KLAP専用BLEモジュールの構成紹介｜ESP32を採用した理由と回路構成

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自作GPSラップタイマー「KLAP」では、GPSによるラップ計測だけでなく、エンジン回転数や各種センサーデータをスマートフォンへリアルタイム表示するための専用BLEモジュールを開発しています。

今回は、その回路構成と採用しているマイコンについて紹介します。

KLAP専用BLEモジュールとは

KLAPではGPSラップタイマーと連携し、

・エンジン回転数（RPM）

・水温

・GPS情報

などのデータを取得し、スマートフォンへ送信しています。

車両側で取得したデータはBLE（Bluetooth Low Energy）通信を利用してスマートフォンへ送られ、ラップタイマー画面へリアルタイム表示されます。

サーキット走行では有線接続が煩雑になりやすいため、できるだけ配線を減らしながら安定した通信を行うことを目標に設計しています。

回路構成

KLAP専用BLEモジュールの回路図です。

※画像は開発中のものです。

自作GPSラップタイマーKLAPの配線図と接続端子の構成

現在の構成では主に以下の信号を扱っています。

  • 回転数パルス入力
  • 水温センサー入力
  • GPSデータ受信
  • Bluetooth通信
  • 電源制御

取得したデータはESP32で処理し、スマートフォンへ送信しています。

ESP32とは？

KLAPではメインマイコンとしてESP32シリーズを採用しています。

ESP32は中国のEspressif Systems社が開発したマイクロコントローラで、Wi-FiとBluetooth機能を標準搭載していることが大きな特徴です。

電子工作やIoT機器の開発で非常に人気があり、多くの開発者に利用されています。

ESP32の主な特徴

  • Wi-Fiを標準搭載
  • Bluetooth Classic / BLEを標準搭載
  • 高速なデュアルコアCPU
  • 豊富なGPIO
  • 低消費電力モード対応
  • Arduino環境で開発可能

小型ながら高性能であり、GPSラップタイマーのように複数のデータを同時処理する用途に適しています。

なぜESP32を採用したのか

KLAPでは単純なGPS受信だけでなく、

  • GPSデータ解析
  • 回転数計測
  • センサーデータ取得
  • Bluetooth通信
  • スマートフォンへのデータ送信

を同時に処理する必要があります。

ESP32はBLE機能を標準搭載しているため、追加モジュールを使用せずにスマートフォンとの無線通信を実現できます。

また、処理能力にも余裕があり、リアルタイム性が求められるラップタイマー用途でも安定した動作が可能です。

BLE通信を採用した理由

KLAPではスマートフォンとの通信方式としてBLE（Bluetooth Low Energy）を採用しています。

BLEは通常のBluetooth通信よりも消費電力が少なく、スマートフォンとの接続性にも優れています。

特にサーキット走行では、

  • 配線を減らせる
  • スマホを自由な位置へ設置できる
  • 消費電力が少ない

といったメリットがあります。

Android版だけでなく、開発中のiPhone版でもBLE通信を利用しています。

今後の開発について

現在のモジュールでは、

  • 回転数表示
  • 水温表示
  • GPS連携

に対応しています。

今後は実際の走行テストを重ねながら、

  • 油温入力
  • シフトランプ連携
  • ラップ信号出力
  • 通信安定性向上

なども検討しています。

趣味で開発しているプロジェクトですが、実際のサーキット走行で使えるツールを目指して改善を続けています。

まとめ

KLAP専用BLEモジュールは、ESP32を中心に構成された自作通信モジュールです。

GPSラップタイマーと連携し、回転数やセンサーデータをスマートフォンへリアルタイム表示することを目的に開発しています。

今後もサーキットでの実走テストを重ねながら改良を進めていく予定です。

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