ステッピングモータ・サーボモータ・DCモータの違いと使い分け｜配線図とPicoサンプルコード付き

2025年12月29日

はじめに

モーターを使った作品を作ろうと思ったのですが、モーターの種類を自分が理解できていないことに気づきましたので、改めて記事にしました。

リンク

モーターの比較

3つのモータの特徴をまとめました

種類	得意なこと	苦手なこと	制御の難易度	追加部品	代表例
DCモータ	とにかく簡単に回す/速度制御(PWM)	角度・位置決めは苦手	★☆☆	MOSFET、Hブリッジ、ダイオード	扇風機、ポンプミニ四駆
サーボモーター (RCサーボ)	角度指定・その角度を保持	連続回転は専用品が必要	★★☆	特になし電源は別でとる	ラジコンの操舵ロボットの関節
ステッピングモーター	何ステップ回したか=位置 (オープンループで位置決め)	負荷が重いと脱調（ズレても気づかない）	★★★	ドライバ必須	3Dプリンタ、カメラスライダー

動作原理

DCモータ：電圧（平均）＝回転の強さ

DCモータは基本、電気を入れると回ります。
速度を変えたいときは PWM（オン/オフの割合）で平均電圧を変えるのが定番です。

ただし、GPIOに直結はNG。モータは大電流＋逆起電力（サージ）が出ます。
そのため トランジスタ/MOSFET＋保護目的のダイオードが基本セットになります。

サーボモータ：「目標角度」と「今の角度」を比べて勝手に合わせる

RCサーボの構成部品は以下です。(結局DCモータが入っていますが)

小型DCモータ
減速ギヤ
角度を読む部品（ポテンショメータ）
制御回路
これらで、角度フィードバックしてくれます。

制御は50Hz（周期20ms）のPWMで、パルス幅（1〜2ms付近）が角度になります。

ステッピングモータ：コイルを順番にONして“カクカク”回す

内部のコイルに順番に電流を流して回します。
「何パルス（何ステップ）動かしたか」を数えることで位置が分かる、という発想です。

こちらもGPIO直結はNGで、ドライバ必須です（電流が大きい）

使い分けの実戦ルール

DCモータを選ぶべきケース

扇風機・ポンプ・車輪など「回ればOK」
速度制御ができればOK（PWM）
コスト・部品点数を最小にしたい

サーボモータを選ぶべきケース

0〜180°のように角度で決めたい
負荷が変わっても「狙った角度に戻したい」（フィードバックが効く）

注意：サーボは電源が弱いとガタつきやすいので、Picoの5Vから取るより別5V電源＋GND共通が安定

ステッピングモータを選ぶべきケース

一定量だけ正確に動かす（例：毎回「10mm送る」）
3Dプリンタ/CNCのように、位置決めを繰り返す
低速トルクが欲しい（ギヤ付きも強い）

注意：負荷が重いと脱調してズレます（ズレても気づかない）。必要ならリミットスイッチ（原点）やエンコーダで対策が必要になる。

サンプルコード

PWMで制御する方法を紹介します。過去に紹介したものはリンクを張っておきます。

DCモーター

(外部電源 +Vmotor) ----+----[ DC Motor ]----+----(MOSFET Drain)
                       |                    |
                       +----|<|-------------+
                            Flyback diode
                            (カソードを+側)

(MOSFET Source) ---------------------------- (GND)
(Pico GND) --------------------------------- (GND)  ※共通GND

(Pico GPx PWM) --[100Ω]--(Gate)
(Gate) --[100kΩ]--(GND)  ※プルダウン

from machine import Pin, PWM
from time import sleep

pwm = PWM(Pin(16))          # GP16 -> MOSFET Gate
pwm.freq(20000)           
pwm.duty_u16(0)

def set_speed(percent: int):
    percent = max(0, min(100, percent))
    pwm.duty_u16(int(65535 * percent / 100))

# 0%→100%→0%
while True:
    for s in range(0, 101, 5):
        set_speed(s)
        sleep(0.1)
    for s in range(100, -1, -5):
        set_speed(s)
        sleep(0.1)

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