2.2 フェーディング

前回のプロジェクトでは、デジタル出力を使用してLEDをオン/オフすることで制御しました。今回のプロジェクトでは、パルス幅変調（PWM）を活用してLEDに呼吸効果を作り出します。PWMは、正方形波信号のデューティ比を変えることで、LEDの明るさやモーターの速度を制御する技術です。

PWMでは、LEDを単純にオン/オフする代わりに、各サイクル内でLEDがオンになる時間とオフになる時間の割合を調整します。LEDを迅速にオン/オフする間隔を変えながら切り替えることで、LEDが徐々に明るくなったり暗くなったりする錯覚を生み出し、呼吸効果を模倣します。

ESP32 WROOM 32EのPWM機能を使用することで、LEDの明るさをスムーズかつ正確に制御できます。この呼吸効果は、プロジェクトにダイナミックで視覚的に魅力的な要素を加え、目を引くディスプレイや雰囲気を作り出します。

必要な部品

このプロジェクトには、以下の部品が必要です。

一式を購入することは非常に便利です。こちらがリンクです：

名前

このキットのアイテム

リンク

ESP32 Starter Kit

320+

ESP32 Starter Kit

以下のリンクから個別に購入することもできます。

コンポーネントの紹介

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

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抵抗器

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LED

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利用可能なピン

こちらは、このプロジェクトのためのESP32ボード上で利用可能なピンのリストです。

利用可能なピン

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

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 LEDを点灯させよう と同じ回路ですが、シグナルタイプが異なります。最初のプロジェクトはピン26からデジタルの高/低レベル（0&1）を直接出力してLEDを点灯/消灯させるもので、このプロジェクトはピン26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

注釈

  • ファイル 2.2_fading_led.ino をパス esp32-starter-kit-main\c\codes\2.2_fading_led 以下から開けます。

  • ボード（ESP32 Dev Module）と適切なポートを選択した後、 Upload ボタンをクリックします。

  • "Unknown COMxx"が常に表示されますか？

コードのアップロードに成功すると、LEDが呼吸するのを見ることができます。

どのように動作するのか？

  1. 定数と変数を定義します。

    const int ledPin = 26; // The GPIO pin for the LED
int brightness = 0;
int fadeAmount = 5;

    • ledPin: LEDが接続されているGPIOピン番号（ここではGPIO 26）。

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

    • fadeAmount: 各ステップでLEDの明るさが変わる量（5に設定）。

  2. PWMチャンネルを初期化し、LEDピンを設定します。

    void setup() {
    ledcSetup(0, 5000, 8); // Configure the PWM channel (0) with 5000Hz frequency and 8-bit resolution
    ledcAttachPin(ledPin, 0); // Attach the LED pin to the PWM channel
}

    ここでは LEDC （LED制御）周辺機器を使用します。これは主にLEDの明るさを制御するために設計されていますが、他の目的でPWM信号を生成するためにも使用できます。

    • uint32_t ledcSetup(uint8_t channel, uint32_t freq, uint8_t resolution_bits);: この関数はLEDCチャンネルの周波数と解像度を設定するために使用されます。LEDCチャンネルに対して設定された``frequency``を返します。0が返された場合はエラーが発生し、LEDCチャンネルが設定されませんでした。

      • channel 設定するLEDCチャンネルを選択します。

      • freq PWMの周波数を選択します。

      • resolution_bits LEDCチャンネルの解像度を選択します。範囲は1-14ビットです（ESP32の場合は1-20ビット）。

    • void ledcAttachPin(uint8_t pin, uint8_t chan);: この関数はピンをLEDCチャンネルにアタッチするために使用されます。

      • pin GPIOピンを選択します。

      • chan LEDCチャンネルを選択します。

  3. loop() 関数にはプログラムの主要な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到達した際にfadeAmountを反転させ、遅延を導入します。

    void loop() {
     ledcWrite(0, brightness); // Write the new brightness value to the PWM channel
     brightness = brightness + fadeAmount;

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

     delay(50); // Wait for 20 milliseconds
     }

    • void ledcWrite(uint8_t chan, uint32_t duty);: この関数はLEDCチャンネルのデューティを設定するために使用されます。

      • chan デューティを設定するLEDCチャンネルを選択します。

      • duty 選択されたチャンネルに設定するデューティを選択します。