03ArduinoでLEDのPWMを用いて輝度を変えてみる LEDの制御

LED輝度の調整方法

LEDの輝度（明るさ）調整するためには、どうすればよいか。
①印加する電圧を変える
②IFを少なくする
③光っている時間と消えている時間に差をつける

などの方法があります。

マイコンなどで手軽に行える制御が、③の方式が簡単にできます

まず、プログラム

robot19_base

  PORTD = 0x01; delay(10);
  PORTD = 0x00; delay(100);

と記述してみました。

LEDは点滅するが、光っている時間も10msあるので、目が痛い・・

この動作をもっと高速で行うとどうなるか、delay関数の時間を短くしてみよう
ただし、1ms以下にはできないので、注意

この時間差のことをDuty比と呼ぶらしい。

次にこのDuty比を連続的に変えてもみる、

robot19_base

int i,j;
for(j=0;j<10;j++){
  for(i=0;i<100;i++){
    PORTD = 0x01; delay(j);
    PORTD = 0x00; delay(10-j);
  }
}

＜結果＞段階的に輝度が変わりました。

連続して輝度を変えるためには・・・
ソフト的に制御するにも無理がある

PWM信号とanalogWrite()

ArduinoにはanalogWrite()という関数があるこれを使うとLEDの輝度が変えられます。

analogWrite(6,i)  //第1引数　6・・・出力ポート　第2引数　i・・・値0~255　

この関数を使うとPWMと呼ばれる機能を簡単に使うことが出来るますが、ハードウェア的に信号を生成するので、どのピンでも使えるわけではないようです。
Arduino Unoではデジタル出力の 3, 5, 6, 9, 10, 11 のピンが PWM に利用できます。

この機能を利用して、LEDの輝度を連続的に変えてみました。

Robot19_base

int i,j;
for(j=0;j<10;j++){
  for(i=0;i<255;i++){
    analogWrite(6,i);
    delay(100);
  }
}

LED6だけがじわじわと明るくなり、突然暗くなってまたじわじわと明るくなった。

PWMの仕組み

PWM (Pulse Width Modulation) は、電圧などを簡単に制御する方法の一つで、周期ごとに１（オン）と０（オフ）の時間を可変する技術、 パルス幅に比例した電圧を得ることがでる。

次の例では１周期ごとに１の時間と０の時間が変化している
第一周期では２０％のオン時間となる

こうすることで平均的に ON の時の電圧の 20% の電圧 (すなわち、5[V]*20[%]=1.00[V]) を得ることができる。

尚、この場合 ON である時間をデューティー・サイクル (Duty Cycle) という。これが、最大電圧に対する出力電圧の割合となる。

＜確認＞
LEDの輝度を50%で発光させてみる
LEDを2つ20%と80%光らせる

参考サイト

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参考にさせていただいたページは以下の通りです。
大変わかりやすくまとめられています。
ありがとうございます。
[PWMに関して]https://iot.keicode.com/arduino/arduino-analogwrite-pwm.php