RaspberryPi 3B+でLEDを徐々に点灯、消灯させる方法

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RaspberryPi 3B+でLEDの点灯・消灯・点滅のやり方 - 水瓶座列車で、

LEDの極性の見分け方や点灯、消灯について書きましたが、

今回は、RaspberryPi 3B+でLEDを徐々に点灯、消灯させる方法を書いていきたいと思います。

明るさを徐々に変化させるには、PWM機能を使用します。

その仕組みを理解するのは少し難しいですが、使用するのは簡単です。

それでは、説明していきたいと思います。

使用するLEDと電極の見分け方
RaspberryPi 3B+ ボードとLEDの接続
PWM（疑似的アナログ出力）
LEDを徐々に点灯させる
LEDを徐々に消灯させる
最後に

１．使用するLEDと極性の見分け方

前回の記事でも書きましたが、再度書いておきます。

使用するLEDは、OSOYOOのセンサーセットのLEDを使用しています。

そして、LEDには極性があり見分け方は、

・足の長い方をアノードと呼び＋側

・足の短い方をカソードと呼び－極

に接続します。

実物は、こんな感じです。

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２．RaspberryPi 3B+ ボードとLEDの接続

RaspberryPi 3B+ ボードとLEDの接続は、前回と変わらずこんな感じです。

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黄色線にはGPIO18、黒線にはGNDを接続しており、

LEDのアノード側と黄色線の間に抵抗200Ωを入れます。

そしてLEDのカソード側と黒線を接続します。

そして、抵抗を入れている理由は、電流が流れすぎてLEDが壊れないようにするためです。

３．PWM（疑似的アナログ出力）

LEDの点灯/消灯は、GPIOをHigh/Lowで制御しますが、

これはRaspberryPiから見ると電圧をデジタル出力して行っています。

しかし、デジタル出力では徐々に変化させることはできません。

そこでアナログ出力ができれば、電圧を0Vか3.3Vかではなく自由に出力することができるので、

光の強弱を調整することができます。

アナログ出力とは、0Vと3.3Vを高速で切り替えながら疑似的に、

0V～3.3V間の電圧を作り出してその電圧を出力することです。

RaspberryPi 3B+でのアナログ出力の方法は、

・ソフトウェアPWM：プログラムで0Vと3.3Vを切り替えて出力する。

・ハードウェアPWM：ハードウェアで0Vと3.3Vを切り替えて出力する。

の2種類があります。

ソフトウェアPWMは、全てのGPIOで使用可能で、

ハードウェアPWMは、GPIO12,13,18,19で使用可能です。

４．LEDを徐々に点灯させる

前項を踏まえて、GPIO18を使用してLEDを徐々に点灯させるサンプルコード(C言語)が、

下記になります。

#include <wiringpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define  LEDPIN   1

int main() {
　　int bright;
　　if( wiringPiSetup()==-1 ) {
　　　　printf("setup wiringPi failed!\n");
　　　　exit(1);
　　}

　　pinMode( LEDPIN, PWM_OUTPUT );

　　for(;;) {
　　　　for( bright=0; bright<1024; ++bright ) {
　　　　　　pwmWrite( LEDPIN,bright );
　　　　　　delay(2);
　　　　}
　　}
　　
　　return 0;
}

上記コード内にあるpinMode()でPWM_OUTOUTを設定してアナログ出力するようにします。

そして、pwmWrite()で光の強さを0から1023まで１つづ上げて徐々に明るくしています。

このサンプルコードのファイル名をbreathing_lec.cとすると、

コンパイルするには、ラズパイ上で下記を実行します。

$ gcc -Wall -o breathing_led breathing_led.c -lwiringPi

RaspberryPi 3B+として、ハードウェアPWMをサポートしている端子は、

前項で書いたようにGPIO18以外にもGPIO12,13,19があります。

WiringPiのpinMode()で設定しているLEDPINの値は１ですが、

WiringPiライブラリの中ではGPIO18を指します。

これは前回説明したとおり、gpio readallで確認することができます。

ちなみに、

　　GPIO12は、LEDPIN = 26

　　GPIO13は、LEDPIN = 23

　　GPIO19は、LEDPIN = 24

になっています。

５．LEDを徐々に消灯させる

LEDを徐々に消灯させるのは、点灯の逆をするだけなので、

サンプルコード(C言語)としては、こんな感じです。

#include <wiringpi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define  LEDPIN   1

int main() {
　　if( wiringPiSetup()==-1 ) {
　　　　printf("setup wiringPi failed!\n");
　　　　exit(1);
　　}

　　pinMode( LEDPIN, PWM_OUTPUT );

　　for(;;) {
　　　　for( bright=1023; bright>=0; --bright ) {
　　　　　　pwmWrite(LEDPIN,bright);
　　　　　　delay(2);
　　　　}
　　}

　　return 0;
}