サーボモーターを制御する

　ラズパイピコを使って、サーボモーター（SG92R）を制御する方法について説明します。制御には、PWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）という制御方法を使います。

SG92Rについて
PWM制御について
配線とソースコード

SG92Rについて

　SG92Rは500円程度の安価なマイクロサーボモーターです。
　サーボというのは「言いつけどおりに忠実に働く」という意味で、仕組みに関わらず回転位置や回転速度などを制御できればサーボモーターと呼ばれます。サーボモーターには通常、回転検出器とコントローラーが内蔵されていて、回転位置を検出しズレがある場合は正しい位置に補正します。
　SG92Rの主な仕様は下記の通りです。動作電圧が約5Vなので、ラズパイピコのVBUS（40番のピン）から電源を取ります。VBUSからはマイクロUSBから供給される5V電源が取れます。

PWMサイクル：20mS
制御パルス：0.5ms~2.4ms
制御角：±約90°(180°)
トルク：2.5kgf・cm
動作速度：0.1秒/60度
動作電圧：4.8V

PWM制御について

　PWMというのは周期的なパルス信号を出力して、その周波数やパルスの長さを情報として伝える制御方法です。パルスの長さはデューティー比として指定します。

　SG92RではPWMサイクル(周期)が20msなので周波数は50Hzとなります。制御パルスは0.5msから2.4msで指定しますので、デューティー比としては0.5／20×100から2.4／20×100の範囲で指定することになります。
　ラズパイピコでは指定したGPIOピンからPWM信号を出力することができます。

配線とソースコード

　配線は下記の通りです。オレンジ色の配線は電源で、VBUSから取っています。黄色の配線は制御線で、どのGPIOピンでも良いです。抵抗には1kΩのものを使っています。茶色の配線はGNDです。

　ソースコードは下記の通りです。

from machine import Pin, PWM
import time

freq = 50 #20ms = 50Hz
duty_offset = 0.5 / 20 #制御パルスが0.5~2.4msのため、オフセットを設定 
duty_coef = (2.4 - 0.5) / 20 / 180 #角度をデューティ比に変換する係数
servo = PWM(Pin(28))

#角度を受け取ってサーボモータを回転させる関数
def set_angle(angle):
    degree = angle + 90
    duty = int((duty_offset + duty_coef * degree) * 65535)
    servo.freq(freq)
    servo.duty_u16(duty)

#45度に回転し1秒停止
set_angle(45)
time.sleep(1)

#-45度に回転し1秒停止
set_angle(-45)
time.sleep(1)

#PWM出力を無効化
servo.deinit()

　配線してプログラムを走らせてみると、サーボモーターが45度、-45度と動くかと思います。他のセンサーやプログラムと組み合わせれば、ちょっとした玩具などが作れそうですね。