダムに試すような実験はとても怖いので。。。

もし、送出コマンドに関する情報が得られれば、試してみたいとは思っていますが。(^^;;;