シマノDi2を無線化してワイヤレスで変速する 回路製作とディレイラー動作確認
出る出ると言われつつまだ発表されていないが、新型デュラエース（R9200系？）は無線化するという噂がある。
時代を先取りするため、先日余り物パーツで組んだDi2システムを利用して、無線化のテストをしてみた。
目次
自作ワイヤレスDi2の概要
今回はテストということで、ローラー台専用バイクでの使用を前提とする。
というのも、実走するとなると振動への対策や防水処理が面倒なうえ、ノイズ対策も大変そうだ。
吹っ飛んで壊れるくらいならまだしも、スプリント中に突然ローギヤに変速されたりしたら落車不可避なので、今回はあくまでも室内専用として製作する。
ざっくりとした仕様は以下の通り。
- フロントシングル 11段変速
- ハンドルに送信機を設置
- リヤディレイラー・バッテリー・受信機をリヤエンド付近に設置
フォトカプラでスイッチを操作
今回は、Di2のシステム自体には手を出さない。
シフトスイッチの接点を電気的に開閉する部分だけを自作する。
Di2と受信機は電気的に絶縁しておきたいので、フォトカプラという電子部品を使う。
フォトカプラは、LEDと受光素子が一体化された部品。LEDに電流を流すと受光素子が導通する。
つまり、入力端子に電流を流したり止めたりすることで、出力端子をスイッチングできる。
おもちゃのラジコンカーを購入
無線といっても方式はいろいろあるが、今回は手っ取り早く、おもちゃのラジコンカーを使うことにした。
安くて回路が単純そうなやつを探し、京商の40sc Mini Truck レーサー TU001Rという製品を購入。
前後と左右の操作ができる2チャンネルのラジコンで、送信機、本体ともに単3電池を2本使用する。
パーツ取りする前にちょっと遊ぼうかと思ったら、ステアリングは左右に切れるのに後輪が動かない。
…結局、走らせる前に分解することになった。
ばらしてみたら後輪モーターの配線が外れていた（緑の配線）。このラジコン、半田付けのクオリティがものすごく低い。
半田付けしたら動くようになったので、一度組み立て直して、ちゃんと走ることを確認。
それにしても、ステアリングをマブチモーターで直接動かすのは驚いた。
コストは安くつくが、あまりにも乱暴すぎる。操舵力が左右で違うし、操舵力そのものも足りず小回りが効かない。
また、ハイギヤードでトルクが足りない。もっと凸凹した道をモリモリ走る感じかと思っていたんだけど…
ひとしきり遊んで飽きたので、想像通りコンパクトな基板を摘出。
20×40mmの基板には、ラジコンの受信機とモーター駆動回路が一体化されている。パターンが太く配線の半田付けもしやすそう。
既設配線のアサインは以下の通り
- 電源…赤・黒（3V入力）
- 前後…緑・白（±3V出力）
- 左右…黄・青（±3V出力）
- アンテナ…赤（結んである）
ST-6770 アルテグラDi2のSTIレバー（の残骸）を加工
ST-6770の変速ユニットからスイッチに向かう配線をちょん切って、コネクタを取り付ける。
スイッチ部の配線は3本
- 灰…GND(0V)
- 紫…ボタンX(3.3V)
- 黄…ボタンY(3.3V)
紫を灰を導通させるとボタンX（大レバー）、黄と灰でボタンY（小レバー）を押したことになる
なお、Di2のスイッチ端子間の電圧・電流を測定したが、電圧は3.3V程度、電流は0.033mAだった。
この程度なら、フォトカプラの出力側を直結しても問題あるまい。
コネクタは、PCのマザーボードとかに刺さってるアレ。それにしても配線が細くて難儀した。
ブレッドボード上でフォトカプラの配線
続いてフォトカプラ回路。
雑な回路図を書いて、ブレッドボードでちゃちゃっと組む。
…嘘をついた。回路組んでから回路図書いた。
フォトカプラは東芝のTLP785を使用。一応データシートを見て、壊れないであろうことは確認した。
有線で動作テスト
組めたら、まずは動作確認のため、タクトスイッチを繋いでチェック。
ブレッドボード左側のタクトスイッチを押すと
フォトカプラ入力端子が導通 → 17mA程度の電流が流れる → フォトカプラ出力端子が導通 → Di2のシフトスイッチが導通
という動作をして、シフトアップ・シフトダウンが行えることを確認した。
ラジコン受信機を組み込み
フォトカプラの回路は問題ないようなので、いよいよ受信機を組み込む。
何度もチェックして動くのは確信してるんだけど、やはり最初は緊張する。
電源を入れて、送信機のスイッチをポチポチすると…ディレイラーが動いた。
最難関はバイクへの実装
思いの外すんなり動いたが、大変なのはここから。
リヤエンド付近にはリヤディレイラーに加えて、ジャンクションA、シフトユニット、受信基板、そしてDi2と受信機それぞれのバッテリーがひしめきあう。
レイアウトを考えたり、アルミ板を曲げてブラケットを作ったり、面倒な工作がたくさん残っている。
受信機の電源は別途用意している（単3電池×2本）が、できればDi2のバッテリーから電力を供給したい。
電池ボックスが無くなる代わりに電圧変換基板が必要になるので、いずれアップデート…くらいに考えておこう。
送信機もこのままというわけにはいかない。ハンドルを握ったまま操作しやすいようなスイッチにしないと。
一応、送信機もバラしてチェック済みだが、「使いやすい形に作る」っていうのは結構難しい…
ところで、同じ周波数のラジコンで遊んでいる子供とかが近くにいると、僕のバイクのギヤがガチャガチャ変わることになるが、これについては今の所どうしようもない。
