Breathing Christmas Tree - Arduino Christmas Light Controller: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Det är inte goda nyheter att kontrollboxen för mitt 9 fot långa upplysta konstgjorda julgran gick sönder före jul ， och tillverkaren tillhandahåller inga reservdelar. Den här obegripliga visar hur du får din egen LED -ljusdrivrutin och styrenhet att använda Arduino och L298N Motor Driver, med flera visuella effekter, inklusive "andnings" -mönster för att återuppliva julgranen igen.

Trädet jag har är ett färgförändrande LED-julgran tillverkat av GE, med följande ljusval: 1) klara LED-lampor, 2) flerfärgade LED-lampor, 3) alternerande från klara till flera. Trädet styrs av en ljusstyrenhet som drivs av en 29V DC strömförsörjning. Hur fungerar färgändringen? Jag tog isär kontrollboxen, det visade sig att varje glödlampa består av en klar LED och färg -LED ansluten parallellt men med omvänd polaritet. Beroende på polariteten hos den medföljande likströmmen tänds antingen den tydliga lysdioden eller färgdioden, vilket ger en färgförändrande effekt med endast två strömförsörjningsledningar. I mitt fall är transistorerna i H-bron inuti kontrollboxen kortslutna och strömförsörjningsmodulen är också skadad. För att få trädet att fungera igen måste jag hitta en 29V DC -strömförsörjning och lyckas byta polaritet till lysdioderna. Detta är samma uppgift som att kontrollera riktning och hastighet för likströmsmotorer. Med lite programmering är det också möjligt att ändra ljusets intensitet och skapa ytterligare visuella effekter som”andning”.

Steg 1: Delar

Ljuskontrollen består av två delar:

1. 29V DC strömförsörjning
2. Regulatorkretsen som ändrar färg och ljusstyrka på LED-ljuset genom att växla DC-effektens polaritet med PWM (Pulsbreddsmodulering).

Trädet kräver en 29V strömkälla med cirka 500mA kapacitet. Det är svårt att hitta en låg effekt 29V DC strömförsörjning. Jag använde en XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter för att omvandla 12V DC till 29V DC. För detaljer om XL6009 -moduler, finns det en användbar instruktionsartikel.

För att styra ljuset använde jag en L298N H-bridge motorstyrenhet, styrd av Arduino Nano-kortet. L298N består av två identiska H-broar som vardera har högst 2 Ampere kapacitet och är idealiska att använda i detta fall.

Eftersom LN298N -modulen utsätts för 29V DC -ström, bör den inbyggda 5V -strömförsörjningen inaktiveras (ta bort den lilla 5V Enable -bygeln) och drivas av extern 5V -ström. Jag använde en LM2596 DC till DC Buck Converter för att konvertera 12V DC till 5V för att driva både LM298N och Arduino Nano -kortet. XL6009- och LM2596 -modulerna ser väldigt lika ut, det rekommenderas att justera utspänningen separat före slutmontering av ljusstyrmodulen och tydligt markera ledningarna.

För att ansluta komponenterna använde jag Dupont-bygeltrådar eller 16-18 AWG-trådade trådar.

Dessutom behöver du några ledningar och skruvar, samt tillgång till en 3D -skrivare för att skriva ut fodralet och ett lödkolv.

Steg 2: Elektronik och ledningar

Ledningarna är okomplicerade. När strömförsörjningsmodulerna har justerats till önskad spänning ansluter du 29V till strömförsörjningsterminalerna på L298N -modulmotorn markerad som GND och +12V, och GND- och 5V -terminalen på L298N -modulen till motsvarande stift på Arduino Nano styrelse. Anslut också +5V strömförsörjning från LM2596 -modulen till samma GND- och +5V -terminaler för att driva den logiska delen av kretsen. Anslut sedan Arduino Nano till L298N enligt följande:

Stift 9 IN1

Stift 8 IN2

Stift 10 ENA

Anslut slutligen LED -lamporna till utgång A -terminalen på L298N -modulen.

Steg 3: Programmering

Bifogat är ett exempel på Arduino -skissen med "Breathing" -effekt. Du kan ändra koden för att ändra frekvensen eller lägga till ytterligare mönster och ljuseffekter.

Steg 4: Skriv ut ljuskontrollen

Nedan finns STL -filerna för höljet, jag skrev ut alla delar med 25% fyllning. Montera alla elektroniska komponenter inuti lådan med M2x5mm självgängande skruvar och montera lådan.