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PCA9685 16チャンネル 12ビット サーボコントローラ V1 用の Arduino コードとビデオ

このチュートリアルでは、NXPセミコンダクターのPCA9685 16チャンネル 12ビット サーボコントローラの使い方を紹介します。このモジュールを使えば、最大16台のサーボを制御したり、PWM（パルス幅変調）でLED群の明るさを精密に調光したりできます。チュートリアルの終了時には、複数のサーボを個別または同時に制御できる動作するセットアップができあがっているでしょう。

チュートリアルの内容をさらに明確にするため、セットアップとコーディングの手順を視覚的に示す添付のビデオ（ビデオ内の00:00）をご覧ください。

ハードウェアの解説

PCA9685モジュールは、I2C通信を介して複数のサーボを制御できるコンパクトな基板です。16チャンネルを備えており、それぞれに個別の制御信号を持つ最大16台のサーボを接続できます。モジュールは5Vの電源で動作し、サーボの位置を正確に制御するために不可欠なPWM信号を扱うように設計されています。

この基板には電源（VCC）、グラウンド（GND）、および通信（SDA と SCL）用の専用ピンが備わっています。SDA ピンはデータ送信に使用され、SCL ピンはクロック信号で、両方ともそれぞれ Arduino のアナログピン A4 と A5 に接続されます。この構成により、Arduino と PCA9685 モジュール間で信頼性の高い通信が確保されます。

データシートの詳細

• 十分な電流（推奨：1A）を供給できる5V電源を確保してください。
• 損傷を避けるため、サーボをArduinoから直接給電しないでください。
• 正しいI2Cピンを使用してください：SDAはA4に、SCLはA5に接続してください。
• 使用しているサーボに合わせてパルス幅の値を調整してください。
• 配線の極性（GND、VCC、および信号）が正しいか確認してください。
• 高電流用途では放熱対策を検討してください。

配線手順

PCA9685をArduinoに配線するには、まず電源とグランドを接続します。PCA9685のVCCピンをArduinoの5V出力に接続します。次にPCA9685のGNDピンをArduinoのGNDに接続します。最後にPCA9685のSDAピンをArduinoのピンA4に、SCLピンをピンA5に接続します。

サーボについては、信号線をPCA9685の該当チャンネル（例：最初のサーボはCH0）に接続し、電源線は別の電源に接続してください（サーボはArduinoが供給できる以上の電流を必要とすることがあるため）。接地線はPCA9685と共通のグラウンドに接続します。信号線、電源線、グラウンド線が正しく揃っていることを確認し、部品を損傷しないよう注意してください。

コード例とウォークスルー

コードのセットアップセクションでは、PCA9685モジュールを初期化します。pwm.begin()そして、PWM周波数を…で設定するpwm.setPWMFreq(60);これはサーボの通信周波数を設定します。

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("16 channel Servo test!");
  pwm.begin();
  pwm.setPWMFreq(60);  // Analog servos run at ~60 Hz updates
}

ループ内では、目的の角度に対応するPWM値を設定することでサーボを制御します。その関数angleToPulse(int ang)角度を適切なパルス幅に変換し、これはサーボの正確な位置決めに不可欠です。

void loop() {
  for( int angle =0; angle<181; angle +=20){
    delay(500);
    pwm.setPWM(0, 0, angleToPulse(angle) );
  }
}

最後に、その関数angleToPulse(int ang)定義された最小および最大のパルス長を用いて角度をパルス幅に変換します。これにより、望む角度に基づいてサーボの位置を簡単に制御できます。

int angleToPulse(int ang){
   int pulse = map(ang,0, 180, SERVOMIN,SERVOMAX);
   Serial.print("Angle: ");Serial.print(ang);
   Serial.print(" pulse: ");Serial.println(pulse);
   return pulse;
}

デモンストレーション／当日のご案内

すべての配線が正しく接続され、コードがアップロードされると、サーボが指定した角度を20度ずつ動くのが見えるはずです。サーボが期待どおりに動作しない場合は、配線の接続が正しいか確認し、電源が十分であることを確認してください（ビデオの12:30を参照）。

動画のタイムスタンプ

• 00:00- PCA9685の紹介
• 02:30- 配線手順
• 05:00- コードのウォークスルー
• 10:15- サーボ制御のデモ
• 12:30- よくある問題のトラブルシューティング

画像

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PCA9685 module-1

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PCA9685 module

Arduino wiring for PCA9685 to control 16 servo motors

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Arduino wiring for PCA9685 to control 16 servo motors