Lesson 9

サーボ

サーボモーターを使用したデータシートの読み方とPWM制御の学習。

使用する機器

(1) x Elegoo Uno R3
(1) x Servo (SG90)
(3) x M-M wires (Male to Male jumper wires)

SERVO MOTOR SG90

サーボモーターといえば名前は聞いたことあるが普通のモーターと何が違うのか。

モーター：電力をかけるとひたすら回転
サーボモーター：信号に応じて0度からN度の範囲で回転
ステッピングモーター：信号に応じてモーターを制限なく制御可能
ブラシレスモーター：安定した回転速度などの制御が可能

サーボモーターは PWM 利用して制御する。
サーボには3本のワイヤーがあり、茶色のワイヤーはグランドワイヤーで、UNO の GND ポートに接続する必要があり、赤色のワイヤーは電源ワイヤーで、5v ポートに接続し、オレンジ色のワイヤーは信号ワイヤー＃9 ポートに接続する必要があります。

ELEGOO のスターターキットには各モジュールや機器のデータシートが付随している。
セットに入っているサーボモーターは SG90 というもので、下記のようなデータシートを公開しているサイト等でも同様のものを確認できる。

サーボモーターは」 DC モーター、ポテンションメーター、それらを制御回路で組み合わせた形で構成されている。
このサーボモーターは最大180度まで制御できるもので、データシートを見てみると「Power ansd Signal」、主電圧が 5V で、 PWM の周期 20ms のパルスにおいて「Duty Cycle」が 0.5 のとき 0度動き、2.4 ms のとき180度動くということがわかる。

構成

サーボモーターの PWM 対応のオレンジを Arduinoの PWM 対応 9ピンに、 GROUND（ー）対応の茶色は GND ピンに、赤は電源の 5V ピンに。
サンプルコードを見ると Lesson8 同様にライブラリを呼び出しているため、ライブラリを追加してデプロイするとモーターが動き出す。上記のように PWM を詳細に制御することでサーボモーターを制御することは可能だが、 Arduino では簡易に制御できるよう Servoライブラリ が標準で提供されている。

デプロイすると交互に進んだり、戻ったりするように羽が動くのを確認できる。
※本製品はトイキットという面もあり、正確に180度内の指定で動くわけではない点に注意。

#include <Servo.h>

Servo myservo;  // create servo object to control a servo
// twelve servo objects can be created on most boards

int pos = 0;    // variable to store the servo position

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object
}

void loop() {
  for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { // goes from 0 degrees to 180 degrees
    // in steps of 1 degree
    myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
    delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position
  }
  for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { // goes from 180 degrees to 0 degrees
    myservo.write(pos);              // tell servo to go to position in variable 'pos'
    delay(15);                       // waits 15ms for the servo to reach the position
  }
 
}

Serial.begin() シリアル通信を行う際に指定する通信のデータ転送レート指定。このレッスンでは特にシリアルコンソールを開いてという操作は不要。
myservo.attach() では呼び出したライブラリの関数から、PWMによりサーボ制御するピンを指定しています。

int pos = 0; で現在のモーター位置を原点設定し、その後 for() 文で pos 値を 0~180 つまり 0度～180度まで 1度ずつ増減させながらループさせている。 Lesson4 時と違い、PWM の間隔を調整するような記述は無く、Servo ライブラリの関数 myservo.write() を利用することで簡単に角度を制御できるようになっている。
※サンプルプログラム上 Servo ライブラリの関数を myservo にして呼び出している。

サーボ​

使用する機器​

SERVO MOTOR SG90​

構成​

サーボ

使用する機器

SERVO MOTOR SG90

構成