.. note:: こんにちは、SunFounderのRaspberry Pi & Arduino & ESP32愛好家コミュニティへようこそ！Facebook上でRaspberry Pi、Arduino、ESP32についてもっと深く掘り下げ、他の愛好家と交流しましょう。 **参加する理由は？** - **エキスパートサポート**：コミュニティやチームの助けを借りて、販売後の問題や技術的な課題を解決します。 - **学び＆共有**：ヒントやチュートリアルを交換してスキルを向上させましょう。 - **独占的なプレビュー**：新製品の発表や先行プレビューに早期アクセスしましょう。 - **特別割引**：最新製品の独占割引をお楽しみください。 - **祭りのプロモーションとギフト**：ギフトや祝日のプロモーションに参加しましょう。 👉 私たちと一緒に探索し、創造する準備はできていますか？[|link_sf_facebook|]をクリックして今すぐ参加しましょう！ 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 ---------- .. image:: media/list_1.3.2.png 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。 .. image:: media/image121.png 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。 .. image:: media/image122.png 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。 .. image:: media/image123.jpeg 回路図 ----------------- .. image:: img/image337.png 実験手順 ----------------------- ステップ1： 回路を作る。 .. image:: img/image125.png :width: 800 C言語ユーザー向け ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ステップ2： コードのフォルダーに入る。 .. raw:: html .. code-block:: 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。 .. raw:: html .. code-block:: gcc 1.3.2_Servo.c -lwiringPi ステップ4： EXEファイルを実行する。 .. raw:: html .. code-block:: 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** .. code-block:: c #include #include #include #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** .. code-block:: c 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。 .. code-block:: c 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。 .. code-block:: c 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。 .. code-block:: 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。 Python言語ユーザー向け ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ステップ2： コードのフォルダーに入る。 .. raw:: html .. code-block:: cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/ ステップ3： EXEファイルを実行する。 .. raw:: html .. code-block:: sudo python3 1.3.2_Servo.py 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** .. note:: 以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** できます。 ただし、その前に、 ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python`` のようなソースコードパスに移動する必要があります。 .. raw:: html .. code-block:: python import RPi.GPIO as GPIO import time SERVO_MIN_PULSE = 500 SERVO_MAX_PULSE = 2500 ServoPin = 18 def map(value, inMin, inMax, outMin, outMax): return (outMax - outMin) * (value - inMin) / (inMax - inMin) + outMin def setup(): global p GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Numbers GPIOs by BCM GPIO.setup(ServoPin, GPIO.OUT) # Set ServoPin's mode is output GPIO.output(ServoPin, GPIO.LOW) # Set ServoPin to low p = GPIO.PWM(ServoPin, 50) # set Frequecy to 50Hz p.start(0) # Duty Cycle = 0 def setAngle(angle): # make the servo rotate to specific angle (0-180 degrees) angle = max(0, min(180, angle)) pulse_width = map(angle, 0, 180, SERVO_MIN_PULSE, SERVO_MAX_PULSE) pwm = map(pulse_width, 0, 20000, 0, 100) p.ChangeDutyCycle(pwm)#map the angle to duty cycle and output it def loop(): while True: for i in range(0, 181, 5): #make servo rotate from 0 to 180 deg setAngle(i) # Write to servo time.sleep(0.002) time.sleep(1) for i in range(180, -1, -5): #make servo rotate from 180 to 0 deg setAngle(i) time.sleep(0.001) time.sleep(1) def destroy(): p.stop() GPIO.cleanup() if __name__ == '__main__': #Program start from here setup() try: loop() except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the program destroy() will be executed. destroy() **コードの説明** .. code-block:: python p = GPIO.PWM(ServoPin, 50) # set Frequecy to 50Hz p.start(0) # Duty Cycle = 0 ``servoPin`` をPWMピンに設定し、次に周波数を50hzに、周期を20msに設定する。 ``p.start(0)`` : PWM関数を実行し、初期値を0に設定する。 .. code-block:: python def setAngle(angle): # make the servo rotate to specific angle (0-180 degrees) angle = max(0, min(180, angle)) pulse_width = map(angle, 0, 180, SERVO_MIN_PULSE, SERVO_MAX_PULSE) pwm = map(pulse_width, 0, 20000, 0, 100) p.ChangeDutyCycle(pwm)#map the angle to duty cycle and output it 関数 ``setAngle()`` を作成して、0〜180の範囲の角度をサーボに書き込む。 .. code-block:: python angle = max(0, min(180, angle)) このコードは角度を0〜180°の範囲に制限するために使用される。 ``min()`` 関数は入力値の最小値を返す。角度が180以下の場合、180を返す。そうではない場合、角度を返す。 ``max()`` メソッドは、反復可能または最大の2つ以上のパラメーターで最大要素を返す。角度が0以上の場合は0を返し、そうでない場合は角度を返す。 .. code-block:: python pulse_width = map(angle, 0, 180, SERVO_MIN_PULSE, SERVO_MAX_PULSE) pwm = map(pulse_width, 0, 20000, 0, 100) p.ChangeDutyCycle(pwm) 0〜180°の範囲をサーボにレンダリングすると、サーボのパルス幅は0.5ms（500us）〜2.5ms（2500us）に設定される。 PWMの周期は20ms（20000us）であるため、PWMのデューティサイクルは（500/20000）％-（2500/20000）％であり、0〜180の範囲は2.5〜12.5にマッピングされる。 現象画像 ------------------ .. image:: media/image126.jpeg