Dýchání vánočního stromku - vánoční osvětlení Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Není dobrou zprávou, že se ovládací skříňka na můj 9palcový předem rozsvícený umělý vánoční stromek rozbil před Vánoci ， a výrobce neposkytuje náhradní díly. Tento nevyzpytatelný ukazuje, jak přimět vlastní LED světelný ovladač a ovladač používat Arduino a L298N Motor Driver, s několika vizuálními efekty včetně „dýchacího“vzoru, aby se tento vánoční strom znovu vrátil k životu.

Strom, který mám, je LED vánoční stromek měnící barvu od společnosti GE, který nabízí následující možnosti osvětlení: 1) jasná LED světla, 2) vícebarevná LED světla, 3) střídající se z čirého na více. Strom je řízen světelným ovladačem napájeným 29V DC napájecím zdrojem. Jak funguje změna barvy? Rozebral jsem ovládací skříňku a ukázalo se, že každá žárovka se skládá z jasné LED a barevné LED zapojené paralelně, ale s obrácenou polaritou. V závislosti na polaritě dodávaného stejnosměrného napájení se rozsvítí buď jasná LED, nebo barevná LED, což zajistí efekt změny barvy pouze se dvěma napájecími linkami. V mém případě došlo ke zkratu tranzistorů v H-můstku uvnitř řídicí skříňky a také je poškozen napájecí modul. Aby strom znovu fungoval, musím najít napájení 29 V DC a zvládnout přepnout polaritu na LED diody. Jedná se o stejný úkol jako ovládání směru a rychlosti stejnosměrných motorů. S trochou programování je také možné změnit intenzitu světla a vytvořit další vizuální efekty, jako je „dýchání“.

Krok 1: Díly

Ovladač světla se skládá ze dvou částí:

1. Napájení 29 V DC
2. Obvod regulátoru, který mění barvu a jas LED světla střídáním polarity stejnosměrného napájení s PWM (Pulse-width Modulation).

Strom vyžaduje 29V napájecí zdroj s kapacitou přibližně 500mA. Je obtížné najít nízkonapěťový 29V DC napájecí zdroj. K převodu 12 V DC na 29 V DC jsem použil převaděč DC-DC napájecího modulu XL6009. Podrobnosti o modulech XL6009 najdete v užitečném článku s pokyny.

K ovládání světla jsem použil ovladač motoru L298N H-bridge, ovládaný deskou Arduino Nano. L298N se skládá ze dvou identických H-můstků, z nichž každý má kapacitu maximálně 2 A a jsou ideální pro použití v tomto případě.

Protože je modul LN298N napájen stejnosměrným napětím 29 V, měl by být integrovaný napájecí zdroj 5 V deaktivován (vyjměte malý propojovací můstek 5 V Enable) a napájen externím 5 V napájením. Použil jsem konvertor LM2596 DC na DC Buck k převodu 12 V DC na 5 V pro napájení jak LM298N, tak desky Arduino Nano. Moduly XL6009 a LM2596 vypadají velmi podobně, doporučuje se upravit výstupní napětí samostatně před konečnou montáží modulu ovládání světla a zřetelně označit vodiče.

Pro připojení komponent jsem použil propojovací vodiče Dupont nebo splétané vodiče 16-18 AWG.

Kromě toho budete potřebovat nějaké dráty a šrouby, stejně jako přístup k 3D tiskárně pro tisk pouzdra a páječku.

Krok 2: Elektronika a zapojení

Zapojení je jednoduché. Jakmile jsou napájecí moduly upraveny na požadované napětí, připojte 29V k napájecím svorkám motoru modulu L298N označenému jako GND a +12V a svorku GND a 5V na modulu L298N k odpovídajícím pinům na Arduino Nano prkno. Rovněž připojte napájecí zdroj +5 V z modulu LM2596 ke stejným svorkám GND a +5 V pro napájení logické části obvodu. Poté připojte Arduino Nano k L298N následujícím způsobem:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Kolík 10 ENA

Nakonec připojte LED diody ke svorce výstupu A na modulu L298N.

Krok 3: Programování

V příloze je ukázka skici Arduina s efektem „Dýchání“. Kód můžete upravit tak, aby se změnila frekvence, nebo přidat další vzory a světelné efekty.

Krok 4: Vytiskněte kryt světelného ovladače

Níže jsou soubory STL pro kryt, všechny díly jsem vytiskl s 25% výplní. Namontujte všechny elektronické součástky do krabice pomocí samořezných šroubů M2x5 mm a sestavte krabici.