Dýchajúci vianočný stromček - ovládač vianočného svetla Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Nie je dobrou správou, že sa ovládacia skrinka môjho 9-stopového vopred rozsvieteného umelého vianočného stromčeka pokazila pred Vianocami ， a výrobca neposkytuje náhradné diely. Tento nevyspytateľný ukazuje, ako vytvoriť vlastný ovládač a ovládač LED svetla s použitím ovládača motora Arduino a L298N s niekoľkými vizuálnymi efektmi vrátane vzoru „dýchania“, aby sa tento vianočný strom opäť vrátil k životu.

Strom, ktorý mám, je LED vianočný stromček meniaci farbu, ktorý vyrába spoločnosť GE, a ponúka nasledujúce možnosti osvetlenia: 1) jasné LED svetlá, 2) viacfarebné LED svetlá, 3) striedanie z čírych na viacnásobné. Strom je ovládaný regulátorom svetla napájaným 29 V jednosmerným prúdom. Ako funguje zmena farby? Rozložil som riadiacu skrinku a ukázalo sa, že každá žiarovka pozostáva z čírej LED a farebnej LED zapojenej paralelne, ale s opačnou polaritou. V závislosti od polarity dodávaného jednosmerného prúdu sa rozsvieti buď jasná LED alebo farebná dióda LED, čím zaistí efekt zmeny farby iba s dvoma napájacími vedeniami. V mojom prípade sa skratovali tranzistory v H-mostíku vo vnútri riadiacej skrinky a poškodil sa aj modul napájania. Aby strom opäť fungoval, musím nájsť napájanie 29 V DC a podarilo sa mi prepnúť polaritu na diódy LED. Je to rovnaká úloha ako ovládanie smeru a rýchlosti jednosmerných motorov. S trochou programovania je tiež možné zmeniť intenzitu svetla a vytvoriť ďalšie vizuálne efekty, ako napríklad „dýchanie“.

Krok 1: Diely

Svetelný ovládač sa skladá z dvoch častí:

1. Napájanie 29 V DC
2. Obvod regulátora, ktorý mení farbu a jas LED svetla striedaním polarity jednosmerného prúdu s PWM (modulácia šírky impulzu).

Strom vyžaduje 29V zdroj energie s kapacitou asi 500mA. Je ťažké nájsť 29 V DC napájací zdroj s nízkym výkonom. Na konverziu 12 V DC na 29 V DC som použil prevodník DC-DC zosilňovacieho modulu XL6009. Podrobnosti o moduloch XL6009 nájdete v užitočnom článku s pokynmi.

Na ovládanie svetla som použil ovládač motora H-bridge L298N H, ovládaný doskou Arduino Nano. L298N sa skladá z dvoch identických H-mostíkov, z ktorých každý má kapacitu maximálne 2 ampéry a sú ideálne na použitie v tomto prípade.

Pretože je modul LN298N napájaný 29 V jednosmerným prúdom, palubné napájanie 5 V by malo byť deaktivované (odstráňte malý prepojovací prepínač 5 V Enable) a napájané externým 5 V napájaním. Použil som konvertor buck LM2596 DC na DC na konverziu 12 V DC na 5 V na napájanie dosky LM298N aj dosky Arduino Nano. Moduly XL6009 a LM2596 vyzerajú veľmi podobne, pred konečnou montážou modulu ovládania svetla sa odporúča nastaviť výstupné napätie oddelene a vodiče zreteľne označiť.

Na pripojenie komponentov som použil prepojovacie vodiče Dupont alebo lankové vodiče 16-18 AWG.

Okrem toho budete potrebovať niekoľko vodičov a skrutiek, prístup k 3D tlačiarni na tlač puzdra a spájkovačku.

Krok 2: Elektronika a zapojenie

Zapojenie je jednoduché. Akonáhle sú napájacie moduly upravené na požadované napätie, pripojte 29 V k napájacím svorkám na motore modulu L298N označenom ako GND a +12V a svorky GND a 5 V na module L298N k zodpovedajúcim kolíkom na Arduino Nano doska. Pripojte tiež napájací zdroj +5 V z modulu LM2596 na rovnaké svorky GND a +5 V, aby sa napájala logická časť obvodu. Potom pripojte Arduino Nano k L298N nasledovne:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Kolík 10 ENA

Nakoniec pripojte LED svetlá k svorke výstupu A na module L298N.

Krok 3: Programovanie

V prílohe je ukážka náčrtu Arduino s efektom „Dýchanie“. Kód môžete zmeniť tak, aby sa zmenila frekvencia, alebo pridať ďalšie vzory a svetelné efekty.

Krok 4: Vytlačte si kryt ovládača svetla

Nasledujú súbory STL pre prílohu, všetky diely som vytlačil s 25% výplňou. Namontujte všetky elektronické súčiastky do škatule pomocou samorezných skrutiek M2 x 5 mm a zostavte škatuľu.