２００8．11．13更新

アシスタスーパーリチウムをマイコンで制御する！暫定バージョン（ver3ってことですね）

更新履歴
2008.11.13 プログラム変更
2007.12.1一部訂正
２００７・１１・２９　回路図追加

近況：モーター再起動時のペダル振動軽減と加速性の向上〜（２００７．12．2−２００8．11．13）)
ケイデンスを擬似測定するプログラム追加（トルク入力のピーク値とピーク値の間隔をカウンターで計測）
→およその現在速度を推測（３速時）これを利用しアシスト低下領域を判断する

↑実験結果：机上テストは動くが実車搭載するとノイズの影響で間隔が一定に計測できず現在ケイデンスカウンターの部分は保留です(2008.3.21追記)
バッテリーの持続性を良くするためにも高速域でのアシスト補正は無くてもいいと思う。＜言い訳

↑これはナニかと言うと

• 惰性走行の後、弱い踏力でペダリングすると、モーターがガクガクっと振動する現象（約０．５秒程度で収まる）
• 発生条件はモーターが停止時から回転を始めた時＋トルクセンサーが弱信号時
• （強いペダリングでは打ち消されるので気にならない）
• おそらくメーカー側がゼロ発進の負荷を軽減するため、アシスト量を一時的に増加させてる
• ところが惰性走行中のモーター再起動時にも同様にアシストが増加
• ようするに現在の速度をメインマイコンが認識してないため処理が同じ。
• 言わば「仕様」なのだが気になるので軽減できないか探ってみた。
• 結論：完全に制御するにはスピードメーターからの信号を入力する必要あり。→処理を分けること！に尽きる

が、ソフト的に処理できないかまだ模索中ー（２００７・１２・０４）
ケイデンスカウンター追加で処理-最初のケイデンス付近でアシスト比を強制x1.0倍に　（2007.12.9）
さらに強ペダルの場合に上記処理をバイパスする処理を組み込んだ（発進時の強加速と両立させる）(2007.12.30)
バグが見つかったので修正(2008.01.10)
今さらだが高速領域（アシスト低下領域15k-24k間）でアシスト率自動補正機能付けた。(2008.01.16)
補正機能がまだうまく作動しない（ノイズ）対策思考中_バグ修正(2008.02.2)
モーター再起動時の強ペダル時の加速をさらに強化（アシストを最大付近に自動設定）(2008.09.15)

本編

前回から数ヶ月経ってしまいました。
今回は一歩踏み込んで無謀にもマイコン制御の実験です。

　前回はセンサー基板の途中のアナログ回路（アンプの増幅率を直接変化）に割り込んで信号を変化
させていましたが、今回はセンサー基板の出力線（信号線は1本残り2本は電源）を切断し外部に取り出し
信号をマイコンで変化させ後段のメインマイコン基板に擬似信号を送りアシスト比率を制御することを
目的とします。

自動車の燃料増量（Fコン＝サブコンピュータ）みたいなものだと思ってください。

（メイン基板は今回さわりません　センサー基板とメイン基板の間の3本線に自作回路を割り込ませます）
↑前回の写真参照https://cbdmami2007.tripod.com/img_2966a.jpg
赤＝+5V
灰＝PWM波形出力(常時10us幅、125us周期は固定)=最大時約99%＝124us?
黒＝GND
この灰色線の信号をハンディオシロで簡易測定したところ、踏力に応じて幅が変化することを確認しました。
周期は一定です（約125us=8KHz） 常に垂れ流し状態。メインからの制御はされてない模様。
※なお入力と出力のPWM位相はズレていても関係なし（実験結果）→発振周期は合わせる必要有り
PWM発振周期8KHzに比べ人間のペダリングは遥かに遅いため多少のタイムラグは許される

改造ポイント

• 要するにセンサー基板からのパルス幅を測定し幅をプラスアルファ増加させ出力することです。
• つまり擬似信号を作り出しあたかも強いペダリングをしてるかのように再現するわけです。
• できるかぎりリアルタイムで行うこと。（CPU処理速度が遅すぎるとギクシャクする原因となる）

実験内容および仕様変更

• フォトカプラの電流をボリュームで調整→フォトカプラ撤去
• ハンドルに調整ボリューム移動（走行中に可変し様子を見る）→ボリューム回路は流用するが若干変更
• 新規にターボスイッチつける（以下写真中の赤いプッシュスイッチ）
• フォトカプラとセンサー基板の接続をリレーでon/offさせる→マイコン回路のコネクタ遮断時ノーマルに戻る回路へ流用
• そのリレー切り替え信号はスイッチボックスの「強」と連動させる→信号をオープンコレクタとし外部へ出す（今回未使用）
• マイコンにはAVRを使用（PICはキライ）　アセンブラもCも書けない（主がスキル不足）なのでfastAVRでコンパイル
• ＡＶＲはメモリに余裕を持ってATMEGA168使用（16KB）

回路図(下記参照)とか波形写真は後ほど暇な時に‥
リレー切り替え回路がモーターボックスに内蔵されてるのですが、分解時に写真を撮り忘れました。
次回分解時に撮影更新したいと思います。

とりあえず少しだけリレー回路の説明（下記のパルス検知型自動切り替え回路図を参照）

下記の写真とは別に前回作ったようなミニリレー基板がモーターボックス内に入れてあります。
なくてもいいのですがフェイルセーフ機能としてマイコン制御基板が無い状態でも動く（無改造と同じ状態）ようにしています。具体的には自作マイコン基板からのPWM信号を簡単な積分回路を使い信号があればリレーon、無しでリレーoff（入出力がつながる）ようにしマイコンデバッグ中で外してる時または故障などの時に重宝します。

プログラムソフトの主な仕様（暫定流動的）

• 簡単に開発できるようにするためBASICコンパイラFastAVRを使用
• 各種パラメータは3個のスイッチにて随時変更可能（変更値はeeepromに自動記録）
• ↑この機能はすでに無効
• ＬＣＤ表示でＧＵＩ的に操作（今だけ、デバッグ完了後撤収）
• 入出力は視認性を重視しバー表示（リアルタイムで変化します）
• デバッグモード（開発時机上テストする）デバッグ用PWM波を自動生成出力(timer0)
• ＡＤ変換機能を利用しリアルタイムで外部ボリューム値読む
• キャプチャー機能（ピン変化割り込み）で入力PWM波形の幅をカウントする(timer1)
• その入力値を独自ルーチンで演算後リアルタイムでＰＷＭ可変出力(10us-125us)(timer2)
• 入力ピーク検出→サンプル＆ホールド機能（比率が上がると同軸上にあるペダルがハウリング（振動）起こすの防止）
• ＰＷＭ出力バッファ（出力を滑らかに変化させるルーチン：これをしないとメイン基板が検知しない場合がある）
• ターボ機能（連続してモーターを回し続ける→出力を最大値付近でわずかに連続変化させ続ける：擬似ペダル最大出力）
• 自動アシスト比率可変タイマー機能（負荷が増えると段階的にアシスト率を増加します。
• 何回かペダル漕ぐと元の基準アシスト比（外部ボリュームによる設定）にもどります
• そのアシスト比率可変機能が開始する入力トルク値は別のパラメータで設定（試乗テストにより暫定値を算出）
• この機能により将来ハンドルのボリュームとターボスイッチは撤去の予定。

以下詳細データ続く（一部です）随時追加予定

スペースの都合でスピードメータは一緒に入れてます
ハンドルのボリュームはアシスト比可変です（マイコンに接続
ハンドルの赤いスイッチは急加速（モーターMAX連続回転‥自走とも言う（汗）
手前ケースの赤い小スイッチはスピードメーターの表示切り替え用


LCDは表示領域が狭いので下段にバー表示を2段無理やりソフト表示
上バーはペダル入力値、下段は出力
他の数字は現在の倍率（写真ではｘ2.0＝2倍） 自動アシスト率可変開始値=40
出力バッファ値、入力最大ピーク値、出力ピーク値など。
※上記表示は現在のバージョンとは一部異なります。
右側４ｐコネクタ　（チャ　ダイ　ピンク　赤）はメイン基板から来てます（GND、PWM出力、PWM入力、＋５V）
黄色の2本はハンドルのボリュームとターボスイッチへ
下に出ている緑2本はスピードメータバックライト用外部インバータからのです。


フタを開いた図　ダイソーの安いケースです　防水性はないので雨が入る恐れあり
下ピンク2本はスピードメータセンサー入力の線



ＬＣＤ表示付き自作マイコン基板回路
左のコネクタ＝書き込み用ヘッダ
3個のプッシュスイッチ＝データー設定用（これは将来未使用になる可能性あり
半固定ボリューム黒＝基板デバッグ時のアシスト比変化テスト用（０−５Ｖ）
半固定ボリューム黄＝擬似電圧入力０−５ｖ（これもデバッグ時のペダル入力代わり）
どちらもマイコンのＡＤ変換機能で使用


同自作基板
右上青ボリューム＝ＬＣＤコントラスト調整
右下白スイッチ＝５ｖ電源入力のスイッチ
右6pピンヘッダ=電源入力（５Ｖ）メインマイコン基板への入出力、外部ボリュームへの配線
右黒コネクタＬＣＤ支えるためだけの柱（w


ウラ面
汚いです
外部ボリュームは2本線のみで電圧降下をマイコンＡＤで常に監視してます
（１ｋ通して５ｖとＧＮＤを外部ＶＲへ接続）
この両端に赤いスイッチも配線されています。
赤いスイッチONでボリューム0Ωと同じとなります。
左のスイッチ押しながら電源入れるとDIAG(診断)デバッグモード
＝机上でVR回しながら（擬似ペダル信号入力）動作チェックできる（将来削除予定）

プログラムの説明

このへんは流動的なのでわかる人だけ見てください。
やたら変数多くて見づらいです。詳しい説明は‥希望者が居れば（たぶｎいない
ヒューズビットはそのままです。（クロックは内蔵RC8MHz）
LCDは無くても動作します。
2008.11.13版
自作プログラムfastAVR用 BASICファイル asista_m168_PWM_081113_fast.bas.txt
PDFカラー版BASICプログラムbasicSource20081113.pdf
同コンパイル済みHEXファイル asista_m168_PWM_081113_fast.hex.txt
同アセンブラ出力ファイル　asista_m168_PWM_081113_fast.asm.txt

asmファイル（アセンブラ）がいじれる人はwinAVRとかでパラメータ変更＆コンパイルすればいいかも‥

ここから回路図集

メインCPU部回路図（デバッグ機能LCD付き）

↑クリックで拡大（別窓）
ダウンロード　 カラーPDFファイル版回路図→　asista_CPU_with_LCD.pdf

※半固定が全て10Kになってます。（試作と異なる）
※パラメータ設定用スイッチは上記プログラムでは未使用となってます。

↑外部アシスト比率設定ボリューム回路
ダウンロード　 カラーPDFファイル版　ボリューム回路図　asista_vol.pdf

パルス検知型　自動切換え回路

↑モーターボックス内に設置するミニリレー基板の回路図
ダウンロード　 カラーPDFファイル版リレー部回路図　asista_relay.pdf

※10と１１は現在未使用

↑モーターボックス内での信号取り出しポイント
１０番は現在未使用です
ダウンロード　 カラーPDFファイル版　信号取り出し部回路図　asista_in_out.pdf

続きは工事中

最終的にはボリュームもスイッチも無しにしたいと考えてます。
２００７．１２．１現在、１０番と11番の回路を使い「標準：入」と「強」の
スイッチに連動してパラメータを変更するプログラムを思案中〜
2007.12.3 上記は保留 。モーター再起動時のペダルガタツキを軽減するプログラムを試行錯誤中。ほぼ完了(2008.1.16)

マイコン基板はＬＣＤもスイッチも無しにしＭＯＤチップのように‥
モーターボックス付近にこっそり内蔵（ステルス化）も近いうちに‥

ではまた不定期に‥

【公道以外の用途】電動アシスト自転車改良 その2
http://sports11.2ch.net/test/read.cgi/bicycle/1192802477/l50
↑ここに時々ひそんでイマス。

2007/11/24初稿