サーボモータ（SG90）

はじめに

サーボモータは、特定の角度や位置に回転できる装置です。ロボットアーム、ステアリングホイール、カメラのジンバルなどに使用されます。サーボモータには電源、接地、信号の3本のケーブルがあります。通常、赤色の電源ケーブルはArduinoボードの5Vピンに、黒または茶色の接地ケーブルはボードのGNDピンに、黄色またはオレンジの信号ケーブルはボードのPWMピンに接続します。

原理

一般的なサーボは、ケース、軸、ギアシステム、ポテンショメータ、DCモータ、組み込みボードから構成されています。

動作は以下のようになります：マイクロコントローラがPWM信号をサーボに送信し、サーボ内の組み込みボードが信号ピンを通じてこれを受信します。それにより、モータがギアシステムを駆動し、減速後に軸を回転させます。サーボの軸とポテンショメータは連動しており、軸が回転するとポテンショメータも動き、組み込みボードに電圧信号を出力します。ボードはこの信号をもとに現在の位置と回転速度を決定し、指定された正確な位置で停止して保持します。

角度は、制御ワイヤーに印加されるパルスの持続時間によって決まります。これをパルス幅変調（PWM）と言います。サーボは20msごとにパルスを受け取ることを期待しています。パルスの長さによって、モータがどれだけ回転するかが決まります。例えば、1.5msのパルスでは、モータは90度の位置（中立位置）に回転します。1.5ms未満のパルスが送られた場合、サーボは中立点から反時計回りに何度か回転して、その位置で軸を保持します。1.5msよりも広いパルスが送られた場合は、逆の現象が起こります。最小幅と最大幅のパルスは、サーボごとに異なります。一般的に、最小幅のパルスは約0.5ms、最大幅のパルスは2.5msとなります。

使い方

使用する電子部品

• Arduino Uno R4またはR3ボード * 1

• サーボモータ * 1

• ジャンパワイヤ

回路組立て

コード

コードの説明

1. ここでは、サーボモータを簡単に制御するための Servo ライブラリを読み込んでいます。また、サーボに接続されたピンとサーボの初期角度も定義しています。

   #include <Servo.h>
   const int servoPin = 9;  // サーボピンの定義
   int angle = 0;           // 角度変数を0度で初期化
   Servo servo;             // Servoオブジェクトの作成
   

2. setup() 関数はArduinoが起動したときに一度だけ実行されます。 attach() 関数を使用して、定義されたピンにサーボを接続します。

   void setup() {
     servo.attach(servoPin);
   }
   

3. メインループには2つの for ループがあります。最初のループは角度を0度から180度まで増加させ、次のループは180度から0度まで角度を減らします。 servo.write(angle) コマンドでサーボを指定された角度にセットします。 delay(15) はサーボが次の角度に移る前に15ミリ秒待機することで、走査動作の速度を制御します。

   void loop() {
     // scan from 0 to 180 degrees
     for (angle = 0; angle < 180; angle++) {
       servo.write(angle);
       delay(15);
     }
     // now scan back from 180 to 0 degrees
     for (angle = 180; angle > 0; angle--) {
       servo.write(angle);
       delay(15);
     }
   }
   

追加のアイディア

• ポテンショメータを使用して、サーボの動きを制御します。ポテンショメータの回転により、サーボの角度を直接制御できます。

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