Breathing Christmas Tree - Arduino Christmas Light Controller - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Het is geen goed nieuws dat de schakelkast voor mijn 9-ft voorverlichte kunstkerstboom voor Kerstmis kapot is gegaan, en de fabrikant levert geen vervangende onderdelen. Dit ondoorgrondelijke laat zien hoe je je eigen LED-lichtdriver en -controller kunt maken met Arduino en L298N Motor Driver, met meerdere visuele effecten, waaronder 'ademhalings'-patroon om deze kerstboom weer tot leven te brengen.

De boom die ik heb is een van kleur veranderende LED-kerstbomen gemaakt door GE, met de volgende lichtkeuzes: 1) heldere LED-verlichting, 2) veelkleurige LED-verlichting, 3) afwisselend van helder naar multi. De boom wordt bestuurd door een lichtcontroller die wordt gevoed door een 29V DC-voeding. Hoe werkt de kleurverandering? Ik heb de schakelkast gedemonteerd, het bleek dat elke gloeilamp bestaat uit een heldere LED en kleuren-LED die parallel zijn geschakeld maar met omgekeerde polariteit. Afhankelijk van de polariteit van de geleverde gelijkstroom, zal ofwel de heldere LED of de kleuren-LED oplichten, waardoor het kleurveranderende effect wordt verkregen met slechts twee voedingslijnen. In mijn geval zijn de transistoren in de H-brug in de schakelkast kortgesloten en is ook de voedingsmodule beschadigd. Om de boom weer te laten werken, moet ik een 29V DC-voeding vinden en erin slagen om de polariteit naar de LED's om te schakelen. Dit is dezelfde taak als het regelen van de richting en snelheid van gelijkstroommotoren. Met een beetje programmeren is het ook mogelijk om de intensiteit van het licht te veranderen en extra visuele effecten zoals "ademhaling" te creëren.

Stap 1: Onderdelen

De lichtcontroller bestaat uit twee delen:

1. 29V DC-voeding
2. Het controllercircuit dat de kleur en helderheid van het LED-licht verandert door de polariteit van de gelijkstroom af te wisselen met PWM (Pulse-width Modulation).

De boom heeft een 29V stroombron nodig met een capaciteit van ongeveer 500mA. Het is moeilijk om een low power 29V DC voeding te vinden. Ik heb een XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter gebruikt om 12V DC naar 29V DC te converteren. Voor de details van XL6009-modules is er een nuttig Instructable-artikel.

Om het licht te besturen, gebruikte ik een L298N H-bridge motorcontroller, bestuurd door het Arduino Nano-bord. De L298N bestaat uit twee identieke H-bruggen met elk een maximale capaciteit van 2 Ampère en is ideaal om in dit geval te gebruiken.

Aangezien de LN298N-module wordt blootgesteld aan 29V DC-voeding, moet de ingebouwde 5V-voeding worden uitgeschakeld (verwijder de kleine 5V Enable-jumper) en gevoed worden door externe 5V-voeding. Ik heb een LM2596 DC naar DC Buck-converter gebruikt om de 12V DC naar 5V te converteren om zowel de LM298N als het Arduino Nano-bord van stroom te voorzien. De XL6009- en LM2596-modules lijken erg op elkaar, het is aan te raden om de uitgangsspanning afzonderlijk aan te passen voor de definitieve montage van de lichtregelmodule en de draden duidelijk te markeren.

Om de componenten aan te sluiten heb ik Dupont jumperdraden of 16-18 AWG gevlochten draden gebruikt.

Bovendien heb je wat draden en schroeven nodig, evenals toegang tot een 3D-printer om de behuizing te printen, en een soldeerbout.

Stap 2: Elektronica en bedrading

De bedrading is eenvoudig. Zodra de voedingsmodules zijn aangepast aan de gewenste spanning, sluit u de 29V aan op de voedingsaansluitingen op de L298N-modulemotor gemarkeerd als GND en +12V, en de GND- en 5V-aansluiting op de L298N-module op de overeenkomstige pinnen op de Arduino Nano bord. Sluit ook de +5V-voeding van de LM2596-module aan op dezelfde GND- en +5V-klemmen om het logische deel van het circuit van stroom te voorzien. Sluit vervolgens de Arduino Nano als volgt aan op de L298N:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Sluit tot slot de LED-lampjes aan op de uitgang A-aansluiting op de L298N-module.

Stap 3: Programmeren

Bijgevoegd is de voorbeeld Arduino-schets met 'Ademhalings'-effect. U kunt de code wijzigen om de frequentie te wijzigen of extra patronen en lichteffecten toe te voegen.

Stap 4: Druk de behuizing van de lichtcontroller af

Hieronder staan de STL-bestanden voor de behuizing, ik heb alle onderdelen met 25% vulling afgedrukt. Monteer alle elektronische componenten in de doos, gebruik M2x5mm zelftappende schroeven en monteer de doos.