Atmender Weihnachtsbaum - Arduino Christmas Light Controller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Es ist keine gute Nachricht, dass die Steuerbox für meinen vorbeleuchteten 9-Fuß-Kunstweihnachtsbaum vor Weihnachten kaputt gegangen ist und der Hersteller keine Ersatzteile liefert. Diese undurchschaubare zeigt, wie Sie Ihren eigenen LED-Lichttreiber und -controller mit Arduino und L298N-Motortreiber herstellen können, mit mehreren visuellen Effekten, einschließlich "Atemmuster", um diesen Weihnachtsbaum wieder zum Leben zu erwecken.

Der Baum, den ich habe, ist ein farbwechselnder LED-Weihnachtsbaum von GE mit folgenden Lichtoptionen: 1) klare LED-Lichter, 2) mehrfarbige LED-Lichter, 3) abwechselnd von klar zu mehrfarbig. Der Baum wird von einem Lichtcontroller gesteuert, der von einem 29V DC Netzteil gespeist wird. Wie funktioniert der Farbwechsel? Ich zerlegte die Kontrollbox, es stellte sich heraus, dass jede Glühbirne aus einer klaren LED und einer farbigen LED besteht, die parallel geschaltet sind, jedoch mit umgekehrter Polarität. Abhängig von der Polarität des zugeführten Gleichstroms leuchtet entweder die klare LED oder die farbige LED auf, sodass mit nur zwei Stromversorgungsleitungen ein Farbwechseleffekt erzielt wird. In meinem Fall sind die Transistoren in der H-Brücke im Schaltkasten kurzgeschlossen und auch das Netzteilmodul ist beschädigt. Damit der Baum wieder funktioniert, muss ich eine 29-V-DC-Stromversorgung finden und die Polarität auf die LEDs umschalten. Dies ist dieselbe Aufgabe wie die Steuerung der Richtung und Geschwindigkeit von Gleichstrommotoren. Mit ein wenig Programmierung ist es auch möglich, die Intensität des Lichts zu verändern und zusätzliche visuelle Effekte wie „Atmen“zu erzeugen.

Schritt 1: Teile

Der Lichtregler besteht aus zwei Teilen:

1. 29V DC-Netzteil
2. Die Controller-Schaltung, die die Farbe und Helligkeit des LED-Lichts ändert, indem die Polarität der DC-Leistung mit PWM (Pulsweitenmodulation) wechselt.

Der Baum benötigt eine 29V Stromquelle mit ca. 500mA Kapazität. Es ist schwierig, ein 29-V-DC-Netzteil mit geringer Leistung zu finden. Ich habe einen XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter verwendet, um 12V DC auf 29V DC hochzuwandeln. Für die Details der XL6009-Module gibt es einen hilfreichen Anleitungsartikel.

Um das Licht zu steuern, habe ich einen L298N H-Brücken-Motorcontroller verwendet, der von der Arduino Nano-Platine gesteuert wird. Der L298N besteht aus zwei identischen H-Brücken mit jeweils maximal 2 Ampere Kapazität und sind ideal für diesen Fall.

Da das LN298N-Modul mit 29 V Gleichstrom versorgt wird, sollte die integrierte 5 V-Stromversorgung deaktiviert (den kleinen 5 V-Aktivierungs-Jumper entfernen) und mit einer externen 5 V-Stromversorgung versorgt werden. Ich habe einen LM2596 DC-zu-DC-Abwärtswandler verwendet, um die 12V DC in 5V umzuwandeln, um sowohl den LM298N als auch das Arduino Nano Board mit Strom zu versorgen. Die Module XL6009 und LM2596 sehen sehr ähnlich aus, es wird empfohlen, die Ausgangsspannung vor der Endmontage des Lichtsteuermoduls separat einzustellen und die Drähte deutlich zu markieren.

Um die Komponenten zu verbinden, habe ich Dupont-Überbrückungsdrähte oder 16-18 AWG-Litzen verwendet.

Darüber hinaus benötigen Sie einige Drähte und Schrauben sowie Zugriff auf einen 3D-Drucker zum Drucken des Gehäuses und einen Lötkolben.

Schritt 2: Elektronik und Verkabelung

Die Verkabelung ist unkompliziert. Sobald die Stromversorgungsmodule auf die gewünschte Spannung eingestellt sind, verbinden Sie die 29V mit den mit GND und +12V gekennzeichneten Stromversorgungsanschlüssen des L298N-Modulmotors und die GND- und 5V-Klemmen des L298N-Moduls mit den entsprechenden Pins des Arduino Nano Planke. Schließen Sie außerdem die +5V-Stromversorgung des LM2596-Moduls an die gleichen GND- und +5V-Klemmen an, um den Logikteil der Schaltung zu versorgen. Verbinden Sie dann den Arduino Nano wie folgt mit dem L298N:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Schließen Sie schließlich die LED-Leuchten an den Ausgang A-Anschluss des L298N-Moduls an.

Schritt 3: Programmierung

Im Anhang ist die Beispiel-Arduino-Skizze mit dem Effekt "Breathing". Sie können den Code ändern, um die Frequenz zu ändern oder zusätzliche Muster und Lichteffekte hinzuzufügen.

Schritt 4: Drucken Sie das Lichtreglergehäuse

Unten sind die STL-Dateien für das Gehäuse, ich habe alle Teile mit 25% Füllung gedruckt. Montieren Sie alle elektronischen Komponenten in der Box mit M2x5mm Blechschrauben und montieren Sie die Box.