こんにちは。駆け出しエンジニアのまっきーです。
さて、今回は前回の応用編！ということでサーボモータの制御を行ってみたいと思います。
今回はいろいろと試行錯誤をしたので、その過程も参考にしていただければと思います。
サーボモーターとは
サーボモーター (Servomotor) とはサーボ機構において位置、速度等を制御する用途に使用するモーターである。モーターの種類としては、「電動機」、「油圧モーター」など、特定のモーター形式を示すものではない。しかし、現在は、ロボット用途などに使用される「検出器付の電動機」で、フィードバック制御するものが一般的である。(wikipedia)
サーボモーターは通常のモーターに回転角度を検出する機能がついていて、その信号を通信することができるため、回転角度を制御することが可能だそうです。
今回は、写真と同様の、Micro Servo – SG90を使用します。
下記のセットに付属していたものです。
データシートを見ると、0度～180度まで制御できるそうです。
目的
今回の最終ゴールは、「サーボモータの角度を意図したとおりに制御すること」です
どのように制御するか
サーボモータデータシート(https://osoyoo.com/2017/05/08/micro-servo-mg90-9g/)を確認すると以下のようになっています。
パルスＯＮが1.5msで真ん中（0度）、2msで右側（90度）、1㎳で左側（90度）だそうです。
図にするとこんな感じでしょうか。（適当ですみません。。。）
各値の設定の前に、前回の復習をします。
T = 100us * range
f = 1 / T = 1 / 100us * range
T ＰＷＭ信号の周期
f ＰＷＭ信号の周波数
range 階調（1周期を何個に分割するかを表す）
100us 最小変化幅（ソフトウェアの場合は100usで固定でいいと思います）
上の計算式で求められるんでしたね。
データシートより、周波数50Hzとあるので、これを上の式に当てはめてとくと…
range=200となりました。
次に、1㎳～2㎳のパルス波をどのように作るかを考えます。
図より、2㎳の時のrangeは20なので
1㎳も同様に考えrangeは10
つまり、10～20の値で動かせば角度を制御できるはず？
実装
回路図
データシート通りの回路になります。ブレッドボードは使用しません。
プログラム
#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>//softPWM header
#define SERVO 19
int main(void){
double ton = 0;//initial value
wiringPiSetupGpio();
//pinMode(LED,OUTPUT);
softPwmCreate(SERVO,ton,200);
while(1){
for(ton = 10;ton <= 20;ton++){
softPwmWrite(SERVO,ton);//pulse on value
delay(300);
}
}
return 0;
}
全然180度制御できてないですね…
改めて考える
いろいろ考えたんですけど、わからなかったので一つずつ値を入力し、順番に角度を見ていくことにしました。
下記のプログラムを実装したところ
#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>//softPWM header 忘れずに！
#define SERVO 19
int main(void){
double ton = 0;//パルスONの初期値
wiringPiSetupGpio();
//pinMode(LED,OUTPUT);
softPwmCreate(SERVO,ton,200);
while(1){
scanf("%lf",&ton);
softPwmWrite(SERVO,ton);
}
return 0;
}
5～25の値で0度～180度制御させることができました。
これを踏まえて、改めてプログラムを考えていきます。
再実装
回路図は先ほどと全く同じです。
プログラム
#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>//softPWM header
#define SERVO 19
int main(void){
double ton = 0;//initial value
wiringPiSetupGpio();
//pinMode(LED,OUTPUT);
softPwmCreate(SERVO,ton,200);
/******servo action check******/
/*5~25
while(1){
scanf("%lf",&ton);
softPwmWrite(SERVO,ton);
}
*******************************/
while(1){
for(ton = 14;ton <= 25;ton++){
softPwmWrite(SERVO,ton);//pulse on value
delay(300);
}
for(ton = 14;ton >= 5;ton--){
softPwmWrite(SERVO,ton);//pulse on value
delay(300);
}
}
return 0;
}
動画のように、右に行ったり、左に行ったりする180度制御できるようになりました！
考察・まとめ
最初の計算で合っていたと思うのですが、なぜ制御できなかったのかあまり分かりません。
ネットで下記のようなデータシートも見つけました。
この場合は0.5～2.4㎳で制御できると書いてあります。
このデータシートに従うと、納得できるんですが…
とにかく、一つずつ確認することにより、サーボの制御は行うことができるようになったのでいつかは、ハードウェア方式でも挑戦してみたいと思います。
ありがとうございました。
参考書籍（C言語ではじめる RaspberryPi徹底入門）
