아두이노 강좌 #13 아날로그 출력 PWM 와 analogWrite()

아날로그 PWM 출력 방법 : analogWrite()

  일반적으로 아날로그 전압 출력을 할 수 있는 주변장치(Peripheral)는 고급 마이크로컨트롤러(MCU)나 특수 목적 용 MCU에 존재합니다. 아두이노는 아날로그 출력을 하기 위해 analogWrite() 함수를 지원합니다. 이 analongWrite() 함수는 아날로그 전압을 출력하는 것은 아니고, PWM(Pulse Width Modulation)으로 구형파(사각파)의 듀티비를 제어하는 방법으로 아날로그 전압 출력이 되는 것처럼 사용 가능합니다. 본 포스트에서는

PWM, 아두이노에서 아날로그 출력 방법 과 예제

에 대해 작성하였습니다. 

관련포스트

본 포스트는 아날로그 출력 방법에 대해 작성하였습니다. 아날로그 입력 방법에 대한 대용이 필요하시면 참고해주세요.

2020/07/11 - [Arduino/Basic] - 아두이노 강좌 #12 아날로그 입력 analogRead() 와 map() 함수

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PWM

  PWM은 Pulse Width Modulation으로 사각파의 펄스폭(듀티비) 변조를 의미 합니다. 이 PWM은 아래 그림과 같이 듀티비 조절로 평균값을 변화시켜 아날로그 전압처럼 사용할 수 있습니다.

PWM 파형

이 PWM 파형이 LED 출력 회로에 연결 되면 아래 그림과 같이 LED On, LED Off 시간을 조정하여 LED 의 밝기를 제어하는 용도로 사용될 수 있습니다. LED의 밝기는 듀티비에 의존하고, 이 듀티비는 디지털 파형의 평균 값과 동일합니다. 이와 같은 방법으로, DC 모터의 속도를 제어하거나, 조명장치의 밝기 조정 등 다양한 곳에 사용될 수 있습니다. 

PWM 파형과 LED 밝기

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아두이노의 PWM 출력

Hardware

아두이노에서 PWM 출력이 가능한 핀은 정해져 있습니다. 보드 마다 다르지만, Arduino Uno 보드는 아래 그림에서 나타내는 핀이 PWM 출력이 가능한 핀입니다. 아두이노 보드에서 핀 번호 앞에 ~ 문자가 있는 핀이 PWM 이 출력 가능한 핀입니다.

Arduino Uno 아날로그 출력핀

Software

아두이노에서는 아날로그 출력(PWM 출력)으로 analogWrite() 함수를 지원 합니다. analogWrite() 함수 사용법은 아래와 같습니다. 아래 표는 Arduino Uno 보드 기준으로, ^[각주:1]다른 아두이노 보드를 사용하는 경우 지원하는 핀 번호와 PWM 주파수가 다르므로 확인이 필요합니다.

Syntax
analogWrite(pin, value)
Parameters
pin : 아날로그 출력 핀 (Arduino Uno Board : 3,5,6,9,10,11)
value : 0 ~ 255 사이의 숫자 (Datatype : int)
Returns : 리턴 값 없음
Remark
490 Hz : 3,9,10,11 pin
980 Hz : 5,6 pin
Example
analogWrite(9, 63) : 9번 핀에 듀티비 25%의 PWM 파형 출력 (63/255 * 100%)

※ 아날로그 출력 모드로 사용될 핀은 analogWrite() 함수를 사전에 pinMode() 함수를 사용하여 출력핀으로 설정 되어야 합니다.

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PWM 출력 써먹어 보기

예시2 : 보드 내장 LED Dimming

아래 코드는 보드 내장 LED 의 밝기를 조정하는 예제입니다. 

const int ledPin = 11;
 
void setup(){
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
 
void loop(){
 
    for(int i = 0; i <= 255 ; i++)
    {
        analogWrite(ledPin, i);
        delay(3); //LED Dimming 속도 천천히
    }
    for(int i = 255; i >= 0 ; i--)
    {
        analogWrite(ledPin, i);
        delay(3); //LED Dimming 속도 천천히
    }
}

LED DImming 회로도

예제2 : 가변저항으로 LED Dimming

아래 코드는 가변저항으로 LED 를 Dimming 하는 코드 입니다. 아날로그 입력으로 10kΩ 가변저항을 사용했습니다.

const int ledPin = 11;
const int potentionmeterPin = A0;
 
void setup(){
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
    pinMode(potentionmeterPin, INPUT);
}
 
void loop(){
    int value = analogRead(potentionmeterPin);
    int duty = map(value, 0, 1023, 0, 255);
    analogWrite(ledPin, duty);
    delay(2);
}

가변저항으로 LED DImming 회로도

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마무리

  본 포스트에서는 PWM에 대한 설명과 analogWrite() 함수 출력 방법과 예제에 대해 작성하였습니다. 예제에 사용했던 GPIO 초기화 함수 또는 for문 사용법에 대한 내용을 모르시는 분은 아래의 이전 포스트를 참고부탁드립니다.

  끝까지 읽어주셔서 감사합니다.^^

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1. anlaogWrite() 보드별 스펙 차이 : https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogwrite/ [본문으로]