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レッスン33: サーボモーター (SG90)

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico Wを使用してサーボモーター（SG90）を制御する方法を学びます。サーボモーターの角度を制御するためのパルス幅変調（PWM）の概念を紹介します。このレッスンには、サーボを0度から180度までスムーズに動かし、再び戻すためのMicroPythonスクリプトの作成が含まれます。

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

全キットを購入すると便利です。リンクはこちら：

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

以下のリンクから別々に購入することもできます。

Component Introduction	Purchase Link
Raspberry Pi Pico W	-
サーボモーター (SG90)	購入
ブレッドボード	購入

配線

コード

import machine
import time

# Initialize PWM on pin 16 for servo control
servo = machine.PWM(machine.Pin(16))
servo.freq(50)  # Set PWM frequency to 50Hz, common for servo motors


def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    """
    Maps a value from one range to another.
    This function is useful for converting servo angle to pulse width.
    """
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min


def servo_write(pin, angle):
 """
    Moves the servo to a specific angle.
    The angle is converted to a suitable duty cycle for the PWM signal.
 """
 pulse_width = interval_mapping(
     angle, 0, 180, 0.5, 2.5
    )  # Map angle to pulse width in ms
 duty = int(
     interval_mapping(pulse_width, 0, 20, 0, 65535)
    )  # Map pulse width to duty cycle
    pin.duty_u16(duty)  # Set PWM duty cycle


# Main loop to continuously move the servo

while True:

# Sweep the servo from 0 to 180 degrees

for angle in range(180):

servo_write(servo, angle)
time.sleep_ms(20) # Short delay for smooth movement

# Sweep the servo back from 180 to 0 degrees

for angle in range(180, -1, -1):

servo_write(servo, angle): time.sleep_ms(20) # Short delay for smooth movement

コード解析

モジュールのインポートとサーボの初期化:

machine モジュールはサーボを制御するためのPWM機能にアクセスするために重要であり、 time は遅延を実装するために使用されます。サーボはRaspberry Pi Pico Wのピン16に初期化され、その周波数はサーボ制御に一般的な50Hzに設定されます。
```
import machine
import time
servo = machine.PWM(machine.Pin(16))
servo.freq(50)
```
マッピングとサーボ制御の関数:

interval_mapping 関数は、希望するサーボ角度をPWMパルス幅に変換します。 servo_write 関数はこのパルス幅をデューティサイクルに変換し、サーボの位置を設定します。これらの関数は、角度位置を適切なPWM信号に変換するための中心的な役割を果たします。

サーボのワークパルスについての情報は Work Pulse を参照してください。
```
def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

def servo_write(pin, angle):
    pulse_width = interval_mapping(angle, 0, 180, 0.5, 2.5)
    duty = int(interval_mapping(pulse_width, 0, 20, 0, 65535))
    pin.duty_u16(duty)
```
連続的な動きのためのメインループ:

メインループでは、サーボを0度から180度までスイープし、再び戻す制御を行います。これは角度の範囲をループし、各角度に対して servo_write を呼び出し、スムーズな動きのために短い遅延を設定することで実現します。
```
while True:
    for angle in range(180):
        servo_write(servo, angle)
        time.sleep_ms(20)
    for angle in range(180, -1, -1):
        servo_write(servo, angle)
        time.sleep_ms(20)
```