Arduino PWM完全マスター：包括的ガイドと主要関数

Arduino PWMプログラミングとその関数

PWMとは

PWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）は、電圧変動が必要なほぼすべてのデバイスで使用される技術。安定したDC電圧を、パルス幅が変化する矩形波に変換し、波の全周期（T）に対する「ON」パルス幅の比をデューティサイクルと呼ぶ。パルス持続時間変調（PDT）とも呼ばれる。MOSFET、トランジスタ等のパワースイッチが必要で、高負荷PWM信号には高度な回路も要する。

なぜPWMか

主用途はデューティサイクル変化による電力制御。抵抗で電流制限も可能だが、大電力損失で非効率。大電力制御では抵抗コストがPWMシステムより高くなる。情報伝達にも用いる：デューティサイクルに情報を埋め込み、受信側で判断。多くのデバイスで情報伝達と電力制御の両方にPWMを活用。

PWM技術の用途

サーボモーター：回転角が入力波のデューティサイクルに依存
RGB LED：3原色のデューティサイクル制御で多色表現
DC-DCコンバーター：効率的な電力制限
モーター速度制御
正弦波制御での電圧レベル調整

PWM周波数の影響

PWMは可変デューティサイクル矩形波。周波数選定は重要。モーター速度制御で説明：周波数が低すぎるとパルス間隔が長く、モーターが減速・不安定になりスムーズな動作不可。制御対象の機械的時定数を考慮して周波数選定必要。

ArduinoでのPWM関数

Arduino UNOのピン3等がPWMピン。LEDをPWMピン（ピン3）とGND間に120Ω抵抗で接続。複雑な関数作成不要。analogWrite(pin, value)で0-255の値を指定するだけで指定PWM出力。デジタル制御ではdigitalWriteでHIGH/LOWだが、PWMはアナログ信号をエミュレートするためanalogWriteを使用。

Arduino PWMプログラミング例

led_brightness変数で輝度制御。初期値0、50ずつ増加。255到達で0にリセット。analogWriteは255超の値も受け付けるが実効は255でクリップ。正しいピンとanalogWrite()使用がポイント。

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