注釈

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2.2 PWMを使用したアナログ出力

前のプロジェクトでは、デジタル出力を使用してLEDを点灯および消灯しました。このプロジェクトでは、パルス幅変調（PWM）を利用してLEDに呼吸効果を与えます。PWMは、四角波信号のデューティサイクルを変えることで、LEDの明るさやモーターの速度を制御する技術です。

PWMを使用すると、単にLEDを点灯または消灯するのではなく、各サイクル内でLEDが点灯している時間と消灯している時間を調整します。LEDを急速に点滅させることで、LEDが徐々に明るくなり、暗くなる錯覚を作り出し、呼吸効果をシミュレートします。

ESP32 WROOM 32EのPWM機能を使用することで、LEDの明るさを滑らかで精密に制御できます。この呼吸効果は、プロジェクトに動的で視覚的に魅力的な要素を追加し、目を引くディスプレイや雰囲気を作り出します。

使用可能なピン

このプロジェクトでESP32ボードで使用可能なピンのリストは次の通りです。

使用可能なピン

IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

必要な部品

このプロジェクトで必要な部品は次の通りです。

部品紹介

購入リンク

ESP32 WROOM 32E

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ESP32 カメラ拡張ボード

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ブレッドボード

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ジャンパーワイヤー

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抵抗器

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LED

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回路図

../_images/circuit_2.1_led.png

このプロジェクトは最初のプロジェクト 2.1 デジタル出力 と同じ回路ですが、信号の種類が異なります。最初のプロジェクトでは、pin26から直接デジタルのハイおよびロー（0&1）レベルを出力してLEDを点灯または消灯させましたが、このプロジェクトでは、pin26からPWM信号を出力してLEDの明るさを制御します。

配線図

../_images/2.1_hello_led_bb.png

コード

  1. このコードをダウンロードするか、直接Arduino IDEにコピーします。

注釈

コードが正常にアップロードされると、LEDが呼吸するように点灯します。

動作の仕組み

  1. 定数と変数を定義します。

    const int ledPin = 26; // LEDのGPIOピン
int brightness = 0;
int fadeAmount = 5;

    • ledPin: LEDが接続されているGPIOピン番号（この場合、GPIO 26）。

    • brightness: LEDの現在の明るさレベル（初期設定は0）。

    • fadeAmount: LEDの明るさを各ステップで変える量（設定値は5）。

  2. PWMチャネルを初期化し、LEDピンを設定します。

    void setup() {
    ledcAttach(ledPin, 5000, 8); // Configure the PWM pin with 5000Hz frequency and 8-bit resolution
}

    ここでは、LEDC （LED制御）周辺機器を使用しています。これは主にLEDの強度を制御するために設計されていますが、他の目的のためにPWM信号を生成することもできます。

  • bool ledcAttach(uint8_t pin, uint32_t freq, uint8_t resolution_bits);: This function is used to setup the LEDC pin frequency and resolution. It will return frequency configured for LEDC pin.

    • pin: GPIOピンを選択。

    • freq: PWMの周波数を選択。

    • resolution_bits: ledcチャネルの解像度を選択します。範囲は1-14ビット（ESP32では1-20ビット）。

  1. loop() 関数には、プログラムのメインロジックが含まれており、連続して実行されます。LEDの明るさを更新し、明るさが最小値または最大値に達したときにフェード量を反転させ、遅延を導入します。

    void loop() {
    ledcWrite(ledPin, brightness); // PWMチャネルに新しい明るさの値を書き込む
    brightness = brightness + fadeAmount;

    if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
        fadeAmount = -fadeAmount;
    }

    delay(50); // 20ミリ秒待機
    }

    • void ledcWrite(uint8_t pin, uint32_t duty);: この関数はLEDCチャネルのデューティを設定します。

      • pin: デューティを書き込むLEDCチャネルを選択。

      • duty: 選択されたチャネルに設定するデューティを選択。