マイコン関係

2014年6月 7日 (土)

2SA1010,2SA1020,2SC2334,2SC2566 Spiceモデル修正?

昔作った2SC2334と2SA1010のSpiceモデルですが,実験用電源の設計で今使っているのですが,データシートから読む値とどうもずれが大きい。
というのも,結構テキトーに作ったモデルゆえ,やっぱズレがあるようです。

と言うわけで,今日はモデルの修正を行っていました。
最も,Spiceに長けているわけではないので,以前同様,ネットやほんの記述をつまみ食いですが(苦笑

今回はこちらのサイトの記述を元に作ってみました・・・

sifoen.project : BJT-Spice パラメーター設定


先ほど書いたとおり,私自信Spiceに長けているわけではありません。
結局あちこちのつまみ食い。
FETはすんなり理解できたのですが,バイポーラはチョット分かりにくい感じです(・_・`ゞ

で,それぞれ自分なりの調整の仕方が皆さんあるようで,どれが正解なのか私自信よく分かっていない部分もあります。
あくまでデータシートと見比べて,どういう風に変化するのか?いろんなグラフと見比べて似た動きをするかな?と言う感じです。
ただ,今回のサイトは説明が分かりやすく,今までよりはずっと似た動きをするように作れました。

さて結果はと言うと・・・

<前回>

.MODEL 2SC2655 NPN (IS=1.647e-13 BF=140 BR=5 RC=0.075 RB=0.375 IKF=1.5 NK=0.25 ISE=8e-13 NE=1.5 VAF=30 CJC=30p CJE=45p TF=1.59n)

.MODEL 2SA1020 PNP (IS=1.647e-13 BF=140 BR=5 RC=0.075 RB=0.375 IKF=1.5 NK=0.25 ISE=8e-13 NE=1.5 VAF=30 CJC=40p CJE=60p TF=1.59n)

.MODEL 2SC2334 NPN (IS=1.686e-12 BF=108 BR=5.25 RC=0.046 RB=0.5 IKF=8.5 NK=0.575 ISE=7e-11 NE=1.5 VAF=12 CJC=45p CJE=68p TF=7.95n TR=7.95n)

.MODEL 2SC1010 PNP (IS=1.686e-12 BF=108 BR=5.25 RC=0.046 RB=0.5 IKF=8.5 NK=0.575 ISE=7e-11 NE=1.5 VAF=12 CJC=45p CJE=68p TF=7.95n TR=7.95n)


<今回>

.MODEL 2SC2655 NPN (IS=5.0E-16 BF=150 IKF=7.0 NK=0.55 ISE=5.0E-16 NE=2.0 VAF=80 RB=1.0 RC=1.2 CJC=30p CJE=45p TF=1.59n)

.MODEL 2SA1020 PNP (IS=5.0E-16 BF=150 IKF=7.0 NK=0.55 ISE=5.0E-16 NE=2.0 VAF=80 RB=1.0 RC=1.2 CJC=30p CJE=45p TF=1.59n)

.MODEL 2SC2334 NPN (IS=2.0E-13 BF=70 IKF=12 NK=0.35 ISE=2.0E-10 NE=2.0 VAF=45 RC=60E-3 RB=28.6E-3 CJC=45p CJE=68p TF=7.95n TR=7.95n)

.MODEL 2SC1010 PNP (IS=2.0E-13 BF=70 IKF=12 NK=0.35 ISE=2.0E-10 NE=2.0 VAF=45 RC=60E-3 RB=28.6E-3 CJC=45p CJE=68p TF=7.95n TR=7.95n)


もうこの際なので,2SA1020や2SC2655も修正して見ました(笑
う~ん,だいぶ数字が違うぞ?(爆

何でも,人によって同じトランジスタのモデルでも結構違いが出るとか・・・
こういうの聞いちゃうと,どれが正解なんだろう?と・・・

やって見るとわかりますが,どこまで細かく調整するか?その値がどこまで影響するか?と言った感じで,確かにばらつきそうな感じはします(・_・`ゞ

2SA1020,2SC2655は2SA1015,2SC1815と似ていたので,あんまり深く考えずに作っていました。
で,データシードに似た動きをしてくれたのでそのままにしていました。
で,その猿真似で2SA1010や2SC2334を作っていたのですが,こちらはずれが大きかったので修正。
同じやり方で作ったらどうなるかな?という意味合いで2SA1020,2SC2655も作ってみました。


で,使って見た結果はデータシートから読んで設計した値とだいぶ近くなりました。
2SA1020,2SC2655もよりデータシートに近くなりましたが,先ほど書いた『2SA1015,2SC1815と似ている』ってのがチョット引っかかってます。
2SA1010,2SC2334は比較対象がないので,データシートと合っていれば特に気にはならないのですが・・・


まぁ,少し様子を見てみます。

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2014年5月14日 (水)

Twitterで Linear Technology にマークされた・・・

昨日LTSpiceで音楽なんておバカな事してましたが,今日恐ろしい事が起きました。
ふと見たら,フォロワーが増えてたんです。
誰だろう?と思ったらね・・・


Linear Technology @ LTspice さんでした(-w-;


・・・・
・・・・

・・・・(((゚w゚;)))


ヤヴェ,LTにマークされたwwww


つか,商売的にロックオンされたんでしょうけれどね (´・_・)y-゜゜゜


機械的に検索してフォローしてるんでしょうね。

まぁ,Linear Technology のも悪くないんですが・・・
その・・・
個人的な好みは・・・


Analog Devices なんだよね(-w-;


てか,私のLTSpice君ってばこんなことになってます。

Spice_model

Analog Devices,National Semiconductor,NJM(新日本無線),On Semiconductor,Texas Instruments・・・


もはや,LTなSpiceじゃねぇ!(-w-;


LT・・・LTねぇ・・・


パワー系のプロダクトしか使わないなぁ(・_・`ゞ


LT1170は使った事ありますが,Linear Technology ってそれぐらいしか記憶が無い。
Linear Technology のプロダクトラインナップ的に考えると,高速OPアンプは Analog Devices から探すし,一般的なOPアンプは新日本無線。
ADコンバーターは Analog Devices だし,RS-232なんかのドライバーは Analog Devices か Texsas Instruments,Microchip だなぁ・・・


てか,ジャンクにLTやADの部品なんか乗ってたら『わぁ~♪いい部品が乗ってる♪』とかキャピキャピするわ(・_・`ゞ


つか,LTもADも取り扱いが少ないのよね(・_・`ゞ


それでも,Analog Devices はADコンバーターが割りと手に入るから記憶に鮮明ですが,Linear Technology って『あ~,なんか高性能アナログ・・・だっけ?』見たいな,ぼんやりとしたイメージです。

あと,なんか高価なイメージがあります。
と言うか,私が求める性能でフィルターをかけちゃうと割高になってしまうようです。
コレも考えようで,私がほしい性能をちょうどいい具合に持ってるデバイスが Analog Device に多く,ちょうどいいもんで値段も手ごろ。
Linear Technology だと高性能で高価なデバイスになっちゃうようです。


まぁ,なんにせよコレといって Linear Technology に悪いイメージはありませんが,同程度の性能の部品があったら私は Analog Devices 使うでしょうね (・_・`ゞ

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2014年5月13日 (火)

電気だって,やれば音楽を奏でられるんですぅぅうぅ

以前,LTSpiceでも音を出せると書きましたが・・・


やって見た。




見よ・・・
この・・・


使い方の間違えっぷり!(爆


と言うかですね,私楽器弾けないんですわ(・_・`ゞ


弾ける楽器・・・
小学校で習ったリコーダーとハーモニカぐらい?
っても,小学校の授業でやっただけで,ちょっとできるだけ。
てか,リコーダーとハーモニカなので,鍵盤楽器が弾けません。

ついでに言うと,楽譜を見てもどんなメロディーになるか分からないんです。
テンポが120で四分音符だから・・・0.5秒だ!って!どんな感じだ!・・・・見たいな?


そんなわけで,パソコンに演奏してもらうまでどんなメロディーかわからないのよね。楽譜じゃ(´・ω・`


反面,一度聞いてしまえば楽譜無くても何とも無いのですが(--;


中坊の頃は,一所懸命BASIC言語に置き換えてどんなメロディーか確認するって言う,なんかおかしい方法で音楽に付き合っていました・・・・
しかも,最初の頃は26K互換音源が乗っているとは知らず,BEEP音の分周比を弄って音階作ってました。
あ,PC-98なもんで,0x3FDBに数値送るとCTCの分周比弄れてBEEP音の音階変えられるんです(--;
で,中坊~高校の頃は耳コピー出きるぐらいだったので,聞いたほうがよっぽどマシっていう感じでした。


音楽・・・音楽なぁ・・・
初めてもいいのかなぁ・・・

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2014年5月 2日 (金)

スパークユニット解析開始

さて,先日スパークユニットの話をしましたが,実際にやって見ることにしました。

ためしに昨日もテストして見たんですが,PCのオーディオ出力が何故か反転してたり,微妙に足りなかったりしたので中断していました。
で,中断したついでなのでCBRにオシロスコープをつないで,ピックアップコイルの信号を見てみることにしました。

Pickup_1500rpm_5v_10ms

(X = 10msec/div,Y = 5V/div,1500rpm)
※トリガーがなかなか安定せず,動画で撮影して2フレームを重ね合わせています。

見てみると,波形としてはノコギリ波に似ています。
電圧はと言うと,アイドリングで5V程度です。
思っていたよりも電圧高いですね(--;

さて,せっかく波形が分かったのですから,より現実の近い模擬入力を作ってみます。

Cbr250rr_pickup3

今度はこんな感じ。

Cbr250rr_pickup4

V1でノコギリ波をつくり,V2で歯抜けを作っています。

さて,あとはオーディオ出力の電圧の問題。
ちょこっと回路を足して,仕上がりはこんな感じ。

Img_5556

なんかICが乗っかって,複雑そうな感じになってきていますが・・・回路としては,OPアンプで作った反転増幅回路です。
ストックにあったNJM4560を使った増幅度 Av=4.7 の反転増幅回路です。
電解コンデンサやらセラミックコンデンサがくっ付いていますが,PCのATX電源を使ってテストしているのでそのノイズ除去です。

で,こんな感じでテストして見ると・・・

Img_5553

(CH1 = Coil-IN,CH2 = CLY1-OUT,CH1+CH2,1500rpm相当)

私の使っているオシロは2チャンネル同時に見るのに『DUAL』と『ADD』と言うモードがあるのですが,DUALは『ALT』の動作をするようです。
なので,DUALするとそれぞれ別々に掃引されるのでタイミングが微妙にずれてしまいます。

なので,ADDモードで表示しています。
ADDモードだとCH1とCH2の電圧を足しあわせたものを表示します。
なので,こんな表示になっています。


うん,つまりウチのオシロはCHOPモードがないっていうね(-w-;


さて,この画面の意味ですが,山がたくさんあって途中で急に下のほうへストンと落ちていると思います。
この落ちている所がイグニッションコイルを駆動しているタイミングです。
で,元に戻る部分,イグニッションコイルがOFFになった時にプラグに火花が飛びます。

この写真では1,500rpm相当の模擬入力のときですが,9個ある山の最後の山ののぼりの途中で元に戻っています。
山のくだりの0Vの瞬間がピックアップコイルの前にジェネレーターのでっぱりがある時で,上りは次のでっぱりが来るまでの期間です。
CBRのサービスマニュアルを見ると,1500rpm時の点火は BTDC 23度との事なので,どうも最後の出っ張りの10度ぐらい先がTDCのようです。

では,模擬入力を変化させて見ます。

Img_5554

(CH1 = Coil-IN,CH2 = CLY1-OUT,CH1+CH2,10000rpm相当)

今度は10,000rpm相当です。
最後の山の手前の山の下りの途中で戻るようになりました。
元に戻るタイミングが早くなった,つまり進角されたと言うことですね。

ちょうど0V付近で戻っていますから,ジェネレーターの最後の出っ張りの一つ手前の出っ張りとなります。
出っ張りの間隔は30度毎なので,最後の出っ張りの10度先がTDCだとすると・・・


え?BTDC 40度?(((゚w゚;)))


うん,たぶん違うんだろうな。
多分,最後の出っ張りがTDCで,多分これはBTDC 30度なんだろうなと(--;

まぁ,この辺はもう少し確認して見ます。


さて,テストの途中,掃引時間を弄ったらこんな表示に。

Img_5555

2回転点火したら,2回転お休みしています。
『何だろう?』と考えたら,そう言えば・・・


わたし,速度リミッターの配線つないでませんでした(爆


6,000rpm位からこんな感じになり,速度リミッターが作動中は6,000rpm付近から点火が歯抜けになるようです(-w-;
このまま15,000rpmを入力すると点火が完全に止まります。

点火が止まるのはリミッターの動作でしょうが,それ以外の歯抜けや低回転で普通に点火するのは,配線の不具合で速度リミッターの入力がなくなった場合でも走行は可能にするためでしょう。
CBRであれば,6,000rpm回れば6速で70km/hは出ますから,とりあえず走行は可能です。

え?解除?


だから,子供だましな方法で解除できるって言ってるでしょうが(・_・`ゞ


CBR250RRは,スピードメーターに190km/hになると作動する光電スイッチが入っています。
なので,ちょこっと配線弄ると簡単に解除できます。
NSR250R(MC21)の場合はスピードメーターにそのような仕掛けはなく,その代わりシフトポジションと回転数から計算して速度リミッターがかかります。
MC28だとスピードメーターのデジタル化に伴い,速度パルスが入っているのでそれでリミッターをかけていたと思います。

まぁ,リミッターって大抵この3パターンですね。
NS-1はMC21と同じ方法でリミッターがかかります。
で,NS-1はMC21のようにシフトポジションで制御が変わるわけではないので,シフトポジションセンサーを弄ると解除できちゃいますね。


あ,別にリミッター解除を推奨しているわけではなく,『こういう制限による規制ってアホだよね』と言う話です。


構造も子供だましなら,『どうせこいつらやるんだから制限してやる』って言う発想がそもそも子供だましです(・_・`ゞ
取り上げればいい,そんなのでうまく行くわけないでしょうが・・・
コレだから3ナイ運動世代は・・・

個人的には『大嫌いな悪しき発想』の一つだと思っています。
ていうか,出来なくしているだけで,『したい』気持ちに向き合う事から逃げているだけです。ホント,意味がないです。
反面,やらかすやつがいるのも確かで,中にはいい年こいてやらかす,つまりいい年こいて言う事を聞かないのがいるのも確かです。


リミッターって,そう考えると結構意味が深いんですよね・・・


さて,なんにせよデータを取る準備は出来ました。
ちょこっと弄って見ようかな・・・


※念のため・・・『○○とショートすればいいだろう』と適当に配線をつなぐと,多分,スパークユニット壊れます。

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2014年4月30日 (水)

ミリミリ準備中

スパークユニット(点火ユニット)を見つけたので,なんだか妙にやる気が出てきてしまった今日この頃。
こんな物を描いてみました。

Cbr250rr_pickup1

コレを実行すると,こんな結果になります。

Cbr250rr_pickup2

何かと言うと,コレの代用です。

20110130161048

(昔どこかから拝借してきた写真)

何かと言うと・・・


CBR250RRのピックアップコイルと,お相手のパルスジェネレーターです(・ω・


エンジンの点火は,クランクの回転をパルスにして拾って『今何度か?』を検出,そこから計算して点火したいタイミングになるとスパークコイルを駆動して高圧を生成,スパークプラグで火花を飛ばします。
原付や単気筒エンジンではクランクシャフト1回転に1回ですが,多気筒エンジンや,点火のタイミングがシビアな高回転型エンジンでは1回転に数回パルスが入ってきます。

で,CBR250RRの場合は上の写真のようなパルスジェネレーターが付いています。
180度を6等分しているので30度おきにパルスが入ってきますが,そのうち3箇所が歯抜けになっています。
この歯抜けはTDC(上死点)の検出の為に歯抜けにしているのでしょう。
『歯抜けの次のパルスがTDC』とか『歯抜けから3つ目のパルスがTDC』と言う風にTDCを検出しています。

この方法は自動車でも使われており,コレによりTDCセンサーを省略している車種もあります。
また,『クランクシャフト』ではなく『カムシャフト』に設置する事により,『TDC』ではなく『1番気等の圧縮上死点』と言う検出を行っている場合もあります。

カムシャフトはクランクシャフトが2回転すると1回転します。
なので,カムシャフトの1回転はエンジンの全工程に相当し,カムシャフトの位置を検出すればエンジンが今どの工程なのかが分かります。
後はカムシャフトの角度から計算すれば,4気筒だろうが3気筒だろうが今どこの気筒がどの工程の何度の位置なのかが分かります。
1番気筒の圧縮上死点からカムシャフトが半回転すれば1番気筒は排気上死点ですし,4番気筒は圧縮上死点です。

ただ,カムシャフト側のみにセンサーをつければ一応検出は可能ですが,問題点として,タイミングベルトが間に入ってしまうので,運転状況により微妙にクランクシャフトと微妙にズレが出ます。(タイミングチェーンの方がズレは・・・少ない?)
また,一つのセンサーからの信号で全ての情報を得るため,計算の量が増えます。

因みにCIVICはクランクに設置されたクランク角度センサーで正確なクランクの角度を,カムシャフト(ディストリビューター内)に設置されたTDCセンサーと気筒判別センサーで工程を検出しています。
でも・・・気筒判別センサーの位置調整すればTDCセンサーはいらない気はするけれど(-w-;
気筒判別センサーの次のパルスはクランク角0度とすれば,なんかいけそうな気がする・・・
確か,気筒判別センサーは1番気筒の圧縮上死点を検出してるんだったと思います。


さて,LTSpiceで波形は作れますが,それをどうやって出力し,スパークユニットに入れてやるか?ですが,種明かしは右下にある『.wave~』の部分です。
.waveはシミュレーション結果をWAVファイル(Liner PCM)に書き出すコマンドです。

・・・もうお分かりですね?


作った波形でWAVファイルを作成し,PCのPCM音源から出力します(・ω・♪


後は再生速度を変更できる再生ソフトを使用し,速度を変えれば好きな回転数の模擬信号を与えられます。
ヘッダーのサンプリングレートを弄っても作れますね。

正弦波であれば~15kHz程度までの信号なら,ウマく活用すればパソコンのサウンドカードを信号源として使えます。
ただ,出力回路にフィルターやACカップリングがあるので,矩形波や三角波,パルス等ではデータの通りには出力されません。
あくまで簡易信号源ですが,今回のように波形にシビアでない場合は便利です。


さて,模擬信号は作ったので,ちょこっとやって見ようかな?

最後っ屁に無駄知識。
LTSpiceにはFM変調とAM変調のモデルがあり,その辺をうまく使って,今回使用した.waveを使うとLTSpiceをFM音源に出来ます(笑

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2014年4月 3日 (木)

エンジンと電子制御,ブラックボックス化

今日CBR250RRの電装を眺めていて,ふと『このバイクは点火ぐらいしか制御を弄れないなぁ~』と。
と言うのが,私は自動車の方が先で,センサーだらけ,燃調も点火も複数の要素を元に的確に制御するっていう世界から入った人間です。

なのでバイクって不思議でしょうがないです。
コンピューターが入っているのは点火だけ,物によっては点火すらアナログ。
NSR250Rの電装や制御を見たとき,『やっぱコレぐらいは制御が入っててるよね?』と。

昔乗っていた E-EG4 CIVIC MX は『PGM-CARB』と言う,キャブレターの補助をする機能を備えたECUが搭載されていました。
NSR250Rのエアジェットやエアソレノイドを見たとき,真っ先にPGM-CARBを思い出しました。
と言うか,殆ど同じことをしており,排気O2センサーを備え,負荷状況などに応じソレノイドでキャブレターの燃調を調整していました。


さて,巷ではインジェクションはパワーが無いとか,ふけ上がりが悪いと言う人がいますが,実際はそんなことはありません。
それどころか,的確かつ正確な制御を行っているインジェクションの方がパワーは出ます。
キャブレターよりももっと細かな制御を行えるため,燃調や点火のデータを書き換えれば自由自在に好きな特性を作れます。

と,言いたいのですが・・・


メーカの作る燃調データは『壊れなくて環境にいい』データなので,車種によってはフヌケもいいところのデータになっているものもあります(--;


まぁ,それはおいといて・・・とりあえず技術的な話を。

バイクの世界では21世紀までキャブレターが使われていて,インジェクションはまだ比較的新しいデバイスです。
そのため,根強いキャブレターファンがまだ残っています。

さて,ここでちょっと考えて見ましょう。
キャブレターをセッティングする時,一般的なキャブレターであれば・・・


調整できるのってメインジェット,スロージェット,エアスクリュー,ジェットニードル位ですね?


まぁ,その他に加速ポンプが付いてたり,パワージェットが付いてたりする場合もありますね。
ただ,それは少数派ですし,FCRキャブレターのようにセッティングキットがあるパターンも少数派です。


そう考えれば,よくあんな少ない要素でセッティングできるもんだ・・・と思いませんか?


と言うか,セッティングが始まると『ここがもう少しこうだったら』って瞬間が結構出てくると思います。
でも大体の場合,『だからとメインジェットをさげると・・・う~ん』なんてパターンだと思います。


え~・・・これ,インジェクションだと簡単に変更できます(´・ω・`


インジェクションは回転数と吸気圧力の関係で出来た,表のようなデータなので『ここ』だけを書き換える事ができます。
更に,インジェクションには加速ポンプ相当の機能(プログラム)が備わっており,これまた好きなように書き換えられます。

で,ECUが行っているのは燃調制御だけでなく,点火の制御も行っているので点火も書き換えが可能です。
その他,水温センサーなどもつながっており,温度によって点火や燃調を調整する(ノッキング対策等)ことも出来ます。


というか,自動車の世界では『コンピューターチューン』『ECUチューン』『ROMチューン』と言った名前で,古くからコンピューターのデータを弄るチューニングが行われています(・ω・


もちろん,誰もがやっていると言うわけではなく,高度なチューニングの部類です。
『出来る』『やる』と言う話ではなく,自動車の世界ではコンピューターを割りと積極的に活用しています。

で,ココで話を戻すと・・・


と言うわけで,バイクって何でこんなにコンピューターを利用しないのかね?(--;


というか,コンピューターチューンらしき話と言えば,フルパワー化ぐらい。
ROM書き換えたと言う話にどうも出会えないんですよね。

バイクのコントローラーは屋外環境におかれる事を考慮し,モールドされてしまっているものあるでしょう。
また,セッティングできるようなコンピューターがあまり出ていないものあると思います。

その他,昔はエンジンの電子制御に関する本がありました。
しかし,今はめったに見かけません。

また,今は環境基準が厳しくちょっと弄っただけで直ぐに車検通らない始末です。
ましてや,キー一つ押し間違えて間違ったデータを送ればエンジンが壊れます。
こういった事態を,メーカーが好意的に見るわけがありません。

こういったことが重なり,意図している面,意図していない面でコントローラーのブラックボックス化がかなり進んでしまっています。
この裏返しで『インジェクションは弄れないからキャブレターがいい』と言う意見も。


これは,ある意味,不健全な状態のようにも感じるのですが(´・ω・`


個人的にはECUやCDI(CBRであればスパークユニット),PGMユニットの補助回路なんかを時折設計しています。
当然,自動車のものではなくバイク用のものです。

なんでバイクかと言うと,バイクのエンジンはまだシンプルだからです。

自動車のエンジンはエミッションコントロ-ル系が複雑だったり,可変バルブタイミング機構を備えていたり,充電の制御をECUが行っていたり,AT車であればミッションコンピューターとのやり取りもあります。
CVT車やトラクション制御なんか入ろうものならもう大変,素人・・・と言うか,電子制御の人間でも畑違いではとても手が出せません。


逆に言えば,私たちがまだ制御を弄れそうなエンジンは,バイクぐらいです。


そういった意味で,もう少し『弄れるECU』が出てきてほしいのですが・・・
う~ん・・・あまり出てきませんね・・・



・・・と,そんな事をCBRの点火系を見て思ったり。

CBRのスパークユニットは,結構前から気が向くと設計してたりします。
当然,マイクロコンピューターを使うので,中のデータを書き換えれば好きな特性を作れます。
でも,直ぐ飽きちゃうんですよね。


CBRって点火タイミングのピックアップコイルしか入力が無いんだもん(--;


『なんだよ,点火タイミングしかわからねぇジャン・・・』と,結構あっさり飽きちゃうと言うか。
その他ちょっと弄って,割と簡単に取り込めそうなのは水温ぐらい。
スロットル開度を取り込めると,急加速時の補正や,高負荷の判断ができるのですが・・・

NSRはこの辺ができるんですよね。
スロットル開度は入ってるし,ましてやエアソレノイドがあるので燃調も多少弄れ,擬似的に加速ポンプのような事もできると思います。
更には,4stで言えば可変バルブタイミングに相当するRCバルブもあるし・・・


まぁ,そんなこんなで,趣味の中の興味的に時折頭を回して見たり(苦笑

Img_5445

こんな風景の中で・・・

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2014年3月30日 (日)

勉強する順番?

今日は雨ですね。
まぁ,ゆえに外の作業はできず,なんか雨の日はマッタリしてしまうので色々調べごとでも。

と言うか,のんびりしてたら家の庭をウサギが走っていきました。
『え!?ウサギ!?(OwO;』的なwww


茨城は野生の王国です(-w-;


今日読んでたのは熱伝導や熱交換についてだったのですが,その中で『熱浸透度』と言うものが。
異なる物質の界面での熱の伝わりやすさ,染み込み易さを考える上での値だそうです。
この数値が同じだと熱が効率よく伝わる,つまり放熱の効率がいいことになりますね。
で,これが電気のインピーダンスマッチングに例えられていました。


さて,ココで電気のインピーダンスマッチングが出てきましたが,これもなんだか面倒な話。
と言うか,『効率がよくなる』はオームの法則を解いていればすぐに分かると思います。
ただ,最初は『反射する』が訳が分からないと思うんです。

これね,そもそもなんで電波って飛ぶのよって話が分かってないと意味が分かりません。

というか,もっと言うと,導体の中を電子は自由に飛びまわれる,流れなくても導体の中で拡散するっていうイメージが無いと,意味が分からないと思います。

電波は電流が流れることによって磁界が生じます。
・・・云々・・・省略します(笑
でもココで一つこんがらがりませんか?

『電流が流れると』磁界が生じるんですよね?(苦笑

アンテナの構造を考えると,アンテナって両端が開放のものがたくさんあります。
え?開放じゃ電気ながれねぇジャン?って。


いえ,流れるんです。一瞬(ナノ秒)ですが。


と言うのが,さっきの導体の中に電子が拡散するって言う話です。
電源に導体をつなぐと,電子は導体の先まで拡散していきます。
拡散っていう表現がいいのかなぁ・・・

電子って,フワフワ・フラフラしてて光の速度で導体の中を飛び回ってます。
で,導体の中は自由に飛べるんですが,絶縁体の中には入れません。

なので,『行ける所』があるとフラフラ・フワフワと迷い込んじゃうんですね。

で,この瞬間は電子がそこへ流れ込んでいく(飛んでいく)ので,この瞬間は電子が流れていきます。

で,電源が交流だったらどうでしょう?
電子が一旦導体の中へ飛んでいきますが,しばらくすると交流なので電圧が逆になります。
なので・・・


導体から電子がバックし来ます(・ω・


電子が行ったり来たり,なんか電波飛びそうですね。


で,後は効率よく飛ぶように,アンテナの長さを波長にあわせて調整してあげればいいんですね。
そうすると電波は飛んでいきます。

で,この波長の話も大事です。
これが分からないと『折り返しダイポールアンテナって短絡のような・・・』となってしまいます。
いえ,当然のことながら直流かけたら短絡します。

長さがちょうど良いので反対側から来た信号とぶつかるときに,同じ電位になるんですね(・ω・

あ,因みにインピーダンスが不整合で反射する理由を簡単に言うと,『流れ具合』が異なるからです。
たくさん流れてきたのに,その先で通路が狭まったらそこで詰まっちゃいますね。
行き場を失い,戻ってくるのが反射です。
ナノ秒の世界で,目には見えない電気の世界なのでイメージわきにくいかもしれませんが・・・
これは,2ストロークエンジンの排気に装着されるチャンバーも同じです。
圧力波と言う見方から,コーンの形状が色々工夫されてますけどね。

考え方によっては,2stのチャンバーってわざとインピーダンスマッチングを崩して反射させているようにも見えます。
そう考えれば,流速が変動するし,周期も変動するので回転数によってチャンバーが効いたり効かなかったりするのも納得,波長が変動するわけですから。

と言うか,チャンバーを見たとき,伝播速度やらから計算しようとした時,波長が頭をよぎった人がココに (;-w-)ノ


はてさて,今回のタイトルなのですが,こう考えると似た現象がたくさんあり,基本的な挙動が同じように見えます。
温度は高いほうから低いほうへ移動する・・・これは電気も水,『流れ・移動』のあるものはすべて同じです。
(見かけ上逆転することもありますが,その場合はなんか仕掛けがあります)

というか,それもそのはず。
根底をなす物理学の法則は変わらないからです。
なので,先に根底をなす『約束事』をしっかりと勉強してからでないと,どこかでつまづいてしまいます。

しかし,この事を考えたとき,学校教育ってそうなってるでしょうか?
『高いところから低いところへ』なんて,5秒ぐらいの時間で先生が口で言っておしまいでは無いでしょうか?
そこをしっかり覚えるような事をしていないように感じます。

まぁ,勉強していくうちにいずれは気が付くことですが,なんか表面を進めているだけのような・・・
最も,限られた時間内に教えることを教えなければいけないし,小中学校は概要を勉強するのが目的と聞いた事があるので,そう考えればこれが妥当なのでしょうけれど・・・


私自身,仕事で流体力学的な要素にかかわるようになってから,電気への理解が深まった経験があります。
また,化学から量子力学に興味を持つようになってからは,更に電気への理解が深まりました。
何で?と言われれば,電子と言う粒子の性質・挙動が頭の中に入ったからです。

化学,数学,工学は,理論とつながり,つまり『理論のネットワーク』になっています。
パズルの解き方,ネットワークの流れの読み方を自分の中に積み重ねていかないと,膨大な理論のネットワークの中で迷子になってしまいます。
ここ数年,後輩に技術を教えるようになってから,『自分はどうやって覚えたっけ?』と思い出すことがあり,そのときに『順番逆じゃね?』と思う事が多くなりました。

これは私だけでしょうか?それとも・・・




そんな事を,ウサギが走り回る(笑)庭を眺めながら考える今日このごろです。

Img_5410_2

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2014年3月10日 (月)

ポインティングデバイス遍歴

今日はポインティングデバイス(マウスなどの位置をコンピューターに伝える機器)の歴史の話でも。
いや,今日も色々と身の回りであったんですが,気分がどうもまとまらないので気晴らしに(苦笑

スマートフォンやタブレットの普及で見かける機会が一気に増えたタッチパネル。
どうも新しいデバイスのようにもてはやされますが・・・


あれ,実はかなり歴史が古いデバイス(機器)です。


よ~く考えて見てください。
電子手帳のザウルスってタッチパネルでしたよね?
そのほか,銀行のATMって画面に触って操作してましたよね?


昔からあったんですが,どういうわけか普及しなかったんですね(-w-;


優等生な回答をすると,指と言うのはどうしても太さがあり,細かい位置を正確にポインティング(位置の指示)するのに向かなかったんですね。
あと,押したという感覚がないとか,後操作しやすいなんてのもありますかね?

個人的には,それもさることながら『押しにくいならボタンをデカくすりゃいいじゃん』って発想がなかったって言うほうが(苦笑
あと,コンピューターの処理能力上,ユーザーインターフェース(ウィンドウ,ボタンなど,利用者が入力・操作を行う仕組み)が芋だったって言うのも(爆

もっとも,その当時は限られた解像度の中に少しでもたくさんの情報を表示する事の方が大事だったり,なんでもたくさんの事をアレもコレも何でも出来る事の方が大事だった,って言うのもあるのかな?とも。
後はあまり見慣れないし,タッチパネル自体がそんなに売れていたものではなく高価で入手性も悪かった,昔はパソコンのモニターといったらブラウン管だった,というのもある気がします。


因みに,『PenDOS』と言うものがあり,タッチパネルで操作できるDOSがありました。
このPenDOSのマシン,どんな姿だったかといえば・・・

Tp1902

見てのとおり,タブレットそっくりでした。
後発になると,カラーのモデルもあったような記憶も。
でも中身はDOSです(-w-;

確か,マウスのドライバーである『mouse.com』の代わりに『pen.com』とかっていう(?)ドライバーを組み込むんだったと思います。
で,DOS Shell がタッチペンで操作しやすいように少し工夫されていて,アイコンも表示されたんじゃなかったかな?と記憶しています。

この他,マウスのドライバーを細工して結構昔から使われています。
Windows3.1やWindows95でもタッチパネル搭載の機種がチラホラとありました。
で,WindowsCEのマシン(ハンドヘルド機やPDA)は基本タッチパネルでした。


さて,『でもマウスの方が先なんでしょ?』とお思いでしょう。
実際,タッチパネル・・・と言うよりタッチスクリーン,画面を『指』で触れるポインティングデバイスの方がマウスより後発です。
あまり確かな記録はないそうですが,世に出たのは1974年ではないか?とのことです。
マウスは1961年には世に発表されており,マウスの方が先です。

ところが・・・

その前に『ライトペン』と言うポインティングデバイスがありました。
で,こちらは1950年代には使われていたそうで,意外な事に他の思い当たるポインティングデバイスよりも古かったです。
どのように使うかと言うと,こんな風に使います。

Hypertexteditingsystemconsolebrownu

あ,写真は(多分)1980年代のものです。
初期型はオモチャのピストルみたいな形をしていました。
その頃は『ライトガン』とも呼ばれたようです。

コンピューターにつながった専用のペンで画面に触れると,位置が入力されるというデバイスでした。
はい,指ではないものの,ペンで画面を触れるというものです。

つか,真っ先にこう考えるわな(苦笑
『ココだよ,ココ!』見たいな・・・


昔も今も,人間考える事同じなんですね(-w-;


因みに,クイズ番組なんかで結構最近まで使われていました。
『世界不思議発見』や『平成教育委員会』なんかで,ペンのようなものでブラウン管の画面に書くと入力される,そんなシーンを見た事がありませんか?
アレがまさにライトペンです。
今は,多分タッチパネルになってしまっていると思います。


意外かもしれませんが,デバイスは違えど『発想』としては『画面に触れる』の方が先なんですね(・ω・


そうでなくとも,タッチパネル自体は結構歴史のあるデバイスです。
そのほかのデバイスとしてはジョイスティックやトラックボールがマウスとどっこい位,最も後発なのはタッチパッド,ポインティングスティック(ThinkPadのあの赤いポッチ)がそれよりちょっと早いぐらいだそうです。


ポインティングデバイス,最初は直感的だったものの,なんか寄り道して結局戻ってきた・・・と言うのが実態のようです。
ライトペンはマウスより歴史が古いとは知っていましたが,こうやって考えるとなんだか面白いというか。

やっぱり,あの操作方法が人間一番分かりやすいんだなと(-w-;

ハンドヘルド機使ってるときも,実際使いやすかったですからね・・・
ココに来るまで長かったなぁ・・・

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2014年3月 9日 (日)

規格多すぎ・メンドクサイ

さて,弟君ってばBluetoothがいいというので,Bluetoothのことを調べて見たり。
今日は,その過程で思った感想文でも。

Bluetoothはご存知のとおり,低~中速の無線通信を行う規格です。
物理層の仕様はと言うと,なんだか電波の法律と使用周波数帯の関係でグダグダ・・・と言うか,途中からもはや読みにくいのでパス。
飛ばしに飛ばして,デバイスプロファイルから。

今回作ろうとしているキーボードやマウスは『HID』になる模様。
さら~っと斜め読みした限りでは,USBとはあまり変わらず。
なんかコレ見ると,HIDは『USB HID Class over Bluetooth』で良いんじゃないのか?と(--;

と言うか,冷静に見ていくと『無線USB』で良いんじゃねぇのか?
そうすれば,無線チップとシステムのインターフェースは既存のUSBでいけるんだから・・・
USBの仕様は結構シンプルで,ホスト側もデバイス側も実装が割と簡単なのよね。
ましてや,仕様がオープンだし。


と,思ったら『Wireless USB』ってのがある模様。無線ってどうも興味がわかず,疎いのがバレバレです(--;


てか,よくよく見て見ると使う側(・・・使って何かを作る側)から見れば Wireless USB の方がシンプルな気がするけど(・_・`ゞ


そもそも論,何でBluetooth・・・いや Wireless USB でも良いけど,『何で無線なのか?』と言うことを考えて見る。
確かにケーブルは邪魔,とりわけモバイル機器では邪魔以外の何者でもないけど,モバイル機器は『防水』の問題も。
ワイヤード(有線)だとコネクタのために筐体の一部に穴が開くわけで。
当然,防水性が落ちます。

その他,タブレットであれば向きを変えて使うのでケーブルは本気で邪魔です。
考えれば考えるほどワイヤレス化したくなりますね・・・

あぁ,そういわれてみればコネクターだらけじゃ見栄えもよくないし・・・


自由なコンピューティングを求めた結果,ワイヤーはだんだん鎖になってきてしまいましたね・・・


もっとも,そんなことにこだわりすぎたタブレット等は『ボッチ』や『独りよがり』のデバイスにも見えます。
あれこれパソコンのように自由にあらゆる機器がつながらなかったり,パソコンのように好きなように弄れなかったり,出来ても細い茨の道を通る羽目になったり,なんだか不便・・・
私の場合は,タブレットは『パソコンと共存』までが限界って感じになりそうです。

さて,無線化していく上で困るのは暗号化。
キーボードや音声を無線で飛ばす以上,いくらでも情報を傍受できてしまいます。
Bluetoothに関してはFTPプロファイルがあるようで,セキュアな通信は必須。
ゆえにペアリングがあるようです。

もっともこのペアリング,ある程度の桁の数字で出来た『ペアキー』でランダムで生成された公開鍵をやり取りし,ペアキーは人間が確認するものなんだそうです。
でも,入力せずとも自動でペアリングできるのは何故?と思ったら,SSPと言う機能によりデバイス間で勝手にやるモードがあるそうです。
この場合,ペアリングの過程がすべて公開鍵だそうです。


意味ねぇジャン!(-w-;


実態として『仕組み上は準備されている』になっていまっているようです・・・
もともと,セキュアさについてはあまり考慮されていないそうです。

あ,何でいきなりプロファイルまで飛んだかと言うと,この辺の暗号化やらペアリングの説明読んでて途中でかったるくなりました。
『どうせ,コントローラーがやってくれるんだろ?』ともう読み飛ばしました。
多分,ペアキーぐらいセットすれば後は暗号化は勝手にやってくれるでしょう。
ペアリングは実装する必要はありそうですが・・・

で,なんとな~く分かっては来たものの,ふと冷静になる。
そもそも,コントローラー手に入るのか?と。

軽く探した限りでは,昨日書いたMicrochipのRN-4xシリーズぐらい。
実際,キーボードやマウスとして動作させる実験をしている人がいました。
結構簡単な伝文を送るだけで出来るようです。
こちらはペアリング等もモジュールがやってくれるようです。


さて,そんなこんなでBluetoothのデバイスを作ること自体はいいモジュールがあるのでそんなに考えなくても出来てしまいそうだということが分かりました。
また,仕様書を読むとなんだか複雑だけれど,結構骨抜きと言うことも分かり,さっぱり冷めてしまいました。

ならばと気になるのは Wireless USB のほう。
こちらはAESによる暗号化だとか。
UWBを使用し,混信を避けつつ弱い電波で高速通信を行うというもの。
う~ん,技術的にはこちらの方が面白そうですし,普及すれば実用性は高そうです。
ただ,規格の制定で時間がかかり,商売的に失敗してしまったようです。
もったいない。


う~ん・・・昔からなのですが,どうもBluetoothは興味がわきません。
正直,今回調べて見て余計興味はうせましたね・・・

なんにせよ,最近規格が次から次へとでてきて,かつ複雑。
しまいにはふたを開けたら『な~んだ』見たいな物も多く。

その程度なら規格増やさなければ良いのに・・・
もう規格に振り回されるのはこりごり,メーカーさんもいい加減にしていただきたいものですね・・・
『や~や~我こそは!』とそこらじゅうで旗振り回されてばらばらじゃ,『規格』の意味がありませんしね。

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2014年3月 8日 (土)

Panasonicのトラックボールモジュール?

弟がモバイルにハマっており,トラックボールがほしいと言い出しました。
そういわれてみれば,ホンッと絶滅危惧種ですよね・・・トラックボール。
産業用ではチラホラ見かけるのですが・・・

で,調べて見たらこんな部品が出てきました。
Atr0000sc8
マルチファンクションスイッチ:EVQWJN (Panasonic)

何でも,写真のボール側面にある黒い筒状の部分の下にホール素子を置くと,11pulse/回転でパルスが出てくるようです。
おお,すばらしい部品だ。

コレ買いたいなぁ~と思ったんですが,この型式では出てこない。
で,色々探してると・・・

Sparkfun_tbm
こんなモジュールが千石で売ってました。
何でも,SparkFunと言うところが出している『COM-09320』と言うモジュールで,BlackBerryに搭載されているモジュールだそうです。
調べて見ると,一時,話題になっていたようですね。
でもなぁ・・・・


どう見てもパナのやつにしか見えないんですが(-w-;


で,SparkFunのサイトで確認すると,ホール素子は『AN48841B』というPanasonicのホール素子で,EVQWJNのカタログに出てくる『AN48840B』と同シリーズのようです。
で,AN48841Bのデータシートを見ると,出力としてはON/OFFの出力のようで,本来は2相のパルスが出る物のようです。

ただ,千石のページでは『アナログ出力』となっているのが気になります。
ホール素子の感度でアナログっぽく出てしまうのか?それともホントにアナログなのか?

ちょっと気になる部品ですね。
いえ,弟はガチで欲しいらしいです。


って,作るの俺やんけ!(-w-+


しかもBluetoothで,とかね・・・
更にキーボードと統合で小さくとか・・・

あ゛ぁ!?(-w-+

んったく,USBならまだしも・・・ブツブツ・・・
う~む,RN42なるモジュールがHIDプロファイルに対応しているらしいけど・・・


とはいうものの,このトラックボールは気になる。
買ってみようかな?

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