【Raspberry pi】サーボモータをPWM制御する

Raspberry pi 3 model Bを使って、マイクロサーボモータ「SG90」を制御します。

配線

上のように配線してください。
サーボモータからは3本線が出ていますが、各線の役割は以下の通りです。

コード色	役割
黒線	GND（0V）
赤線	電源+（5V）
オレンジ（黄色）	信号線

よって上のような配線になるのですが、上の配線はあくまでサーボモータを回すのに必要な電流量がRaspberryPiが供給できる電流量を上回らない時だけのものです。
今回はマイクロサーボを使っておりラズパイ側の電源でも十分電気を供給できますが、サーボは大きくなると数A食うものもあり、データシートを見て絶対最大定格を確認することをお勧めします。

プログラム

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

gp_out = 4
GPIO.setup(gp_out, GPIO.OUT)

servo = GPIO.PWM(gp_out, 50)
servo.start(0)

for i in range(3):
    servo.ChangeDutyCycle(2.5)
    time.sleep(0.5)

    servo.ChangeDutyCycle(7.25)
    time.sleep(0.5)

    servo.ChangeDutyCycle(12)
    time.sleep(0.5)

    servo.ChangeDutyCycle(7.25)
    time.sleep(0.5)

servo.stop()
GPIO.cleanup()

実行結果

上のプログラムを実行すると、このようにサーボモータが回転します。

　

解説

PWM出力のプログラムの書き方については、こちら（↓）の記事で結構書いたので、

今からはサーボモータにも関係あることについて書いていきます。

まず、サーボのPWM制御の規格は、このように図示するができます。

そしてPWM制御において「デューティ比」という考え方があります。「デューティ比」とは、PWMパルスの中でのONの時間とOFFの時間の長さの比です。ONの時間の割合が多いほど平均的な電圧は高くなり、OFFの時間が長いと平均電圧は低くなります。

サーボモータは、この「デューティ比」を使って回転角を制御しています。

SG-90のデータシート（http://www.ee.ic.ac.uk/pcheung/teaching/de1_ee/stores/sg90_datasheet.pdf）を読むと、

1. PWMの周期は50Hzが良い。
2. パルスが1.5msの時、サーボは中央に回転
3. パルスが2msの時、サーボは中央から右回転90°の位置に回転
4. パルスが1msの時、サーボは中央から左回転90°に回転

と書かれていました。

これをもとに、デューティー比の数値を決めると、↑のプログラムのようになります。

PWMの出力方法については、こちらの記事をご覧ください。
shizenkarasuzon.hatenablog.com