Дышащая рождественская елка - контроллер рождественских огней Arduino: 4 шага

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Плохая новость, что блок управления моей 9-футовой предварительно освещенной искусственной елки сломался перед Рождеством ，, и производитель не предоставляет запасных частей. Этот непостижимый пример показывает, как заставить ваш собственный светодиодный драйвер и контроллер использовать Arduino и драйвер двигателя L298N, с множеством визуальных эффектов, включая «дыхание», чтобы снова оживить эту рождественскую елку.

У меня есть светодиодные новогодние елки с изменяющимся цветом, сделанные GE, со следующими вариантами освещения: 1) прозрачные светодиодные фонари, 2) разноцветные светодиодные фонари, 3) чередующиеся от прозрачных до многоцветных. Дерево управляется световым контроллером, питаемым от источника постоянного тока 29 В. Как работает смена цвета? Я разобрал блок управления, оказалось, что каждая лампочка состоит из прозрачного светодиода и цветного светодиода, соединенных параллельно, но с обратной полярностью. В зависимости от полярности источника питания постоянного тока загорится прозрачный светодиодный или цветной светодиод, что обеспечивает эффект изменения цвета только с двумя линиями питания. В моем случае транзисторы в H-мосте внутри блока управления закорочены, и модуль питания также поврежден. Чтобы дерево снова заработало, мне нужно найти источник питания постоянного тока 29 В и переключить полярность на светодиоды. Это та же задача, что и управление направлением и скоростью двигателей постоянного тока. С помощью небольшого программирования можно также изменить интенсивность света и создать дополнительные визуальные эффекты, такие как «дыхание».

Шаг 1: Детали

Световой контроллер состоит из двух частей:

1. Источник питания 29 В постоянного тока
2. Схема контроллера, которая изменяет цвет и яркость светодиодной подсветки путем чередования полярности питания постоянного тока с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией).

Для дерева требуется источник питания 29 В и мощностью около 500 мА. Трудно найти маломощный блок питания на 29 В постоянного тока. Я использовал повышающий преобразователь постоянного тока для силового модуля XL6009 для преобразования с повышением напряжения 12 В постоянного тока в 29 В постоянного тока. Подробнее о модулях XL6009 можно прочитать в полезной статье с инструкциями.

Для управления светом я использовал контроллер мотора H-bridge L298N, управляемый платой Arduino Nano. L298N состоит из двух идентичных H-образных мостов, каждый из которых имеет максимальную мощность 2 А и идеально подходит для использования в этом случае.

Поскольку на модуль LN298N подается напряжение 29 В постоянного тока, встроенный источник питания 5 В должен быть отключен (удалите небольшую перемычку включения 5 В) и запитан от внешнего источника питания 5 В. Я использовал понижающий преобразователь постоянного тока LM2596 для преобразования 12 В постоянного тока в 5 В для питания как LM298N, так и платы Arduino Nano. Модули XL6009 и LM2596 выглядят очень похоже, рекомендуется регулировать выходное напряжение отдельно перед окончательной сборкой модуля управления освещением и четко маркировать провода.

Для подключения компонентов я использовал перемычки Dupont или многожильные провода 16-18 AWG.

Кроме того, вам понадобятся провода и винты, а также доступ к 3D-принтеру для печати корпуса и паяльник.

Шаг 2: Электроника и проводка

Подключение несложное. После того, как модули питания настроены на желаемое напряжение, подключите 29 В к клеммам источника питания на двигателе модуля L298N, помеченным как GND и + 12 В, а клеммы GND и 5 В на модуле L298N к соответствующим контактам на Arduino Nano. доска. Также подключите источник питания + 5V от модуля LM2596 к тем же клеммам GND и + 5V для питания логической части схемы. Затем подключите Arduino Nano к L298N следующим образом:

Вывод 9 IN1

Контакт 8 IN2

Контакт 10 ENA

Наконец, подключите светодиодные индикаторы к выходу A на модуле L298N.

Шаг 3: программирование

Прилагается образец скетча Arduino с эффектом «Дыхание». Вы можете изменить код, изменив частоту или добавив дополнительные узоры и световые эффекты.

Шаг 4: Распечатайте корпус светового контроллера

Ниже представлены файлы STL для корпуса, я распечатал все детали с заполнением 25%. Установите все электронные компоненты внутри коробки с помощью саморезов M2x5 мм и соберите коробку.