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thunder5178 2020年04月14日作成 (2020年05月30日更新)
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【IoT電子工作】obnizで測距センサーを使おう!【後編:サーボモーター】

今回は、前回記事の「【IoT電子工作】obnizで測距センサーを使おう!【前編:LED調光】」に続いて、測距センサーとの距離に応じてサーボモーターを動かす方法を紹介します。

サーボモーターを単体で動かしている「【IoT電子工作】obnizでサーボモータを動かそう!」もご覧ください。

この記事でできること
obnizに接続した測距センサーの値を取得し距離に応じてサーボモータの角度を変える

用意するもの

部材一式

  1. obniz(開発ボード)
  2. USB A - USB micro Bケーブル(obniz電源供給用)
  3. 測距センサー GP2Y0A21YK(SHARP)」(以下、測距センサー)
  4. タワープロ マイクロサーボ SG-90(以下、サーボモータ)
  5. タミヤ 楽しい工作シリーズ クロスユニバーサルアームセット(サーボモータ動作確認用、なくても可)
  6. ジャンパーワイヤー(オスーオス)(以下、ジャンパーワイヤー)
  7. クリップ付コード(以下、クリップコード)
用意する部材 購入先の例
obniz obniz公式ストアなど
USB A - micro Bケーブル 家電量販店など
測距センサー 秋月電子通商など
サーボモータ 秋月電子通商など
クロスユニバーサルアームセット タミヤ公式ストアなど
ジャンパーワイヤー 秋月電子通商など
クリップコード 秋月電子通商など

使用する開発ボードのobniz
obniz

対象物との距離を測ります
SHARP 測距センサー GP2Y0A21YK

動作させるサーボモータ
タワープロ サーボモータ SG-90

サーボモータの動作を分かりやすくするために取り付けます
タミヤ クロスユニバーサルアームセット

obnizの端子と接続するために使用します
ジャンパーワイヤー(オス-オス)

測距センサーの線とジャンパーワイヤーをつなぎます
クリップコード

obnizに測距センサーとサーボモータを接続する

下の図のようにobnizに測距センサーとサーボモータを接続します。
obnizに測距センサーとサーボモータを接続する

実際に接続した様子。

全体接続イメージ

測距センサーと測定対象物との距離に応じて、サーボモータの角度を変更します。まずはobnizに測距センサーとサーボモータを接続します。

接続手順

下記の順番でobnizに測距センサーとサーボモータを接続します。

  1. 測距センサー付属の線とクリップコードを接続する
  2. クリップコードの反対側にジャンバーワイヤーを繋ぎ、obnizに接続する
  3. サーボモータにジャンバーワイヤーを接続し、obnizに接続する

順に説明します。

1.測距センサー付属の線とクリップコードを接続する

測距センサーとobnizは下記の様に接続します。
前回記事の「【IoT電子工作】obnizで測距センサーを使おう!【前編:LED調光】」と同様の接続です。

測距センサーピン番号 信号名 センサ付属の線 クリップ&ジャンパー obniz IO
1 Vout 2番
2 GND 1番
3 Vcc 0番

測距センサー付属の線にクリップコードを接続します。
測距センサー付属の線にクリップコード接続

白い信号線(Vout)には緑のクリップコード、茶色いGND線には黒のクリップコード、黒い電源線(Vcc)には赤のクリップコードを接続します。

2.クリップコードの反対側にジャンバーワイヤーを繋ぎ、obnizに接続する

測距センサーの線に接続したクリップコードの反対側にジャンパーワイヤーをつなぎ、obnizに接続します。

obnizとジャンパーワイヤーの接続

赤の電源線(Vcc)をobnizの0番ポート、黒のGND線をobnizの1番ポート、緑の信号線(Vout)をobnizの2番ポートに接続します。

3.サーボモータにジャンバーワイヤーを接続し、obnizに接続する

サーボモーターをobnizに接続します。

obnizとサーボモータの接続イメージ

接続は下記表のように接続します。

サーボモータの線色 信号名 使用するジャンパーワイヤーの色 obnizのポート番号
信号線 5番
電源線 6番
GND線 7番

まず、サーボモータのコネクタにジャンパーワイヤーを接続してください。
青のジャンパーワイヤーを黄色、赤のジャンパーワイヤーを赤、黒のジャンパーワイヤーを茶色のケーブルに接続します。

サーボモータとobnizの接続

ジャンパーワイヤーの反対側は、青の信号線をobnizの5番ポート、赤の電源線を6番ポート、黒のGND線を7番につなげます。

obnizに接続した測距センサーとの距離に応じてサーボモータを動かすプログラム

測距センサーとの距離に応じて、サーボモータを動作させるプログラムです。
測距センサーとの距離に応じて、サーボモータの角度を3段階に変更します。

測距センサーとの距離 サーボモータの角度
0 mm ~ 200 mm 0度
201mm ~ 1,000 mm 90度
上記以外 180度

測距センサーの距離に応じてサーボモータを動かすプログラム

<html> <head> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> <script src="https://unpkg.com/obniz@3.4.0-beta.0/obniz.js" crossorigin="anonymous"></script> </head> <body> <!-- obnizデバッグ表示 --> <div id="obniz-debug"></div> <!-- 記述リスト --> <dl> <dt>センサー距離</dt> <dd> <!-- センサ距離表示 --> <span id="text-distance">xxx</span>mm </dd> <dt>サーボモータ角度</dt> <dd> <!-- サーボモータ角度表示 --> <span id="text-angle">xxx</span></dd> </dl> <script> // obnizクラスのインスタンス化 const obniz = new Obniz("OBNIZ_ID_HERE"); // obnizがオンライン obniz.onconnect = async function () { // 測距センサーの定義 const sensor = obniz.wired("GP2Y0A21YK0F", { vcc:0, gnd:1, signal:2 }); // サーボモータの定義 const obniz_servo = obniz.wired("ServoMotor", { signal: 5, vcc: 6, gnd: 7 }); // サーボモータのパルス幅設定 obniz_servo.range = { min: 0.5, max: 2.4 }; // 測距センサーの計測開始 sensor.start(function (distance) { // 測距センサーとの距離を表示 document.getElementById("text-distance").textContent = distance; let servo_value = 0; // サーボモータの角度 // 測距センサーとの距離に応じて、サーボモータ角度変数を変更 if(distance >= 0 && distance <= 100) { servo_value = 0; } else if(distance > 100 && distance <= 200) { servo_value = 90; } else { servo_value = 180; } // サーボモータを指定の角度に動作 obniz_servo.angle(servo_value); // サーボモータの角度を表示 document.getElementById("text-angle").textContent = servo_value; }) }; </script> </body> </html>

プログラムの説明をします。これまでの記事で説明した項目は割愛させていただき、新しく紹介する部分を説明します。

<dl><dt><dd>タグ(記述リスト)
測距センサーからの距離、サーボモータの角度をブラウザ上に表示するため、dl、dt、ddタグで区切っています。
dl、dt、ddタグは定義(説明)リストと呼ばれ、dtには語句、ddはその説明を記述し、全体をdlタグでくくります。

測距センサー サーボモータ
dt センサー距離 サーボモータ角度
dd ●●mm(プログラムで書き換え) ●●度(プログラムで書き換え)

ddタグには測距センサーとの距離、サーボモータの角度を表示し、JavaScriptで値を書き換えます。

書き換える箇所に<span id="text-distance">xxx</span>と<span id="text-angle">xxx</span>とID名を付けて変更します。

obniz_servo.range = {min: 0.5,max: 2.4};の説明
今回使用するサーボモータ「SG90」のパルス幅設定をしています。
秋月電子通商の「SG90」のページで仕様を確認します。

制御パルス 制御角
0.5ms~2.4ms ±約90度(0度~180度)

0.5msのときに-90度(0度)、2.4msのときに+90度(180度)となります。
パルス幅とサーボモータ角度の関係

制御信号のパルス幅は製品によって異なるので、モーター毎に設定する必要があります。

測距センサーとの距離とサーボモータ角度の関係
今回のプログラムでは測距センサーとの距離とサーボモーターの角度を下記の範囲に設定しました。

測距センサーとの距離 サーボモーターの角度
0mm~100mm 0度
100mm~200mm 90度
上記以外 180度

測距センサーとの距離に応じて、サーボモーターの角度(servo_value)の値を変更し、obnizでサーボモーターの角度を変更するobniz_servo.angle()に代入して角度を変更しています。

実際の動作させている動画

実際に動作させた動画を撮影しました。
このように測距センサーとの距離に応じて、サーボモーターの角度が変化します。

ここに動画が表示されます

Webブラウザには測距センサーとの距離とサーボモーターの角度を表示しています。
ブラウザに距離とサーボモーターの角度を表示

まとめ

今回紹介した方法で測距センサーとの距離に応じて、サーボモーターの角度を変更できるようになりました。

obnizならセンサーの情報もWebブラウザに簡単に表示できるので、離れた場所にあるセンサー情報も容易に知ることができます。
センサーの情報を元にモーターを動かすこともできるので、この記事を参考にしながら試してみてください。

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はじめまして。プロフィールをご覧いただき、ありがとうございます。 本業はメーカーの電気・システム設計をしており、趣味で電子工作やプログラミングをしています。 ご覧いただいた皆様の参考になれば幸いです。 また、個人では電子工作や電気関連のブログを運営しております。 ご一読いただけると嬉しいです。 https://thunderblog.org/
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