今までステッピングモーターを使った事がなかったので、使ってみようと思うのですが、せっかくなのでArduino用のライブラリを書きたくなりました。
サーボモーターとの違い
サーボモーターとは
ステッピングサーボはここでは扱いません。
サーボは指定した角度へ回転することが出来ます。
例えば、現在の軸の角度が0度でも、180度でも、軸を90度の位置へ回転しろ！と命令すれば、90度の位置まで回転します。
本体の中には、可変抵抗と一般的なDCモーターが入っています。自分が向いている角度を可変抵抗で測りながらDCモーターを制御するため、絶対的な角度の制御が可能になっています。
角度制御が可能なサーボの多くは、連続回転せず、180度しか回らなかったりするものが多いです。
可変抵抗が入っているという事はつまり。サーボの電源を切っても、自分の向いている角度を記憶しているので、電源投入時に元の角度へ戻ることが出来ます。
また、もしも重い力がかかりすぎて、モーターが止まっても、重い力が外れた瞬間、直ちにその角度に到達します。
まとめ
- 可変抵抗があるので角度を覚えることが出来る。
- 回転中にモーターが止まっても、動ける状態になれば絶対に指定した角度にたどり着く。
- 絶対的な角度指定が出来る。
- 角度指定のできる一般的なサーボは180度しか回らない。
ステッピングモーターとは
ステッピングモーターは電気信号を送った回数分回転します。１回の電気信号（以降１ステップと表現します）で、何度回転するかどうかは、モーターによって異なります。例えば、１ステップで1.8度回転するタイプのモーターを90度回転させるには、50ステップ送れば良いのです。ステップを送る間隔が短ければ早く。広ければ遅く回ります。
また、連続回転が可能です。電気信号を送り続ければ、無限回転出来ます。
しかしサーボと違い自分の絶対角度を知ることはできません。つまり、相対的な角度の制御しかできないのです。
プリンターなどで用いられている物は、一番端にスイッチがあり、電源投入時にスイッチの位置までモーターを回し、触れた位置からの相対角度で制御しています。(多分ロータリーエンコーダーも合わせて使っています)
ここでは詳しい説明を割愛しますが、雰囲気はこんな感じです。
気を付けること！
送った回数分回るといっても、気を付けなければならない点がいくつかあります。例えば1回1.8度のモーターに、50回信号を送ったとしても、必ず90度になるとは限らないのです。
例えば、
- ステップを高速で送ると、反応できず回転が追いつかない。
- 重い力がかかりすぎて物理的に回転できない。
- 高速で回っている時、急停止命令しても止まれない。
という状況で起こります。
これらの現象を脱調と言います。脱調とは、送ったステップ分の回転を行えなかったことを言います。
サーボの場合、うまく回転できなくても、現在の回転角度を記憶しているので、指定角度までたどり着こうと努力します。しかし、ステッピングモーターはサーボと違い自分の回転角度を認識できません。そのため、送られた信号分の回転ができたかどうか分からないのです。
ステッピングモーターを制御するには、脱調を防止するために工夫が必要で、ロータリーエンコーダーなどと合わせて使い脱調を検知する必要があります。
まとめ
- 送ったステップ分回転する。
- 連続回転が可能。
- 回転角度が取得できないため、本当にその角度にたどり着いたかが分からない。
- 相対角度でしか指定できないため、絶対的な制御が必要な場合、スイッチなどを用いてキャリブレーションなどをする必要あり。もしくはロータリーエンコーダを合わせて使うなど。
どうでしょう。少々難しいと思いますが、なんとなく違いが分かったでしょうか。そんなステッピングモーターを脱調しないように制御するライブラリを、明日から書いていきたいと思います。
その２はこちらです。
