サーボモータの制御方法 dsPIC入門講座03

開発環境

基盤

• SPPBoard(dsPIC30F3014使用)

コンパイラ

• C30

はじめに

今回はSPPBoardを用いてサーボモータ(S3003)を制御する方法を解説します。

S3003はRCサーボなので角度指定にはPWM制御を必要とします。

つまり、dsPIC入門講座02で解説したOutPutCompare(OC)モジュールを使えばよいのです。

しかし、SPPBoardに採用したdsPIC30F3014にはOC端子が二つしかありません。

OC端子

車輪ロボット等を駆動させることを考えると最低二つのモータをそれぞれOC端子に割り当てることになりそうです。

その状態でサーボモータも同時に制御したい場合にはどうすればよいでしょうか?

ここでは、I/Oピンとタイマを組み合わせてPWM信号を生成することで解決する手法について解説します。

使用する端子

サーボモータの仕様書から必要な情報を読み取ろう

サーボのスペック表

仕様書を入手

タイマの割り込み周期

S3003のパルス幅は0.5 ~ 2.3msです。

よって1.8msの間で0deg ~ 180deg動くことがわかります。

(2.3 - 0.5) / 180 = 0.01ms で1deg動く

きりが良いので、0.01msをタイマの割り込み周期にします。

(注) S3003には180deg以上回転するので実際のパルス幅で測定すると0.55 ~ 2.35ms付近がちょうど0deg ~ 180degの範囲になっていました。

角度制御用の信号

認識する周期幅が6 ~ 25msの範囲なので20msくらいの周期幅でHigh, Lowを切り替えます。

タイマの割り込み周期が0.01msなので2000カウントで20msとなります。

60degに制御する場合

0.01ms x 60 = 0.6ms
0.55msで0degなので
0.6ms + 0.55ms = 1.15ms

タイマは0.01ms毎の割り込みなので

High: 115カウント
Low : 1885カウント

とする周期をサーボモータに送ることで60degに制御することができます。

0degに制御する場合

High: 55カウント
Low : 1945カウント

180degに制御する場合

High: 255カウント
Low : 1745カウント

タイマの割り込み周期を0.01msにしたのは1deg動かすために変化させるHighのカウント数を1にするためです。

サーボモータを動かしてみよう

角度指定用の関数

void servo(int angle){
    angle += 145; //90 + 55
    ServoTargetValue = angle
}

• angle += 145

  角度の座標系を0 ~ 180degから、中心を0degとした-90 ~ 90degに変更

• ServoTargetValue

  タイマ1の方でHigh側のカウント上限に使用するグローバル変数

初期化関数

void ServoInitFunc(void){
    servo(0);
    ConfigIntTimer1(T1_INT_PRIOR_1 & T1_INT_ON);
    OpenTimer1(T1_ON & T1_GATE_OFF & T1_PS_1_1 & T1_SYNC_EXT_OFF & T1_SOURCE_INT, 200-1);
}

• OpenTimer1(...)

  4/80MHz x 1 x 200 = 0.01msec

  タイマの割り込み周期を0.01msecに設定

タイマ関数

void _ISR _T1Interrupt(void){
    IFS0bits.T1IF = 0;
    TimeCount++;

    if(TimeCount < ServoTargetValue){
        SERVO = 1;
    }else if(TimeCount <= 2000){
        TimeCount = 0;
    }
}

サーボモータの信号端子にPWM信号を出力します。

タイマ資源が余っているとき限定ですがこの方法を使用することでどのI/OピンからでもPWM信号を出力できますので試してみてください。

以上でタイマを使ったサーボモータの制御についての解説を終わります。