データーロガー

エンジン始動時、走行時の各センサーからのデーター（電圧や回
転数など・・）が解ったら便利だと思った事はありませんか？
ここで紹介する物は、データーロガー本体のみでアナログ電圧を
８チャンネル記録出来るものです。
記録したデーターの読み出し時だけにパソコを使いますので、車
両に高価なパソコンを搭載する必要がなく、振動でパソコンを壊
す心配は不要です。
データーの記録は、全チャンネル１秒に１０回（０．１秒に１回
、８チャンネル）で、約４４分間の計測が出来ます。
左の写真が製作途中の物で、この状態でアナログ電圧８チャンネル計測ができます。
これから組み込む回路としては、エンジン回転や車速などを計測
出来るようにする為のＦ－Ｖ変換回路（周波数を電圧に変換）、
イグニッションコイルの通電時間や、インジェクターの通電時間
などを計測できるようにする為の積分回路（デューティ比計測）
などを予定しています。
データーロガーからパソコンに送られるデーターは、ＣＳＶ形式
ですので、エクセルに取り込む事は勿論、その他フリーソフトな
どでもグラフ表示が出来ます。
パソコンとの接続はＲＳ２３２Ｃによるシリアル通信ですが、Ｕ
ＳＢシリアル変換ケーブルを使う事によりＵＳＢ接続が出来ます
。通信速度はいろいろと設定可能ですが、ＵＳＢ接続のほうが通
信速度が速く出来ます。

データーロガーのおまけの機能と
して、オシロスコープのように波
形表を示出来るモードを組み込み
ました。
左のグラフがそれで、サイン波、
矩形波、三角波を表示してみた所
です。
緑色のサイン波は計測電圧をわざ
とオーバーさせた時の波形です。
計測電圧は１０ボルトまでが標準
で、それ以上の電圧を計測する時
には抵抗で分圧回路を作って計測
する事になります。
分解能は０．０１ボルトです。
左のグラフをパソコンで表示する
為のソフトはマイクロアプリケー
ションラボラトリーのホームペー
ジからダウンロードしたもので、
このソフトに合わせて、データー
ロガーのＣＰＵであるＰＩＣマイ
コンのプログラムを作ってありま
す。

左の数値がたくさん並んでいるソフトも、同じくマイクロアプ
リケーションラボラトリーのホームページからダウンロードし
たもので、データーロガーの初期調整に使っています。
データーロガーでは、計測した電圧をＡ－Ｄ変換（アナログを
デジタルに変換）しますが、その時のデジタルの数値が０～１
２３（１０bitA/Dコンバーター）となるので、入力電圧が１０
ボルトの時に１０００となるようにデーターロガーを調整をし
、読み取りを容易にしています。
調整出来るのは、入力回路にオペアンプが入っている為で、オ
ペアンプのゲインを調整をする事により読み取り数値を変化さ
せています。
入力電圧が低い、Ｏ２センサーや、排気温度センサーなどは、
ゲイン（倍率）を上げて読み取りやすくします。
たとえば、排気温度センサー（Ｋ型熱電対）の１０００度の時
の出力電圧が４１．５ｍＶだとすると、入力電圧が４１．５ｍ
Ｖの時にＡＤ変換値が１０００になるようにゲインを調整する
事で温度が直読出来る事になります。
ＡＤ０～ＡＤ７と表示されているのが各チャンネルで、その右
の白枠内の数値がそれぞれのチャンネルのＡＤ変換後の数値で
す。
ＰＩＣマイコンに内蔵されているＡ／Ｄコンバーターは、ＰＩ
Ｃマイコンが５Ｖ動作の為、５Ｖより高い電圧はＡ－Ｄ変換出
来ませんが、オペアンプを１２Ｖ電源で使う事により、入力電
圧範囲を広げ（１２ＶまでＯＫ）ています。

左の写真がＦ－Ｖ変換回路（周波数を電圧に変
換）を追加した状態です。
マイコンボードの右側に配置しましたが、かなり
混雑してきました。
写真では、見やすいようにスイッチとＬＥＤは外し
てあります。
Ｆ－Ｖ変換ＩＣはＮＪＭ４１５１を２個使い、２チャン
ネルを周波数計測に使えます。
Ｆ－Ｖ変換回路を追加した所、計測データーにノ
イズが入るようになってしまいました。
下のグラフがノイズ入りのデーターで、かなりギ
ザギザが目立ちとてもデーターロガーとして使え
ません。
原因は電源回路からのノイズ（発振）で、コンデ
ンサーを追加する事で解決しました。

ノイズ発生時のサイン波、矩
形波、を表示させた所です。
以前にも電源回路からの発
振が原因でこのような状態に
なった事があるので、直ぐに
解決しました。
配線の取りまわしや、追加回
路が原因で発振する事があ
るようなので、少しずつ回路を
追加しながら組み立てた方が
原因追求はし易いと思います。

計測する周波数をいろいろと変
えてみて、Ｆ－Ｖ変換回路のリ
ップルを見てみました。
低い周波数を電圧に変換する
と、電圧に波（ギザギザ）が出て
くるので、実際に計測しながら
リップル除去用のコンデンサー
の値を決めていきます。
コンデンサーを大きくすればリッ
プルが小さくなり、直線的に表
示されますが、反応が鈍くなり
ますので、ちょうど良い辺りを探
ります。
右のグラフではちょっと大きめの
コンデンサーで実験したもので、
一番下が１０Ｈｚ、一段上に行く
に従って１０Ｈｚづつ上がって、
最上段は５００Ｈｚとなります。

最終的に、リップル除去用コンデ
ンサーの値が決まった所での、
反応のテストをしてみました。
周波数を５００Ｈｚから約５０Ｈｚま
で一気に変化させた時の反応で
す。
エンジン回転数を計測するのが
目的ですので、反応時間はこの
位で良いと思うのですが、実際
に車での計測をしてみて、不具
合があるようでしたら再検討す
るつもりです。
このグラフは横軸が時間になり
ますが、１０Ｈｚを表示させた時に
リップルの数を数えると、約１２～
１３個が確認出来たので、表示
時間幅は約１．２～１．３秒と思わ
れます。
上の各周波数でのグラフよりもリ
ップルが出ていますが、支障がな
い範囲かと思っています。このあ
たりも今後、再検討する可能性
ありです。

デューティ比を計測する回路を追加してみたので、波形テストをしてみました。
今回は入力波形と、回路の出力波形の２チャンネルを同時に見たかったのでオシロスコープを使い計測します。
上の緑色の波形が入力側の波形で、下の黄色の波形が回路の出力です。
入力された波形は回路で反転されてからデューティ比計測になりますので、入力波形の高電圧時間が長いほど、
回路の出力電圧は低くなります。
左から、１０Ｈｚ７５％、２０Ｈｚ５％、３０Ｈｚ５％の時の波形です。
１０Ｈｚ７５％の時のリップルが確認出来ます。

排気温度はレシプロエンジンで８００℃以上になりますので、Ｋ型熱電対で測定します。
Ｋ型熱電対を車両に取り付ける為に取り付け用のフィッティングを作りました。（写真で解説）
Ｋ型熱電対自体は車両取り付け用に出来ていない物なので、熱対策を施してから使います。
柄の部分がプラスチックなので、アルミパイプで囲って熱対策としました。（写真で解説）
長期的に使えるかどうかは解りませんが、実験段階なので、これで計測してみます。

上写真は、Ｋ型熱電対の熱対策として、アルミパイ
プをプラスチックの柄の部分に被せる様子を説明し
たものです。
右上写真は、Ｋ型熱電対をマフラーのフロントパイ
プ部分に取り付ける為のフィッティングです。
Ｋ型熱電対のプローブ部分の太さが３ｍｍなので、
穴径３.３ｍｍで作り、ネジ部を締め付けると穴が
小さくなり、プローブが固定されるような構造にし
ました。
右下の写真は、温度プローブをフィッティングに通
した状態です。

エクセルＶＢＡのマクロ機能を使ったデーターロガー実験をしてみました。
エンジン回転数と車速をＰＩＣマイコンで計測（パルスカウント）し、ＲＳ２３２Ｃ（シリアル接続）
でパソコンに送信し、マクロ機能を使いエクセルのセルにリアルタイムでデーターを書き込んでいます。
エンジン回転においては６気筒での最小分解能は１０ｒｐｍ、４気筒での最小分解能は１５ｒｐｍとな
り、１秒に８回データーを取り込んでいます。
最大計測回転数は１０２３０ｒｐｍとしましたので、通常では不足する事はないと思います。
下のエクセルに取り込んだデーターは、エンジンが暖気後の回転していない状態からのエンジン再始動
（アクセル踏まず）で、アイドリングが安定してから通常走行したものです。（４気筒オートマ車）
やっとデーターロガーらしい実験になってきました。
詳細は今後アップロードしていきますが、次回はエアフロ電圧やスロットル開度電圧信号の取り込みを
予定しています。