2.3 カラフルライト

このプロジェクトでは、RGB LEDを使用した加法色混合の魅力的な世界について探求します。

RGB LEDは、赤、緑、青の三原色を一つのパッケージに組み合わせています。これら三つのLEDは共通のカソードピンを共有し、各アノードピンが対応する色の強度を制御します。

各アノードに加える電気信号の強度を変えることで、幅広い色を作り出すことができます。たとえば、高強度の赤と緑の光を混ぜると黄色の光が、青と緑の光を混ぜるとシアンが生成されます。

このプロジェクトを通じて、加法色混合の原理を学び、RGB LEDを操作して魅力的で活発な色を表示させることで、私たちの創造力を解き放ちます。

必要な部品

このプロジェクトには以下のコンポーネントが必要です。

キット全体を購入することは非常に便利です。リンクはこちらです：

名前

このキットのアイテム

リンク

ESP32 Starter Kit

320+

ESP32 Starter Kit

下記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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RGB 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に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_2.3_rgb.png

PWMピンのpin27、pin26、pin25はそれぞれRGB LEDの赤、緑、青のピンを制御し、共通カソードピンをGNDに接続します。これにより、異なるPWM値をこれらのピンに重ねて特定の色をRGB LEDに表示させることができます。

配線図

../../_images/rgb_pin.jpg

RGB LEDには4つのピンがあります：長いピンが共通のカソードピンで、通常はGNDに接続されています。最も長いピンの隣の左側のピンが赤で、右側の二つのピンが緑と青です。

../../_images/2.3_color_light_bb.png

コード

ここでは、お好きな色を描画ソフト（たとえばペイント）で選び、RGB LEDで表示させます。

注釈

  • esp32-starter-kit-main\c\codes\2.3_rgb_led のパスの下にあるファイル 2.3_rgb_led.ino を開けます。

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

  • "Unknown COMxx"が常に表示されますか？

../../_images/edit_colors.png

color_set() にRGB値を書き込むと、ご希望の色をRGB LEDで点灯させることができます。

どのように動作するのか？

  1. GPIOピン、PWMチャネル、周波数（Hz）、解像度（ビット）を定義します。

    // Define RGB LED pins
const int redPin = 27;
const int greenPin = 26;
const int bluePin = 25;

// Define PWM channels
const int redChannel = 0;
const int greenChannel = 1;
const int blueChannel = 2;

// Define PWM frequency and resolution
const int freq = 5000;
const int resolution = 8;

  2. setup() 関数では、指定された周波数と解像度でPWMチャネルを初期化し、その後、LEDピンを対応するPWMチャネルにアタッチします。

    void setup() {
    // Set up PWM channels
    ledcSetup(redChannel, freq, resolution);
    ledcSetup(greenChannel, freq, resolution);
    ledcSetup(blueChannel, freq, resolution);

    // Attach pins to corresponding PWM channels
    ledcAttachPin(redPin, redChannel);
    ledcAttachPin(greenPin, greenChannel);
    ledcAttachPin(bluePin, blueChannel);
}

    ここでは LEDC （LED制御）ペリフェラルを使用しており、主にLEDの輝度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チャネルに設定された frequency を返します。0が返された場合はエラーが発生し、LEDCチャネルは設定されませんでした。

      • channel LEDCチャネルの選択。

      • freq PWMの周波数の選択。

      • resolution_bits LEDCチャネルの解像度の選択。範囲は1-14ビット（ESP32の場合は1-20ビット）です。

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

      • pin GPIOピンの選択。

      • chan LEDCチャネルの選択。

  3. loop() 関数は、各色（赤、緑、青、黄色、紫、シアン）を順に切り替え、各色の変更間に1秒のインターバルを設けています。

    void loop() {
    setColor(255, 0, 0); // Red
    delay(1000);
    setColor(0, 255, 0); // Green
    delay(1000);
    setColor(0, 0, 255); // Blue
    delay(1000);
    setColor(255, 255, 0); // Yellow
    delay(1000);
    setColor(80, 0, 80); // Purple
    delay(1000);
    setColor(0, 255, 255); // Cyan
    delay(1000);
}

  4. setColor() 関数は、それぞれのPWMチャネルに適切なデューティサイクル値を書き込むことにより、希望の色を設定します。この関数は赤、緑、青の色の値を整数で3つ受け取ります。

    void setColor(int red, int green, int blue) {
    // For common-anode RGB LEDs, use 255 minus the color value
    ledcWrite(redChannel, red);
    ledcWrite(greenChannel, green);
    ledcWrite(blueChannel, blue);
}

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

      • chan デューティを書き込むLEDCチャネルの選択。

      • duty 選択されたチャネルに設定するデューティ。