#88 カローラⅡEL41にタコさん取り付け

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2018/8/31 記事追加・・・反射防止の処置など
22年目にして旧車のマイカー「カローラⅡWindy EL41」へ、タコメーターを取り付けた。 実はそんな予定も無かったのだが、10年以上ぶりに満タン法で計算してみて燃費が悪くなっている事にびっくり。 色々と見直す別件があって、

・ECU(コンピューター)内の劣化電子パーツ交換
・点火タイミング確認・調整(進角ってやつですね)

こんな予定を立てていて、電装系周辺に興味が湧いた。 もしタコメーターが取り付け可能なら点火タイミング調整時の確認にも役立ちそうだしカーライフも楽しくなりそう。 そう思っての事だった。



購入したのはこれ、
 AUTOGAUGE タコメーター 60543SWL (約51mm)
amazonにて4300円也。
6000回転まで回すことは絶対に無いだろうし、がしかし上限9000や10000回転ばかりの製品で選択肢が無く(皆どんだけ走り屋なんだよおい)、8000回転までのスケールのこれに落ち着いた。 実際に使ってみて針が見にくいのでオススメしない。
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結果、この製品はECUレベルの電圧に対応していてECUの点火信号で動く事がわかった。 
ただし、自分は増幅回路を作って間に入れて利用している。




◆信号はどこから拾うの?

カロⅡEL41はOBD端子など無い旧車だし、タコメーターはいったいどこへ接続するのだろう? 勿論購入する前に先人さまの経験談は調べまくった。 社外品の汎用なら一般的には、
イグニッション・コイルへ接続する方法
マイカーのエンジン修理書を調べたところ、イグニッション・コイルはエンジンルームのディストリビューターの中にある事が判った。 それと、別件で調べていた右側の点検用端子の横に「IG-」という文字が刻印されている端子を見つけていて、恐らくこの文字はイグニッション・コイル(マイナス側)を指しているっぽい。 マジか?!?!
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これが購入したタコメーターの説明書。
点火信号入力となる緑色の配線がイグニッション・コイル(マイナス端子)指定なのだが、社外品だとやはりそうなのかぁ~
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※ マイナス端子とは言っても電圧はマイナスではなくプラスだ



さて、多くの人はエンジンルームからケーブルを車内へ引き込んでタコメーターを取り付けているみたいだ。
方法はおおよそ2通りあって、、、

1)エンジンルームと車内の仕切りに電装系の配線が通るグロメット(ゴムブッシュ)または車によっては予備に通すグロメットが他にあり、そこを通す。 前者の場合ちゃんとグロメットを通す(エーモンから道具が販売されている)か穴を開けて通すか、どちらかとなる。
2)もう一つは、タイヤハウスの内張りを外しホニャララして車内へ引き込む方法。


ところで、ECU(コンピューター)の点火信号を利用する方法もあるという。

初めに知ったのがココ
日本精機株式会社「Defi」ブランドの適用車種検索 (ページの下にECUの該当ピンのわかる検索がある)
http://www.nippon-seiki.co.jp/defi/installation/vehicle_search/

カローラⅡ EL41の場合、ECUは車内に存在する。 これね。(別件で手に入れた中古品)
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EL41エンジン修理書によると、こう。
ECUから点火信号をイグナイターへ送り、増幅した点火信号をイグニッションコイルへ出力する様だ。 尚、イグナイターはイグニッションコイル(-)から戻ってきた信号をECUへ返し動作確認を行っているとの事。へぇ~
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※ 高速道路に乗るとBluetoothリモコンが利かなくなる現象があって、その戻ってきたラインにノイズでも乗ってるんじゃないかと疑いちう。



つまり、
イグニッションコイルは電圧が高い!・・・12v超えるのか?
ECUの点火信号は電圧が低い!?・・・コンピューターだし5v出力かな??



次はEL41エンジン修理書/追補版からの抜粋。
ECUコネクターのイグナイター向けの点火信号は端子の右から6番目。 そして点検の項目に記されているオシロスコープ測定条件「0.2v/DIV」ってこれ細かいな。 振幅は5vにも満たないってことなのか?? オシロ持ってないし画面のスケールわからないので困ったぞ。
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さて、
マイカーのECUは運転席の足元付近にあるし配線が容易!
大元の純粋な点火信号を利用出来たほうがなんだか良さそう!
って事で、自分は
ECUの点火信号を利用する事にした!

で、先人さまはECUの点火信号を直接利用して電圧不足で失敗している例があるようだし、
点火信号用増幅回路を設計した。 
・ECU点火信号は振幅5vの想定
・出力の最大振幅はバッテリーから約1vを引いた電圧(整流ダイオード付けたかっただけ)
社外品のタコメーターなら全部これでオケだろうか?
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※ R1,R2は2kオームとかでも良いか?1kオームでもECUから奪う電流は10mAに満たないはずだが少ない方が良い。 
※ 一度、入力段にローパスフィルターを想定したが恐らくECUの点火信号はイグニッションコイル側と違ってノイズの無い純粋な波形だろうから除去した。 あと、もしフィルター入れるならイグナイター出力側への影響を考慮してフォトカプラも必要だろう。
※ 出力段は変動する電源電圧を考慮していない。ツェナーダイオード使おうとしたけどまずはこのまま様子見。
※ この回路をもとに実際に制作~利用中に何か問題が起こってもこちとら責任負いません。



ああ、汎用タコメーター利用者の界隈では知られている「点検用ハーネス」なる情報は入手済み。 ECUの低い電圧でも増幅してくれる?と言われているのだが、正体は、
 「12v電源から10kオーム抵抗を通した直流電圧を点火信号へ加え、かさ上げしている」
みたいだ。 振幅自体は全く変わらないので増幅ではないが、振幅の最大値が上がる事でタコメーターが反応するのかな? でも、元々イグナイターにも繋がっている場所なので余計な電圧が掛かってしまうんじゃ?って思うと気持ち悪い。 折角なので他への影響無く純粋な点火信号の増幅で汎用タコメーター使えた方た気持ちいい。 トランジスター2個で十分だろう。

ああ、タコメーター信号増幅アンプ(12V車両用)ってのも知っている。 恐らくこれはちゃんと振幅を増幅する仕様なのでしょう。 モニター価格3980円てこれ・・・いや製品としてまともに世に出すなら適正価格だと思う。 普通、部品1個単位では買えないし自分がネット通販で部品を揃えた場合、今回の回路なら2000円強てとこです。 要はこういう製品と同じ考えです。


回路図のR1、R2の値は出来れば点火信号のオイシイ(なるべく綺麗な線)ところを利用したい考え。 中間の電圧あたりの変化を狙って増幅するので、もし波形の上下に電圧のふらつきがあっても無視してくれる。(オシロ持ってないので想像の粋)
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机上の設計だけでは良くわからないので、動作確認のためにデジタル信号発生器 MHS-5200A 25MHzを買った。
(amazonで約8000円で買えちゃったよおい。価格は変動していて今見たら1万円!)
増幅回路へ矩形波を入れてタコメーターが反応する最低の入力電圧を確認。 ECUの出力を5vよりもっと低い場合も想定して2種類作ったのだが、結果的には最初の5v想定で作った方で良かった。(右側の回路)
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ってゆーかタコメーターを信号発生器へ直接繋げてみて判明したのだが、
このタコメーターは振幅2.2vでも反応するじゃんwww
汎用品でも入力電圧の仕様は色々と存在するようだな。
ならECUの点火信号そのまま使えるのかも知れないが、消費電流が判らないのでやはり増幅回路は間に入れた方がベターと判断した。



◆増幅回路の制作

【部品明細】 共立エレショップ の検索窓に以下品番などを入力すれば見つかると思う
2SCトランジスタ 2SC1815-GR (x1)
2SAトランジスタ 2SA1020-Y (x1)
カーボン抵抗 1kΩ 1/4W (x3)
カーボン抵抗 510Ω 1/4W (x1)
整流用ダイオード 1N4004 (x1)
基板用リード SS2.54-6SN (x4)
ユニバーサル基板 ICB-90 (x1)
薄型アルミケース YM-50 (x1)
耐熱絶縁ビニル電線2mx6色袋入 UL1007AWG20 2x6 (x1)
接着式スペーサー T-600 (x2)
コードプロテクター CP-F41 (x3) ・・・丸穴だけで取り付け楽そうなコードブッシュ S-08とかでも良い(引張保護は弱い)
 ※ギボシ端子、平型端子は除く。良く電装系いじるならエーモンのセット品 No.2970、No.2972がオススメ。
 ※ 購入単位が1個単位で注文できないものがある。
 ※ この耐熱絶縁ビニル電線は一例。径の太さは適当かどうか不明。
 ※ このコードプロテクターはケース加工が面倒な方には向いていない。が、引張りからの保護は強力。

共立エレショップで買うと端子類除いて約2050円(1個単位で注文できない部品あり)・・・2018/8時点の価格



穴開き基板「サンハヤト ICB-90」とケース「タカチ YM-50」を使う。 小さいので基板の加工が必要。
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部品実装面の例
入力、出力、バッテリー(+)、GNDの部分は基板用リードを立てる。
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パターン面の例(ハンダ付けの面)
入力、出力、バッテリー(+)、GNDの部分は基板用リードをハンダ付け。
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上蓋の方へ配線通す穴を開け、基板も取り付ける仕様に。
ドリルで穴を開け、テーパーリーマ(ハンドリーマ)で広げ、コードプロテクターが丁度ハマる具合に棒ヤスリで広げた。
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基板をシールで固定する「貼り付けボス」をぶつからない様一部カット。(ネジは別売り)
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ギボシ端子と平型(マイナス配線)をこんな感じでかしめ。
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ECU点火信号対応増幅器の出来上がり。
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※てゆーか、アース線は1本でもいい。 タコ配線の取り回し方による。





◆タコメーターのホルダー部分を作る


購入したタコメーターには固定する部材が無かったので、前回使用したHoltsスプレーのフタと、VE両サドル S-54を利用した。
いやこんな加工をしなくてもホルダー売ってるんだけどね。 高さがあって気に入らなかったりする。
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※ VE両サドルの内側に両面テープを貼りHoltsスプレーのフタと貼り合わせ固定



VE両サドルは固定面に合わせてヒーターで曲げ加工した。
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◆配線の準備

タコ配線ケーブルの先に付けるタグを作る。 付けないと後で確実に判らなくなり取り外しの際に困る。
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※ 自分はテプラで作った。



エーモン 電源取出しコネクター(2個入り)を1個犠牲にしてECUの配線に取り付ける予行演習。 丁度中古のECUに付いていたものが不要だし、ちゃんと点火信号を取り出しできるかこれで確認できる。 通電オケ!!
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電源、アース、イルミが現在オーディオなどの配線で空きが無い事を考慮し、各種増設端子を作った。
エーモンのクワガタ端子セット(穴径6φだったか?)、ギボシセット(オスメス)、平型端子セット(オスメス)を買った。 電線は手元にあったものだが、新たに買うならホムセンでそれぽっい径のものなら良いと思う。
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※ 分岐の部分はハンダ付け



◆いざ取り付け!

自分の場合、タコメーターは既存のメーター類の中央(計器類や点灯など邪魔しない位置)に取り付けた。(ハンドルの根本) 車検にて問題があるかどうか、近々ディーラーへ伺ったら確認すれば良い。 

エンジン止めて電源は切っておく!

まずグランド端子の増設だ!
パネルの下の角(左右どちらか)をマイナスドライバー等でこじ開け、正面から4個のネジを外す。
オーディオが付いてる金属フレームの横にあるクワガタ端子のグランドを外し、用意したグランド分岐に差し替える。 元々付いていた配線のクワガタ端子は切断しその場で平型端子(オス)を取り付け。 今さっき付けた分岐端子へ挿し直す。
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ECUの6番目にエーモン 電源取出しコネクターを取り付け。(テーピング若干剥がし配線を浮かしラジオペンチで挟む)
電源端子に用意した分岐を取り付け。(空きが無かったら既存の配線を外し間に入れる形に)
イルミ端子に用意した分岐を取り付け。(空きが無かったら既存の配線を外し間に入れる形に)
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※ ECUの配線に手を加える際は細心の注意を払って!誤って切れてしまうと走行不能になるので。




各端子の用意は出来た!タコメーターの配線を引き込むべし!




タコメーターの配線引き込みには エーモン 配線ガイド(フレックスタイプ)約1m を使う。 これの一方の輪にタコメーターの端子をくぐらせビニールテープで巻き(引っかからないように配慮)、配線ガイド反対側をハンドルの根本へ突っ込み足元から出した。 これならすぐ隣のオーディオの配線部分に移動できる。(いきなりそこへ通そうとしても難しい) ここで先程のタグ(電源、アース、信号、イルミ)を巻いて貼り付けた。
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引き込んだタコメーターの各端子を接続
(緑→自作増幅器の出力、赤→電源端子、黄色→イルミ、黒→グランド)
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さて、エンジン回してみると、、、タコメーターは正常に動作!
意外とあっさりオワタ。

実は、増幅器を通さず直接タコメータをECU点火信号へ接続したところ、こちらもあっさり動作してしまった。 だがしかし、予定通り増幅回路を通してなるべくECUへの負担を避けることにした。




◆感想など

心配症なので調べごとには沢山時間を掛け、トラブルも無くタコさん動いて良かった。 車だしね、怖いしね。 こんな旧車にタコメータなんか付くの?って昔から思っていて調べることも無かったので、この展開はなかなか面白かった。 特にマイカーの修理書などの解説書の類を買い集めてみると色んな事が判明する。 ヤフオクやってて良かった。

現状、タコメーターはスムーズに反応していて運転が楽しい。 本製品は微妙に反応が遅いというコメントを見たが、確かに若干遅い気もするけどあまり気にならない。 そんなに瞬時の値を判断するシーンなど無いし。 
まだ使い始めだが、一般道ならばどんなにアクセル踏んでも3000回転以上回すシーンなんて滅多になさそう。 近々高速道路に乗るのでちょっと楽しみだ。

課題は、
・表示部が反射のため見にくいので近々PC画面用のフィルターでも付けようかと。
・もし高速道路で針がおかしな動きをしたら回路を見直す
・使用中のBluetoothリモコンの反応が鈍ったらノイズを疑い対策する
だろうか。

今後、元々の目的だったECU内部の部品交換や点火タイミングの確認などをやらねば。



◆活躍した道具たち

半田ごてセット、ラジオペンチ、ニッパー
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デジタル信号発生器 MHS-5200A
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充電式ドライバドリル
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ドライバードリル 充電式の例(電圧は高い方が良いです)
工機ホールディングス 14.4V コードレス ドライバードリル 充電式 充電器、予備電池、ケース付
マキタ 充電式ドライバドリル 10.8V バッテリー2個付き
マキタ 充電式ドライバドリル 10.8V 本体付属バッテリー1個搭載モデル



棒ヤスリ(プラスチック用)、紙やすり、カッター
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サンハヤト D-3 ミニドリル、テーパーリーマー TR-02オルファ ホビーのこ 167B
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釘おこし(ダイソー)・・・車のパネル外しに利用
プラスドライバー
エーモン 配線ガイド(フレックスタイプ)約1m
圧着工具・・・(例)フジ矢 万能電工ペンチ FA106
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GOOMAND ヒートガン 300W
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反射防止と輝度を下げる処置 ・・・2018/8/31 記事追加

結局、前述「感想など」最後に述べた課題は1つだけになった。 高速道路では高回転(と言ってもなかなか4000回転より上は回す事は無い)ではおかしな挙動も無く、新たなノイズ源としても確認出来なかった。 タコメーターの動きは極めて良好! ただし昼間はやっぱり反射があって針が見づらい。 なのでこんな処置を施した。

・付いてるスモークガラスを「反射防止シート&透明アクリル板」へ交換
・輝度を下げる



◆反射防止の処置


オートゲージ製タコさんを分解された先人さまの記事では、枠を力技で「こじ開け」で外すため変形してしまい、汚い。 なるべく変形を抑え綺麗に外したいので、こんな道具をあつらえた。
園芸用の小さなスコップの先端を研磨によってタコメーターの枠にあった形状に近づける。
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その道具でこじ開けると比較的変形が抑えられ外せた。(枠はどうやらプラスチック樹脂ではなくアルミニウム)
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※先が平たいスプーンでも良いかな。



付いていたスモークガラスの直径と同じサイズに、アクリル板と反射防止シートをカットして貼り合わせる。
(円形にカットしたアクリル板は外周のバリを研磨しないと貼り合わせた反射防止シートが浮いてしまう)
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アクリル板&反射防止シートをハメ込んで元通りに戻す。
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※ ハメ込みは強くしないで、やんわりと。反射防止シートが浮いてしまうので。



反射防止はオケとして、表示部が明るすぎるので次の処置も行った



◆輝度を下げる


当然、スモークガラスを透明アクリル板に換えただけだと表示部のLEDが明るすぎるので、どうしたものかと。
通常考えられるやり方は、抵抗値を上げLEDの電流を下げる事。 でも基板をじっくり観察した結果、その抵抗の位置確定と交換作業はちょっと無理そう。 (それをやってのけている先人さまが居るのだが大したものだぁね)


それで、電源電圧自体を下げてみたのだが、、、あれ?輝度も簡単に下がってしまった。
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注) 針を外したワケだが、ステッピングモーターを分解しないと針は絶対に外せないのでやめましょう!



あれ?と何となく思ったのは、、、
基板に「3端子レギュレーター 5v」があるって事は、電源電圧が変化しても5v一定で機能している部分があって、LEDの電源とは別って事だよな!?
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なんだ、
LEDの輝度を下げるのにわざわざ抵抗を交換する必要はなさそう!
電源電圧そのものを12vからちょっと下げれば良いって事だな!
※ オートゲージのこのタコの場合




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電圧降下で一番簡単なのはダイオード直列。 自分は3つ直列だが、4つでも良さそう。
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※ 規格は最大1.1v降下するらしいが実際タコで利用する条件ではそれ以下みたい。3つ直列で10v台。




これ、この通り。解決!
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普通、針を動かすモーターコントロール部分は基板上で定電圧にしているはずなので、電源電圧を変化させてみてLEDの輝度も変化するなら、このテは使えるだろう。




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