Breathing Christmas Tree - Controlador de luz navideña Arduino: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

No es una buena noticia que la caja de control de mi árbol de Navidad artificial preiluminado de 9 pies se haya roto antes de Navidad, y el fabricante no proporciona piezas de repuesto. Este inescrutable muestra cómo hacer que su propio controlador y controlador de luz LED use Arduino y L298N Motor Driver, con múltiples efectos visuales que incluyen un patrón de 'respiración' para devolverle la vida a este árbol de Navidad.

El árbol que tengo es un árbol de Navidad LED que cambia de color fabricado por GE, con las siguientes opciones de luz: 1) luces LED transparentes, 2) luces LED multicolores, 3) alternando entre transparentes y multicolores. El árbol está controlado por un controlador de luz alimentado por una fuente de alimentación de 29 V CC. ¿Cómo funciona el cambio de color? Desmonté la caja de control, resultó que cada bombilla consta de un LED transparente y un LED de color conectados en paralelo pero con polaridad invertida. Dependiendo de la polaridad de la alimentación de CC suministrada, se iluminará el LED transparente o el LED de color, lo que proporcionará un efecto de cambio de color con solo dos líneas de alimentación. En mi caso, los transistores en el puente H dentro de la caja de control hicieron un cortocircuito y el módulo de fuente de alimentación también está dañado. Para que el árbol vuelva a funcionar, necesito encontrar una fuente de alimentación de 29 V CC y lograr cambiar la polaridad de los LED. Esta es la misma tarea que controlar la dirección y la velocidad de los motores de CC. Con un poco de programación, también es posible cambiar la intensidad de la luz y crear efectos visuales adicionales como "respiración".

Paso 1: Partes

El controlador de luz consta de dos partes:

1. Fuente de alimentación de 29 V CC
2. El circuito controlador que cambia el color y el brillo de la luz LED alternando la polaridad de la alimentación de CC con PWM (Modulación de ancho de pulso).

El árbol requiere una fuente de alimentación de 29 V con una capacidad de aproximadamente 500 mA. Es difícil encontrar una fuente de alimentación de 29 V CC de baja potencia. Utilicé un convertidor CC-CC de módulo de potencia elevador XL6009 para convertir 12V CC a 29V CC. Para conocer los detalles de los módulos XL6009, hay un útil artículo Instructable.

Para controlar la luz, utilicé un controlador de motor de puente H L298N, controlado por la placa Arduino Nano. El L298N consta de dos puentes en H idénticos, cada uno con una capacidad máxima de 2 amperios y son ideales para su uso en este caso.

Dado que el módulo LN298N está sujeto a una alimentación de CC de 29 V, la fuente de alimentación de 5 V integrada debe desactivarse (quitar el pequeño puente de activación de 5 V) y alimentarse con una alimentación de 5 V externa. Usé un convertidor LM2596 DC a DC Buck para convertir 12V DC a 5V para alimentar tanto LM298N como la placa Arduino Nano. Los módulos XL6009 y LM2596 tienen un aspecto muy similar, se recomienda ajustar el voltaje de salida por separado antes del montaje final del módulo de control de luz y marcar claramente los cables.

Para conectar los componentes, utilicé cables de puente Dupont o cables trenzados de 16-18 AWG.

Además, necesitará algunos cables y tornillos, así como acceso a una impresora 3D para imprimir la carcasa y un soldador.

Paso 2: Electrónica y cableado

El cableado es sencillo. Una vez que los módulos de fuente de alimentación estén ajustados al voltaje deseado, conecte el 29V a los terminales de la fuente de alimentación en el motor del módulo L298N marcado como GND y + 12V, y el terminal GND y 5V en el módulo L298N a los pines correspondientes en el Arduino Nano tablero. Además, conecte la fuente de alimentación de + 5V del módulo LM2596 a los mismos terminales GND y + 5V para alimentar la parte lógica del circuito. Luego, conecte el Arduino Nano al L298N de la siguiente manera:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Finalmente, conecte las luces LED al terminal de Salida A en el módulo L298N.

Paso 3: programación

Se adjunta el boceto de muestra de Arduino con efecto "Respiración". Puede modificar el código para cambiar la frecuencia o agregar patrones y efectos de luz adicionales.

Paso 4: Imprima el gabinete del controlador de luz

A continuación se muestran los archivos STL para el gabinete, imprimí todas las piezas con un 25% de relleno. Monte todos los componentes electrónicos dentro de la caja, use tornillos autorroscantes M2x5mm y ensamble la caja.