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電子工作 若葉組コミュのバイク用デジメーターの製作で・・・。

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はじめまして。

現在バイク用のマルチデジタルメーターを製作して一旦完成をしたのですが、以下のような不具合が発生し、改善方法が検討つかないので、ここにトピックを作成し、皆様のご教示をいただければと考えています。

まず、構成ですが、電源は、12V(入力)を3端子レギュレータにて5Vに落とし、マイコン(AVR-Attiny26L)にて、電圧、水温、フューエルメーターをLCDに表示しています。
電圧は、最大入力15Vを想定し、分圧にて1/3にしてA/D変換、また水温は、温度センサー(LM35)を使用しA/D変換、フューエルメーターは、他車用のフューエルセンサー(抵抗0〜100Ωの可変)に電源を送り、帰ってきた電圧をA/D変換をかけて表示をさせております。

そこで、不具合のほうですが、製作中はACアダプターにて12V、1.5Aで製作して動作確認を済ませ、これをバイクで分岐にてつくった電源12Vにつなぎ替えて表示させて見たところ、電圧は問題なく表示するのですが、その他の表示がうまく出ません。

特に、フューエルメーターは、電圧によって目盛りで表示させているのですが、センサーを動かし(フロートを上下)抵抗を変化させても、目盛りが変わりません。
ためしに、ACアダプターにつなぎ、表示させてみたところ、何の問題もなく表示できます。
参考写真(ACアダプターにつないだところ)を載せておきます。



以上、改善方法の糸口でもご教示いただければとおもいますので、よろしくお願いします。

コメント(42)

車(バイク)のボディシャーシはバッテリ端子と繋がっています。殆どはマイナス端子をボディアースとしていますが、中にはプラス端子をアースにしているものもあります。

三端子で12V→5V降圧と書かれてますが、これはプラス電源用の三端子でしょうね。回路構成一時側12VのGNDが2次側5VのGNDとつながり、更にはセンサGNDと繋がりますよね。

温度センサLM35はTO220パッケージですか?
これだと放熱フィンがGND端子で、シャージに固定するとアースと繋がります。
バッテリアースがマイナス側ならひとまずは問題はないようにも思えますが、配線の順番など実装状態によっては、他の大電流流れる機器と共通アースになって不具合発生も可能性として考えられます。ま、しかしACアダプタならOKとうことであれば、ここはひとまず問題なし(問題あっても取りあえずは見えていない?)


さて肝心は燃料センサ。ここの回路構成と配線が見えないのでよくは分かりませんが、nkeis さん製作の回路GNDを経由してボディアースに落ちてよいか、じっくり確認しましょう。燃料センサのどれかの端子自体はシャーシに落ちてませんか?


原因追究より、動かす方こと優先順位高ければ、ACアダプタで動くというのを前提根拠にGND分離しているDC/DC使用というのが解決の近道というのも。
きのした様

ご教示ありがとうございます。
なにせ、無謀にも初めてのマイコン、回路製作のデビューがこの製作になってしまって、
専門的知識もないままの製作なので、ご迷惑をおかけします。

さて、
>三端子で12V→5V降圧と書かれてますが、これはプラス電源用の三端子でしょうね。回路構成一時側12VのGNDが2次側5VのGNDとつながり、更にはセンサGNDと繋がりますよね。

はい、回路側からのGNDは、電源、センサー全て1まとめにして、最終はマイナス端子につながる配線と結線しています。

>温度センサLM35はTO220パッケージですか?
ネット販売でマルツさんより購入した3本足のものですが、TO220パッケージというものかはわかりません…。
センサーは、IN(5V)、GND、OUTから構成され、全て回路内より延長結線しています。
また、センサーでの読み取り値が、そのまま温度表示とされるものです。

>燃料センサのどれかの端子自体はシャーシに落ちてませんか?
燃料センサーは、2線で1方から電圧をかけ、可変(フロートにより)抵抗を経て、他方から出力される仕組みで、回路から5Vをかけ、抵抗を経てマイコンのA/D変換をかけ、読取値相当の目盛りを表示しています。
よって、センサーからの端子はシャーシには落ちていません。

>ACアダプタで動くというのを前提根拠にGND分離しているDC/DC使用というのが解決の近道というのも。
DC〜DCのコンバータってことですか?12Vを9V程度に?

自分なりに再度確認しなおしてみます。ありがとうございます。






少しづつチェックして行くしか無いですよねぇ。

エンジンかけてない状態でもバッテリーだとちゃんと動かないってことなんですよね?

まずは26LのAVCCの電圧と、各センサ入力のポートの電圧を計ってみましょう。アナログ回路的にちゃんと動いているのであれば、次に疑うのはマイコンの動作の問題ですよね。エンジンがかかってるとダメっていうんだとノイズによる誤動作とかも考えないといけませんねぇ。

ちなみに、5Vが定電圧源で燃料料センサがバッテリの変動する電圧源に繋がってるとA/Dで計っても正確な値にならないので、フロートの可変抵抗に入れる電圧もなんらかの定電圧に固定してあげた方が良いと思いますよ。ま、細かい誤差が気にならない程度の表示精度なら問題ないですけどね。
しんちゃん様

コメントありがとうございます。

>たぶん、単体テストの際は 燃料センサーはバイク本体に取り付けたままでも
配線は 2本引っ張り出して動作チェックされたのではないでしょうか?

はい、タンクに取付けてあるセンサーのコネクターに差し込みました。

>整備マニュアルがあれば、そのマニュアルの末尾にある回路図・・・・じゃないや(笑)
配線図を参考にしてみてはいかがでしょうか?

残念ながら、僕のバイクにはセンサー(フューエルメーター)がついていないので、他車用のセンサーを自車に取付けて流用しています。よって、配線図はないのです。(泣)
また、その他車もメーターはアナログなので…。

少し研究してみます。


ながやま様

>エンジンかけてない状態でもバッテリーだとちゃんと動かないってことなんですよね?

はい、エンジンをかけてもかけなくても状態は同じです。
また、ACアダプターにつなげば、エンジンをかけても問題なく動きます。

>5Vが定電圧源で燃料料センサがバッテリの変動する電圧源に繋がってるとA/Dで計っても正確な値にならないので、フロートの可変抵抗に入れる電圧もなんらかの定電圧に固定してあげた方が良いと思いますよ。

センサーへの電源は、この回路で発生させた5Vを送っています。よって、変動はないかと思うのですが。

以上、わかる範囲です。
横入すみません。

参考になるかどうかはわかりませんが、社外のメーターに切り替えた際に、僕のスクーターにもフューエルメーターがついておらず、センサーを同じメーカーのフーエルメーターがついている車種から取り付けが同じものを探し出して、フロートのみ交換させて、動作させたことがあります。

同じように、他車種からの基盤流用しましたが。

が、やはり、ゲージは安定しませんw
電圧の変動がめまぐるしいせいか、デジタルのゲージが減ったり増えたり、かなり不定期ですよ。


つかったのは、武川スーパーマルチLCDメーターで、ハーネスは新規に引きました。
センサーは、ホンダ純正ジョルノ用

使用した車種はホンダtodayです。


補足でキタコから出ているセンサーキットもつけたことがあります、指針式でしたが、後付だったのでかなり曖昧でしたよ。
ロボ丸様

ありがとうございます。
確か、武川のメーターは、100オーム(YAMAHA,SUZUKI)、400オーム?(HONDA)で切替がついているタイプですよね!
これなら、抵抗のタイプを切り替えたらOKなんでしょうが、今回は全て自作なもので…。

今回は、センサーに5Vをかけて、抵抗を介して得たものをプルアップにてマイコンに取り込んで、A/D変換をかけて計算させています。
よって、変換値は実測で、フロートのMax、Minの電圧を計測し、A/D変換にて計算させています。

以上、参考になれば…。

よろしくお願いします。
そうです、切り替えがついてますよ。
だた、やくにたってませんがw

大体話は把握できてますが、やる気が違いますね。

頑張ってくださいw
んー。知らなかったです・・・。

どーしたらいいんでしょう。。
しんちゃん様

貴重なアドバイスありがとうございます。
タンク内にセパレータがついているとは知りませんでした。
僕のセンサーは、ホンダ車の流用(写真左上に写っています。)なのですが、
タンク前側からくねくねと曲がった針金で、上下方向を感知するものです。
タンク内の波は、前後方向にも大きく揺れるものなのでしょうか?

ちなみに今回は停車中での不具合で、ACアダプターに接続していて、車体をサイドスタンド
の状態(左傾斜)から、まっすぐ(水平)にしたら、目盛りが1目盛り増えました。

早く改善の糸口が見つかれば…。

とりあえず休日には、各ポイントの電圧を、バッテリーの場合とACアダプターの場合を
比較して見たいと思っています。

また、1点気になるのは、3端子レギュレータのスペックです。
ACアダプターでは、11.7V前後での表示ですが、実際に車体に取り付けると、エンジン
非作動中で12.5V、作動中で14V以上になると思います。
そこに、TA4805S(秋月電子にて購入)を取り付けているのですが、これが妥当かどうかがわかりません。

あわせてご教示ください。
回路図を載せようと思い探したのですが、見つからないので、記憶を元に
描いてみました。

なにせ基本知識がないので、表現方法や回路の考え方に無茶があると…。
とかんがえ、少しためらったのですが、これも勉強のうちと、皆様の
ご教示をいただこうと思います。

記憶があいまいなので、抵抗値やコンデンサの値をあえて割愛したので
ご了承ください。

よろしくお願いします。
こんにちは

TA4805Sって低損失タイプのレギュレータでしょうか?
東芝でデータシート見ようとしたら載ってなかったんですが・・・

低損失型だとすると入力電圧は出力+5Vに1Vほど増やした程度でよくなります(出力電流にもよりますが)。
まず負荷側のトータル消費電流(Iout)を算出してみてはどうでしょうか?
仮にIout=0.8Aとした場合・・・

エンジン作動中の14Vが入力されるとするとレギュレータの損失は(14-5)*0.8=7.2W
これがレギュレータの損失となり、熱にかわります。
ヒートシンク等で十分な放熱設計を施さないと故障につながります。

低損失三端子レギュレータは回路が簡単で安価ですが、電圧変動や負荷電流の影響を受けやすいと思います。スイッチング方式など使用したほうが良いかもしれません。
コイル等必要になりますが・・・

参考になれば幸いです指でOK
まっちゃん様

付属のデータシートを見ると、「1A三端子出力ロードロップアウトレギュレータ」
と記載があるので、低損失型だと思います。

レギュレータはやはり熱対策が必要そうですね。
一度スイッチング方式の電源を探して見ます。
シーフ様

ご教示いただきましたサイト、以前何かで拝見したことがありました。
そのときは、「ふ〜ん」って感じでしたが、ここでまた再会するとは…。

近くに「キャン・ドゥ」があるので、見に行ってきます。

ありがとうございました。
DC/DCは、三端子(1次側2次側GND共通)の代わりに提案したもので、入力12V,出力5Vで、1次側と2次側が絶縁されているものです。

ま、それよりも、バッテリ接続で
1.マイコンは動いているか(LCD表示を当てにしてよいか)
2.マイコンGNDを基準として、燃料センサの信号電圧は妥当か
3.マイコンGNDを基準として、温度センサ電圧は妥当か

といった辺りから確認ですよね。

※)回路図マイコンに電源・GND接続が書かれていない。
  まさか接続されてない、なんてことはないでしょ?
> ま、それよりも、バッテリ接続で

0.マイコンGNDを基準として、5V電源は妥当か?

> 1.マイコンは動いているか(LCD表示を当てにしてよいか)
> 2.マイコンGNDを基準として、燃料センサの信号電圧は妥当か
> 3.マイコンGNDを基準として、温度センサ電圧は妥当か

きのした様

>※)回路図マイコンに電源・GND接続が書かれていない。
  まさか接続されてない、なんてことはないでしょ?

回路図のAVRの左上、右下が電源、GNDのつもりで描きました。
表示が無くわかりにくかったと思います。すいません。
厳密に言うと、26Lは、電源入力(AVCC,VCC)、GNDとも2ピンずつあるのですが…。

AVRのデータのリンク貼っておきます。
http://akizukidenshi.com/pdf/atmel/attiny26.pdf

チェック方法のヒントをくださり、ありがとうございます。

> 回路図のAVRの左上、右下が電源、GNDのつもりで描きました。

了解です。よく見てなくて済みませんでした。
ググってみたら以下のサイト見つけました。
http://www.tees.ne.jp/~masa0207/newpage6.htm

6枚目の写真横に「緑がアース、黄色線は燃料計まで引きます」とあります。
センサの片側はシャーシアースです。燃料タンクなんて危ないので、恐らく殆ど(全て)の燃料センサの片側端子はシャーシアースだろうと思います。

結果、#17 nkeis の回路図でAVR入力のところがシャーシアース経由で回路GNDと短絡しています(もうひとつの可能性5V側がシャーシだったら、LCDも表示しない)


回路を以下にように変更しましょう。

 5V
  |
 抵抗
  |
  +−−−−−−−A/D
  |
 燃料センサ
  |
 GND
きのした様

とてもわかりやすい説明ありがとうございます。

>もしかしたら 5Vだと動かない(中にツェナダイオード入ってたりして・・・)かも知れないですね
例えば9Vとか6Vとか(50ccだったら6Vですからね) 実験してみては?

可能性は大です。もともとは、12V車からの流用で抵抗には12Vが流れていましたので…。5Vにすると抵抗での変化幅が小さくなるので、AVRの計算で増幅してごまかしています。…でも、これはAC電源でも同じことではないのでしょうか?

>回路を以下にように変更しましょう。

 5V
  |
 抵抗
  |
  +−−−−−−−A/D
  |
 燃料センサ
  |
 GND

実を申しますと、今回の回路製作の前にこの回路で製作した事があるのですが、
この回路にすると、フロートの上下(燃料の満減)が、逆に表示されたのです。
よって、今回のように作り直しました。
まあ回路上、このほうがBestなら、プログラムのほうで細工することはできるのでしょうが!

JUNCK-BOX(ガラクタ箱)を探したら、
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?p=1&q="K-02190"
の前期モデル?  電圧可変キットが出てきました。
早速、ACアダプターにつないでみたところ、まだ現役みたいです。(笑)
よって、ACアダプター − キット − デジメーター の順でつなぎ、テスターでキットからの電圧を計測したところ、デジメーターの電圧と同じ値でした。

今週末にこのキットをバイクにつないで試験してみることにします。



しんちゃん様

大変失礼しました!
#28で、あて先のお名前が抜けていました。
さっき気が付いたのですが、#28のキットをデジメーターの1次側(電源側)につけると、電圧の測定に支障がありそうです。

多分、回路の改造か作り直しが必要です。
そこで、#17で描いた回路図でアドバイスがあればお願いしたいのですが…。
抵抗やコンデンサの数値も含めて!

また、#27にて きのした様にご教示いただいた回路変更も含めて検討しなおしてみます。この際、燃料センサーの入力も12Vにして、分圧でAVRに入力してみようかとも考えてます。

このことについて、ご指導いただければありがたいのですが…。

バッテリ直結で回路アースとバッテリアースを共通にしないと電源電圧が測れない、ということですよね。

確かにスパイクノイズも気にはなるので、コンデンサ入れておきましょう。

 5V
 |
 2R(自分なら3Rにするかな?)
 |
 +−−−−+−−−−−−−−−A/D
 |      |
 R     C(0.1u or more)
 |      |
 GND  GND

トータル3Rに流す電流は1mA以下。それくらいなら2Rで制限されてAD入力段の保護ダイオード(あるかな?)で5V超えは回避できます。


提案済み燃料センサもコンデンサ入れておきましょう。
 5V
  |
 抵抗
  |
  +−−−−+−−−−−−−A/D
  |      |
 燃料センサ  C(0.1u or more)
  |      |
 GND    GND

コンデンサの値はもっと大きくても構いません。どうせ表示は秒間3〜5回くらいでしょ?


でもって、測定値の極性入れ替えるにはたとえば10ビットADなら

 1023−測定値

を計算して置き換えればいいです。
連投ごめんなさい

 12V ← 間違えました、訂正です
 |
 2R(自分なら3Rにするかな?)
 |
 +−−−−+−−−−−−−−−A/D
 |     |
 R     C(0.1u or more)
 |     |
 GND  GND


12Vのところがサージで200Vくらいかかっても、2Rで1mAに制限できたらとっても安全。
皆様、ご教示いただきありがとうございます。

しんちゃん様

12Vにするとは、燃料センサーの入力電圧のみを考えていたのですが…。それを分圧
して5V以下にと。
以前、市販の電圧計をつけていたときには、14.5Vを表示したことがありました。
ヘッドライトを消したときなどは。

シーフ様

#17の回路図は、記憶と回路(実体)をみて記入して、降圧回路を何を参考に
作ったかが不明です。(汗)
しかし、お示しいただいた図を拝見すると、12V側(IN側)に電解コンデンサが
不足しているみたいですね!次に活かしたいと思います。

きのした様

>バッテリ直結で回路アースとバッテリアースを共通にしないと電源電圧が測れない、ということですよね。

メーターの1次側にキットをつけて、電圧を絞って(一定化)してしまうと、生のバッテリーの電圧が計れないということなのです。
また、12V電源よりの電圧測定回路の2R、3Rとは、抵抗を2個ないしは3個取付けるって解釈でいいですか?
その意味なら、本当は回路図に書きませんでしたが、分圧で1/3にするため同じ抵抗を使っているもので、僕の場合は2Rです。
解釈が違うなら、今後のためにご教示くださいませ!

>でもって、測定値の極性入れ替えるにはたとえば10ビットADなら  1023−測定値

そうですね!IN、OUTが逆になるのですから1023より引けばいいのですね。
ご教示いただいたように回路を組みなおします。




しんちゃん様

説明がわかりにくく、ご迷惑をおかけしました。

ご教示いただいたレベルによって表示させる手法ですが、僕はしんちゃん様が
おっしゃる不安定要因を安定した5Vの入力で対応し、センサーの抵抗を介して
得た電圧をA/D変換かけて、実測上、0Vはありませんので、MaxとMinの数値
(実測)を6等分して、6目盛を表示させています。
よって、電圧が12Vであること以外は、同じような処理だと考えるのですが、
違いますかね?
6等分としているのは、多少のフロートの動きを吸収できるかなぁぐらいの考えでしたが、
まだまだ僕には、ヒステリシス?なんかの知識がないので、対応できません。
また、表示はデジタルを採用していますが、計測していることはかなりアナログな
このなので、これくらいでいいかと思っています。

ただ、これもきちんと表示されたら…。ってことなので、明日また少し考えて結果を
ご報告したいと思っています。
シーフ様

再度回路図を見て、おかしい意味がわかりました。
5VのOUT側がGNDにつながっている部分が、本来はそのまま各センサーの1次側
につながらなくてはいけないですね!
今日は、作業ができなかったのです…。
また、パーツを取り寄せて再考します。ご教示ありがとうございました。

しんちゃん様
ヒステリシス…。難しい!
また、今使っている26Lは、プログラム容量が2Kなのですが、既に97%を使用
しています。そこに、更なる追加も難しいかも…。
プログラム上の無駄もたくさんあるんだろうなぁ!

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