Oddychająca choinka - kontroler świątecznej lampki Arduino: 4 kroki

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

To nie jest dobra wiadomość, że skrzynka kontrolna mojej 9-metrowej, wstępnie oświetlonej sztucznej choinki pękła przed świętami Bożego Narodzenia, a producent nie zapewnia części zamiennych. Ten nieodgadniony pokazuje, jak stworzyć własny sterownik światła LED i kontroler wykorzystujący Arduino i sterownik silnika L298N, z wieloma efektami wizualnymi, w tym wzorem „oddychania”, aby przywrócić tę choinkę do życia.

Drzewo, które posiadam, to choinki świąteczne LED zmieniające kolor wykonane przez GE, oferujące następujące opcje oświetlenia: 1) przezroczyste diody LED, 2) wielokolorowe diody LED, 3) na przemian z jasnego na wielobarwny. Drzewko sterowane jest za pomocą kontrolera światła zasilanego z zasilacza 29V DC. Jak działa zmiana koloru? Zdemontowałem skrzynkę sterowniczą, okazało się, że każda żarówka składa się z jasnej diody LED i kolorowej diody połączonej równolegle ale z odwróconą polaryzacją. W zależności od biegunowości dostarczanego prądu stałego zaświeci się przezroczysta dioda LED lub kolorowa dioda LED, zapewniając w ten sposób efekt zmiany koloru przy użyciu tylko dwóch linii zasilających. W moim przypadku zwarły się tranzystory w mostku H wewnątrz skrzynki sterowniczej i uszkodzony jest również moduł zasilacza. Aby drzewo znów działało, muszę znaleźć zasilacz o napięciu 29 V DC i przełączyć polaryzację na diody LED. Jest to to samo zadanie, co sterowanie kierunkiem i prędkością silników prądu stałego. Przy odrobinie programowania możliwa jest również zmiana natężenia światła i tworzenie dodatkowych efektów wizualnych, takich jak „oddychanie”.

Krok 1: Części

Sterownik światła składa się z dwóch części:

1. Zasilanie 29 V DC
2. Obwód sterownika, który zmienia kolor i jasność światła LED poprzez zmianę polaryzacji zasilania DC z modulacją szerokości impulsu (PWM).

Drzewo wymaga źródła zasilania 29V o wydajności około 500mA. Trudno znaleźć zasilacz o małej mocy 29 V DC. Wykorzystałem konwerter DC-DC modułu XL6009 Step-up Power Module do konwersji 12 V DC na 29 V DC. Szczegółowe informacje na temat modułów XL6009 można znaleźć w pomocnym artykule z instrukcjami.

Do sterowania światłem wykorzystałem sterownik silnika L298N H-bridge sterowany płytką Arduino Nano. L298N składa się z dwóch identycznych mostków H, z których każdy ma maksymalną pojemność 2 Amperów i jest idealny do zastosowania w tym przypadku.

Ponieważ moduł LN298N jest zasilany napięciem 29V DC, wbudowane zasilanie 5V powinno być wyłączone (usunąć małą zworkę 5V Enable) i zasilane z zewnętrznego źródła 5V. Użyłem konwertera LM2596 DC na DC, aby przekonwertować 12 V DC na 5 V do zasilania zarówno LM298N, jak i płyty Arduino Nano. Moduły XL6009 i LM2596 wyglądają bardzo podobnie, zaleca się osobne wyregulowanie napięcia wyjściowego przed ostatecznym montażem modułu sterowania oświetleniem i wyraźne oznaczenie przewodów.

Do połączenia komponentów użyłem zworek Dupont lub skrętek 16-18 AWG.

Dodatkowo będziesz potrzebować przewodów i śrubek, a także dostępu do drukarki 3D do wydrukowania obudowy oraz lutownicy.

Krok 2: Elektronika i okablowanie

Okablowanie jest proste. Po dostosowaniu modułów zasilających do pożądanego napięcia, podłącz 29V do zacisków zasilania na silniku modułu L298N oznaczonych jako GND i +12V, a zacisk GND i 5V na module L298N do odpowiednich pinów na Arduino Nano deska. Podłącz również zasilanie +5V z modułu LM2596 do tych samych zacisków GND i +5V, aby zasilić część logiczną obwodu. Następnie podłącz Arduino Nano do L298N w następujący sposób:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Na koniec podłącz diody LED do zacisku wyjścia A na module L298N.

Krok 3: Programowanie

W załączeniu przykładowy szkic Arduino z efektem „oddychania . Możesz zmodyfikować kod, aby zmienić częstotliwość lub dodać dodatkowe wzory i efekty świetlne.

Krok 4: Wydrukuj obudowę kontrolera światła

Poniżej znajdują się pliki STL do obudowy, wydrukowałem wszystkie części z wypełnieniem 25%. Zamontuj wszystkie elementy elektroniczne wewnątrz puszki za pomocą wkrętów samogwintujących M2x5mm i zamontuj puszkę.