自転車走行計２号機　作成：2006-02-17〜2007-06-23

試作１号機によってわかった問題などを解決した試作２号機を制作します。試作１号機は　自転車走行ロガー　という名前でしたが、ロガーというのは電気屋さんにしかなじみがないので走行計にしました。

試作１号機の記事と重複しますが、構想はこんなです。

・バッテリーは充電式のニッケル水素電池を使用。単４×４本にする
・充電式バッテリーなら節電の必要性ないのでＬＥＤのままでいく　１号機よりはちょっと数字が大きい方がよい
・速度表示の時は下１桁が小さい方が見やすい
・大きさは現在の半分（上から見た大きさ）にする
・ＰＩＣは２８ピンだとちょっと不足なので４０ピンのＰＩＣ１６Ｆ８７７にしよう。ＤＩＰだと大きいのでフラットパッケージの物を使う　ＩＣＳＰコネクタ必須
・スイッチは４つ欲しい
・ちょうどいいサイズのケースはなさそうなので削りだしで作ってしまう方が簡単そう
・メモリーは１Ｍビットの物を３つ使用する
・最大計測距離１３６ｋｍ
・電池切れ警告灯は、もう少し試作１号機を使ってみてから検討
・上り坂の一番下から「よーいドン」で競争したいとき、それまでの距離差、時間差を暫定的にゼロにするスイッチが欲しい
　前回のラップタイム記録位置に現在地をシンクロさせる機能。スイッチ１個追加。スイッチだらけになるので２つは外部に引き出してハンドルに付ける。
・タイヤ周長はＰＩＣ内蔵のＥＥＰＲＯＭにセットしよう。
・ついでに磁石はもっと小さくて薄っぺらいものにしよう。ネオジウム磁石ならもっと小さくなるはず。市販品は不細工です。
・ＰＩＣのＵＳＢ化が進んできたようなので（いまごろやっと　．．．という感じですが）多ピンのＵＳＢ対応ＰＩＣがｍｉｋｒｏＢＡＳＩＣで使えるようになったらＰＩＣ１６Ｆ８７７を止めてそれに変更。
・夜間は色が同じだとどのＬＥＤが点灯しているのかわかりずらいので出来るだけ色の違う物を使用する
・電池ボックスは廃止。電池を直接ハンダ付け。電源コネクターの抜き差しで電源スイッチの代用とする

その他の考慮点
　・電源の電解コンデンサーは１００μＦでは不足。


８ピンのＥＥＰＲＯＭは面実装パッケージを使用しますが、ＥＡＧＬＥに標準で付いてきたライブラリーは足の上にシルクパターンがあります。なぜ？理由がわからないのでライブラリーを修正して足の上のシルク印刷を取りました。


ＬＥＤバーはこれを使います。秋月電子で売っている物です。


基板をＯＬＩＭＥＸに発注しました。左が本体。右はデータダウンロード／アップロード用のアダプターです。


基板が届きました。


パターンの上にシルク印刷してしまいました。失敗。


フラットパッケージのハンダ付けは、かまわず多めにハンダをのせておいてから、ハンダ吸い取り機で余分なハンダを吸い取ったあと、再度軽くコテをあてハンダをならすとうまくいきます。


これでもチップ抵抗としては大きめの方なのだが．．．　０．５ｍｍ径のハンダを１ｍｍの長さに切ってハンダ付けする部分に沿わせてコテで加熱します。面倒ですがこのやり方が確実です。


２３２Ｃインターフェース部分


トランジスターも小さい。メーカー製の電子機器ではリード付の抵抗を見かけることは少なくなっている。そのうちチップ抵抗以外入手困難になってしまうのだろうか？　ひたすら精神力との戦いが続く。


メモリーをＭｉｃｒｏｃｈｉｐＤｉｒｅｃｔで購入。送料込みで１個￥１０００以上になってしまった。ちょっと割高ですが秋葉原を探してもなかったので海外から取り寄せました。ＰＩＣの工場があるタイからです。


大きな箱で届きましたが、こんな小さなメモリー４個だけ。設計はＡＴＭＥＬ製の物を使う予定だったのですが、こちらのほうが高速で動作するので急遽変更。回路を修正する必要があるので基板のパターンをちょっと加工しなければなりません。


ＥＡＧＬＥのライブラリーを作るときにピンは位置を間違えてしまったのでパターンをカット


最低限の部品を半田付けしたらＩＣＳＰで書き込んでみるのが開発の定石。右はほぼ部品が乗ったところ。


不細工な配線開始、これからもっとひどくなっていきます。


１号機とはこんなに大きさが違う。


点灯実験。正面から見るとオレンジがまぶしい。


配線完了。３ｍｍのＬＥＤが眩しいので帽子をかぶってもらいました。表側の配線はメモリーを変更したための物、裏側の配線はＬＥＤのピン配列を間違えて基板を作ってしまったための修正。これから先はソフトの開発なのでしばらくこのページ変化がなくなります。


３つのメモリーにはタイヤが１回転するのに要する時間が記録されます。 時間は１／（１１．７７６[MHz]×１００００００／４）秒単位です。値は３バイトです。メモリーを３個使っているので、それぞれ１バイトずつ各メモリーに割り振って書き込んでいます。

基本的機能に関する制約事項
　１．あまりゆっくり走るとタイヤが１回転するのに要する時間がかかりすぎ値がオーバーフローするので時速５[km/h]以下で走っている時は時速５[km/h]ちょうどで走っているとみなします
　２．前回走行時より２４分以上差がつくと時間差モードは表示はエラーになります
　３．記録できる最長距離は１３１ｋｍ

柔らかい光になりました。



忘れてしまうので、使い方をここにまとめておきます。

使い方
	【記録開始／終了】 右上のスイッチ（SW5)を2秒以上押すと記録開始される。記録中は●が点灯する。 再度スイッチを2秒以上押すと記録終了する。●は消灯する。電源を入れた直後は記録停止モードになっていて７セグメントLEDの表示は「三三三」になっている。
	【ＰＣへのデータ送信】 記録停止モードの時、左下のスイッチ(SW3)を2秒以上押すと。PCへのデータ転送が開始される。
	【表示モード切替】 記録モードの時、右下のスイッチ（ＳＷ４）を押すたびに「スピード表示モード」->「時間差表示モード」->「距離表示モード」に切り替わる。 ○○：スピードモード ●○：距離モード ○●：時間差モード
	【データＣＯＰＹ】 右下のスイッチ（ＳＷ４）を押しながら電源を入れると、今回走行分のデータを全開走行分のデータ領域にＣＯＰＹする。左の写真はＲＳ−２３２に繋がっていますが単体で使用するための機能なので、この機能を動かすためにインターフェースは不要です。
	【ＰＣからデータ受信】 記録停止モードの時、右下のスイッチ(SW4)を2秒以上押すと。PCからのデータ受信が開始される。書き込みが完了すると書き込んだデータをそっくりそのまま送り返してくる。送り返されたデータを付き合わせて内容が同じなら正しく書き込めたと判断。最後はEnd表示になって完了。
	【ラップタイム記録】 ラップタイムは走行中に左下のＳＷ３を押すと記録されます。１回押すと１０秒間はラップタイム記録が禁止されます。３秒間ＳＡＶＥの表示になってラップタイムを記録したことを知らせます
補足： 　●：３ｍｍの赤ＬＥＤ（ＬＥＤ１，４）の意味です 　●：３ｍｍの橙ＬＥＤ（ＬＥＤ２）の意味です 　●：３ｍｍの緑ＬＥＤ（ＬＥＤ３）の意味です

基本機能が1号機から移植できたので走ってきました。平均２９ｋｍ／ｈでほぼ平坦な２ｋｍちょっとの四角いコースをぐるぐる回ってみました。夜１０：００です。減速しているのはコーナーです。２カ所時速４０ｋｍを超えていますが、トラックの後ろに張り付いて加速したためです。


今日は寒くて外気温５度。右はダウンロード風景。


電池はスポンジ両面テープで基板裏面に貼り付けました。


１号機同様、2号機も試作品なので固定はゴム紐止め。これまた1号機同様表示されている値がおかしい。前回よりも遅かったのに４３３ｍも先行出来たことになっている。


やっとバグが取れて、表示と理論値があうようになりました。距離差モードと時間差モードの違いがわかりにくいので、マジックでＴｉｍｅのＴとＤｉｓｔａｎｃｅのＤをＬＥＤの頭に書きました。やはり昼間は７セグＬＥＤの視認性が悪く、もう少し電流流して明るくしないとダメみたいです。


時間差のつまり具合を表示する機能を追加。写真は前回走行時よりも差が広がっている状態。逆にタイム差が詰まってくると上半分のオレンジと赤のＬＥＤが点きます。１つ点灯は前回走行時よりもタイヤ一回転に付き１／１００秒タイムが広がっていることを表します。この写真の状態はタイヤ１回転に付き５／１００秒以上広がっていることを表しています。緑がたくさん点いていたら、前回よりもがんばっている状態なのでそれを維持して、赤とオレンジが点きはじめたら気合いを入れます。１０バーＬＥＤは暗くて昼間は殆ど見えません。よく見えるようになるのは薄暗くなってからです。


約１時間走行した時のタイムのつまり具合をグラフにしました、５／１００秒を超えることは殆どありません。つまり、ＬＥＤの表示が振り切れることはほとんど無いということです。


ラップタイム記録機能を追加。ＳＡＶＥの頭3文字だけを表示しているつもりです。


これは実験用のセンサー。1号機は開発用パソコンと自転車が近くに置けたのでこういうのは作りませんでしたが、今は１階と２階に分かれているのでこんなのが必要になります。


２号機を造りながら、３号機の構想に取りかかります。ＯＬＩＭＥＸの基板製造精度ではハーフピッチのヘッダピンを配置するとエラーになってしまいます。Ｐ板．ｃｏｍでは高くなりすぎるので別の方法を考えなければなりません。実装密度が高くなるので３号機では、基板を２段重ねにして使います。分厚くなる分は薄いリチウムポリマー電池を使って逃げる予定です。


３号機のレイアウトほぼ確定。２号機よりさらに一回り小さくなります。


赤い線が前回走行時の時速、青い線が今回走行時の時速。緑は時間差、時間差の目盛りは右側です。同じコンディションで同じコースを走ると１０秒以上差をつけるのが難しい。


富士山に登ってきました、富士スバルラインの料金所ちょっと手前から５合目までです。コース工程図はほぼ直線ですが．．．


実際には勾配がかなり変化します。ほぼ一定の出力で走っているので、勾配の変化が速度の変化に現れます。赤い線は普段走っているほぼ平坦な周回コース（向かい風と追い風で速度差がついてます）、青い線が今回走行のもの。


レース前の朝食、甘い物を集めてみましたが油とりすぎでした。ユンケルとＣＣＤは大会本部の支給品。


ちょっと気になっていたのだが計測したタイムが大会の記録と１０秒以上違っている。今日届いた写真入りの記録証を見るとゴール地点で確かにステムに取り付けた走行計のラップタイムボタンを押しているのが写っていた。ボタンにまだ手が届いていないようなので、たぶん１秒程度遅れてボタンを押したはず。そこで走行計での計測値を大会記録と比較してみました。


思ったより正確にラップタイムボタンを押しています。１０秒以上の誤差はスタート地点を間違えてラップタイムボタンを押したためと思われます。

機能はこれで十分という感じ、もっぱらタイム差モードで使用しています。大きすぎるのが欠点ですが３号機で改善できるのでひとまず２号機の開発は終了。