Cây thông Noel thở - Bộ điều khiển đèn Giáng sinh Arduino: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Không phải là tin tốt khi hộp điều khiển cho cây thông Noel nhân tạo được thắp sáng trước dài 9 ft của tôi đã bị vỡ trước Giáng sinh ， và nhà sản xuất không cung cấp các bộ phận thay thế. Điều khó hiểu này cho thấy cách tạo trình điều khiển và bộ điều khiển đèn LED của riêng bạn bằng cách sử dụng Arduino và Trình điều khiển động cơ L298N, với nhiều hiệu ứng hình ảnh bao gồm mô hình 'thở' để làm cho cây thông Noel này sống động trở lại.

Cái cây mà tôi có là Cây thông Noel bằng đèn LED đổi màu do GE sản xuất, có các lựa chọn ánh sáng sau: 1) đèn LED rõ ràng, 2) đèn LED nhiều màu, 3) xen kẽ từ rõ ràng đến nhiều màu. Cây được điều khiển bằng bộ điều khiển ánh sáng được cung cấp bởi nguồn điện một chiều 29V. Làm thế nào để thay đổi màu sắc hoạt động? Tôi phổ biến hộp điều khiển, hóa ra mỗi bóng đèn gồm một LED rõ và LED màu mắc song song nhưng ngược cực. Tùy thuộc vào cực của nguồn DC được cung cấp, đèn LED rõ ràng hoặc đèn LED màu sẽ sáng lên, do đó mang lại hiệu ứng thay đổi màu sắc chỉ với hai đường cấp nguồn. Trong trường hợp của tôi, các bóng bán dẫn trong cầu H bên trong hộp điều khiển bị ngắn mạch và mô-đun cung cấp điện cũng bị hỏng. Để làm cho cây hoạt động trở lại, tôi cần tìm một bộ nguồn 29V DC và quản lý để chuyển đổi cực cho các đèn LED. Đây là nhiệm vụ tương tự như điều khiển hướng và tốc độ của động cơ điện một chiều. Với một chút lập trình, bạn cũng có thể thay đổi cường độ ánh sáng và tạo ra các hiệu ứng hình ảnh bổ sung như "thở".

Bước 1: Các bộ phận

Bộ điều khiển ánh sáng bao gồm hai phần:

1. Nguồn điện 29V DC
2. Mạch điều khiển thay đổi màu sắc và độ sáng của đèn LED bằng cách thay đổi phân cực của nguồn DC với PWM (Điều chế độ rộng xung).

Cây cần nguồn điện 29V có công suất khoảng 500mA. Rất khó để tìm một bộ nguồn 29V DC công suất thấp. Tôi đã sử dụng Bộ chuyển đổi DC-DC Mô-đun nguồn cấp lên XL6009 để chuyển đổi 12V DC thành 29V DC. Để biết chi tiết về các mô-đun XL6009, có một bài viết hữu ích có thể hướng dẫn.

Để điều khiển ánh sáng, tôi đã sử dụng bộ điều khiển động cơ cầu H L298N, được điều khiển bởi bảng Arduino Nano. L298N bao gồm hai cầu H giống hệt nhau, mỗi cầu có công suất tối đa là 2 Ampe và lý tưởng để được sử dụng trong trường hợp này.

Vì mô-đun LN298N chịu nguồn điện DC 29V, nên tắt nguồn điện 5V trên bo mạch (tháo dây nối Bật 5V nhỏ) và được cấp nguồn bằng nguồn 5V bên ngoài. Tôi đã sử dụng Bộ chuyển đổi LM2596 DC sang DC Buck để chuyển đổi 12V DC thành 5V để cấp nguồn cho cả LM298N và bảng Arduino Nano. Mô-đun XL6009 và LM2596 trông rất giống nhau, nên điều chỉnh điện áp đầu ra riêng trước khi lắp ráp mô-đun điều khiển ánh sáng lần cuối và đánh dấu rõ ràng các dây dẫn.

Để kết nối các thành phần, tôi đã sử dụng dây nhảy Dupont hoặc dây bện 16-18 AWG.

Ngoài ra, bạn sẽ cần một số dây và vít, cũng như quyền truy cập vào máy in 3D để in vỏ máy và một mỏ hàn.

Bước 2: Điện tử và dây điện

Hệ thống dây điện rất đơn giản. Sau khi các mô-đun cấp nguồn được điều chỉnh đến điện áp mong muốn, hãy kết nối 29V với các đầu cuối cấp nguồn trên động cơ mô-đun L298N được đánh dấu là GND và + 12V, và đầu cuối GND và 5V trên mô-đun L298N với các chân tương ứng trên Arduino Nano bảng. Ngoài ra, kết nối nguồn điện + 5V từ mô-đun LM2596 với cùng một đầu cuối GND và + 5V để cấp nguồn cho phần logic của mạch. Sau đó, kết nối Arduino Nano với L298N như sau:

Chân 9 IN1

Chân 8 IN2

Pin 10 ENA

Cuối cùng, kết nối đèn LED với đầu ra A trên mô-đun L298N.

Bước 3: Lập trình

Đính kèm là bản phác thảo Arduino mẫu với hiệu ứng "Breathing". Bạn có thể sửa đổi mã để thay đổi tần số hoặc thêm các mẫu và hiệu ứng ánh sáng bổ sung.

Bước 4: In vỏ hộp điều khiển ánh sáng

Dưới đây là các tệp STL cho phần vỏ, tôi đã in tất cả các phần với 25% infill. Gắn tất cả các thành phần điện tử bên trong hộp sử dụng vít tự khai thác M2x5mm và lắp ráp hộp.