【PMM2018】Speedセンサアイデア検討２＜IMUやめてAMRセンサ検討＞

※2020年夏以降、信州MAKERSのテーマとしてロードバイク関連の記事は、連載停止しました。
理由は、読者がついてこない点で、労力の割に効果がないテーマである点です。
私もそうでしたが、自転車趣味では、暇な時間があれば、ロングライドしたり、ヒルクライムしたりして、電子工作に割く時間がほとんどない点があります。電子工作と自転車乗り趣味は両立しないというのが私の結論です。ですので、本記事を見て、電子工作しようとする自転車乗りは、皆無であるという結果ですのが、自転車乗りを対象とした電子工作記事は停止しました。
速度センサに関しては、バイクの車輪回転カウント式よりGPSのドップラー原理で、測定するほうが精度と方角がでるので、本方式は、時代遅れとなります。GPSのテーマでドップラー精度を扱ってます。

LSM9DS1は、ST Micro社の代表的な9軸MEMSセンサで、昨年から何個も使ってますが、Magセンサは、昨年テストして以来使ってませんでした。昨年の記事

【11月29日】スキー活動量計ー地磁気センサmx-my_mz3軸での較正ー

で方位円を毎回校正して作らないといけない点で面倒でした。
さらに、近くに磁石があるとセンサが使えない点も発見しました。

【11月28日】スキー活動量計ー地磁気センサ校正用エンコーダー

校正方法の検討でSTEPモーターを近づけた場合の現象
ということから、今回SPEEDセンサとしてリードスイッチの代わりになるのではないかと思いついた次第です。

IMUを調査したら、応答性に無理があったので別の方式のセンサを検索しました。
ＳＰＥＥＤセンサに必要なデータサンプリング周期を計算しました。

課題１：応答性が悪いのでSPEEDセンサとして使えない
＝＞LSM９DS1の磁気センサの応答性について調べてみました。
http://www.mems.mech.tohoku.ac.jp/
東北大学の先生が詳細にMEMS　IMUについて解説してありました。http://www.memspc.jp/openseminar/dl/61/01.pdf
23ページに、STマイクロの磁気センサ部の詳細解説があって
応答周波数が１０Hz程度だということが分かりました。
ローレンツ力を使った磁気センサで、ＭＥＭＳで9軸を同原理で
センシングするため加速、ジャイロに合わせてピエゾで静電容量測定する原理を磁気測定にも応用した方式だと思います。
応答と精度が9軸に詰め込むために犠牲になっていると理解しました。

●磁気専用のセンサを探した
ＯＭＲＯＮが全体的な解説ページで説明してました。
https://www.fa.omron.co.jp/guide/special/knowledge/prox/magnetic_type/principle_structure.html

従来の2方式に比べ、磁気抵抗素子方式が良さそうなので、
調べるとＭＲ（Magnetci Resistance)でたくさん解説がありました
詳しいのがここでした。
http://www.te.com/jpn-ja/industries/sensor-solutions/insights/intro-into-mr-sensor-applications.html

村田製作所も製品をだしてます。解説あります。
https://www.murata.com/ja-jp/products/sensor/amr/basic/feature
マルツで村田のチップをＤＩＰ化して売ってますが高いです。
http://sv.marutsu.co.jp/mres301b/
でもアナログ出力なので精度が結構でてそうなので他がだめなら
これにしてみます。

ＭＲに異方性をもたせたAMR(Anisotropic-Magneto-Resistive)
http://www.hkd.co.jp/amr_tec_amr/

が磁気センサとしてはやりなのではないかと思いさっそくメーカーをあたるとHoneyWellがＴＯＰみたいです。HMC5883が普及しているみたいでした。
https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Honeywell%20PDFs/HMC5883L.pdf

これを中華メーカーが実装して販売してました。QMC5883
file:///C:/Users/lenovo/Downloads/QMC5883L-Datasheet-1.0.pdf

これがアマゾンで780円だったので即発注したら最後の1個で以降は在庫切れになってしまってました。

●以後
Speedセンサは、ＣＡＴＳ　ＥＹＥ　とＧＡＲＭＩＮを使ってきましたが、自作オリジナルとなると磁石を超強力にして
センサも厳選して作る方向になってきてます。しかし、1回転に
1エッジの信号を出力する原理は同じなので、面白くないのです。
本当は、飛行機のように、複数の手段で速度を計測して操縦するのがいいと思います。現在ロードバイクで可能なのは
ＧＰＳ、車輪、大気速度だけですが、ＩＭＵも組み合わせてみたいのですが、ＭＥＭＳＩＭＵの加速度、ジャイロの精度が悪くて
移動距離、速度を積分しても出ないという欠点があります。
各社とも自動運転がらみでし烈な開発競争をしているので
数年後には、ＭＥＭＳでも高精度の加速、ジャイロセンサができると期待してます。人が歩いた移動距離も数ｃｍ単位で精度よく測定できればＧＰＳでは得られなかった情報が得られるようになると思います。
文献