PCA9685 16チャンネル 12ビット PWM サーボモータードライバ I2C モジュール

PCA9685 は、NXP セミコンダクターズの I2C 接続の PWM コントローラである．これを搭載したモジュールを使うことで、Raspberry Pi や micro:bit などから、16 チャンネルのサーボモーターや LED を制御できる．

主な仕様

出力チャンネル数: 16
PWM の分解能: 12ビット（4096 段階）
PWM 周波数: 全チャンネル共通で、約 24Hz から 1526Hz の範囲で設定可能（一般的なアナログサーボモーターでは 50Hz を使用する）
インタフェース: I2C．基板上のジャンパ（A0〜A5）でアドレスを変更でき、複数枚を接続できる．既定の I2C アドレスは 0x40 であることが多い
電源: ロジック用の電源とは別に、サーボモーター用の電源（V+ 端子）を接続する

サーボモーターは、動作時に大きな電流を消費する．Raspberry Pi の電源からサーボモーターに給電すると、電圧降下により Raspberry Pi が再起動することがある．サーボモーター用には、モーターの定格に合った外部電源を V+ 端子に接続する．

Raspberry Pi での準備

I2C の有効化
端末で，次のコマンドを実行．
表示されるメニューで「Interface Options」、「I2C」の順に選び、有効にする．
```
sudo raspi-config
```
I2C ツールのインストールと接続確認
端末で，次のコマンドを実行．
モジュールが認識されていれば、アドレス（既定では 40）が表示される．
```
sudo apt update
sudo apt -y install i2c-tools
i2cdetect -y 1
```
Python ライブラリのインストール
Raspberry Pi OS のシステム Python は外部管理環境（PEP 668）として保護されているため、Python の仮想環境を作成してインストールする．
```
python3 -m venv --system-site-packages ~/servo
source ~/servo/bin/activate
pip install -U adafruit-circuitpython-pca9685 adafruit-circuitpython-servokit
```

動作確認

0 番のチャンネルに接続したサーボモーターを、0 度、90 度、180 度の順に動かすプログラムである．

from adafruit_servokit import ServoKit
import time

kit = ServoKit(channels=16)

for angle in [0, 90, 180]:
    kit.servo[0].angle = angle
    time.sleep(1)

【関連する外部ページ】

PCA9685 のデータシート（NXP）: https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9685.pdf
Waveshare Servo Driver（micro:bit 用）: https://www.waveshare.com/wiki/Servo_Driver_for_micro:bit
Adafruit の CircuitPython ライブラリ: https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_PCA9685

サーボモーター