注釈

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2.4 カラフルな光

このレッスンでは、RGB LEDとRaspberry Pi Pico 2 Wを使用してさまざまな色を作成する方法を学びます。赤、緑、青の各成分の強度を調整することで、光を混ぜて幅広い色を生成できます。この概念は、加法混色法に基づいています。

加法混色とは？

加法混色は、異なる色の光を組み合わせて新しい色を作る方法です。赤、緑、青の光をさまざまな強度で組み合わせると、可視光線の範囲内の任意の色を作り出すことができます。例えば：

  • 赤 + 緑 = 黄

  • 赤 + 青 = マゼンタ

  • 緑 + 青 = シアン

  • 赤 + 緑 + 青 = 白

img_rgb_mix

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

全セットを購入するのが便利なので、こちらのリンクをチェックしてください：

名前

このキットのアイテム

購入リンク

Pico 2 Wスターターキット

450+

Pico 2 W Kit

以下のリンクから、コンポーネントを個別に購入することもできます。

SN

コンポーネント紹介

数量

購入リンク

1

Pico 2 Wの概要

1

2

Micro USBケーブル

1

3

ブレッドボード

1

買う

4

ジャンパーワイヤー

数個

買う

5

抵抗器

3（1-330Ω、2-220Ω）

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6

RGB LED

1

買う

回路図

sch_rgb

PWMピンGP13、GP14、GP15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値でこれらのピンに光を重ねることで、特定の色を表示できます。

配線

img_rgb_pin

RGB LEDには4つのピンがあります。長いピンは共通カソードピンで、通常GNDに接続します。最長のピンの隣にある左のピンは赤、右側の2つのピンは緑と青です。

赤色LEDは、緑や青のLEDに比べて同じ電流でより明るいため、赤色用には高い抵抗値を使用します。

wiring_rgb

コード作成

ここでは、描画ソフトウェア（例えばペイント）でお気に入りの色を選んで、それをRGB LEDで表示する方法を学びます。

注釈

  • 2.4_colorful_light.ino ファイルを pico-2w-kit-main/arduino/2.4_colorful_light から開きます。

  • または、このコードを Arduino IDE にコピーします。

  • Raspberry Pi Pico 2 W ボードと正しいポートを選択して、「アップロード」をクリックします。

// RGB LEDに接続されたGPIOピンを定義
const int redPin = 13;   // 赤ピン
const int greenPin = 14; // 緑ピン
const int bluePin = 15;  // 青ピン

void setup() {
  // 各RGB LEDピンを出力として初期化
  pinMode(redPin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  pinMode(bluePin, OUTPUT);
}

// 色を設定する関数
void setColor(unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue) {
  analogWrite(redPin, red);
  analogWrite(greenPin, green);
  analogWrite(bluePin, blue);
}

void loop() {
  // 赤色
  setColor(255, 0, 0);
  delay(1000);

  // 緑色
  setColor(0, 255, 0);
  delay(1000);

  // 青色
  setColor(0, 0, 255);
  delay(1000);

  // 黄色（赤 + 緑）
  setColor(255, 255, 0);
  delay(1000);

  // シアン（緑 + 青）
  setColor(0, 255, 255);
  delay(1000);

  // マゼンタ（赤 + 青）
  setColor(255, 0, 255);
  delay(1000);

  // 白色（赤 + 緑 + 青）
  setColor(255, 255, 255);
  delay(1000);

  // オフ
  setColor(0, 0, 0);
  delay(1000);
}

コードをアップロード後、RGB LEDは赤、緑、青、黄色、シアン、マゼンタ、白色に順番に変わり、1秒ごとに各色が表示され、その後オフになります。

コードの理解

  1. ピンの定義：

    RGB LEDの各成分に接続されたGPIOピンを定義します。

    const int redPin = 13;
const int greenPin = 14;
const int bluePin = 15;

  2. ピンの初期化：

    RGB LEDのピンを出力として設定します。

    void setup() {
  pinMode(redPin, OUTPUT);
  pinMode(greenPin, OUTPUT);
  pinMode(bluePin, OUTPUT);
}

  3. 色の設定：

    setColor 関数はPWM（パルス幅変調）を使用して、各色成分の明るさを調整します。

    void setColor(unsigned char red, unsigned char green, unsigned char blue) {
  analogWrite(redPin, red);
  analogWrite(greenPin, green);
  analogWrite(bluePin, blue);
}

  4. 色をループで表示：

    loop() 関数内で setColor() を呼び出し、異なる値を使ってさまざまな色を表示し、1秒ごとに色が変わるようにします。

    void loop() {
  // 赤色
  setColor(255, 0, 0);
  delay(1000);
  ...

  // オフ
  setColor(0, 0, 0);
  delay(1000);
}

色の実験

setColor() に渡す値を調整することで、自分だけの色を作ることができます。値は0（オフ）から255（最大輝度）の範囲です。例えば：

  • オレンジ：setColor(255, 165, 0);

  • 紫：setColor(128, 0, 128);

特定の色のRGB値を調べるためには、カラーピッカーツールや ペイント などのソフトウェアを使用できます。

結論

このレッスンでは、Raspberry Pi Picoを使用してRGB LEDを制御し、赤、緑、青の光を混ぜることでさまざまな色を作成する方法を学びました。この知識は、LEDディスプレイ、ムードライト、または色の制御を必要とするアプリケーションに役立つ基本的な技術です。