Χριστουγεννιάτικο δέντρο αναπνοής - Arduino Christmas Light Controller: 4 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Δεν είναι καλά νέα ότι το κουτί ελέγχου για το προ-αναμμένο τεχνητό χριστουγεννιάτικο δέντρο μου στα 9 πόδια έσπασε πριν από τα Χριστούγεννα ， και ο κατασκευαστής δεν παρέχει ανταλλακτικά. Αυτό το αδιευκρίνιστο δείχνει πώς να κάνετε τον δικό σας οδηγό φωτισμού LED και χειριστήριο να χρησιμοποιεί Arduino και L298N Motor Driver, με πολλαπλά οπτικά εφέ που περιλαμβάνουν μοτίβο «αναπνοής» για να ζωντανέψετε ξανά αυτό το χριστουγεννιάτικο δέντρο.

Το δέντρο που έχω είναι ένα χριστουγεννιάτικο δέντρο LED που αλλάζει χρώμα, κατασκευασμένο από την GE, με τις ακόλουθες επιλογές φωτισμού: 1) καθαρά φώτα LED, 2) πολύχρωμα φώτα LED, 3) εναλλασσόμενα από καθαρά σε πολλά. Το δέντρο ελέγχεται από έναν ελεγκτή φωτός που τροφοδοτείται από ένα τροφοδοτικό 29V DC. Πώς λειτουργεί η αλλαγή χρώματος; Αποσυναρμολόγησα το κουτί ελέγχου, αποδείχθηκε ότι κάθε λαμπτήρας αποτελείται από ένα διαυγές LED και έγχρωμο LED συνδεδεμένο παράλληλα αλλά με αντίστροφη πολικότητα. Ανάλογα με την πολικότητα της παροχής συνεχούς ρεύματος, είτε η διαυγής λυχνία LED είτε η έγχρωμη λυχνία LED θα ανάψουν, παρέχοντας έτσι αποτέλεσμα αλλαγής χρώματος μόνο με δύο γραμμές τροφοδοσίας. Στην περίπτωσή μου, τα τρανζίστορ στη γέφυρα Η μέσα στο κουτί ελέγχου βραχυκυκλώνονται και η μονάδα τροφοδοσίας είναι επίσης κατεστραμμένη. Για να λειτουργήσει ξανά το δέντρο, πρέπει να βρω ένα τροφοδοτικό 29V DC και να καταφέρω να αλλάξω την πολικότητα στα LED. Αυτό είναι το ίδιο έργο με τον έλεγχο της κατεύθυνσης και της ταχύτητας των κινητήρων DC. Με λίγο προγραμματισμό, είναι επίσης δυνατό να αλλάξετε την ένταση του φωτός και να δημιουργήσετε επιπλέον οπτικά εφέ όπως "αναπνοή".

Βήμα 1: Μέρη

Ο ελεγκτής φωτός αποτελείται από δύο μέρη:

1. Τροφοδοτικό 29V DC
2. Το κύκλωμα του ελεγκτή που αλλάζει το χρώμα και τη φωτεινότητα του φωτός LED εναλλάσσοντας την πολικότητα της ισχύος DC με PWM (Διαμόρφωση πλάτους παλμού).

Το δέντρο απαιτεί μια πηγή ισχύος 29V με χωρητικότητα περίπου 500mA. Είναι δύσκολο να βρεθεί τροφοδοτικό χαμηλής ισχύος 29V DC. Χρησιμοποίησα ένα XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter για μετατροπή έως 12V DC σε 29V DC. Για τις λεπτομέρειες των ενοτήτων XL6009, υπάρχει ένα χρήσιμο άρθρο με οδηγίες.

Για τον έλεγχο του φωτός, χρησιμοποίησα έναν ελεγκτή μοτέρ L298N H-bridge, τον οποίο ελέγχει ο πίνακας Arduino Nano. Το L298N αποτελείται από δύο πανομοιότυπες γέφυρες Η κάθε μία έχει μέγιστη χωρητικότητα 2 Ampere και είναι ιδανικές για χρήση σε αυτή την περίπτωση.

Δεδομένου ότι η μονάδα LN298N υποβάλλεται σε ισχύ 29V DC, η τροφοδοσία 5V του σκάφους θα πρέπει να απενεργοποιηθεί (αφαιρέστε το μικρό βραχυκυκλωτήρα 5V Enable) και να τροφοδοτηθεί με εξωτερική ισχύ 5V. Χρησιμοποίησα έναν μετατροπέα LM2596 DC σε DC Buck για να μετατρέψω το 12V DC σε 5V για να τροφοδοτήσω τόσο το LM298N όσο και την πλακέτα Arduino Nano. Οι μονάδες XL6009 και LM2596 μοιάζουν πολύ, συνιστάται να ρυθμίσετε την τάση εξόδου ξεχωριστά πριν από την τελική συναρμολόγηση της μονάδας ελέγχου φωτός και να επισημάνετε καθαρά τα καλώδια.

Για τη σύνδεση των εξαρτημάτων, χρησιμοποίησα καλώδια Dupont jumper ή καλώδια 16-18 AWG.

Επιπλέον, θα χρειαστείτε μερικά καλώδια και βίδες, καθώς και πρόσβαση σε έναν εκτυπωτή 3D για εκτύπωση της θήκης και ένα συγκολλητικό σίδερο.

Βήμα 2: Ηλεκτρονικά και καλωδίωση

Η καλωδίωση είναι απλή. Μόλις προσαρμοστούν οι μονάδες τροφοδοσίας στην επιθυμητή τάση, συνδέστε το 29V στους ακροδέκτες τροφοδοσίας στον κινητήρα μονάδας L298N που φέρει σήμανση GND και +12V και τον ακροδέκτη GND και 5V στη μονάδα L298N στις αντίστοιχες ακίδες του Arduino Nano σανίδα. Επίσης, συνδέστε το τροφοδοτικό +5V από τη μονάδα LM2596 στους ίδιους ακροδέκτες GND και +5V για να τροφοδοτήσετε το λογικό τμήμα του κυκλώματος. Στη συνέχεια, συνδέστε το Arduino Nano στο L298N ως εξής:

Καρφίτσα 9 IN1

Καρφίτσα 8 IN2

Καρφίτσα 10 ENA

Τέλος, συνδέστε τις λυχνίες LED στον ακροδέκτη Output A της μονάδας L298N.

Βήμα 3: Προγραμματισμός

Επισυνάπτεται το δείγμα σκίτσου Arduino με εφέ "Αναπνοή". Μπορείτε να τροποποιήσετε τον κώδικα για να αλλάξετε τη συχνότητα ή να προσθέσετε επιπλέον μοτίβα και εφέ φωτισμού.

Βήμα 4: Εκτυπώστε το περίβλημα του ελεγκτή φωτός

Παρακάτω είναι τα αρχεία STL για το περίβλημα, εκτύπωσα όλα τα μέρη με 25% πλήρωση. Τοποθετήστε όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μέσα στο κουτί χρησιμοποιώντας βίδες αυτοεπιπεδώματος M2x5mm και συναρμολογήστε το κουτί.