Albero di Natale che respira - Arduino Christmas Light Controller: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Non è una buona notizia che la scatola di controllo per il mio albero di Natale artificiale pre-illuminato da 9 piedi si sia rotta prima di Natale e il produttore non fornisce parti di ricambio. Questo imperscrutabile mostra come fare in modo che il tuo driver di luce LED e il tuo controller utilizzino Arduino e L298N Motor Driver, con molteplici effetti visivi tra cui il modello "respiro" per riportare in vita questo albero di Natale.

L'albero che ho è un albero di Natale a LED che cambia colore realizzato da GE, con le seguenti scelte di illuminazione: 1) luci LED chiare, 2) luci LED multicolori, 3) alternate da chiare a multi. L'albero è controllato da un controller di luce alimentato da un alimentatore da 29 V CC. Come funziona il cambio colore? Ho dissimulato la scatola di controllo, si è scoperto che ogni lampadina è composta da un LED chiaro e LED a colori collegati in parallelo ma con polarità invertita. A seconda della polarità dell'alimentazione CC fornita, si accenderà il LED trasparente o il LED colorato, fornendo così un effetto di cambio colore con solo due linee di alimentazione. Nel mio caso, i transistor nel ponte H all'interno della scatola di controllo sono andati in cortocircuito e anche il modulo di alimentazione è danneggiato. Per far funzionare di nuovo l'albero devo trovare un alimentatore a 29V DC e riuscire a invertire la polarità ai led. Questo è lo stesso compito del controllo della direzione e della velocità dei motori CC. Con un po' di programmazione è anche possibile modificare l'intensità della luce e creare effetti visivi aggiuntivi come il "respiro".

Passaggio 1: parti

Il controller della luce è composto da due parti:

1. Alimentazione 29 V CC
2. Il circuito controller che cambia il colore e la luminosità della luce LED alternando la polarità dell'alimentazione DC con PWM (Pulse-width Modulation).

L'albero richiede una fonte di alimentazione da 29 V con una capacità di circa 500 mA. È difficile trovare un alimentatore da 29 V CC a bassa potenza. Ho utilizzato un convertitore DC-DC del modulo di alimentazione step-up XL6009 per convertire 12V DC a 29V DC. Per i dettagli sui moduli XL6009, c'è un utile articolo Instructable.

Per controllare la luce, ho usato un controller motore H-bridge L298N, controllato dalla scheda Arduino Nano. L'L298N è composto da due ponti H identici, ognuno con una capacità massima di 2 Ampere e sono ideali per essere utilizzati in questo caso.

Poiché il modulo LN298N è soggetto a un'alimentazione a 29 V CC, l'alimentatore a 5 V integrato deve essere disabilitato (rimuovere il piccolo ponticello di abilitazione 5 V) e alimentato da un'alimentazione esterna a 5 V. Ho usato un convertitore buck da CC a CC LM2596 per convertire la CC da 12 V a 5 V per alimentare sia l'LM298N che la scheda Arduino Nano. I moduli XL6009 e LM2596 sembrano molto simili, si consiglia di regolare la tensione di uscita separatamente prima dell'assemblaggio finale del modulo di controllo della luce e contrassegnare chiaramente i fili.

Per collegare i componenti, ho usato cavi jumper Dupont o cavi a trefoli 16-18 AWG.

Inoltre, avrai bisogno di alcuni fili e viti, oltre all'accesso a una stampante 3D per stampare la custodia e un saldatore.

Passaggio 2: elettronica e cablaggio

Il cablaggio è semplice. Una volta che i moduli di alimentazione sono stati regolati alla tensione desiderata, collegare il 29V ai terminali di alimentazione sul motore del modulo L298N contrassegnati come GND e +12V e il terminale GND e 5V sul modulo L298N ai pin corrispondenti sull'Arduino Nano tavola. Inoltre, collegare l'alimentatore +5V dal modulo LM2596 agli stessi terminali GND e +5V per alimentare la parte logica del circuito. Quindi, collega Arduino Nano a L298N come segue:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Infine, collega le luci LED al terminale Output A sul modulo L298N.

Passaggio 3: programmazione

In allegato c'è lo schizzo Arduino di esempio con effetto "Respiro". È possibile modificare il codice per cambiare la frequenza o aggiungere ulteriori motivi ed effetti di luce.

Passaggio 4: stampare l'involucro del controller della luce

Di seguito sono riportati i file STL per l'allegato, ho stampato tutte le parti con il 25% di riempimento. Montare tutti i componenti elettronici all'interno della scatola utilizzando viti autofilettanti M2x5mm e assemblare la scatola.