プログラミング教育の普及に伴い、教育の現場では、回転動作を活かした学習や創作を行うことが増えています。

その一方で、よく使う回転動作を駆動する機械としては、「モーター」「サーボ」「連続回転サーボ」があり、それぞれの違いや用途及び商品の選び方を悩まれる方も多くいらっしゃいます。

ここでは、これら3種類の機械の基礎知識を解説しながら、商品を選ぶ際のポイントをご紹介いたします。

 

1. モーター、サーボ、連続回転サーボとは

 

1.1  モーターについて

 

モーターは、電気エネルギーを回転運動に変換し、連続回転を実現させる装置です。 

エアコン・洗濯機・冷蔵庫などの家電製品をはじめ、自動車やロボット、産業機械など、私たちの身の回りの多くの製品にモーターが使用されています。

教育で利用される一般的なモーターは、通電すると回転を始め、電源を切断すると回転を停止します。

マイクロコンピューター（micro:bitなど）からモーターを直接制御することはできません。制御を行うには、マイクロコンピューターとモーターの間に、モータードライバーを接続し利用する必要があります。

回転・停止、回転の方向、回転速度を制御するためには、マイクロコンピューター（micro:bitなど）に対してプログラミングを行い、モータードライバーを通して、指令をモーターに伝達します。

※実際にはマイクロコンピューター（micro:bitなど）とモータードライバーの接続は、拡張ボードを介して接続するか、モータードライバー機能を用いる拡張ボードを利用することが多いです。

  

【モーターの特徴】

・通電するだけで回転する

・360°連続回転ができる

・マイクロコンピューター（micro:bitなど）から直接制御することはできない

・回転の制御にはモータードライバーが必要

・モータードライバーを用いることで、回転・停止、回転の方向、回転速度の制御が可能

・回転の停止角度（停止位置）の制御はできない（一部産業用モーターを除く）

 

※ 当社モーター商品の一覧はこちらです。

 

 

1.2  サーボについて

 

サーボも、電気エネルギーを回転運動に変換する装置ですが、指定した角度まで回転し、その位置で停止できる装置です。

連続回転できるモーターと異なり、サーボは製品ごとで動作可能な角度範囲が決められており、その角度範囲内でしか回転ができません。

一定範囲内で現在の角度から任意の角度まで回転させることができるため、都度回転の停止角度・位置の制御が可能です。

 

サーボはロボットアーム、ラジコン模型など、位置決めや動作制御が必要な装置で広く利用されています。

教育やホビー用途のサーボでは、一般的にPWM（パルス幅変調）信号を用いて回転角度を制御します。マイクロコンピューター（micro:bitなど）から入力されるパルス信号の幅によって角度を指定します。サーボは信号を受け取ってから回転を始め、その指定角度で停止する仕組みです。

マイクロコンピューター（micro:bitなど）に対してプログラミングを行うことで、サーボに対してパルス信号を入力し、回転方向、停止角度・位置の指令を伝達します。

 

※実際にマイクロコンピューター（micro:bitなど）とサーボの接続は、拡張ボードを介して接続することが多いです。

  

【サーボの特徴】

・通電するだけでは回転しない

・製品ごとで回転できる角度の範囲が決まっている（180°、270°など）

・マイクロコンピューター（micro:bitなど）から直接制御することが可能

・回転・停止、回転の方向の制御が可能。

・一般的な教育用サーボでは、回転速度を直接制御できないことが多い

・回転の停止角度（停止位置）の制御が可能

 

※ 当社サーボ商品の一覧はこちらです。

 

 

1.3  連続回転サーボについて

 

連続回転サーボはサーボの制御方式を利用して連続回転を行う装置です。連続回転サーボはモーターのように連続回転ができます。

しかし、サーボのように都度回転の停止角度・位置の制御はできません。
サーボと同様な形状で同様な制御方法を利用するため、名称に「サーボ」がついています。

モーターの制御はモータードライバーが必要ですが、連続回転サーボはモータードライバーを使用せずに回転方向、回転速度及び停止の制御ができます。

低コストで連続回転の制御が可能なため、初級教育において導入しやすいです。

また、連続回転サーボは教育用途やホビー用途を想定した手軽に動かす製品であり、産業で連続回転を実装する場合はモーターを用います。

 

制御方法は教育やホビー用途のサーボと同様にPWM（パルス幅変調）信号を用います。通常のサーボがPWM信号によって回転の停止角度・角度を指定するのに対し、連続回転サーボでは回転方向と回転速度を制御します。

具体的には、中央位置となるパルス幅（ニュートラル）では停止し、パルス幅を広げたり狭めたりすることで正転・逆転の制御と速度の調整が可能です。

なお、マイクロコンピューター（micro:bitなど）に対してプログラミングを行うことで、サーボに対してパルス信号を入力し、回転方向、回転速度及び停止の指令を伝達します。

  

※実際にはマイクロコンピューター（micro:bitなど）とサーボの接続は、拡張ボードを介して接続することが多いです。

  

【連続回転サーボの特徴】

・通電するだけでは回転しない

・360°連続回転ができる

・マイクロコンピューター（micro:bitなど）から直接制御することが可能

・回転・停止、回転の方向、回転速度の制御が可能

・回転の停止角度（停止位置）の制御はできない

 

※ 当社連続回転サーボ商品の一覧はこちらです。

 

 

1.4  まとめ

 

用途		モーター	連続回転サーボ	サーボ
連続回転できれば良い		◎	◎	×
連続回転させ、方向・回転速度・停止を制御	モータードライバーあり	◎	△	×
	モータードライバーなし	×	◎	×
一定範囲内で回転させ、且つ指定した位置・角度で止める		×	×	◎

 

モーター：連続回転させる装置。制御するにはモータードライバーが必要。

サーボ：一定範囲内で回転し、停止する角度や位置を正確に制御できる装置。

連続回転サーボ：連続回転させる装置。モータードライバーなしで制御ができる。

 

 

 

2. 用途に応じた選び方

 

用途	例	必要な機材と選び方
プログラミングして、連続した回転とその制御（回転・停止、回転の方向、回転速度）を実現したい場合	車輪、 扇風機のファンの部分など	・一般的な方法で制御したい場合 micro:bit＋拡張ボード（モータードライバー機能付き）＋モーター   ・簡易的に動作をさせる場合 micro:bit＋拡張ボード＋連続回転サーボ
プログラミングして、一定の範囲内で回転させ、指定の角度・位置で停止させたい場合	扇風機の首振りの部分、メーター、自動スイッチなど	micro:bit＋拡張ボード＋サーボ
制御なしで通電して連続回転できれば良い	扇風機のファンの部分など	拡張ボード＋モーター