Raspberry Pi 4とubuntu、ROS2の組み合わせで遊んでみようとAmazonでPWM Servo Motor Driverを購入しました。

Servo Driver HAT仕様

仕様


電源	6V～12V(VIN端子)
サーボ電圧	5V
ロジック電圧	3.3V
ドライバー	PCA9685
制御 I/F	I2C
寸法	65.0mmx36.0mm
取付穴サイズ	3.0mm

PIN仕様

白枠で囲んだところ

PIN 色
黒	GND(サーボモータの茶色と接続)
赤	5V VCC
黄	PWMの信号線

モータ

茶色の線をGNDに接続

こちらは茶色がなくて黒をGNDに接続

I2Cを有効にする

ubuntuなのでraspi-configが使えないので、/boot/firmware/config.txtを直接書き換えます。

/dev/firmware/config.txtの末尾に以下を追記。

/boot/firmware/config.txt

dtparam=i2c_arm=on

/etc/modulesの末尾に以下を追記。

i2c-dev
i2c-bcm2708

再起動

$ sudo reboot

再起動後にi2cが有効になっているか確認

$ dmesg | grep i2c
[    2.824095] i2c /dev entries driver
$ lsmod | grep i2c
i2c_bcm2708            20480  0

ツールをインストール

$ sudo apt install i2c-tools
$ sudo apt install python3-smbus

i2cが有効かどうかの確認

$ sudo i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: 70 -- -- -- -- -- -- --

PythonからPCA9685を使えるようにする。

Adafruit Python PCA9685からライブラリとサンプルを取得

pipがインストールされていなかったので、先にpipをインストール

$ sudo apt install python-pip python3-pip

次にPCA9685用のライブラリをインストール

$ sudo pip install adafruit-pca9685

Adafruit Library Reference

FS90Rを使用したの場合

今回はFS90Rを0番に繋いで以下のようなサンプルを動作させてみたところ、モーターがon→offした。

sample.py

#!/usr/bin/python

import Adafruit_PCA9685
import time

pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685()

pwm.set_pwm_freq(60)

pwm.set_pwm(0, 0, 1)

time.sleep(1)

pwm.set_pwm(0, 0, 0)

set_pwmの最初に引数は何番目に接続しているかで、2,3番目はもう少し勉強しないと…。

SG92Rを使用する場合

PCA9685は、パルス150～650が角度0～180に対応しているので以下の式を使用してパルスを出す。

pulse = ( 650 - 150 ) / 180 * 角度 + 150

sample.py

#!/usr/bin/python

import Adafruit_PCA9685
import time

pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685()
pwm.set_pwm_freq(60)
# 180度
pwm.set_pwm(0, 0, 650)
time.sleep(1)
# 90度
pwm.set_pwm(0, 0, 400)
time.sleep(1)
# 0度
pwm.set_pwm(0, 0, 150)

FS90R(追記)

360度サーボモータは、角度を90を基準に0～180の間で変化させることで、回転方向やスピードをコントロールするらしいので、以下のようなサンプルを作ってみました。

sample.py

#!/usr/bin/python

import Adafruit_PCA9685
import time

pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685()
pwm.set_pwm_freq(60)
# 180度
pwm.set_pwm(0, 0, 650)
time.sleep(1)
# 0度
pwm.set_pwm(0, 0, 150)
time.sleep(1)
# 90度
pwm.set_pwm(0, 0, 400)

を実行してみたら、0度と180度では、同じ速度で逆回転になりました。
でも、90度だと思っていた400では停止しなかった...。
でも372～382くらいだと止まるんだよなー。

もういっこ買ってきて試したら375では止まらなくて380で止まった。
個体差？
パルスは、130～630の間で380くらいで停止が良い感じかなぁ。

秋月のPCA9685の基板の取説にはパルス150～600になっていた。これだと375はちょうど真ん中の値なんだよなー。
http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-PCA9685.pdf

FS90Rとmicro:bit

micro:bitのサーボドライバを使って以下のようなサンプルを動作させたところ90度で止まらなかったので、やっぱりずれていそう。

sample.js

input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    kitronik_i2c_16_servo.servoWrite(kitronik_i2c_16_servo.Servos.Servo1, 0)
})
input.onButtonPressed(Button.AB, function () {
    kitronik_i2c_16_servo.servoWrite(kitronik_i2c_16_servo.Servos.Servo1, 90)
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    kitronik_i2c_16_servo.servoWrite(kitronik_i2c_16_servo.Servos.Servo1, 180)
})