AS5600 磁気ロータリポジションセンサ徹底解説：12bit高精度・非接触・Arduino/I2C実装ガイド

「ポテンショメータの接点摩耗・ノイズ・寿命が課題」「非接触で絶対角度を高精度測定したい」——そんなニーズに応えるのがAS5600 (ams OSRAM)です。ホール効果ベースの磁気ロータリエンコーダで、12bit(4096分解能)、I²C/PWM/アナログ出力、プログラマブル角度範囲、外部磁界耐性を備え、ロボット関節、モータ制御、ヒューマンインターフェース、自動車用途で採用実績多数。本記事では仕様・配線・動作原理・Arduino実装・応用まで完全解説します。

AS5600 概要

• 非接触磁気角度センサ：径方向磁化マグネット(オンアクシス)の回転角を検出
• 出力：I²C(12bit生データ)、PWM(デューティ比)、アナログ(レシオメトリック/VDD基準)
• 分解能：12bit = 4096カウント/回転 → 0.088°/LSB
• プログラマブル角度範囲：18°〜360° (スタート/ストップ位置設定可)
• 外部磁界補償：均一外部磁界の影響を自動除去(特許技術)
• 電源：3.3V / 5V 両対応、低消費電力(~100μA アイドル、~1.5mA 動作)
• 動作温度：-40℃ 〜 +125℃ (車載グレード対応)
• パッケージ：SOIC-8 / TSSOP-8 / WL-CSP

ピン配置 (SOIC-8 / TSSOP-8)

Pin	名称	機能
1	GND	グランド
2	VCC	電源入力 3.3V/5V
3	SDA	I²C シリアルデータ (オープンドレイン、プルアップ必須)
4	SCL	I²C シリアルクロック (オープンドレイン、プルアップ必須)
5	VDD (3V3)	内部3.3Vレギュレータ出力/入力 (3.3V動作時は外部給電、5V動作時は出力/NC)
6	PGO (DIR)	プログラム用/方向出力。起動時スタート/ストップ位置設定モード入力、或いは回転方向出力
7	OUT	PWM出力 / アナログ出力 / デジタル出力 (設定による)
8	NC	未接続

主要特長

• 非接触 → 摩耗ゼロ、寿命半永久、振動/衝撃/汚れに強い
• I²Cでスタート/ストップ角度プログラム可能 (不揮発EEPROM内蔵)
• 3線式(VDD/GND/OUT)でプログラマ不要の簡易角度設定モード搭載
• 自動低電力モード(アイドル時スリープ)
• 出力モード切替：I²C生データ / PWM(12bit相当) / アナログ(レシオメトリック)
• I²Cアドレス固定 0x36 (7bit) — アドレス変更不可、バス上1個のみ

仕様サマリー

パラメータ	値
電源電圧	3.3V ±10% / 5V ±10%
消費電流	~1.5mA (動作), ~100μA (アイドル)
動作温度	-40℃ 〜 +125℃
I²Cアドレス	0x36 (固定)
I²C速度	Standard (100kHz) / Fast (400kHz) / Fast Plus (1MHz)
角度分解能	12bit (4096 cpr)
角度精度	±0.5° (典型, キャリブレーション後), ±1.5° (最大)
更新レート	~10kHz (I²C), ~1kHz (PWM/アナログ)
磁界強度範囲	30〜100mT (推奨 40〜80mT)
センサ-マグネット距離	0.5〜3.0mm (垂直方向)

動作原理：ホール効果 + 内部DSP

1. ホール素子アレイが垂直磁界成分(Bz)を空間サンプリング
2. CORDICアルゴリズム等で磁界ベクトル角度(atan2)を演算
3. 12bit A/D変換 → 4096分解
4. 外部均一磁界成分を共通モードとして除去(特許: 外部磁界リジェクション)
5. プログラマブル角度マッピング(スタート/ストップ、回転方向、出力スケーリング)
6. I²Cレジスタ読み出し、またはPWM/アナログ出力

最大角度設定例：18°〜360°可変 → 分解能 = 設定角度/4096。18°設定時 0.0044°/LSB 超高精度可能。

マグネット取付けガイド

• 径方向磁化(N-Sが半径方向)の円筒/リングマグネット (φ4〜6mm × 厚2.5〜3mm 推奨)
• 材質：ネオジム(NdFeB) N35〜N52、サマリウムコバルト(SmCo) 高温用
• センサ中心とマグネット中心を同軸合わせ (偏心<0.25mm推奨)
• ギャップ(Z距離) 0.5〜3.0mm で磁界強度30〜100mT確保
• フェライト/ゴム磁石は磁束密度不足で非推奨

Arduino / Seeeduino で動かす (I²C接続)

ハードウェア接続

• AS5600 VCC → 5V (または 3.3V)
• GND → GND
• SDA → A4 (UNO/Nano) / D2 (Leonardo) / SDA専用ピン
• SCL → A5 (UNO/Nano) / D3 (Leonardo) / SCL専用ピン
• SDA/SCL 各々 4.7kΩ プルアップ抵抗必須 (基板上未実装の場合)
• OUT/PGO は用途に応じて接続/未接続

ソフトウェア：ライブラリ導入・サンプル実行

1. Arduino IDE → ライブラリマネージャ → 「AS5600」検索 → 「Seeed_AS5600」等インストール、または GitHub から手動導入
2. ファイル → スケッチ例 → Seeed_AS5600 → readAngle 開く

サンプルコード要点 (Seeed_AS5600ライブラリ)

#include 
#include 

AS5600 as5600;  // デフォルトアドレス 0x36

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);
  
  // 接続確認
  if (!as5600.begin()) {
    Serial.println("AS5600 not found!");
    while(1);
  }
  
  // 設定例: フルレンジ360°, 回転方向CW
  as5600.setDirection(AS5600_CLOCKWISE);
  // as5600.setStartPosition(0);   // スタート角度設定(EEPROM保存)
  // as5600.setStopPosition(4095); // ストップ角度設定
}

void loop() {
  uint16_t rawAngle = as5600.getRawAngle();  // 0〜4095
  float angleDeg = rawAngle * 360.0 / 4096.0;
  
  Serial.print("Raw: "); Serial.print(rawAngle);
  Serial.print("  Angle: "); Serial.print(angleDeg, 2); Serial.println("°");
  
  delay(10); // 100Hzサンプリング
}

シリアルモニタ確認

• ツール → シリアルモニタ → ボーレート 115200
• マグネット回転に追従して 0〜360° 表示確認
• ノイズ/ジャンプあれば：磁界強度確認、ギャップ調整、プルアップ確認、I²Cバス長短縮

PWM/アナログ出力モード活用

• PWM出力：OUTピンから 12bit分解能 PWM (周波数 ~1kHz)。RCフィルタ(10kΩ+1μF)でアナログ電圧変換可能
• アナログ出力：レシオメトリック (VDD基準)。マイコンADC直結可能
• I²C不要で角度取得したい場合に有用。ただし精度/設定変更はI²C優位

主な応用例

分野	具体用途	メリット
ホームアプライアンス	ダイヤル/ノブ/ダンパー制御	非接触・長寿命・防塵防滴容易
ロボティクス	関節角度フィードバック、ホイールエンコーダ	高分解能、非接触、コンパクト
RC/ドローン	サーボ/ESC位置フィードバック、ジンバル制御	軽量、高速応答、振動耐性
オーディオ	ボリュームノブ、イコライザコントロール	接点ノイズ無、高級感
産業オートメーション	バルブ開度、アクチュエータ位置、コンベア同期	過酷環境耐性、メンテフリー
自動車	スロットル位置、ステアリング角、ペダルストローク、シフト位置	AEC-Q100対応、高温/振動/EMC耐性
医療/ウェアラブル	関節角度計測、リハビリ機器、薬剤投与ポンプ	小型、低消費電力、生体適合性

よくあるトラブルと対策

症状	原因	対策
I²C応答なし	アドレス違い/プルアップ欠如/配線間違い/電源電圧不足	0x36固定確認、4.7kΩプルアップ、SDA/SCL/GND/VCC確認、3.3V/5V確認
角度ジャンプ/ノイズ大	磁界弱い/偏心/外部磁界/電源ノイズ	マグネット接近/同軸化/シールド/電源デカップリング/移動平均フィルタ
0°/360°境界でジャンプ	仕様(ラップアラウンド)	ソフトウェアでアンラップ処理、或いはスタート/ストップ設定で回避
PWM出力不安定	RCフィルタ定数不適/負荷電流大	バッファアンプ追加、フィルタ定数最適化
複数個使いたい	I²Cアドレス固定(0x36)でバス共有不可	I²Cマルチプレクサ(TCA9548A等)使用、或いはPWM/アナログ出力で並列読取

結論

AS5600は「非接触・高精度・プログラマブル・外部磁界耐性・低コスト」を兼ね備えた、機械式ポテンショメータ/光学エンコーダの決定的代替デバイスです。I²Cで生データ取得、PWM/アナログで簡易読取、3線式で設定可能と、開発フェーズ・用途に合わせた柔軟なインターフェースが魅力。マグネット取付け精度(同軸/ギャップ/磁界強度)さえ守れば、量産品質の角度検出が手軽に実現できます。

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