ต้นคริสต์มาสหายใจ - Arduino Christmas Light Controller: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ไม่ใช่เรื่องดีที่กล่องควบคุมสำหรับต้นคริสต์มาสเทียมขนาด 9 ฟุตที่มีไฟส่องไว้ล่วงหน้าของฉันพังก่อนวันคริสต์มาส และผู้ผลิตไม่ได้จัดหาชิ้นส่วนอะไหล่ให้ ไม่น่าเชื่อถือนี้แสดงวิธีการสร้างไดรเวอร์ไฟ LED และคอนโทรลเลอร์ของคุณเองโดยใช้ Arduino และ L298N Motor Driver พร้อมเอฟเฟกต์ภาพมากมายรวมถึงรูปแบบ 'การหายใจ' เพื่อให้ต้นคริสต์มาสนี้กลับมามีชีวิตอีกครั้ง

ต้นไม้ที่ฉันมีคือต้นคริสต์มาส LED เปลี่ยนสีได้ ผลิตโดย GE โดยมีตัวเลือกแสงดังต่อไปนี้: 1) ไฟ LED แบบใส 2) ไฟ LED หลากสี 3) สลับจากสีใสเป็นหลายสี ต้นไม้ถูกควบคุมโดยตัวควบคุมแสงที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟ 29V DC การเปลี่ยนสีทำงานอย่างไร ฉันแยกส่วนกล่องควบคุม ปรากฎว่าหลอดไฟแต่ละดวงประกอบด้วย LED ที่ชัดเจนและ LED สีที่เชื่อมต่อแบบขนาน แต่มีขั้วกลับกัน ขึ้นอยู่กับขั้วของไฟ DC ที่จ่ายไฟ LED แบบใสหรือ LED สีจะสว่างขึ้น จึงให้เอฟเฟกต์การเปลี่ยนสีด้วยสายไฟเพียงสองเส้น ในกรณีของฉัน ทรานซิสเตอร์ใน H-bridge ในกล่องควบคุมลัดวงจรและโมดูลจ่ายไฟก็เสียหายเช่นกัน เพื่อให้ต้นไม้ทำงานได้อีกครั้ง ฉันต้องหาแหล่งจ่ายไฟ 29V DC และจัดการเพื่อสลับขั้วเป็น LED นี่เป็นงานเดียวกับการควบคุมทิศทางและความเร็วของมอเตอร์กระแสตรง ด้วยการเขียนโปรแกรมเพียงเล็กน้อย ยังสามารถเปลี่ยนความเข้มของแสงและสร้างเอฟเฟกต์ภาพเพิ่มเติม เช่น”การหายใจ” ได้

ขั้นตอนที่ 1: อะไหล่

ตัวควบคุมแสงประกอบด้วยสองส่วน:

1. แหล่งจ่ายไฟ 29V DC
2. วงจรควบคุมที่เปลี่ยนสีและความสว่างของไฟ LED โดยการสลับขั้วของไฟ DC ด้วย PWM (Pulse-width Modulation)

ต้นไม้ต้องการแหล่งพลังงาน 29V ที่มีความจุประมาณ 500mA เป็นการยากที่จะหาแหล่งจ่ายไฟ DC 29V พลังงานต่ำ ฉันใช้ XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter เพื่อแปลง 12V DC เป็น 29V DC สำหรับรายละเอียดของโมดูล XL6009 มีบทความคำแนะนำที่เป็นประโยชน์

ในการควบคุมแสง ฉันใช้ตัวควบคุมมอเตอร์สะพาน H L298N ซึ่งควบคุมโดยบอร์ด Arduino Nano L298N ประกอบด้วยสะพาน H ที่เหมือนกันสองตัว โดยแต่ละตัวมีความจุสูงสุด 2 แอมแปร์ และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในกรณีนี้

เนื่องจากโมดูล LN298N ต้องใช้ไฟ DC 29V แหล่งจ่ายไฟ 5V ในตัวจึงควรปิดใช้งาน (ถอดจัมเปอร์ที่เปิดใช้งาน 5V ขนาดเล็กออก) และใช้พลังงานจากไฟ 5V ภายนอก ฉันใช้ LM2596 DC เป็น DC Buck Converter เพื่อแปลง 12V DC เป็น 5V เป็นพลังงานทั้ง LM298N และบอร์ด Arduino Nano โมดูล XL6009 และ LM2596 ดูคล้ายกันมาก แนะนำให้ปรับแรงดันไฟขาออกแยกกันก่อนการประกอบขั้นสุดท้ายของโมดูลควบคุมไฟ และทำเครื่องหมายสายไฟให้ชัดเจน

ในการเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ ฉันใช้สายจัมเปอร์ดูปองท์หรือสายเกลียว 16-18 AWG

นอกจากนี้ คุณจะต้องใช้สายไฟและสกรู รวมถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อพิมพ์เคสและหัวแร้ง

ขั้นตอนที่ 2: อิเล็กทรอนิกส์และการเดินสายไฟ

การเดินสายไฟนั้นตรงไปตรงมา เมื่อปรับโมดูลจ่ายไฟเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการแล้ว ให้เชื่อมต่อ 29V กับขั้วแหล่งจ่ายไฟบนมอเตอร์โมดูล L298N ที่ทำเครื่องหมายเป็น GND และ +12V และขั้ว GND และ 5V บนโมดูล L298N กับพินที่เกี่ยวข้องบน Arduino Nano กระดาน. นอกจากนี้ ให้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ +5V จากโมดูล LM2596 กับขั้ว GND และ +5V เดียวกันเพื่อจ่ายไฟให้กับส่วนลอจิกของวงจร จากนั้นเชื่อมต่อ Arduino Nano กับ L298N ดังต่อไปนี้:

ปักหมุด 9 IN1

ปักหมุด 8 IN2

ปักหมุด 10 ENA

สุดท้าย เชื่อมต่อไฟ LED กับขั้วเอาต์พุต A บนโมดูล L298N

ขั้นตอนที่ 3: การเขียนโปรแกรม

สิ่งที่แนบมาคือภาพร่าง Arduino ตัวอย่างพร้อมเอฟเฟกต์ 'Breathing' คุณสามารถแก้ไขโค้ดเพื่อเปลี่ยนความถี่หรือเพิ่มรูปแบบเพิ่มเติมและเอฟเฟกต์แสงได้

ขั้นตอนที่ 4: พิมพ์กล่องหุ้มตัวควบคุมแสง

ด้านล่างนี้คือไฟล์ STL สำหรับกล่องหุ้ม ฉันพิมพ์ทุกส่วนด้วยช่องว่างภายใน 25% ติดตั้งส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดภายในกล่องโดยใช้สกรูยึดตัวเองขนาด M2x5mm และประกอบกล่อง