RX-8 DIY記録【車速信号の解析】

　★★★　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　『緑／赤線』
　　　　　　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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