[Arduinoモーター制御]PWM方式でモータの正転・反転を1Hzの周期で繰り返す方法と数値の設定値の計算式

Question

[背景]
ArduinoUNOとモータードライバーシールドを使用しモーターの制御を行う。

[制御条件]
以下の条件でモーターを制御する。
・正転・反転を1Hzの周期で繰り返す
・その際、PWM制御(Duty比を変化)で平均電圧を変化させる
(理由)モーターの振動の仕方を滑らかにするため

[質問]
モーターを単純に1Hzの周期で繰り返すことはdelay関数よりできます(プログラム①)
しかし、PWM制御をする際のduty比の増加数とdelayの指定時間とをいくらに設定すれば
周期が1Hzにすることができるのかがわかりません。(プログラム②)
どのように計算して指定すればよろしいでしょうか？

・プログラム①
void setup() {
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {
analogWrite(9, 50);
analogWrite(4, HIGH);
analogWrite(5, LOW);
delay(500);

analogWrite(9, 50);
analogWrite(4, LOW);
analogWrite(5, HIGH);
delay(500)
}

・ 試したこと(プログラム②)
const int WAITTIME = 50;
//PWMの出力を変更するごとにWAITTIMEだけ停止
const int STEP = 50;
//duty255までのステップ数
void setup() {
pinMode(4, OUTPUT);
pinMode(5, OUTPUT);
pinMode(9, OUTPUT);
}

void loop() {
int i;
i = 0;

while( i <= 255){
analogWrite(9, i);
analogWrite(4, HIGH);
analogWrite(5, LOW);
delay(WAITTIME);
i = i + STEP;
}

i = 255;
while( i >= 0 ){
analogWrite(9, i);
analogWrite(4, HIGH);
analogWrite(5, LOW);
delay(WAITTIME);
i = i - STEP;
}

i = 0;
while( i <= 255){
analogWrite(9, i);
analogWrite(4, LOW);
analogWrite(5, HIGH);
delay(WAITTIME);
i = i + STEP;
}

i = 255;
while( i >= 0 ){
analogWrite(9, i);
analogWrite(4, LOW);
analogWrite(5, HIGH);
delay(WAITTIME);
i = i - STEP;
}
}

(補足情報)
[モータードライバーシールド]
サイト：モノタロウ
種類：工作キット
出力：モータードライバー×2、LED×2、ブザー×1
基盤寸法(mm) 65×75
定格：(モータードライバー)最大1.4A(2ch合計)
適合：Arduinoボード Duemilanove, UNO(R3),
Arduino-IDE バージョン1.0.1
電源電圧(V) DC6~12
入力：プッシュスイッチ

Comments

[tmp]

プログラム②のWATITIME=50とSTEP=50の場合でも、
50msかけてdutyが50増えるわけではないと思いますので
細かく増加させたほうが良いと思います。

しかし、PWM信号の周波数が約490Hz(約2ms)しかないので
duty0から255増加に250msかけたとしても
duty1あげて待つ時間が0.9765625msとなり、PWM信号の周波数以下になり
duty1ずつの意味がないです.

Answer 1

・正転・反転を1Hzの周期で繰り返す
・その際、PWM制御(Duty比を変化)で平均電圧を変化させる

というのは、以下の図のような制御をするということだと思います。

これを実現するには以下のような制御をすることになります。

1. 開始からA秒までは徐々に増やし100%する
2. AからBまでは100%のまま
3. Bから0.5秒までは徐々に減らして0%にする
4. 以降同様

この図でわかるだろうと思いますが、1. とろろは、たとえば、 「Aを 200msecとし 、50msecごとに制御」であれば「255にするには 200÷50=4回の制御だから、63ずつ上げていく」ということになりますね。

Answer 2

・正転・反転を1Hzの周期で繰り返す

ってのは１秒周期のPWMを出すってことではないですよ

方法がわからないのはいいので、
どういうことをすべきなのか（したいのか）、ってのをはっきりさせよう

Comments

[mucch50]

ご回答ありがとうございます。

単純に正転と反転を1Hzの周期で交互に変えるのはdelay関数delay(500)にすればいいのはわかりますが、
duty比を変えるとなると正転のとき①0~255②255~0、反転のとき③0~255④255~0の4段階にdelayを入れないといけないとなると数値はどうすればいいのか？さらにdutyの増加数が1の時と5の時で増加時間が異なるため増加数は何にすべきなのかがわかりません。

自分が何か大きな勘違いをしているのは確かですが、その勘違いがわからない現状です。
整理の仕方があればよろしくお願いいたします。

[y_waiwai]

０～２５５って、その数字はなんですか？

[y_waiwai]

提示のコードは何をしようとしてるんでしょうか。
根本的になにか勘違いしてるような気がしますが。

[mucch50]

Q.0~255の数字の意味
A. まず前提として今回はPWMでモータを制御したいです。
ArduinoでPWMを制御するにはanalogWrite関数を使う必要があります。
Arduinoでは、analogWrite関数を使う際duty比の指定には0%～100%の指定ではなく0～255までの数字でdutyを変化させます。よって平均電圧を徐々に上下させるにはwhile文より0~255,255~0とすると考えました。
(ArduinoのPWM出力ピンは8ビットの分解能を持っているため、2の8乗＝256(0~255)の範囲で指定)

[y_waiwai]

うん、で、それをどうしたいというはなし？
どういう制御をやりたいのかを説明しよう