Вдишване на коледно дърво - Arduino Коледна светлина Контролер: 4 стъпки

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 12:57

Не е добра новина, че кутията за управление на моето предварително осветено 9-футово изкуствено коледно дърво се счупи преди Коледа ， и производителят не предоставя резервни части. Това непостижимо показва как да накарате вашия собствен светодиоден драйвер и контролер да използва Arduino и L298N Motor Driver, с множество визуални ефекти, включително модел на „дишане“, за да върне тази елха отново към живот.

Дървото, което имам, е LED коледна елха, променяща цвета, произведена от GE, включваща следните възможности за избор на светлина: 1) ясни LED светлини, 2) многоцветни LED светлини, 3) редуващи се от ясни към многоцветни. Дървото се управлява от контролер за светлина, захранван от 29V DC захранване. Как действа промяната на цвета? Разглобих кутията за управление, оказа се, че всяка крушка се състои от ясен светодиод и цветен светодиод, свързани паралелно, но с обърната полярност. В зависимост от полярността на захранването с постоянен ток, светлият или цветният светодиод ще светне, като по този начин ще осигури ефект на промяна на цвета само с две захранващи линии. В моя случай транзисторите в H-моста вътре в кутията за управление са късо съединени и захранващият модул също е повреден. За да накарам дървото отново да работи, трябва да намеря 29V DC захранване и да успея да превключвам полярността към светодиодите. Това е същата задача като контрола на посоката и скоростта на DC двигателите. С малко програмиране е възможно също да се промени интензивността на светлината и да се създадат допълнителни визуални ефекти като „дишане“.

Стъпка 1: Части

Контролерът за осветление се състои от две части:

1. 29V DC захранване
2. Схемата на контролера, която променя цвета и яркостта на LED светлината чрез промяна на полярността на DC захранването с PWM (широтно-импулсна модулация).

Дървото изисква източник на захранване 29V с капацитет около 500mA. Трудно е да се намери 29V DC захранване с ниска мощност. Използвах XL6009 усилващ модул DC-DC конвертор за преобразуване на 12V DC в 29V DC. За подробности относно модулите XL6009 има полезна статия с инструкции.

За да контролирам светлината, използвах L298N мостов контролер с H-мост, управляван от дъската Arduino Nano. L298N се състои от два еднакви H-моста, всеки с максимален капацитет от 2 Ампера и е идеален за използване в този случай.

Тъй като модулът LN298N е подложен на 29V DC захранване, вграденото 5V захранване трябва да бъде деактивирано (премахнете малкия джъмпер 5V Enable) и да се захранва от външно 5V захранване. Използвах LM2596 DC към DC конвертор за преобразуване на 12V DC в 5V за захранване както на LM298N, така и на платката Arduino Nano. Модулите XL6009 и LM2596 изглеждат много сходни, препоръчително е да регулирате изходното напрежение отделно преди окончателното сглобяване на модула за управление на светлината и ясно да маркирате проводниците.

За свързване на компонентите използвах джъмперни проводници Dupont или 16-18 AWG многожилни проводници.

Освен това ще ви трябват някои проводници и винтове, както и достъп до 3D принтер за отпечатване на кутията и поялник.

Стъпка 2: Електроника и окабеляване

Окабеляването е лесно. След като захранващите модули се настроят до желаното напрежение, свържете 29V към клемите за захранване на двигателя на модула L298N, маркирани като GND и +12V, и GND и 5V клемата на модула L298N към съответните щифтове на Arduino Nano дъска. Също така, свържете захранването +5V от модула LM2596 към същите терминали GND и +5V, за да захранвате логическата част на веригата. След това свържете Arduino Nano към L298N, както следва:

ПИН 9 IN1

ПИН 8 IN2

ПИН 10 ENA

Накрая свържете LED светлините към изхода A на модула L298N.

Стъпка 3: Програмиране

Приложена е примерната скица на Arduino с ефект „Дишане“. Можете да промените кода, за да промените честотата или да добавите допълнителни модели и светлинни ефекти.

Стъпка 4: Отпечатайте корпуса на контролера на светлината

По -долу са STL файловете за кутията, отпечатах всички части с 25% запълване. Монтирайте всички електронни компоненти в кутията с помощта на самонарезни винтове M2x5 мм и сглобете кутията.