ラズパイでステッピングモーターを回す方法｜A4988の配線とPython制御・Vref調整【XYテーブル製作 第2回】

XYテーブル製作シリーズ 第2回

はじめに

PythonとRaspberry Piで「自作XYテーブル」を作るシリーズの第2回です。第1回のLチカでGPIOの基本を学んだので、今回はモータードライバー「A4988」でステッピングモーターを1軸分だけ回すところまで進めます。ここができれば、2軸に増やしてXYテーブルにするのは目前です。

ステッピングモーターとは？

ステッピングモーターは一定角度ずつ正確に回転するモーターです。一般的な NEMA17 の場合、

• 1ステップ ＝ 1.8°
• 1回転 ＝ 200ステップ

つまり、STEPピンに200回パルスを送れば1回転します。

使用する主な部品

※一部のリンクはアフィリエイトプログラムを利用しています。

ハードウェア結線図（A4988 ＋ Raspberry Pi）

GPIO（BCM）と A4988 の対応

モーターの接続

A4988 の 1A / 1B / 2A / 2B に、NEMA17 のコイルを接続します。コイルの「組」を間違えると回らないので、テスターで導通する2本（1組）を確認してから、片方の組を 1A/1B、もう片方を 2A/2B につなぐと確実です。

電源の接続

GND は必ず共通に：モーター用12V電源のマイナスと、Raspberry Pi の GND を必ずつなぎます。ここが分かれていると STEP パルスの基準がずれて、モーターが正しく動きません。

A4988 の基本動作

GPIO ピン定義（BCM モード）

X_STEP  = 21
X_DIR   = 20
X_EN    = 16
X_MS1   = 17
X_MS2   = 27
X_MS3   = 22
X_RESET = 5
X_SLEEP = 6

プログラムの前に：A4988 の Vref（電流制限）調整

Vref の計算式やテスターでの具体的な合わせ方は、別記事で詳しく解説しています。この記事のコードを動かす前に、必ず一度目を通してください。

Python プログラム（stepper.py）

Raspberry Pi 側でターミナルを開き、ファイルを作成します。

stepper.py が開いたら、以下のコードを入力（貼り付け）します。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# --- PIN定義 ---
X_STEP  = 21
X_DIR   = 20
X_EN    = 16
X_MS1   = 17
X_MS2   = 27
X_MS3   = 22
X_RESET = 5
X_SLEEP = 6

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

pins = [X_STEP, X_DIR, X_EN, X_MS1, X_MS2, X_MS3, X_RESET, X_SLEEP]

for pin in pins:
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(pin, GPIO.LOW)

# ドライバ有効化
GPIO.output(X_EN, GPIO.LOW)
GPIO.output(X_RESET, GPIO.HIGH)
GPIO.output(X_SLEEP, GPIO.HIGH)

# ステップ設定
GPIO.output(X_MS1, GPIO.LOW)
GPIO.output(X_MS2, GPIO.LOW)
GPIO.output(X_MS3, GPIO.LOW)

def move_motor(steps, direction, delay=0.01):   # delayの値で速度調整　値が大きいと遅くなる
    GPIO.output(X_DIR, direction)
    for _ in range(steps):
        GPIO.output(X_STEP, GPIO.HIGH)
        time.sleep(delay)
        GPIO.output(X_STEP, GPIO.LOW)
        time.sleep(delay)

try:
    print("正転")
    move_motor(50, GPIO.LOW)  # 50＝移動量(ステップ数)　GPIO.LOW＝正転　
    time.sleep(1)

    print("逆転")
    move_motor(50, GPIO.HIGH)  # 50＝移動量(ステップ数)　GPIO.HIGH＝逆転　
    time.sleep(1)

finally:
    GPIO.cleanup()

実行

Raspberry Pi のターミナルで実行します。

正転 → 停止 → 逆転 と動けば成功です。move_motor() の第1引数がステップ数（移動量）、第2引数が方向（GPIO.LOW＝正転 / GPIO.HIGH＝逆転）、delay がパルス間隔（大きいほどゆっくり）です。

なぜ200ステップで1回転？

NEMA17 は 1.8°/step なので、

で、200パルス送ると1回転します。次回はこの関係を使って「mm 単位」で動かせるようにします。

動かない時のトラブルシューティング・チェックリスト

うまく回らない場合は、上から順に確認してみてください。

1. モーターが「ガガガ」と震えるだけで回らない
ステッピングモーターのコイルの組が間違っている可能性が高いです。テスターで導通する2本（1組）を確認し、A4988 の 1A/1B に1組、2A/2B にもう1組を接続します。線の色が同じでもメーカーによって配列が違うことがあります。

2. 全く反応しない（軸が手でスルスル回る）
ドライバが無効（スリープ）状態です。プログラムで X_EN を LOW にしているか、RESET と SLEEP ピンが HIGH（または物理的にジャンパで接続）されているかを確認してください。

3. モーターやドライバーが異常に熱い／異音がする
A4988 の 電流制限（Vref）が合っていません。放置するとチップが焼損します。すぐに電源を切り、Vref調整記事を参考にボリュームを調整してください。

4. 動くけれど途中で止まる（脱調）
Python コード内の delay（パルス間隔）が短すぎて速すぎます。まずは delay=0.05 くらいまで大きくして、ゆっくり確実に回るか試してください。

まとめと次回予告

ここまでで、ステッピングモーターの パルス制御 ・ 方向制御 ・ ドライバ制御 の3つができるようになりました。1軸を思い通りに回せれば、XYテーブルはもう目前です。

次回・第3回では、いよいよ「mm 単位」で動かす制御を実装します。ベルトのピッチとプーリー歯数から必要なステップ数を計算する式まで解説し、ここから一気に「装置」らしくなっていきます。

次に読む記事

よくある質問（FAQ）

XYテーブル製作シリーズ（全12回）

補足記事