モーター駆動のためのArduinoスケッチ

[ECC吉田]

吉田です。

スレッドが長くなりましたので改めて発言させていただきます。

石井さんに、またArduinoに興味のあるみなさんに、1つのモーターを動かすArduinoのスケッチ（=プログラム）をお伝えします。
(日本Arduinoの会？）
ほとんどC言語だと思ってください。
setup()メソッドを1回実行してその後loop()メソッドを繰り返し実行します。

loop()メソッドには以下の処理を書いています。
//（１）1秒間前進（正転）する
//（２）0.5秒停止する
//（３）2秒間半分の速度で前進（正転）する
//（４）1秒後退（逆転）する
//（５）2秒停止する
（１）～（５）を実行した後またすぐにループして（１）～（５）を繰り返し実行する、というメソッドになります。

モーターとモーター駆動回路をお持ちでない方は、、、、
デジタルピン9に抵抗をかませたLEDをつけると、LEDの輝度が変わるのがわかるはずです。
デジタルピン12に直にLEDをつけると、LEDがオン・オフされると思います。
（「Arduinoをはじめよう」p.24参照）

今からもうちょいすると外出しますので、確認取れないのですが…。
（…ぼちぼち、Androidアプリの話もしていきます。）

このプログラムをもとに、
「リレー、MOS-FET、ダイオードを使った回路」から
「東芝さんのTA7257PというモータードライバICなどを使った回路」
にリファインしていただけませんでしょうか。＞石井さん、くまだすさん

石井さんはリレーに学生時代の苦い思い出があるのですね（＾－＾；
また話を聞かせてくださいm(_ _)m
（たぶん、みんな聞きたそうｗ）

//------------------------------------------------------
#define MOTOR_R 9 // モータの可変制御用　デジタルピン 9
#define MDIR_R 12 // モータの方向（正転・逆転）用 デジタルピン 12
//-----------
// 初期設定(1回のみ実行）
//-----------
void setup()
{
// デジタルピンを出力に設定
pinMode(MOTOR_R, OUTPUT);
pinMode(MDIR_R, OUTPUT);
}

//-------------
// ループ処理（繰り返し実行）
//-------------
void loop()
{
//（１）1秒間前進（正転）する
digitalWrite(MDIR_R, LOW); //正転
analogWrite(MOTOR_R, 255); //最大速で回転
delay(1000);

//（２）0.5秒停止する
analogWrite(MOTOR_R, 0);//停止
delay(500);

//（３）2秒間半分の速度で前進（正転）する
digitalWrite(MDIR_R, LOW); //正転
analogWrite(MOTOR_R, 127); /半分の速度で回転
delay(2000);

//（４）1秒後退（逆転）する
digitalWrite(MDIR_R, HIGH); //逆転
analogWrite(MOTOR_R, 255);//最大速で回転
delay(1000);

//（５）2秒停止する
analogWrite(MOTOR_R, 0);//停止
delay(2000);
}
//------------------------------------------------------

[くまだす]

吉田さん

くまだすです．

手持ちの Duemilanove とテスタを使って動作確認しました．
ちゃんと動きましたよ．

ちなみにモータドライバを使用する際は，
入力2本の組み合わせで

00:ストップ
01:正転
10:逆転
11:ブレーキ

となるので，モーター1個あたりPWM出力ができる端子を
2本割り当てて，PWM端子を合計4本使う形になります．
ちなみにブレーキがかけられるのもちょっとしたメリットですか．
小さいモーターじゃあまり意味ないかもしれませんけど．

> このプログラムをもとに、
> 「リレー、MOS-FET、ダイオードを使った回路」から
> 「東芝さんのTA7257PというモータードライバICなどを使った回路」
> にリファインしていただけませんでしょうか。＞石井さん、くまだすさん

えーと，すみません，回路図でいいんですよね？
上に書いたようにプログラムも同時に変更する必要があります．
あまり自信はありませんが，とりあえず回路図いじってみます．
Bluetooth まわりは思いっきり無視しますが．
シリアルポートを空けていればいいですよね？ >石井さん

> 石井さんはリレーに学生時代の苦い思い出があるのですね（＾－＾；
> また話を聞かせてくださいm(_ _)m
> （たぶん、みんな聞きたそうｗ）

それ，私です．くまだすです．また，お会いしたときにでも
お話ししましょう．

あと，たぶん石井さんも同じことを考えてるんじゃないかと
思うのですが，Andy Shield 作れたらいいですね．

モーター・筐体とくっついた基板があって，伸びてるピンヘッダに
上下裏向きに Arduino をぐさっと挿すと無限マーク（Uno）や
長靴（Duemilanove）が走りだすみたいな．

[Yasuhiro ISHII]

石井です。
こんばんは。

> えーと，すみません，回路図でいいんですよね？
> 上に書いたようにプログラムも同時に変更する必要があります．
> あまり自信はありませんが，とりあえず回路図いじってみます．
> Bluetooth まわりは思いっきり無視しますが．
> シリアルポートを空けていればいいですよね？ >石井さん

やっていただいて良いですか?すみません、お手数おかけしますが、よろしくお願いします。
BluetoothはUARTのTxDとRxDだけあけていただければOKです。

> あと，たぶん石井さんも同じことを考えてるんじゃないかと
> 思うのですが，Andy Shield 作れたらいいですね．

そうそう、やりたいですねー。
是非よろしくお願いいたします。

2011年2月13日23:40 くまだす <kuma...@gmail.com>:

--
--
Yasuhiro ISHII
ishii.y...@gmail.com

[ECC吉田]

吉田です。
くまだすさんが、リレーで苦い思い出だったんですね。失礼しましたー。

Fritzingはいいですね。Arduino的にはこれが一番よさそうな気もします。
よかったらFritzingで回路図書いていただけますか。

モータドライバのICについては、このサイトをみていました。
Arduino+TA7257PでDCサーボモータをPWM制御
http://d.hatena.ne.jp/shiwork/20091213/1260699384

上記サイトを見ていると、Arduino側のプログラムも変わるのがわかります。
２つのINのピンの扱いもそうですし、PWMさせるためにdelay（）関数のミリ秒を広げたり狭めたりするような感じですね。

実は、このdelayの値を変える、という記述は、じつは勘違いしているのではないのかなあと思ってたりして。
というか、勘違いじゃないと、プログラム上、ちょっとこまったことになります。
loop()メソッドを回すことが前提でPWMさせるような書き方は、loop()内にそれ以外の処理を受け付けにくくする可能性があります。
いきなりanalogWrite()でモータ回転の強弱とれてほしい気がします（でないと受信プロトコルのルーチンとか、困るような…）。

上記は、検証もしていないし、自分の２，３ヶ月ほどの経験からの直感ですが（説明しにくい）、さてどうなるんだろう？
loop()の振る舞いは慣れないとなかなか難しい部分があります。

Andyシールドはカッコイイですね。Ehterのシールドはネットでみましたが、Andy用のシールドってパッケージング的にも小さくまとまってイケ
ます。
モータつきで下側にAndyシールドを持ってくる訳ですか。カッコよすぎ。ロゴが上向くのもカッコイイですね。

私は、ぼちぼちPersonalForgeのほうもAndroidのBluetoothアプリについて書いていくので、Arduino側探っていただけ
ればありがたいです。
（はやく、Androidのアプリについて質問するところまで持っていきたい）

そうそう、Blutoothモジュールはデジタルピン0,1を開けておけば大丈夫です。それ以外のピンで正転・逆転それから可変制御が可能になるように
お考えください。
可能であれば、左右のモーターにあわせて、ドリル用のモーター（！）の駆動も拡張用として追加できるか検討をお願いします。
男の夢ですのでｗｗｗ

[Yoshida Kenichi]

吉田です。

本日、日本橋に行ってきまして、リレー、MOS-FETなど揃えてきました。

パーツ屋を4店ほどまわりましたが、どこもArduinoが置いてありました（流行ってる！）。

Andyに使ったBluetoothモジュールも6500円で安めでした。

Arduinoシールドのキットも1500円程度でありました！ここにモータドライブ関係が乗っかれば、カッコイイし、場所をとりませんね。

ユニバーサル基板とかの使いかたをしらず、ブレッドボードしか考えてなかった自分では思いつかなかった発想です。＞Andy Shield

で、本題です。

TA7257PでPWM制御するArduinoスケッチをずーっと考えていたんですが、やはり実現できても、他の処理ルーチンとの兼ね合いが難しいように思います。

ふと、以下のモータドライバを見つけました。

デュアル・モータードライバTB6612FNG(連続最大1.2A)

http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=385

3本の入力があり、２つのINで正転・逆転・ブレーキなどを制御するのはTA7257Pと同じですが、もう一本PWM入力があります。

PWM入力にanalogWrite（）を出せば、可変制御も楽にできそうです。

（２つのINにdigitalWrite()を出す。）

こちらで考えたほうが、実現しやすいように思いますが、どうでしょうか？

（せっかく、くまだすさんにTA7257P入りの回路図を書いていただいたのですが、、、、。）

2011年2月14日0:46 ECC吉田 <dietp...@gmail.com>:

[Yasuhiro ISHII]

吉田さん、くまだすさん、みなさん

石井です。

>実は、このdelayの値を変える、という記述は、じつは勘違いしているのではないのかなあと思ってたりして。

僕もそんな気が・・・

このモータードライブICは単にモーターをON/OFFするだけなので、マイコンでON/OFFすれば良い
だけかなと思っています。ただ、Arduinoの(AVR MEGAの?)PWMのキャリア周波数がわかってなくて、
実際に動作させてみたいと思っています。
幸い、本モータードライバは持っていたかと思いますので、注文してるArduino Unoが届いたら
接続して駆動してみます。多分PWM直でいけるのではないでしょうか。
(心配してるのは、モーターがうまく回らず、発信ばかりという状況です)

> デュアル・モータードライバTB6612FNG(連続最大1.2A)
> http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=385
>
> 3本の入力があり、２つのINで正転・逆転・ブレーキなどを制御するのはTA7257Pと同じですが、もう一本PWM入力があります。
> PWM入力にanalogWrite（）を出せば、可変制御も楽にできそうです。
> （２つのINにdigitalWrite()を出す。）
> こちらで考えたほうが、実現しやすいように思いますが、どうでしょうか？
> （せっかく、くまだすさんにTA7257P入りの回路図を書いていただいたのですが、、、、。）

これ、僕もUnoを発注する際に見つけました。もっと安かったらお試しで購入していたかも。
TA7257Pが、制御用の2ポートにPWMを接続できるのなら、端子数の節約にもなるかと思います
ので、これも一旦実験をしてみようかと思います。

いかがでしょうか。

2011年2月15日0:27 Yoshida Kenichi <dietp...@gmail.com>:

--
--
Yasuhiro ISHII
ishii.y...@gmail.com

[くまだす]

吉田さん，石井さん，Andyなみなさん

くまだすです．

日本橋お疲れ様です．だんだん部品が揃ってくると
気分がたかぶりますね．

書いてる途中で石井さんのメールが．ちょっとかぶってますが
気にしないでください．

http://d.hatena.ne.jp/shiwork/20091213/1260699384
> 上記サイトを見ていると、Arduino側のプログラムも変わるのがわかります。
> ２つのINのピンの扱いもそうですし、PWMさせるためにdelay（）関数のミリ
> 秒を広げたり狭めたりするような感じですね。

えーと，吉田さんの勘違い？
このプログラムの動作はモーターが
1.止まっている
2.徐々に加速
3.スピードMAX（1. からここまで約26秒）
4. 1に戻る
いわゆるノコギリ波みたいな動きをします．
（念のためテスタを使って動作確認しました．）

「速度の変化はdelayの値を変更することで変えれる。」
と上記のサイトに書いていますが，これは
2.徐々に加速
の加速のスピードのことを言っています．
結局うまいこと関数なりクラスなりを記述すれば，
通信系と干渉することはないかと思います．

たとえば通信がずっとエラーで通信以外の処理ができない状態であっても，
同じ速度で走り続けます．
（これはこれで問題だけど．テレビのリモコンと違って，
動くロボットには通信できない場合用の処理が必要．）

で，これとは別に，モータードライバが Arduino の PWM 周波数を
受け付けるか，という問題があったりします．上記サイトでは
動作しているようなので，特に問題はないようですが，モータードライバの
データシートには PWM 信号を入れたときの挙動が書いていません．
そういうICじゃないのかな？

もし，これを気にするようであれば，TA7291P（2個入り300円）
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02001/
もあります．こいつは3本の信号線を使います．
2本の信号線で回転方向を決めて，もう1本は Vref という
アナログの電圧を入れるとそれに合わせて可変速できる，
というモータードライバです．
まぁ，これも PWM 信号入れたときの動作は書いてないんですけどね．
気になるならフィルタ入れればOKということで．

2本のPWM信号を共有することも可能ですが，
その場合右と左が違う速度で回るっていうのが出来なくなるんですね．
緩やかに円を描きたいとか．Andy にどういう動きをさせたいかで
この辺りも決まってくるかもしれません．

> http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=385
あと，スイッチサイエンスのこいつですが，
ちょっと高いですね．これ使うと劇的に小さくなっていいんですけどねー．

最後に，参考になりそうなリンクを2件．

○思い出はいつまでも - 走れマキナくん
http://d.hatena.ne.jp/a10i/searchdiary?word=*[arduino]
似たようなことをしてます．というか，先駆者？

○Emerge+ - Arduinoでモーターを使うときのTips
http://emergeplus.xrea.jp/?tag=arduino-dc%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%83%BC-%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%AA
まだちゃんと読んでないけど，モータドライバ向けのライブラリ
を作ってくれたみたいです．

(2011年02月15日 00:27), Yoshida Kenichi wrote:
> 吉田です。
>
> 本日、日本橋に行ってきまして、リレー、MOS-FETなど揃えてきました。
> パーツ屋を4店ほどまわりましたが、どこもArduinoが置いてありました（流行っ
> てる！）。
> Andyに使ったBluetoothモジュールも6500円で安めでした。
> Arduinoシールドのキットも1500円程度でありました！ここにモータドライブ関
> 係が乗っかれば、カッコイイし、場所をとりませんね。
> ユニバーサル基板とかの使いかたをしらず、ブレッドボードしか考えてなかった
> 自分では思いつかなかった発想です。＞Andy Shield
>
> で、本題です。
> TA7257PでPWM制御するArduinoスケッチをずーっと考えていたんですが、やはり
> 実現できても、他の処理ルーチンとの兼ね合いが難しいように思います。
> ふと、以下のモータドライバを見つけました。
> デュアル・モータードライバTB6612FNG(連続最大1.2A)
> http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=385
>
> 3本の入力があり、２つのINで正転・逆転・ブレーキなどを制御するのはTA7257P
> と同じですが、もう一本PWM入力があります。
> PWM入力にanalogWrite（）を出せば、可変制御も楽にできそうです。
> （２つのINにdigitalWrite()を出す。）
>
> こちらで考えたほうが、実現しやすいように思いますが、どうでしょうか？
> （せっかく、くまだすさんにTA7257P入りの回路図を書いていただいたのです
> が、、、、。）
>
>
> 2011年2月14日0:46 ECC吉田 <dietp...@gmail.com

> <mailto:dietp...@gmail.com>>:

[Yasuhiro ISHII]

くまだすさん、吉田さん、みなさん
おはようございます。

石井です。

> で，これとは別に，モータードライバが Arduino の PWM 周波数を
> 受け付けるか，という問題があったりします．上記サイトでは
> 動作しているようなので，特に問題はないようですが，モータードライバの
> データシートには PWM 信号を入れたときの挙動が書いていません．
> そういうICじゃないのかな？
>
> もし，これを気にするようであれば，TA7291P（2個入り300円）
> http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02001/
> もあります．こいつは3本の信号線を使います．
> 2本の信号線で回転方向を決めて，もう1本は Vref という
> アナログの電圧を入れるとそれに合わせて可変速できる，
> というモータードライバです．
> まぁ，これも PWM 信号入れたときの動作は書いてないんですけどね．
> 気になるならフィルタ入れればOKということで．

この石良いですね。
TA7257でPWM×2を一台のモーターに使用するより、
トータル3本の端子が必要でもこっちのほうが安心な回路
ですね。(しかも今はこっちのほうが定番?)

参考サイトありがとうございます。まさに同じような台車
で参考になります。

宜しくお願いいたします。

2011年2月15日2:30 くまだす <kuma...@gmail.com>:

--
--
Yasuhiro ISHII
ishii.y...@gmail.com

[ECC吉田]

吉田です。
くまだすさん、石井さん、色々ありがとうございます。
3人寄れば、いろいろな知恵がでますね。
ありがたい。
先輩が病気で休まれて一人でもんもんとやってたころより、俄然たのしいです。
新しいネタがくるので、こっちもノリます。

モータドライバ、PWMの件はみんなで大量生産する上ではキーとなる問題なので、是非MLでつづけさせていただければありがたいですね。
モータドライバ関係は3人並行してすすめつつ、僕のほうはBlutooth、Arduinoスケッチなど伝えれるかぎり披露していきます。

そういう意味合いでいうと、佐藤さんの言われた通りやはりドキュメント整備は欠かせませんねぇ。
僕が始めたPersonalForgeのWordPressブログは、今年始まったばかりでiframeタグとか使いえないしプラグインとかも指定でき
ない。
なんかイマイチ感があります。ブログ初めてだから言い訳してる訳じゃないと思うのです…。
wiki的なものに「Andyまとめ」作れないか検討しています。
ご意見ください。＞みなさま。

で、本日昼は忙しかったのですが、以下のシールドをぽちっと購入しました。
Arduino用モータードライバシールド「Ardumoto」2,495円（ちょい高め！？）
http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=427

くまだすさんのAndyシールドの衝撃的発想から、そんなやつもう販売てないのかな？と思い、スイッチサイエンスのサイトで見つけました。
このページのデータシートは、実は先輩の机にあるArduino関連資料のファイルから出てきまして、実は個人でこっそり購入していたようです。
でもAndyには使われなかったようです。なぜだろう？
ポチっと購入してしまった後に気付いたので、今週到着してから後悔するかも。

On 2月15日, 午前9:36, Yasuhiro ISHII <ishii.yasuh...@gmail.com> wrote:
> くまだすさん、吉田さん、みなさん
> おはようございます。
>
> 石井です。
>
> > で，これとは別に，モータードライバが Arduino の PWM 周波数を
> > 受け付けるか，という問題があったりします．上記サイトでは
> > 動作しているようなので，特に問題はないようですが，モータードライバの
> > データシートには PWM 信号を入れたときの挙動が書いていません．
> > そういうICじゃないのかな？
>
> > もし，これを気にするようであれば，TA7291P（2個入り300円）
> >http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02001/
> > もあります．こいつは3本の信号線を使います．
> > 2本の信号線で回転方向を決めて，もう1本は Vref という
> > アナログの電圧を入れるとそれに合わせて可変速できる，
> > というモータードライバです．
> > まぁ，これも PWM 信号入れたときの動作は書いてないんですけどね．
> > 気になるならフィルタ入れればOKということで．
>
> この石良いですね。
> TA7257でPWM×2を一台のモーターに使用するより、
> トータル3本の端子が必要でもこっちのほうが安心な回路
> ですね。(しかも今はこっちのほうが定番?)
>
> 参考サイトありがとうございます。まさに同じような台車
> で参考になります。
>
> 宜しくお願いいたします。
>

> 2011年2月15日2:30 くまだす <kumad...@gmail.com>:

> >http://emergeplus.xrea.jp/?tag=arduino-dc%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF%...

> >> 2011年2月14日0:46 ECC吉田 <dietpos...@gmail.com
> >> <mailto:dietpos...@gmail.com>>:

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