RaspberryPi[69] 　GPIOをPWM化して消費電力を下げる（pigpiod経由・sudo不要）

2026年1月12日 2026年1月12日

mack0113

概要

PIO出力を単なるON/OFFではなくPWM駆動にすることで、見た目をほぼ変えずに平均消費電力を下げる方法をまとめた。今回はフォトカプラ＋トランジスタ駆動のIOに対して、人にちらつきが見えない周波数でPWMをかけ、省電力化する構成とした。pigpioのデーモンAPI（pigpiod_if2）を使うことで、sudoなしで制御できる。

構成

Raspberry Pi GPIO → フォトカプラ → トランジスタ → 負荷
ポイント：PWMにより平均電流を下げる。ちらつきを見せないため周波数は500Hz以上を使用。フォトカプラの応答速度を考慮し、数kHz以下に抑える。
使用GPIO（BCM番号）：13,18,19,12（全てハードPWM対応グループ）

準備：pigpioデーモンを有効化

udo apt install -y pigpio
sudo systemctl enable --now pigpiod

確認

ps aux | grep pigpiod

デーモンAPIでは pigpio_start() で接続し、set_PWM_* 系関数で制御する。ローカルAPI（gpioPWM等）とは混在できない点に注意。

サンプルコード

// build: gcc pwm_sample.c -o pwm_sample -lpigpiod_if2 -lrt -lpthread
// run  : ./pwm_sample
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <pigpiod_if2.h>
#define GPIO_TBO16 13
#define GPIO_TBO17 18
#define GPIO_TBO18 19
#define GPIO_TBO19 12
static volatile int stop = 0;
static void on_sigint(int sig){ (void)sig; stop = 1; }
static void all_off(int pi, const int *pins, int n){
  for(int i=0;i<n;i++) set_PWM_dutycycle(pi, pins[i], 0);
}
int main(void){
  signal(SIGINT, on_sigint);
  int pi = pigpio_start(NULL, NULL);
  if (pi < 0) { fprintf(stderr, "pigpio_start failed\n"); return 1; }
  int pins[] = { GPIO_TBO16, GPIO_TBO17, GPIO_TBO18, GPIO_TBO19 };
  const int n = sizeof(pins)/sizeof(pins[0]);
  const unsigned freq  = 500;
  const unsigned range = 255;
  const unsigned duty  = 204; // 約80%
  for(int i=0;i<n;i++){
    set_mode(pi, pins[i], PI_OUTPUT);
    set_PWM_range(pi, pins[i], range);
    set_PWM_frequency(pi, pins[i], freq);
    set_PWM_dutycycle(pi, pins[i], 0);
    set_mode(pi, pins[i], PI_OUTPUT);
  }
  while(!stop){
    for(int i=0;i<n && !stop;i++){
      all_off(pi, pins, n);
      set_PWM_dutycycle(pi, pins[i], duty);
      sleep(5);
    }
  }
  all_off(pi, pins, n);
  pigpio_stop(pi);
  return 0;
}

設定値の目安：周波数500Hzで人の目にちらつきは感じない。dutyは80%程度なら見た目の変化が少なく、約20%の省電力効果が得られる。さらに下げる場合はフォトカプラのCTR余裕とトランジスタのスイッチング損失に注意。