Plus電子デバイス・電子工作用語集モータドライバ博士のQ&A読者よりいただいたお問い合わせを元に、ロボット製作者、エンジニアのみなさんに役に立つ技術解説を発信していきます。Plus電子デバイス・電子工作用語集モータドライバ博士のQ&A読者よりいただいたお問い合わせを元に、ロボット製作者、エンジニアのみなさんに役に立つ技術解説を発信していきます。ステッピングモーターの基本(前編)〜Arduinoでパーツやセンサーを使ってみよう今回は、またArduinoでパーツやセンサーを使ってみようシリーズです。今回取り上げるのはロボットアームや走行型ロボットのタイヤの回転制御部分などでよく利用されているステッピングモーターを使ってみます。ステッピングモーターを使うことでどんな世界が広がるでしょうか。ステッピングモーターの性質を学んで動かしながら、ロボットアームや走行の制御以外にどんなものを作るのに向いているのか探ってみたいと思います。ステッピングモーターステッピングモーターは、これまで取り上げたサーボモーターや通常のモーターとは違い、電力信号をモーターに送ることで、回転を綿密に制御できるモーターです。簡単にそれぞれのモーターの特徴を分けると、モーター:電力をかけるとひたすら回るサーボモーター:信号に応じて0度からN度の範囲で回転するステッピングモーター:信号に応じてモーターを制限なく制御できるという感じです。motor)は、パルス電力に同期して動作する同期電動機である。motor)とも言われる。簡単な回路構成で、正確な位置決め制御を実現できるので、装置の位置決めを行なう場合などによく使われる。この「パルス」という電力信号が今回ステッピングモーターを動かすための鍵となります。ステッピングモーターを動かすためのパルスとは?パルスというキーワードは、電子回路に限らず何かしら聞いたことのある人が多いかと思います。このパルスは、電子回路の分野では、一定の間隔を持った矩形波(くけいは)≒電力オンオフや強弱による波のことを示します。Modulation)と言い、電子回路ではモーターなどを使う場合によく出てくるキーワードになります。このPWM信号、Arduinoでよく使う、analogWriteの関数が、PWM信号を出力しているのです。PWM信号analogWrite()は、これまでの連載でやっているようにLEDなどの明るさを制御するために使っていますね。UNOの各ピンの出力電圧値の最大は5Vですが、analogWrite(ピン番号,出力値)で指定された出力値(0〜255)は、実際には5Vを256分割した電圧が出力されているのではなく、Arduinoのパルス周期の中で、5Vの出力している時間と、0Vでオフになっている時間の平均をとることで、擬似的にアナログ電圧の出力を実現しています。このようにPWMは知らず知らずのうちにArduinoで利用しています。※上記を踏まえてanalogWrite(PIN,128)を例にした場合、2.5VがPINから出力されているのではなく、1周期の中で半分の時間が0V、残り半分が5V出力して平均をとると2.5Vになるようになっています。ステッピングモータードライバキットL6470ステッピングモーターの制御では、このPWMを使うことで実現できますが、Arduinoからそのままステッピングモーターに信号を送ってモーターを制御することは難しいです。L6470というモータードライバキットを利用します。部品一式このドライバキット一式は、部品のいくつかを基板にハンダ付けする必要があります。付属のマニュアルに従えば難しくはないはずです。ハンダ付けが完了したらArduinoとステッピングモーター、ドライバキットを接続していきます。1.5AのACアダプターを接続しました。ステッピングモーター回路ステッピングモーターを動かしてみるArduinoとステッピングモーター、ドライバキットの接続が完了したらプログラムを用意します。PWM信号をArduinoでそのまま書くのは大変なので、ArduinoでL6470を手軽に制御できるプログラムが公開されていますので、今回はそれを利用してみます。北の国から電子工作(仮)プログラムの赤色部分が、ステッピングモーターを実際に動かす命令部分です。今回紹介しているサンプルプログラムでは、Arduinoのプログラムにタブで別のファイルにコマンド一式の関数が書かれていますので、別のファイルでプログラムを作成する場合は、このコマンド用ファイルも忘れずに加えてください。L6470_getparam_speed(),HEX);}まとめ今回ステッピングモーターを動かすことができました。次回はこのステッピングモーターを使って、デバイスを作成してみたいと思います。赤川シホロ電子工作や新しいデバイスをこよなく愛するエンジニア。日常生活のちょっとしたことを電子工作で作って試して、おもしろく過ごしたいと日々考えています。