サーボ：短い時間の指令

時間の指令で軸を向ける

サーボはモーターの軸を指令位置へ向けます。Pulse Widthはパルス幅、制御信号が高い時間です。ms（millisecond、ミリ秒）は1/1000秒。周期Tは一回の繰り返しで、ここでは20 msです。制御線は指令を伝え、モーター電力を供給しません。

実験台

回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。

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動作の仕組み

この例は1–2 msを0–180°に対応させます。実物の範囲、方向、調整は異なります。表示は指令角度の予測で、外部電源、電流、負荷、機械運動は再現しません。

wは高パルス幅、θは例の角度で、単位は度（°）です。この例では四分の一ミリ秒で45°変わります。GNDはGround、共通の電圧基準です。制御回路とモーター電源で基準を共有し、サーボが信号電圧を理解できるようにします。

難易度

組み立て · 組み立てる
電源を入れw = 1 msに設定。例のθ = 0°を指令します。
ヒントを見る
w = 1 ms; T = 20 ms → θ = 0°
探究 · 指令を変える
w = 1.5 msに設定。周期20 msのままθ = 90°を指令します。
ヒントを見る
w = 1.5 ms; T = 20 ms → θ = 90°
自力で解く · 課題を解く
w = 2 msに設定。同じ周期20 msでθ = 180°を指令します。
ヒントを見る
w = 2 ms; T = 20 ms → θ = 180°

追加の読み物と回路レシピ

小さな首振りカメラを想像しましょう。短い時間の指令が向きを選び、モーター電源が動くエネルギーを供給します。

T = 20 ms; θ = (w / 1 ms − 1) × 180°

制御線は内部回路へ目標を伝え、別の電源がモーターを動かします。共通基準があれば、両回路は信号電圧を同じ意味に解釈できます。

1 msの高パルスは20 ms周期の5%だけ、2 msなら10%です。短い伝達で大きな位置変化を指令できます。

パルスと角度の対応は共通規格ではありません。同じパルスでも別のサーボは異なる角度になり得るため、ここでの180°は教学用の例です。

長い制御パルスは電力や速度の測定ではありません。デューティ比は周期内の高い時間の割合です。位置はパルス幅に依存し、その割合だけでは決まりません。

詳しく読む

増加0.5 msは例の幅1 msの半分なので、180°の半分だけ増えます。

w = 1 msで電源を入れると、例のゼロ角度を表示します。

w = 1 ms; T = 20 ms; θ = 0°

w = 1.5 msにします。パルスが長くなり、周期は同じで、指令は90°です。

w = 1.5 ms; T = 20 ms; θ = 90°

1、1.25、1.5、1.75、2 msを試し、毎回の45°を先に予想します。短いパルスと長い周期を比較しましょう。