テクニカルサポート
発行済み 2026-04-10
シリアルサーボ拡張ボードは、単一のシリアル (UART) インターフェイスを介してマイクロコントローラーに接続し、複数の標準 PWM を個別に制御できるハードウェア モジュールです。サーボs.多くの GPIO ピンと複雑なタイミングを使用する代わりに、RX/TX ラインを介して単純なテキストまたはバイナリ コマンドを送信すると、ボードがそれらを正確な PWM 信号に変換します。サーボ。このガイドでは、シリアル サーボ拡張ボードを効果的に選択、配線、プログラムするのに役立つ段階的な手順、実際の例、ベスト プラクティスを提供します。
ロボット アーム、六脚歩行器、またはパンチルト カメラ マウントを構築する場合、多くの場合、6 個、12 個、さらには 24 個のサーボを同時に制御する必要があります。一般的なマイクロコントローラーは PWM 対応ピンを少数しか備えておらず、ソフトウェアベースの PWM ではジッターが発生することがよくあります。シリアル サーボ拡張ボードは両方の問題を解決します。
ピンの使用量を削減– 接続されているサーボの数に関係なく、必要な UART (TX/RX) または I²C 接続は 1 つだけです。
安定したハードウェアベースの PWM– 各サーボは専用のジッターのない信号を受信します。
コードを簡素化します– タイマーとピンの状態を管理する代わりに、次のような短いコマンドを送信します。#1P1500T100(サーボ 1、位置 1500 μs、時間 100 ms)。
これらのボードには通常、すべてのリアルタイム PWM 生成を処理するオンボード マイクロコントローラー (ARM Cortex-M0 や AVR など) が搭載されており、メイン MCU をより高いレベルのタスクに解放します。
ケース 1 – 6 軸ロボット アーム
愛好家は、6 つのサーボ (肩、肘、手首、グリッパー) を備えたデスクトップ ロボット アームを作成しました。当初、彼は 6 つすべてを 1 つの開発ボードから直接駆動しようとしましたが、電流のスパイクと CPU オーバーヘッドにより 3 つのサーボが同時に動作するとボードがフリーズしました。シリアルサーボ拡張ボード(別途5V/5A電源)に切り替えたところ、アームはスムーズに動き、メインボードはシリアルコマンドのみを送信するようになりました。
ケース 2 – 12 サーボ ヘキサポッド
学生チームは、12 個のサーボ (脚ごとに 2 個) を必要とする六脚ロボットを作成しました。正確かつ同時に脚を動かす必要がありました。シリアル サーボ拡張ボードを使用して、すべてのサーボをボードに接続し、6V/10A バッテリーで電力を供給し、UART 経由で 115200 ボーで一連の位置コマンドを送信しました。ヘキサポッドは安定して歩き、チームはコードを 500 行の手動 PWM からわずか 50 行のシリアル書き込みに削減しました。
ケース 3 – 自動カメラ スライダー
ビデオグラファーは 3 つのサーボ カメラ スライダー (パン、チルト、ズーム) を作成しました。彼はワイヤレス シリアル アダプターを使用してラップトップからコマンドを送信しました。拡張ボードはジッターのない動きを提供し、以前の映像を台無しにする振動を排除しました。
これらの事例は、プロジェクトの規模に関係なく、マルチサーボ制御にはシリアル サーボ拡張ボードが信頼できる選択肢であることを示しています。
購入する前に、次の 4 つの基準を評価してください。これらはメーカーのデータシートから派生し、コミュニティテストによって検証されています。
共通オプション: 8、16、24、または 32 チャネル。将来の拡張に備えて、現在のニーズを少なくとも 20% 上回るものを選択してください。
動作電圧– ほとんどのボードは、標準サーボの場合は 5V ～ 6V (高電圧サーボの場合は最大 7.4V) を受け入れます。ボードの仕様を確認してください。
チャンネルあたりの電流– サーボごとの連続出力 (通常は 1A ～ 3A)。サーボのストール電流を追加します (たとえば、標準のマイクロ サーボはアイドル時に 0.5A、ストール時に 1.5A を消費する可能性があります)。 6 サーボの場合、5V/5A 電源が最小です。
ボード自体は通常、ないサーボに電力を供給します。外部電源をボードの「V+」端子と「GND」端子に接続する必要があります。ロジック (UART) 側は通常、マイクロコントローラーの 3.3 V または 5 V によって電力が供給されます。
UART（シリアル）– 最も一般的です。 TX/RXピンを使用します。ボーレート: 9600、19200、115200。シンプルで信頼性の高い。
I²C– 同じ 2 本のワイヤを複数のデバイスで共有します。多くのセンサーを使用するプロジェクトに適しています。
USB– 一部のボードは、USB 経由でシリアル ポートをエミュレートします。 PCからの直接制御に最適です。
明確で文書化されたプロトコルを備えたボードを探してください。例えば：
位置指令 – #（例えば。、#3P1500サーボ 3 を 1500 μs、ニュートラル位置に設定します)。
時間ベースの動き – #1P2000T500サーボ 1 を 500 ミリ秒にわたって 2000 μ秒移動します。
クエリコマンド– 現在位置または移動状態を読み取ります。
独自のプロトコルや文書化が不十分なプロトコルは避けてください。トラブルシューティングが困難になります。
損傷を避けるために、この正確な順序に従ってください。
ステップ 1: 電源を切る– 通電電源には何も接続しないでください。
ステップ 2: 外部電源を拡張ボードに接続する
端子ブロックを識別します:「V+」 (または「VS」) と「GND」。
安定化 DC 電源 (例: 6 つのマイクロ サーボの場合は 5V/5A) を接続します。
しないでくださいマイクロコントローラーの 5V ピンからサーボに電力を供給すると、過熱します。
ステップ 3: サーボをボードに接続する
各サーボには 3 本のワイヤがあります。
茶/黒 → 基板上のGND。
赤→V+（サーボ電源）。
オレンジ/黄色 → 信号 (PWM 出力ピン、ラベル 1、2、…)。
基板のシルクスクリーンに従って挿入します。一部のボードは標準の 3 ピン ヘッダー (GND、V+、信号) を使用します。
ステップ 4: マイクロコントローラーと拡張ボードの間に UART を接続する
ボードのTX→MCUのRX。
ボードの RX → MCU の TX。
基板のGND(ロジック側)→MCUのGND。
注: ボードに個別のロジック グラウンドとサーボ グラウンドがある場合は、それらを 1 点で結合します。
ステップ 5: 電源を投入する– まず外部電源をオンにしてから、USB をマイクロコントローラーに接続します。
ステップ 6: 通信を確認する– シリアル モニターを使用してテスト コマンドを送信します (例: チャンネル 0、ニュートラルの場合は「#0P1500」)。サーボは 90° に動くはずです。
次のスニペットは、生のシリアル データを送信できるあらゆるプラットフォームで動作します。 UART を 115200 ボーで初期化したと仮定します。
// チャネル 0 のサーボを 1500 μs (ニュートラル) に移動します void setServo(uint8_t channel, uint16_tpulseWidth) { charbuffer[20]; sprintf(バッファ, "#%dP%04d\r\n", チャネル, パルス幅);シリアル書き込み文字列(バッファ); } // スムーズな移動: チャネル 0 ～ 2000 μs (500 ミリ秒) void simpleMove(uint8_t channel, uint16_t targetPulse, uint16_t timeMs) { charbuffer[30]; sprintf(バッファ, "#%dP%04dT%d\r\n", チャネル, targetPulse, timeMs);シリアル書き込み文字列(バッファ); } // メインループでの使用例 void main() { initSerial(115200); setServo(0, 1500); // センターディレイ(1000);スムーズムーブ(0, 2000, 500); // 0.5 秒で 2000µs に移動 }重要なタイミング– コマンドを送信した後、同じサーボに次のコマンドを送信する前に、指定された移動時間以上待ってください。一部のボードには、移動が完了したかどうかを確認するためのステータス コマンド (「Q」など) があります。
一度もない電源がオンのときにサーボを接続または切断すると、ボードのドライバー トランジスタを破壊する電圧スパイクが発生する可能性があります。
別の電源を使用するサーボ用。マイクロコントローラーの USB 5V は最大 500 mA しか処理できませんが、これはおそらく 1 つの小型サーボに十分です。
ヒューズを追加する短絡から保護するために、電源と基板の間に (例: 5A 速断) を接続します。
ボードに「V+」ジャンパがある場合(オプションでサーボ電源からロジックに電力を供給するため) サーボ電圧が 5.5V を超える場合は取り外してください。そうしないと、ボードのロジック チップが損傷します。
シリアル サーボ拡張ボードは、ピンを大量に使用する複雑なマルチサーボ プロジェクトを、クリーンな 2 線式シリアル通信タスクに変換します。リアルタイム PWM 生成を専用ボードにオフロードすることで、安定性が向上し、コードが簡素化され、メイン マイクロコントローラーが電気的ストレスから保護されます。
次のプロジェクトに向けた実用的な推奨事項:
1. サーボを数えるそして合計ストール電流を計算します。 30% のマージンを追加します。
2. ボードを選択してください少なくとも 16 チャンネル (現在必要なのは 6 チャンネルだけでも) と文書化された UART プロトコルを備えています。
3. 適切な外部電源を購入する– 最大 10 個の標準サーボに対して少なくとも 5A の安定化 5V または 6V。
4. まず 1 つのサーボをテストしてくださいシリアル端末を使用する – ハードウェアを検証する前に完全なプログラムを作成しないでください。
5. 必ずサーボボードに電源を投入してから行ってください。またはマイクロコントローラーと同時に – その逆は決してありません。
これらの手順を実行すると、あらゆるロボット アプリケーションに対応できる、信頼性が高く拡張性の高いサーボ制御システムが完成します。
更新時間：2026-04-10
