2020年12月 5日

--gpiozero

gpiozeroライブラリ入門⑫import Servo

　前回まではDCブラシありモータを駆動するHブリッジICを使いました。ここでは、ラジコンや小さなロボットに使われるサーボ・モータのクラスServoを利用します。産業用機器の位置決めなどに用いられるモータもサーボ・モータと呼ばれますが、異なるジャンルです。

　サーボ・モータはPWM信号を使います。HブリッジでもPWM信号を使いましたが、中身はまったく異なります。サーボ・モータのPWMは周期が業界でほぼ決まっており、回転角度（軸に取り付けられたホーンの動き）はHighのパルス幅で決定されます。Hブリッジのようにデューティ比で回転数を制御するのではありません。

●クラスServo

class gpiozero.Servo(pin, *, initial_value=0, min_pulse_width=1/1000, max_pulse_width=2/1000, frame_width=20/1000, pin_factory=None)

　CompositeDeviceを拡張し、GPIOピンに接続されたPWM制御のサーボ・モータを使う。3本のケーブルは次の接続をする。

電源（バッテリ・パックや5Vピンなど）をサーボの電源ケーブル（通常は赤色）に
サーボのアース・ケーブル（通常は黒または茶色）をバッテリ・パックのマイナスまたはGNDピンに
最後のケーブル（通常は白またはオレンジ色）を、サーボの制御に使用するGPIOピンに

パラメータ；
　pin (int or str) – サーボが接続されているGPIOピン。有効なピン番号、ピン番号を参照。これがNoneの場合、GPIODeviceErrorが発生する。
　initial_value (float) – 0（デフォルト）の場合、デバイスの中間点が最初に設定される。 -1から1までの値は、初期位置として指定できる。 Noneは、制御されていないサーボを開始することを意味する（値を参照）。
　min_pulse_width (float) – サーボの最小位置に対応するパルス幅。デフォルトは1ms。
　max_pulse_width (float) – サーボの最大位置に対応するパルス幅。デフォルトは2ms.
　frame_width (float) – 秒単位で測定されたサーボ制御パルス間の時間の長さ。デフォルトは20msであり、これはサーボの一般的な値。
　pin_factory (Factory or None) – APIの解説を読む。

detach()

　サーボの制御を一時的に無効にする。これは、値を「なし」に設定することと同じ。

max()

　サーボを最大位置に設定する。

mid()

　サーボを中点位置に設定する。

min()

　サーボを最小位置に設定する。

frame_width

　制御パルス間の時間。単位は秒。

is_active

　複合デバイスは、その構成デバイスのいずれかに「真の」値がある場合、「アクティブ」と見なされる。

max_pulse_width

　サーボの最大位置に対応する制御パルス幅（単位は秒）。

min_pulse_width

　サーボの最小位置に対応する制御パルス幅。（単位は秒）。

pulse_width

　サーボを制御する現在のパルス幅を返す。

value

　サーボの位置を-1（最小位置）から1（最大位置）までの値で表す。これは、サーボが現在「制御されていない」こと、つまり制御信号が送信されていないことを示す特別な値Noneにもできる。通常、これはサーボの位置は変更されないままだが、手動で移動できることを意味する。

●接続

　GPIO17に信号を出しています。使用したモータは、電源は3.3V、5Vのどちらでも動きました。

●プログラム

　min、mid、maxの三か所にホーンを動かします。すこしプルプルと震えているのが気になります。


from gpiozero import Servo
from time import sleep,time

motor = Servo(17)

while 1:
    motor.min()
    sleep(1)
    motor.mid()
    sleep(1)
    motor.max()
    sleep(1)
    motor.mid()
    sleep(1)

　つなぐサーボ・モータを増やしていきました。4台です。問題なく動きました。最大接続数は不明です。


from gpiozero import Servo
from time import sleep

motor = Servo(17)
motor1 = Servo(27)
motor2 = Servo(21)
motor3 = Servo(20)
while 1:
    motor.min()
    motor1.min()
    motor2.min()
    motor3.min()
    sleep(1)
    motor.mid()
    motor1.mid()
    motor2.mid()
    motor3.mid()
    sleep(1)
    motor.max()
    motor1.max()
    motor2.max()
    motor3.max()
    sleep(1)
    motor.mid()
    motor1.mid()
    motor2.mid()
    motor3.mid()
    sleep(1)

●波形

　周期の実測値は20msです。

　min()、mid()、max()の周期です。それぞれ1.05ms、1.65ms、2.1msでした。

　いずれも、業界の標準に近い値です。