ライズの間欠ワイパー時間調整

はじめに

トヨタ「ライズ」はダイハツのOEM車です。残念なことにワイパーの間欠時間が調整できません。
車種によっては時間調整ダイヤル付きのワイパースイッチレバーに交換するだけで良いのもありますが、ライズは出来ません。コントローラーを外付けする必要があります。ダイハツの間欠ワイパーはコスト削減でしょうか。
そのため、コムエンタープライズのダイハツ用ワイパー間欠時間コントローラー UNM167を購入しました。

１．機能解析編

【メーカ名と商品名】

コムエンタープライズ　UNM167

【機能概要】

説明書より
◆間欠時間
　付属の可変抵抗器を回すことで可変できる。
　また基板上のDIPスイッチで設定が２種類変えられる。
　・走行時：２０秒から２秒　（停車時：４０秒から４秒）
　・走行時：３０秒から２秒　（停車時：６０秒から４秒）
◆車速連動機能　基板上のDIPスイッチで有効／無効が変えられる。

【配線と仕組み】

取説や配線図にはワイパーSWコネクタのカットするケーブルの色と接続する箇所、電源と車速信号の取り出し箇所しか書いてありません。詳しいことは何も記載されていません。よって独自に調べました。

ワイパーのコンビネーションSWとワイパーアンプに繋がる赤いケーブルをカットして、UNM167の出力（間欠信号）をワイパーアンプに、 UNM167の入力（スタートの検出）をコンビネーションSWに接続するようになっています。
また車速と連動させるため、カーナビのコネクタなどから車速信号を取り出してUNM167に入力するようになっています。

以下推測です。配線図参照
ケーブルをカットしたのでワイパーSWがINTの位置にあってもワイパーアンプは、コンビネーションSWのINTがOFFであると判断するので元々備わっている間欠動作を行いません。
しかし、UNM167を繋げたことで、ワイパーSWをINTにするとUNM167がスタートを検出し、UNMN167の間欠信号１パルスがワイパーアンプに入力され１回ワイパーが作動します。続いて次のパルスが入力されると再び１回ワイパーが作動します。このようにして間欠ワイパーの動作が行われます。
例えば、殆どの車はワイパーSWを一瞬（0.5秒位）INTにしてみると１回動きますよね。これの連続と同じ動作です。
良く考えた仕組みだと関心しました。

配線図(pdf)見る

【コントローラ基板】

実装部品を簡単に説明すると、基板上部はPICマイコンとその電源用の5V三端子レギュレータ、保護素子、電源用の電解コンデンサ、逆接保護のダイオード、設定用のDIPスイッチなど。
基板下部は5Vプルアップ抵抗やレベル変換回路、１１ピンコネクタなどです。
主な機能はPICマイコンのファームウェアで動作します。

赤く囲ってある部分は個人的に改造した箇所です。
ヒューズ１つ、ジャンパー線１本、などを追加。

改造については、後ほど説明します。

【UNM167回路図】

UNM167回路図(pdf)見る

基板から回路図を起こしました。（二層基板なので簡単でした）
要するにリバースエンジニアリングです。普通に企業も他社の製品を解析するために行っている合法的な手法です。
主な機能はPICマイコンのファームウェアにより動作するので、それ以外の部品はPICマイコンの電源と入出力に必要な電子部品が実装されているだけです。
少し難しかった所は、間欠信号はオープンコレクタ出力であること、車速信号の入力はスイッチングダイオードによるレベル変換がされている点でした。入力端はすべて5Vでプルアップされていてアクティブローです。
尚、四角に囲ってある部分は個人的に行った改造箇所です。

PICマイコンのファームウェアの内容は大体予想が付きますが、簡単に説明すると可変抵抗の値をADCで数値化し、仕様通りの周期になるよう算出して間欠信号を出力していることです。
PICマイコンの端子機能についてはデータシートを参考にすると以下のように推測できます。
RA0はアナログ入力のADCで、可変抵抗の値を数値化します。
RA1はTTL入力で、車速パルスをカウントします。
RA2はTTL入力で、ワイパーSWのON/OFFを検出。
RA4はアナログ入力のADCで、設定用DIPスイッチの3ビットの状態を検出します。
→3ビットなので入力ピンが3つあればファームウェア設計が楽ですが、PICマイコンはパッケージが8ピンDIPなので入力ピンが不足だったのでしょう。ADCを使えば入力ピン1本で出来ますからね。
RA5はCMOS出力で間欠信号の出力です。
それからPICマイコンの周囲には、外付けの発振素子が見当たらないので、クロック信号は内臓されているものを使っているのでしょう。

【オシロスコープで動作確認】

観測条件（DIPスイッチを以下のように設定）
　1→ＯＮ　　間欠時間走行時：２０秒から２秒（停車時：４０秒から４秒）
　2→ＯＦＦ　車速連動無効
　3→空き　　（未使用）

間欠時間　ダイヤル右いっぱいの場合
パルス幅　0.5秒
周期　　　2.5秒

間欠時間　ダイヤル中央の場合
パルス幅　0.5秒
周期　　　5.5秒

間欠時間　ダイヤル左いっぱいの場合
パルス幅　0.5秒
周期　　　20.4秒

車速連動を無効に設定しているので、間欠時間（４０秒から４秒）になると思っていましたが、実際に測定してみると間欠時間（２０．４秒から２．５秒）です。何故かな？
後日、再度測定してみて分かりました。DIPスイッチの2番をON 車速連動を有効にすると間欠時間（４０．２秒から４．５秒）でした。車速連動を無効に設定すると、走行時の間欠時間と同じになるようです。

２．改造編

UNM167の信頼性が気になります。車載用電子部品の規格というものがあり、特に使用温度範囲が気になります。
UNM167はこの規格に準拠しているのか不明です。万が一故障した場合を考慮し、オリジナルに戻せるための回路を追加する改造をしておきます。

【改造方法】

オリジナルに戻すための配線をリレーで行います。つまり、UNM167を切り離してワイパーINT信号を元に戻します。
使用するリレーはコイル電圧12VのC接点2回路です。リレーがOFFでオリジナルの状態になります。
UMN167の基板には実装スペースがないのでplus基板を追加します。

plus基板の回路図(pdf)見る

・可変抵抗器はスイッチ付きのものに交換します。
・可変抵抗器は作業性を考慮してplus基板とは3ピンコネクタで接続します。
・ステアリングコラムからのINT信号も作業性を考慮してplus基板とは2ピンコネクタで接続します。

plus基板の配線図(pdf)見る

・ユニバーサル基板で製作しました。
・plus基板との接続はターミナルブロックを使います。

【plus基板】

部品面

【plus基板の取付場所】

どこに取り付けるか？
UNM167本体のの上

両面テープで貼り付け

３．トヨタライズへの取付編

内装の各パネルの外し方、コラムカバーの外し方、ワイパースイッチの外し方、カーナビの裏パネルにあるコネクタの位置など事前に調べておきました。
それから内装に傷を付けないように気を付けて作業しました。

【配線図】

UNM167配線図(pdf)見る

【電源】

必要な電源は、IG電源またはACC電源です。
電源をどこから取るか？
カーナビの10Pコネクタにしました。

私のライズの場合、実際にカーナビの裏を見てみると、ETCのための電源取り出しコネクタが付いていました。
電源取り出しコネクタというのは車両側の10Pコネクタとカーナビ側の10Pコネクタを繋ぐ中継ケーブルです。
ETCの電源はこの中継ケーブルから取り出してありました。UNM167も同様にここから電源を取ります。
中継するケーブルの色は、赤がACC　黒がアースになっています。そこから電線分岐コネクタ（エレクトロタップ）で電源を取りました。

【車速信号】

車速信号をどこから取るか？
カーナビから取るのが確実です。

電源や車速信号を繋げる際、カーナビを外して作業するつもりでした。ところが、ダッシュボードに固定してあるネジにいじり止めのネジが使われていました。ヘックスローブではなく市販されていない特殊なネジです。盗難対策ですね。当然工具もないので、仕方がなく狭いところを手探りでなんとか24Pコネクタを外し、エレクトロタップで接続することが出来ました。

【可変抵抗器の取付場所】

どこに取り付けるか？
スイッチパネルにしました。

コラムカバーに付ける方が多いようですが、スイッチパネルも慣れれば操作しやすいかも。運転席からも操作ツマミが見えるし、腰を曲げずにツマミを回せます。

テプラで“INT TIME”のレタリングを作成し、ツマミの下に貼り付けました。

メーカーオプションみたい。自己満足！

白い部分がコネクタと一体になったタクトスイッチの実装基板です。タクトスイッチの実装基板は裏側にアッセンブリーされています。白い部分を外すとメクラ蓋の裏側が見えます。
可変抵抗器が収まるか心配でしたがなんとか入りました。
メクラ蓋を外して、メクラ蓋に可変抵抗器を取り付けるための穴を開けます。
可変抵抗器の配線は白い部分に穴があいていたのでそこを通しました。

【UNM167本体の取付場所】

どこに取り付けるか？
エアコンパネルの内側

エアコンパネルの内側は少し空間があり、特に固定しなくてもただ置くだけでよさそうです。また、グローブボックスを開ければ手が届くので、何かあった時には簡単に引っ張り出せます。

【作業手順】

１．各パネル類の取り外し

① ダッシュボードまわりの養生

② エアコン操作パネルの取り外し

エアコン操作パネルは、赤線の箇所に隙間があるので指先を入れて手前に引っ張ると爪が一ヶ所外れる。
工具不要

③ カーナビのセンターフィニッシャーパネルの取り外し

④ カーナビのセンタークラスタパネルの取り外し

センターフィニッシャーパネルは、赤線の箇所に隙間があるので指先を入れて手前に引っ張ると爪が一ヶ所外れる。
センタークラスタパネルは、緑△印の箇所を上方向に引っ張ると爪が一ヶ所外れる。
工具不要

後日分かったのですが、センターフィニッシャーパネルの赤矢印の箇所にコインが入るくらいの切り欠きがありました。ここに内張りはがしなどの工具を使えば良いかも。

⑤ 運転席右下パネルの取り外し

⑥ スイッチパネルの取り外し

運転席右下パネルは赤△印の箇所を斜め上方向に引っ張ります。私のライズはこのパネルにETC本体とドライブレコーダー本体が取り付けてあるので、ケーブルにより宙ぶらりんの状態になりました。要注意！

スイッチパネルは緑△印の箇所を手前に引っ張ります。

どちらも工具不要

⑦ コラムカバーの取り外し

コラムカバーはネジ３本で固定されています。ネジを外した後コラムカバー上側とコラムカバー下側を止めてある爪を外します。

先に⑤の運転席右下パネルの取り外しておかないとコラムカバーの下側が外れません。また、ワイパースイッチを先に外さないとメーターパネルが邪魔してコラムカバーの上側は完全に外れません。

各パネルの取り外しの詳細は、多くの方がYouTubeに動画をアップしているのでそちらを参考にしてください。

２．本体との配線

① 電源の配線

② 車速信号の配線

③ 可変抵抗器の配線

④ INT信号の配線

コラムカバーを外すとこのような機構になっています。

INT信号の取り出しは、キットに付属の接続コネクタは使わないでハンダ付けにしました。
コラム内ワイパースイッチ裏の16Pコネクタの電線はAWG28位で細いので接触不良が心配です。ハンダ付けするのが確実です。
電線は収縮チューブで絶縁し、コラムの金属部分にマウントベースを付け結束バンドで止めてあります。

ここの配線箇所にアクセスするためにはワイパースイッチや16Pコネクタを外す必要があります。外し方を前もってネットで調べておいたので作業時間の節約になりました。

とにかく配線する箇所にアクセスするのが大変でした。また、配線の引き回しは走行中の異音の原因になるので防振材の取り付けにも気を使いました。
取り付け作業時間は３時間位でした。
配線方法の詳細は、多くの方がYouTubeに動画をアップしているのでそちらを参考にすると良いでしょう。

４．動作確認編

各パネルを戻す前に一応停車時の動作確認はしていますが、実際に雨の日にドライブして走行時の動作を確認しました。

【間欠時間の切り替えタイミング】

間欠時間が停車時から走行時に切り替わるタイミングは速度20km/hでした。ファームウェアによるしきい値は車速パルスのカウント数がそのようになるよう設計してあるのでしょう。その逆の走行時から停車時に切り替わるタイミングは、速度が20km/h以下になってから約３秒のタイムラグがありました。速度が20km/hを下回るとすぐに切り替わると思っていたので意外でした。仕様なのかな。
可変抵抗器のタイムラグはありません。回せばすぐに間欠時間が変わります。

【オリジナルの動作確認】

オリジナルに戻す改造をしてあるので簡単に切り替えることが出来ます。ツマミを左にいっぱい回すとスイッチがOFFになりオリジナルに切り替わります。
停車時の間欠時間は約８秒、走行時の間欠期間は速度20km/h～30km/hで約４秒、速度30km/h～40km/hで約３秒でした。走行時は速度に応じても切り替わることが分かりました。まだ速度40km/h以上は確認していません。
雨の状況に応じてオリジナルに切り替えるのも良いかも。

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