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I2Cセンサーの種類

16ch PWMコントローラ

主な機能

一つのPCA9685で16chのPWM信号を個別に出力可能です。

I2Cデバイス名

PCA9685

写真

開発したデバイスの入手先　

製品名　品番・型番

スイッチサイエンス

PCA9685搭載16チャネル PWM/サーボ
ドライバー（ADA-815）

デバイスのＤata-Sheet

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCA9685.pdf

デバイスの主な仕様

電源電圧

I2Cアドレス

チャンネル

分解能

I2C通信速度

2.3Ｖ~5.5V　　　（接続するサーボ等の電源電圧にご注意）

（0Ｘ40）　　アドレスBit:A0~A5までPINで選択可能で最大62個のアドレスの選択可能です。

16ch

12bit

1Mbps

説明

アドレス選択がデバイスの6本のピンで選択ができます。最上位bitが１固定ですので

1000000~1111111を任意に選択可能です。1個で16chのPWM出力ですので、1,000個近いPWM出力を一つのI2Cバスで実現できます。

しかしPCA9685のI2Cの入力容量が10pFですので、62個を同一バスに接続すると配線容量を抜いても620pFとなり、I2Cでの規格の400pFを超える為、実際に接続する場合は、PCA9600D等でバスの駆動能力を増加させる、PCA9541APW等のI2Cバスマスタマルチプレクサ等でI2Cバスを分割する等が必要です。

また、PWM出力も1ch当たりTypで25mAの電流をシンク可能ですが、合計で400mAですので、16ch同時使用時に全chがシンクすると合計シンク電流の400ｍAとなりマージンが有りません。ご利用時はI2Cのバスラインのケーブルを含めた容量計算、負荷電流の最大値等を求め許容範囲内の安全な動作範囲での設計が必要です。

PWMの分解能もPCA9633が8bitに対し、12bitと高精度ですのでRCサーボ制御等にも十分適用可能と思います。

内部レジスタも分解能が12bitの為、１Byteのレジスタが２個で12bitを構成しています。更にON/OFF時の設定と16ch有りますのでレジスタの数は相当数になります。

I2Cセンサードライバーではレジスタ、上位・下位bit分割、レジスタ番号を気にせずプロパティで一発で設定が可能です。

通常のレジスタの読み書きは、register
addressを指定した後に処理を行いますが、I2Cセンサー・ドライバーを使用する場合は使用するプロパティにregister addressが紐づけして有る為レジスタアドレスの指定は不要でプロパティへ値の代入、読み出しのみで可能です。

RCサーボを接続して動作確認。

Imports I2CLibrary

Public NotInheritable Class PCA9685Page

　Inherits Page

　Private Const PCA9685_Address As Byte = &H40

　Private PCA9685 As PCA9685 = New PCA9685()

　Private dOscillator As Double = 25000000　‘ オシレータクロック 25MHz

　Private dResolution As Double = 4096　‘ 分解能

　Private dCycleTime As Double = 20　‘ SG90 サイクルタイム

　Private dHz As Double = 50　‘ SG90 周波数

　Private dMinDutyCycle As Double = 0.5　‘ ms

　Private dMaxDutyCycle As Double = 2.4　‘ ms

　Private dStd As Double = dResolution / dCycleTime

　Public Sub New()

　　InitializeComponent()

　　Call Init()

　End Sub

　Private Async Sub Init()

　　Await PCA9685.Init(PCA9685_Address)

　　Dim iDutyCycle As Integer = 0

　　PCA9685.MODE1 = &H31

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.MODE1)

　　PCA9685.PRE_SCALE = (dOscillator / (dResolution * dHz)) – 1

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.PRE_SCALE)

　　PCA9685.MODE1 = &H21

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.MODE1)

　End Sub

　Private Sub btnHome_Click(sender As Object, e As RoutedEventArgs)

　　Dim iDutyCycle As Integer = 0

　　iDutyCycle = ((dMaxDutyCycle – dMinDutyCycle) / 2 + dMinDutyCycle) * dStd

　　PCA9685.LED0_ON = 0

　　PCA9685.LED0_OFF = iDutyCycle

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.LED0)

　End Sub

　Private Sub btnLeft_Click(sender As Object, e As RoutedEventArgs)

　　Dim iDutyCycle As Integer = 0

　　iDutyCycle = dMinDutyCycle * dStd

　　PCA9685.LED0_ON = 0

　　PCA9685.LED0_OFF = iDutyCycle

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.LED0)

　End Sub

　Private Sub btnRight_Click(sender As Object, e As RoutedEventArgs)

　　Dim iDutyCycle As Integer = 0

　　iDutyCycle = dMaxDutyCycle * dStd

　　PCA9685.LED0_ON = 0

　　PCA9685.LED0_OFF = iDutyCycle

　　PCA9685.Write(I2CLibrary.PCA9685.REG_ADDR.LED0)

　End Sub

　Private Sub btnBack_Click(sender As Object, e As RoutedEventArgs)

　　PCA9685.close()

　　App.rootFrame.Navigate(GetType(MenuPage))

　End Sub

End Class