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1.3.2 サーボ
前書き
このレッスンでは、サーボを回転させる方法を学ぶ。
部品

原理
サーボ
サーボは一般に、ケース、シャフト、ギアシステム、ポテンショメーター、DCモーター、および内蔵式ボードで構成されている。

これは次のように動作する:マイクロコントローラーはPWM信号をサーボに送信し、サーボの内蔵式ボードは信号ピンを介して信号を受信し、内部のモーターを制御して回転させる。その結果、モーターはギアシステムを駆動し、減速後にシャフトを駆動する。サーボのシャフトとポテンショメーターは接続されている。シャフトが回転する時、ポテンショメーターが駆動されるため、ポテンショメーターは電圧信号を内蔵式ボードに出力する。 その後、ボードは現在の位置に基づいて回転の方向と速度を決めるため、定義された位置で正確に停止してそのまま保持する。

角度は制御ワイヤに適用されるパルスの持続時間によって決まる。これはパルス幅変調と呼ばれる。 サーボは20ミリ秒ごとに1パルスを期待している。パルスの長さにより、モーターの回転距離が決まる。 たとえば、1.5msパルスは、モーターを90度の位置(ニュートラル位置)に回転させる。
1.5 ms未満のパルスがサーボに送信されると、サーボはある位置まで回転し、出力軸をニュートラル位置から反時計回りにある程度保持する。 パルスが1.5ミリ秒を上回る場合、逆のことが起こる。 有効な位置にサーボを回転させるように命令するパルスの最小幅と最大幅は、各サーボの機能である。 通常、パルスの最小幅は約0.5 msで、最大幅は2.5 msである。

回路図

実験手順
ステップ1: 回路を作る。

ステップ2: コードのフォルダーに入る。
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.3.2
ステップ3: コードをコンパイルする。
gcc 1.3.2_Servo.c -lwiringPi
ステップ4: EXEファイルを実行する。
sudo ./a.out
プログラムが実行されると、サーボは0度から180度まで回転し、それから180度から0度まで循環的に回転する。
コード
#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
#include <stdio.h>
#define ServoPin 1 //define the servo to GPIO1
long Map(long value,long fromLow,long fromHigh,long toLow,long toHigh){
return (toHigh-toLow)*(value-fromLow) / (fromHigh-fromLow) + toLow;
}
void setAngle(int pin, int angle){ //Create a funtion to control the angle of the servo.
if(angle < 0)
angle = 0;
if(angle > 180)
angle = 180;
softPwmWrite(pin,Map(angle, 0, 180, 5, 25));
}
int main(void)
{
int i;
if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed,print message to screen
printf("setup wiringPi failed !");
return 1;
}
softPwmCreate(ServoPin, 0, 200); //initialize PMW pin of servo
while(1){
for(i=0;i<181;i++){ // Let servo rotate from 0 to 180. setAngle(ServoPin,i);
delay(2);
}
delay(1000);
for(i=181;i>-1;i--){ // Let servo rotate from 180 to 0. setAngle(ServoPin,i);
delay(2);
}
delay(1000);
}
return 0;
}
コードの説明
long Map(long value,long fromLow,long fromHigh,long toLow,long toHigh){
return (toHigh-toLow)*(value-fromLow) / (fromHigh-fromLow) + toLow;
}
次のコードで値をマップする Map()
関数を作成する。
void setAngle(int pin, int angle){ //Create a funtion to control the angle of the servo.
if(angle < 0)
angle = 0;
if(angle > 180)
angle = 180;
softPwmWrite(pin,Map(angle, 0, 180, 5, 25));
}
角度をサーボに書き込むために、関数 setAngle()
を作成する。
softPwmWrite(pin,Map(angle,0,180,5,25));
この関数はPWMのデューティサイクルを変更できる。
サーボを0〜180°に回転させるために、周期が20msのときにパルス幅を0.5ms〜2.5msの範囲内で変更してください。
関数 softPwmCreate()
では、周期が200x100us = 20msに設定されているため、0〜180を5x100us〜25x100usにマッピングする必要がある。
この関数のプロトタイプを以下に示す。
int softPwmCreate(int pin,int initialValue,int pwmRange);
pin: Raspberry PiのGPIOピンはPWMピンとして設定できる。
initialValue: 初期パルス幅は、initialValueに100usを掛けたものである。
pwmRange: PWMの周期は、pwmRangeに100usを掛けたものである。