サイクルコンピューター

自転車 探険！

概要

機能

•  速度
   現在速度 （半円形のアナログ表示のあるメーカー型式もある）
   平均速度
   最高速度
   速度比較表示 （平均速度に対する現在速度。平均速度より上か下かを矢印で示す）
   加速度
  
  
•  距離
   走行距離 （一般に、自動車の距離計よりも正確。）
   垂直距離 （登った実際の高さ）
   積算走行距離
   一日走行距離
   予定距離設定  （通過距離／残り距離）
   上り距離合計及び下り距離合計
  
  
•  時間
   時計 （１２ｈまたは２４ｈ表示）
   ストップウォッチ
   走行時間
   積算時間
   予定時間設定  （経過時間／残り時間）
   到着予想時刻  （距離入力が必要。走行速度によって刻々と予測する）
  
  
•  ケイデンス
   現在ケイデンス （クランク回転数のセンサーが必要）
   最高ケイデンス （同上）
   平均ケイデンス （同上）
   ケイデンス範囲 （ケイデンスの上限及び下限を設定する。範囲を外れると警報が出る）
  
  
•  電池
   バックライト （夜間に見ることができる。光源はＬＣＤ、ＬＥＤ又は有機ＥＬ。点灯時間はメーカーにより２～５秒）
   ランプ （３個のＬＥＤで構成した前照灯を付けたコンピュータ、右図）
   節電機能 （停止時に自動的に電源を切る。ほとんどの機種にある。眠り機能とも言う）
   電池消耗（残量）表示
  
  
•  その他
   区間（ラップ）機能 （区間の距離、平均速度および時間などが計測される）
   使用スプロケット表示 （ＳＴＩのレバーから信号を取り込む）
   使用スプロケット歯数表示 （全歯数をあらかじめ入力しておく）
   ギア比
   ２種類のタイヤ周長設定 （１個のコンピュータを移動して２台の自転車に対応できる。ブラケットなどは各自転車に必要）
   ２種類の自転車の自動検知
   記憶機能 （電池交換時にもデータを記憶している。）
   自動（自転車の動きによって、自動で計測を開始・停止する。オート スタート・ストップ ともいう）
   手元ボタン （握りに近い位置に手元ボタンを取り付け、ハンドルから手を離さず操作する）
   データ取込機能 （パソコンとケーブルで接続して、データを取り込む。解析ソフトが必要）
   自動車の代わりに自転車を使うことにより、燃料を何ガロン節約したかを表示する機能の付いたものがある。
        右図は燃料（Ｆｕｅｌ）を３．６０ Ｇａｌｌｏｎ節約したことを示している。  「運送費 計算器」
  
•  センサー
   道路勾配 （気圧センサーで２点間の平均値を出す形および専用のセンサーで現在値を出す形がある）
   気温 （温度センサーが付いている）
   高度 （気圧センサーで計測する）
   風速 （風速センサーが付いている）
   心拍数 （素肌の胸にセンサーと伝送器の付いた胸帯を装着して服を着る。電池が必要）
   走行方角 （ＧＰＳにより、自転車が向かっている方角を指示する）
   方角 （コンパス）
   推定消費カロリー
   ＧＰＳ （ＧＰＳと一体にしたＧＰＳサイクルコンピュータ。ＧＰＳで距離及び走行速度を計算するので、車輪回転数のセンサーは不要）
   動力 （力のセンサーが必要。  「動力計」）
  

表示器

• 取付位置
    表示器はブラケットに取付ける形および腕時計のように腕（手首）に付ける形がある。腕に付ける形は無線式となっている。
  
  
• ブラケット
    有線式のブラケットからはセンサーにつながった配線（コード）が出ている。配線は２つの電気接点（入力ピン）につながっている。 ブラケットに表示器（ヘッドユニット）を差込むと、２つの電気接点と接触する。表示器とブラケットの間に雨水が入ると、電気接点が短絡して誤作動となる可能性がある。
    表示器を取付けるブラケットはハンドルに取付ける。ハンドルステムに取付できる形もある。
    ハンドルクランプの付いたアーム先端にブラケットが付いていて、コンピュータをハンドル前方に出すようにした形もある。
  
  
• 表示器
    表示器（ヘッドユニット）にはコンピューター、画面および表示切替ボタンが付いている。 画面の形状、大きさ、表示するデータの数および位置は、メーカー形式によって異なる。 大部分の形状は縦型であるが中には横型もある。
  右図は画面を左右の表示とした横型の一例で、大きさは３５ｘ６６ｍｍ。ハンドルの前後にあまり出っ張らないようにしている。
  空気抵抗を減らすために、厚みを薄くした表示器もある。
  
  
• 表示器大きさ
    ハンドルに付ける縦型の表示器の大きさは、小さいものは４８ｘ３９ｍｍそして大きいものは６６ｘ４５ｍｍ。右左図に相対寸法を示す。
  
  
• 文字大きさ
    低下した視力及びオフロードでの振動に対しても視認できる文字の大きさが必要。
  
  
• 表示
    画面の表示は、上下２行（デュアル）表示になっているものが多い。走行速度は上行に常に表示している。走行距離などは、下行に表示して表示項目をボタン操作で切り替えるようになっている。 下行の数字は小さくすることにより高さが大きくならないようにしている。中には、３行（トリプル）表示もある。３行表示の中行は、ケイデンス又は心拍数となっている。３行表示は数字が小さくなり見づらくなる。
  
  
• ボタン
    表示項目（モード）はボタンで切り替える。冬に手袋を付けた指で容易に操作できることが望ましい。
  画面全体がボタンになっているものもある（右図、無線式、外径寸法３９ｘ３３ｍｍ、質量１８ｇ）。
  
  
• 本体
    本体（ハウジング）材質はプラスチック（合成樹脂）が一般的。３種類ほどの色の中から、好みの色を選べるものもある。
  本体をシリコンゴム製として、ハンドルに固定するシリコンゴムベルトと一体にしたものもある（右図）。
  
  
• 質量
    電池を含めた質量は、１８～６４ｇ。３０ｇ前後のものが多い。
  
  
• カメラ映像
    サドル支柱に付けたビデオカメラで写した後方の映像を画面に表示するものもある（右図）。速度などは上方に表示している。
  
  
• 電池持続時間
    電池持続時間は、１～２年。
  
• カバー
  色を変えるために表示器に被せるカバー。汎用性はない。
  
• ｉＰｈｏｎｅ表示
    センサーメーカーが市販している小さいセンサーケースをスマートフォンのｉＰｈｏｎｅに差し込むと、センサーからのＡＮＴ＋の無線信号を受けて表示する。
    冬などに手袋を付けてｉＰｈｏｎｅを操作できるタッチスクリーン手袋がある。
  
  
• ホルダー
    スマートフォンを自転車に取り付けるための器具として、スマートフォンホルダーがある。
  
• ハンドルステム一体形
    サイクルコンピューターとハンドルステムを一体（インテグレート）にした形がある。
  ステムメーカーとサイクルコンピューターメーカーが共同で開発した形もある。
  
  
• めがね表示
    下を向いてサイクルコンピュータを見なくてよいように、コンピュータのＡＮＴ＋の無線を受けて
  めがねの下方に動力、速度、ケイデンスまたは心拍数を表示する形がある。
  ＡＮＴ＋ならコンピューターのメーカーは問わない。
  安全のために、下を見て数字を読まなくてよいよう、７色のＬＥＤでゾーン表示するようになっている。
  音声でも知らせるようになっている。
  一般のめがね又はサングラスに装着する。
  
  
• ヘッドアップディスプレイ
    普通の視野にデータを見せる表示器。
  頭を下げてデータを見なくとも頭を上げた（ヘッドアップ）普通の状態で見られるという意味。 頭文字からＨＵＤとも言う。
  右図はサングラスに装着したＨＵＤ。
  左図はめがねフレームと一体にしたＨＵＤ。
  サイクルコンピュータのデータを無線で受けて表示する。
  
  
• 特殊サングラス
    ハンドル又はステムに装着したサイクルコンピュータが鮮明に見られるように、
  レンズ下部に拡大域（セクション）を設けたサングラスがある。
  右図はどの程度鮮明に見えるかの例を示している。
  
  
  
  
  

速度センサー

•  センサーの種類
    磁力でスイッチの入るリードスイッチが一般に使われている。磁力によって電流が発生するコイルセンサーを使っているメーカーもある。
    リードスイッチ（右図）は、磁場によって作動する電気スイッチ。１９３６年に発明された。不活性ガスを入れた密閉ガラス筒の中に一対の薄い鉄製リードが入っている。 常時開いているリードは、磁力線によって閉となる。
  停車時にリードスイッチの近くに磁石がきていると電池を消耗し続ける場合がある。
  
  
•  センサー取付位置
    車輪の回転数を検知するセンサーは、前輪の場合はフォークの右または左のブレードに取付ける。右ブレードに付ける方が調整しやすいが、左ブレードへの取付を指示しているメーカーもある。 後輪の場合はチェーンステイに取付ける。
  センサーと磁石の間隔は、２～３ｍｍとする。
    回転数の無線センサーを前輪のクイックリリースのレバーに組み込んだ形式もある。
  
  
•  磁石取付の車輪
    次の理由により、磁石は前輪のスポークにに取付ける型式が多い。
  （１） センサーとコンピューター本体との距離が近い。
  （２） 体重によるタイヤの変形が後輪よりは少なく、車輪１回転で動く距離は入力したタイヤの公称周長に近くなる。
  ただし、ローラー台での練習においても表示したい場合は、後輪に取付ける型式（信号線が長い）を選定する必要がある。
  また、ケイデンスセンサーと一体になったセンサーはチェーンステイに付けるので、検知されるよう磁石を後輪のスポークに取り付ける必要がある。
  
  
•  磁石
    車輪のスポークに取付けて、サイクルコンピュータの回転数センサーに磁力線信号を出すための永久磁石（スポークマグネット、ホイールマグネット）。 １本のスポークに取付ける形は、取付位置を自由に選ぶことができる。２本のスポークに挟んで取付ける形は、取り付け位置を選ぶことは出来ないが外れにくい。
  
  
•  磁石の位置
    磁石はスポークに付ける。ハブとリムの間のどの位置に付けても、センサーは１回転に１回だけ検知するので、原理的には磁石の取付け位置による問題はない。
  しかし、取扱説明書に記載の位置に付けるのが望ましい。磁石を２本のスポークで挟む方式は、自ずと取り付け位置が決まる。 磁石を付ける位置によって、センサーを通過する磁石の速度が変わる。ハブ軸芯からの距離に比例して磁石の速度は速くなる。特に、高速走行時には早くなり、検知誤差の可能性が生じる。従って、ハブに近いことが望ましい。前輪の軸芯から１００ｍｍ以内に付けるよう指示しているメーカーもある。 一方、無線式ではハブの近くに磁石を付けると、センサーとコンピューター本体の距離が長くなり、電池電圧低下時などの誤動作の可能性が生じる。正常電圧時には磁石をハブの近くに付けても電波はコンピューターに届く。
    ホイールのバランスのために、磁石はバルブと反対側に付けるよう指示しているメーカーがある。
  
  
•  磁石の速度
    一例として、磁石を半径３３９ｍｍの車輪の軸心から８０ｍｍの位置に付ける場合と、２５０ｍｍの位置に付ける場合の、磁石がセンサーを通過する速度を比較すると、２５０ｍｍ位置の速度は８０ｍｍ位置の速度の ２５０／８０＝３．１３ 倍となる。
  高速の５０ｋｍ／ｈ （１３．９ｍ／ｓ）で走っているときのセンサー通過速度で比較すると、８０ｍｍ位置の秒速は（８０／３３９） ｘ １３．９ｍ／ｓ ＝３．２８ ｍ／ｓ であるのに対し、２５０ｍｍ位置の秒速は （２５０／３３９） ｘ １３．９ｍ／ｓ＝１０．３ｍ／ｓ となる。
    タイヤは７００Ｃそして走行速度は３０ｋｍ／ｈの場合の磁石の速度をグラフにして右図に示す。縦軸は磁石の速度［ｍ／ｓ］そして横軸は磁石のハブ芯からの距離［ｍｍ］となっている。
    カーボン（ＣＦＲＰ）ホイールの中には、磁石をホイールの内部に組み込んで外から見えないようにしているものもある。
  
  
•  磁石の向き
    磁石の向きは、取扱説明書の通りとする。向きを間違えると誤動作となることがある。磁石からは磁力線が出ており、センサーが検知すると電磁スイッチが入り、
  その信号がコンピュータ本体に送られる。 磁力線の強さは全方向均一ではなく、強い方向と弱い方向がある（注２）。
  （注２） 紙の上に砂鉄を均一に置き、紙の下から磁石を近づけると砂鉄が磁力線に沿って並び、Ｎ極からＳ極へ曲線を描いて向かう磁力線を見ることができる。
  磁力線の弱いところでは検知されない。
  
  
•  作動試験
    センサー、コンピューターおよび表示器の作動状況は走れば分かる。センサーなどの状況をテスターで点検することもできる。

ケイデンスセンサー

• 原理
     ケイデンス計測の原理は速度計（回転計）と同じで、クランクに付けた磁石の磁力線がケイデンスセンサーを通過する信号をコンピュータに送る。
  
  
• センサー
     ケイデンス（クランクの毎分回転数）を検知するセンサーは、ケイデンスセンサーと呼ばれ、チェーンステイ（メーカーによっては下管）に付ける。センサーは結束バンドで取付ける形が多い。 センサーの種類としては、リードスイッチが多い（右図）。
    表示器（コンピュータ）へのデータの伝送方式として、有線（ワイヤー）式及び無線（ワイヤレス）式がある。無線式はボタン電池が必要。   センサーを使わず、速度とギア比からケイデンスを計算する方式（シマノ）もある。
  
  
• 磁石
     センサーを作動させる磁石はクランクの内側に付ける。磁石は、結束バンドで取付ける形が多い。
  アルミ合金ペダルの内側のペダル軸がねじ込まれているＭ８のねじ穴に、直径６ｍｍの希土類磁石（右図）を入れると結束バンドが切れて外れることもなく、かつスマートになる。
  
  
• 一体センサー
     ケイデンスセンサーと回転数センサーを一体にした、チェーンステイに取付けるセンサーもある。 回転数センサー用の磁石は後輪スポークに付ける（右上図）。

信号伝送方式

通信規格

• ＡＮＴ＋
    カナダのDynastream Innovations社（1998年設立、2006年Garmin社が買収）が開発した低消費電力無線通信用のプロトコール。
  ＡＮＴ＋の電波周波数は２．４ＧＨｚ。通信のための消費電力では、ボタン電池は数年間持つ。 なお、日本では１０ｍＷ以下の出力であれば免許は不要。
  同じく２．４ＧＨｚの無線を使う、短距離（１０ｍ以下）通信用のブルートゥース（Bluetooth）より消費電力が相当小さい。
  
  
• ブルートゥース
  

  クラス	出力［ｍＷ］	到達距離［ｍ］
  Class１	１００	１００
  Class２	２．５	１０
  Class３	１	１

     １９９４年にエリクソン社が開発を初め、その他の４社が加わり１９９９年にｖｅｒ１．０の仕様が公表された。
  電波周波数は２．４ＧＨｚ。
  右表のようにクラスが１～３あり、出力と到達距離が異なる。
  日本では出力が１０ｍＷ以下であれば免許は不要。
  
  

電池

配線

コンピュータの計算

ダウンロード

タイヤ周長

タイヤ周長の計測

• 転がり方式
    磁石を付ける車輪（前輪または後輪）のタイヤ接地部側面と路面にマーカーなどで印を付ける。空気を入れる弁（バルブ）が垂直に上に向いている位置を基点とすると分かりやすい。乗車姿勢で自転車に乗ってタイヤに体重をかけた状態で、自転車を直線上（ハンドルは動かさない）を動かし車輪が１回転した路面に印を付け、その距離を巻尺で測る。 友人や家族に印を付けて貰う方が実際の距離が出る。
    その際、磁石が前輪に付いている場合は前輪の周長を計測し、磁石が後輪に付いている場合は後輪の周長を計測する。
  体重にもよるが、体重をかけない場合に比べて、タイヤの変形のため１回転で走る距離は３０ ｍｍ前後短い。
    例えば、外径６７８ ｍｍのタイヤ（周長 ＝ ３．１４ ｘ ６７８ ＝ ２,１２９ ｍｍ）が自転車の重さ及び体重によって５ ｍｍだけへこんだ（タイヤドロップという）とすると、
  相当する外径は ６７８ｍｍ － ２ ｘ ５ｍｍ ＝ ６６８ ｍｍとなり、その相当周長は ３．１４ ｘ ６６８ｍｍ ＝ ２,０９８ ｍｍ となる。
  従って、周長は ２,１２９ｍｍ － ２,０９８ｍｍ ＝ ３１ ｍｍ 短いこととなる。
    常用のタイヤ変形とするために、常用空気圧で計測する。例えば、いつも空気を入れる前の状態で計測し、次に空気を入れた後で計測して、その平均を出す。
  
  
• 車輪半径測定
    自転車に乗り乗車姿勢とし、路面から前輪又は後輪の車輪の軸心までの高さ ｒ （右図）を測ってもらうと、走行状態でのタイヤ半径となる。
  ホイール及びタイヤが真円でないこともあるので、タイヤを回転させて４ヶ所で測り平均を出す。
  周長 ＝ ３．１４ ｘ ２ ｘ ｒ         例えば、タイヤ半径 ｒ ＝ ３３２ｍｍの場合、  周長 ＝ ３．１４ ｘ ２ ｘ ３３２ｍｍ ＝ ２０８５ ｍｍ となる。

  タイヤ周長計算器	タイヤ半径	タイヤ周長
  		ｍｍ

ＧＰＳサイクルコンピュータ

ｉＰｈｏｎｅサイクルコンピュータ

フライトデッキ

ケイデンス計算器

  ギア比または総合ギア比、タイヤ外径および走行速度を半角数字で入れて、［計算］を押して下さい。
ケイデンス（ペダル毎分回転数）が出ます。
注 １） ギア比 ＝ クランクスプロケット歯数／後輪スプロケット歯数
注 ２） 内装変速機（ハブギア）の場合は、ギア比に替えて 総合ギア比 を入れてください。

ケイデンス  計算器	ギア比	タイヤ外径	走行速度	ケイデンス
		ｍｍ	ｋｍ／ｈ	ｒｐｍ

［ 計算例 １ ］ ギア比 ２．８ 、タイヤ外径 ６７８ｍｍ そして 走行速度 ２６ｋｍ／ｈ の場合
ケイデンスは７３ｒｐｍ。

［ 計算例 ２ ］ 総合ギア比 ２．６ 、タイヤ外径 ６９４ｍｍ そして 走行速度 ２３ｋｍ／ｈ の場合
ケイデンスは６８ｒｐｍ。

車輪回転数計算器

［ 計算例 ］ タイヤ外径 ６７８ｍｍ そして走行速度 ３４ｋｍ／ｈ のとき
 車輪回転数は ２６６ｒｐｍ（毎分回転数） または ４．４３ｒｐｓ（毎秒回転数） となる。

走行速度計算器

［ 計算例 ］ タイヤ外径 ６７８ｍｍ そして車輪回転数 ５．５ｒｐｓ（毎秒回転数） のとき
 走行速度は ４２．２ｋｍ／ｈ となる。

ケイデンス表示遊び

［ 計算例 ］ ケイデンスを表示させる常用ギア比が３．３９の場合のコンピュータに入力するタイヤ周長は
 ５６５１ｍｍとなる。

コンピューターマウント

腕時計

防水性能の等級