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PCA9685モジュールとArduino V3スケッチを使用して32個のサーボモーターを制御する #1：すべてのサーボを一緒に

Video thumbnail for Controlling 32 Servo Using PCA9685 and Arduino: V3 - RJT249
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PCA9685モジュールとArduino V3スケッチを使用して32個のサーボモーターを制御する #1：すべてのサーボを一緒に

このチュートリアルでは、Arduinoに接続された2つのPCA9685 PWMドライバーモジュールを使用して、32台のサーボモーターを制御する方法を学びます。PCA9685は、I2C通信を介して複数のサーボを簡単に制御できる多機能モジュールです。このプロジェクトの終わりまでには、シンプルな設定で32台のサーボを一斉に動かすことができるようになります。

PCA9685 module-0

すべてのサーボを同時にオンまたはオフにできるプッシュボタンも実装します。この機能は制御のさらなる層を追加し、プロジェクトをよりインタラクティブにします。セットアップとコードの視覚的理解のために、付随するビデオ（ビデオは00:00にあります）を必ずチェックしてください。

ハードウェアの説明

このプロジェクトの主要なコンポーネントはPCA9685モジュールで、16チャンネルのPWM信号を提供します。このモジュールはI2C通信を使用し、SDAおよびSCLピンがデータ送信を処理します。各PCA9685は最大16個のサーボを制御できますが、2つのモジュールをカスケード接続することで、同時に32個のサーボを制御できます。

Arduinoはコントローラーとして機能し、PCA9685モジュールにコマンドを送ります。各サーボモーターはPCA9685の出力ピンの1つに接続され、位置を正確に制御できるようになります。サーボはかなりの電流を引き込む可能性があるため、適切な外部電源が重要です。

データシートの詳細

メーカー アダフルーツ
部品番号 PCA9685
論理/入出力電圧 3.3 Vから5.5 V
供給電圧 5V（サーボ用外部）
出力電流（チャネルごと） 約20 mA
ピーク電流（チャネルごと） 約25 mA
PWM周波数ガイダンス 40 Hzから1000 Hz
入力論理しきい値 0.3 V（低）、0.7 V（高）
電圧降下 / RDS(on)/ 飽和度 約0.5 V
熱的限界 動作温度：-40°Cから+85°C
パッケージ 16ピン TSSOP
ノート / バリアント 複数のボードを連結して拡張した制御が可能です。

  • サーボがストールしないように適切な電源を確保してください。
  • サーボ用に外部電源を使用してください。Arduinoは十分な電流を供給できません。
  • PCA9685のグラウンドをArduinoのグラウンドに接続します。
  • OEピンを接地してモジュールを有効にしてください。
  • 各モジュールのI2Cアドレスに注意してください。最初のモジュールのデフォルトは0x40、2番目のモジュールのデフォルトは0x41です。

配線指示

Arduino wiring for PCA9685 to control 32 servo motor

PCA9685モジュールとサーボを配線するには、まず電源とグラウンドを接続します。PCA9685のVCCピンをArduinoの5Vピンに接続し、グラウンドピンをArduinoのGNDに接続します。サーボの電源には、PCA9685のV+ピンに接続された外部電源を使用します。

次に、PCA9685モジュールのSDAおよびSCLピンをそれぞれArduinoのA4およびA5ピンに接続します。複数のPCA9685モジュールを使用する場合は、デイジーチェーンで接続します。出力を有効にするために、OEピンをグラウンドに接続していることを確認してください。最後に、それぞれのサーボの信号線をPCA9685のそれぞれのPWM出力ピンに接続します（最初のモジュールは0-15、2番目のモジュールは16-31）。

PCA9685ボードを二つ接続する

上の画像に示されているように、基板2のピンをはんだ付けする必要があり、基板1とは異なる必要があります。この方法で異なるi2Cアドレスを持つことができ、基板を制御することができます。

コード例とウォークスルー

PCA9685モジュールを初期化するコードのセットアップ部分を見てみましょう。ここでは、各ボードのアドレスを定義します。

Adafruit_PWMServoDriver board1 = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);
Adafruit_PWMServoDriver board2 = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);

この抜粋では、両方のボード用にPCA9685ドライバーのインスタンスを作成し、それぞれのI2Cアドレスを指定します。この設定は、私たちのArduinoが両方のモジュールと通信できることを保証するために重要です。

ザsetup()関数はボードを初期化し、PWM周波数を設定します。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  board1.begin();
  board2.begin();  
  board1.setPWMFreq(60);  // Analog servos run at ~60 Hz updates
  board2.setPWMFreq(60);
}

ここでは、シリアル通信を開始し、両方のボードを60 Hzの周波数で動作するように設定します。これはほとんどのサーボに標準的なものです。これにより、サーボを制御する際にスムーズな動作が保証されます。

次に、制御論理を見てみましょう。loop()関数:

for(int angle = 0; angle < 181; angle += 10) {
  for(int i = 0; i < 16; i++) {      
    board1.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle));
    board2.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle));
  }
}

このループは、角度を0度から180度まで10度刻みで増加させます。各角度に対して、両方のボード上のすべてのサーボにPWM信号を設定し、サーボが0度から180度まで一斉に動き、再び戻ることを可能にします。angleToPulse()関数は角度をサーボ用の対応するパルス幅に変換します。

デモンストレーション / 期待できること

すべてが配線され、コードがアップロードされると、32個のサーボが一緒に動き、角度をスムーズに移動するのが見えるはずです。プッシュボタンを押すと、すべてのサーボの状態がオンとオフの間で切り替わります（動画の00:00で）。極性が逆になっていないかに注意し、サーボが供給される電流に対して定格であることを確認して、過熱を避けてください。

ビデオのタイムスタンプ

  • 00:00 スタート
  • 01:18 イントロダクション
  • 04:30 モジュールの準備中
  • 07:56 配線の説明
  • 10:25 電力要件
  • 11:33 コードの説明
  • 19:54 コード2の説明（各ボードに8つのサーボが一緒に）
  • 20:40 デモンストレーション 8 サーボ制御の連携
  • 21:55 デモンストレーション すべての32サーボが一緒に動く
  • 22:28 プッシュボタンのコードが説明されています
  • 24:43 プッシュボタンの配線の説明
  • 25:12 プッシュボタンスイッチの使用デモンストレーション

画像

PCA9685 module-0
PCA9685 module-0
PCA9685 module-1
PCA9685 module-1
PCA9685 module-2
PCA9685 module-2
PCA9685 module-3
PCA9685 module-3
PCA9685 module
PCA9685 module
Arduino wiring for PCA9685 to control 32 servo motor
Arduino wiring for PCA9685 to control 32 servo motor
Connecting two PCA9685 board
Connecting two PCA9685 board

このチュートリアルはの一部です: PCA9685で16または32個のサーボモーターを制御する

コードが表示されない場合は、このページを英語でご覧ください。ご不便をおかけして申し訳ありません。
877-new- PCA9685 Video V3, Arduino Code-1 : Using 2 PCA9685 boards and Controlling 32 servo motors
言語: C++
/*
 * Original source: https://github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Driver-Library
 * 
 * This is the Arduino code to use two PCA6985 boards and control 32 servo motor
 * 
 * This is V3 Video on PCA9685: https://youtu.be/6P21wG7N6t4
 *  get this code and wiring from for this video:  http://robojax.com/RJT249
to learn better: watch the video for details (V1) and demo http://youtu.be/y8X9X10Tn1k

   
 * Written/updated by Ahmad Shamshiri for Robojax Video channel www.Robojax.com
 * Date: Dec 15, 2019, in Ajax, Ontario, Canada

 * Watch video for this code: 
 * 
 * Related Videos
V5 video of PCA9685 32 Servo with ESP32 with WiFi https://youtu.be/bvqfv-FrrLM
V4 video of PCA9685 32 Servo with ESP32 (no WiFi): https://youtu.be/JFdXB8Za5Os
V3 video of PCA9685 how to control 32 Servo motors https://youtu.be/6P21wG7N6t4
V2 Video of PCA9685 3 different ways to control Servo motors: https://youtu.be/bal2STaoQ1M
V1 Video introduction to PCA9685 to control 16 Servo  https://youtu.be/y8X9X10Tn1k
 * Disclaimer: this code is "AS IS" and for educational purpose only.


or make donation using PayPal http://robojax.com/L/?id=64

 *  * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact.* 
 * This code has been download from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 */
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PWMServoDriver.h>

// called this way, it uses the default address 0x40
Adafruit_PWMServoDriver board1 = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);
Adafruit_PWMServoDriver board2 = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);

// Depending on your servo make, the pulse width min and max may vary, you 
// want these to be as small/large as possible without hitting the hard stop
// for max range. You'll have to tweak them as necessary to match the servos you
// have!
// Watch video V1 to understand the two lines below: http://youtu.be/y8X9X10Tn1k
#define SERVOMIN  125 // this is the 'minimum' pulse length count (out of 4096)
#define SERVOMAX  575 // this is the 'maximum' pulse length count (out of 4096)


int servoNumber = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("16 channel Servo test!");

  board1.begin();
  board2.begin();  
  board1.setPWMFreq(60);  // Analog servos run at ~60 Hz updates
  board2.setPWMFreq(60);
  //yield();
}

// the code inside loop() has been updated by Robojax
void loop() {


    for( int angle =0; angle<181; angle +=10){
      for(int i=0; i<16; i++)
        {      
            board2.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
            board1.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
        }
    }
  
// robojax PCA9865 16 channel Servo control
  delay(100);
 
}

/*
 * angleToPulse(int ang)
 * gets angle in degree and returns the pulse width
 * also prints the value on seial monitor
 * written by Ahmad Nejrabi for Robojax, Robojax.com
 */
int angleToPulse(int ang){
   int pulse = map(ang,0, 180, SERVOMIN,SERVOMAX);// map angle of 0 to 180 to Servo min and Servo max 
   Serial.print("Angle: ");Serial.print(ang);
   Serial.print(" pulse: ");Serial.println(pulse);
   return pulse;
}
878-new- PCA9685 Video V3, Arduino Code-2 : Using 2 PCA9685 boards and 3 servo in each boards
言語: C++
/*
 * Original source: https://github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Driver-Library
 * 
 * This is the Arduino code for two PAC6985 board to control 16 servo on each board
 * total 32 servos using I2C communication
 * get this code and wiring from for this video (V3):  http://robojax.com/RJT249


 watch the video for details (V2) and demo https://youtu.be/6P21wG7N6t4

 * watch the video for details (V1) and demo http://youtu.be/y8X9X10Tn1k
 
 *  This code is #3 for V2 Video Watch the video :
 *  I have got 3 codes as follow:https://youtu.be/bal2STaoQ1M
 *  
   #1-Arduino Code to run one by one all servos from 0 to 180°   
   #2-Arduino Code to control specific servos with specific angle
   #3-Arduino Code to run 2 or all servos at together
   
 * Written/updated by Ahmad Shamshiri for Robojax Video channel www.Robojax.com
 * Date: Dec 16, 2017, in Ajax, Ontario, Canada
 * Permission granted to share this code given that this
 * note is kept with the code.
 * Disclaimer: this code is "AS IS" and for educational purpose only.
 * this code has been downloaded from http://robojax.com/ 

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 *  * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact.* 
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    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
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    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
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    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 */
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PWMServoDriver.h>

// called this way, it uses the default address 0x40
Adafruit_PWMServoDriver board1 = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);
Adafruit_PWMServoDriver board2 = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);

// Depending on your servo make, the pulse width min and max may vary, you 
// want these to be as small/large as possible without hitting the hard stop
// for max range. You'll have to tweak them as necessary to match the servos you
// have!
// Watch video V1 to understand the two lines below: http://youtu.be/y8X9X10Tn1k
#define SERVOMIN  125 // this is the 'minimum' pulse length count (out of 4096)
#define SERVOMAX  575 // this is the 'maximum' pulse length count (out of 4096)


int servoNumber = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("16 channel Servo test!");

  board1.begin();
  board2.begin();  
  board1.setPWMFreq(60);  // Analog servos run at ~60 Hz updates
  board2.setPWMFreq(60);
  //yield();
}

// the code inside loop() has been updated by Robojax
void loop() {


    for( int angle =0; angle<181; angle +=10){
      for(int i=0; i<8; i++)
        {      
            board2.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
            board1.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
        }
    }


    for( int angle =0; angle<181; angle +=30){
      for(int i=8; i<16; i++)
        {      
            board2.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
            board1.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
        }
    }  
// robojax PCA9865 16 channel Servo control
  delay(100);
 
}

/*
 * angleToPulse(int ang)
 * gets angle in degree and returns the pulse width
 * also prints the value on serial monitor
 * written by Ahmad Shamshiri for Robojax, Robojax.com
 */
int angleToPulse(int ang){
   int pulse = map(ang,0, 180, SERVOMIN,SERVOMAX);// map angle of 0 to 180 to Servo min and Servo max 
   Serial.print("Angle: ");Serial.print(ang);
   Serial.print(" pulse: ");Serial.println(pulse);
   return pulse;
}
879-new- PCA9685 Video V3, Arduino Code-3 : Using 2 PCA9685 boards to control using push button
言語: C++
 /* Original source: https://github.com/adafruit/Adafruit-PWM-Servo-Driver-Library
 * 
 * This is the Arduino code for two PAC6985 board  and push button

 * total 32 servos using I2C communication
 * get this code and wiring from for this video (V3):  http://robojax.com/RJT249



 * watch the video for details (V1) and demo http://youtu.be/y8X9X10Tn1k
 *  This code is #3 for V2 Video Watch the video :
 *  I have got 3 codes as follow:https://youtu.be/bal2STaoQ1M
 *  
   #1-Arduino Code to run one by one all servos from 0 to 180°   
   #2-Arduino Code to control specific servos with specific angle
   #3-Arduino Code to run 2 or all servos at together
   
 * Written/updated by Ahmad Shamshiri for Robojax Video channel www.Robojax.com
 * Date: Dec 16, 2017, in Ajax, Ontario, Canada
 * Permission granted to share this code given that this
 * note is kept with the code.
 * Disclaimer: this code is "AS IS" and for educational purpose only.


 *  * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact.* 
 * This code has been download from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 */
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PWMServoDriver.h>

// called this way, it uses the default address 0x40
Adafruit_PWMServoDriver board1 = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);
Adafruit_PWMServoDriver board2 = Adafruit_PWMServoDriver(0x41);

// Depending on your servo make, the pulse width min and max may vary, you 
// want these to be as small/large as possible without hitting the hard stop
// for max range. You'll have to tweak them as necessary to match the servos you
// have!
// Watch video V1 to understand the two lines below: http://youtu.be/y8X9X10Tn1k
#define SERVOMIN  125 // this is the 'minimum' pulse length count (out of 4096)
#define SERVOMAX  575 // this is the 'maximum' pulse length count (out of 4096)

#define PUSH_BUTTON_PIN 2
#define OE_PIN 8

int boardState= LOW;
int showDebug=0;
int angle = 0;
int angleStep =10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("16 channel Servo test!");

  board1.begin();
  board2.begin();  
  board1.setPWMFreq(60);  // Analog servos run at ~60 Hz updates
  board2.setPWMFreq(60);

  pinMode(PUSH_BUTTON_PIN,INPUT_PULLUP);
  pinMode(OE_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(OE_PIN,LOW);//turn module ON
  
}

// the code inside loop() has been updated by Robojax
void loop() {
   if(digitalRead(PUSH_BUTTON_PIN) == LOW)
   {
    boardState = 1-boardState;
    Serial.println("push button pressed");
    delay(200); // give the finger time
   } 
 digitalWrite(OE_PIN, boardState);  
    for( int angle =0; angle<181; angle +=angleStep){
      delay(50);
      for(int i=0; i<16; i++)
        {      
          board1.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
          board2.setPWM(i, 0, angleToPulse(angle) );
        }
    }  

// robojax PCA9865 16 channel Servo control
  delay(100);
 
}

/*
 * angleToPulse(int ang)
 * gets angle in degree and returns the pulse width
 * also prints the value on serial monitor
 * written by Ahmad Shamshiri for Robojax, Robojax.com
 */
int angleToPulse(int ang){
   int pulse = map(ang,0, 180, SERVOMIN,SERVOMAX);// map angle of 0 to 180 to Servo min and Servo max 
  if(showDebug)
  {
   Serial.print("Angle: ");Serial.print(ang);
   Serial.print(" pulse: ");Serial.println(pulse);
  }
   return pulse;
}

/*
 * updateState()
 * @brief reads push buttons and updates values
 * @param none
 * @return no return
 * Written by Ahmad Shamshiri for robojax.com
 * on Nov 01, 2019 at 18:10 in Ajax, Ontario, Canada
 */
void updateState()
{
   if(digitalRead(PUSH_BUTTON_PIN) == LOW)
   {
    boardState = 1-boardState;
    Serial.println("push button pressed");
    delay(200); // give the finger time
   }
   digitalWrite(OE_PIN, boardState);
}//updateState end

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