【C】Edisonでラジコンサーボを動かす

表示ができたら，次は駆動だ．

サーボモータの制御

サーボモータとは

サーボモータとは，ミニ四駆で使われているような，電源を入れたら回りっぱなしのモータに角度を制御するユニットが付属していて，外部からの信号を入力して回転角度を任意に設定できるモータのことです．出力できる角度や角速度，トルクなどは，それぞれのモータによって異なります．
古典的なラジコンサーボモータは，回転角度をアナログな電圧で入力していたのですが，近年は，PWM（Pulse Width Modulation）信号と言う，周期的なパルス信号で入力する方式が一般的です．さらに最近は，角度をUARTやSPIで入力できるサーボモータも増えてきたのですが，今回は，一番対応しているサーボモータの種類が多い，PWMを使用する方式でやってみます．

ラジコンサーボモータの制御信号

ラジコンサーボモータに角度を入力する信号は，厳密に規格が決まっているわけではないため，実はメーカーごとに違います．今回は，50[Hz]で1.5±0.5[ms]で制御するサーボモータを対象にします．
このラジコンサーボモータは，1.5[ms]の間 H ，18.5[ms]の間 L の信号を連続して受け取ったときに，可動角のちょうど中心の角度を保持します．1.0[ms]と2.0[ms]の信号を受け取ったときは，可動角の限界の角度を保持します．

回路

ラジコンサーボモータをEdisonから制御するときに，一番問題となるのが，信号の電圧レベルです．だいたいのラジコンサーボモータは，3.3[V]程度の電圧レベルでも十分，H信号とL信号を見分けてくれるのですが，Edisonの標準信号電圧レベルの1.8[V]だと，さすがにキツい．
そこで，電圧レベル変換ICを使用して，電圧レベルを変換します．

74VHC125というレベル変換ICを利用します．このICは，1.5[V]の入力レベルでHと判断し，後段に変換後の電圧を出力します．上の図のように，125の2番ピンにEdisonからの信号(J18-7)を接続し，3番ピンをサーボモータの入力ピンに接続してください．1番ピンは，このICのEnable端子なので，GND(J19-3)につないでください，また，125に電源を供給するため，14番ピンには3.3[V](J20-2)を，7番ピンにはGND(J19-3)をつないでください．

プログラム

servo.c

#include <stdio.h>
#include <mraa.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    mraa_init();

    mraa_pwm_context pwm;
    pwm = mraa_pwm_init(20);
    mraa_pwm_period_us(pwm, 20*1000);   // 20[ms]
    mraa_pwm_enable(pwm, 1);

    int i;
    const int STEP = 20;
    for(i=0;i<STEP;i++){
        mraa_pwm_write(pwm, 1.0/15.0+1.0/15.0/STEP*i);
        usleep(200*1000);   // 0.2[s]

        float out = mraa_pwm_read(pwm);
        fprintf(stdout, "PWM0 : %f\n", out);
    }

    mraa_pwm_enable(pwm, 0);

    mraa_deinit();

    return ret;
}

実験結果

クリックすると，動画に飛びます．

まとめ

• ラジコンサーボモータはPWM信号でコントロールできる．
• Edisonからサーボモータに信号を伝えるには，途中で電圧のレベル変換をする必要がある．
• EdisonからのPWMは，MRAAライブラリから簡単にできる．