Breathing Christmas Tree - Arduino Christmas Light Controller: 4 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Não é uma boa notícia que a caixa de controle da minha árvore de Natal artificial pré-iluminada de 9 pés quebrou antes do Natal, e o fabricante não fornece peças de reposição. Este inescrutável mostra como fazer seu próprio driver de luz LED e controlador usar Arduino e driver de motor L298N, com vários efeitos visuais, incluindo padrão de 'respiração' para trazer esta árvore de Natal de volta à vida.

A árvore que tenho é uma árvore de Natal com LED de mudança de cor feita pela GE, com as seguintes opções de luz: 1) luzes LED transparentes, 2) luzes LED multicoloridas, 3) alternando entre claras e múltiplas. A árvore é controlada por um controlador de luz alimentado por uma fonte de alimentação de 29 Vcc. Como funciona a mudança de cor? Desmontei a caixa de controle, descobri que cada lâmpada consiste em um LED transparente e um LED colorido conectado em paralelo, mas com polaridade invertida. Dependendo da polaridade da alimentação DC fornecida, o LED claro ou o LED colorido acenderá, proporcionando o efeito de mudança de cor com apenas duas linhas de alimentação. No meu caso, os transistores na ponte H dentro da caixa de controle entraram em curto e o módulo da fonte de alimentação também foi danificado. Para fazer a árvore funcionar novamente, preciso encontrar uma fonte de alimentação de 29 Vcc e conseguir mudar a polaridade para os LEDs. Esta é a mesma tarefa que controlar a direção e a velocidade dos motores DC. Com um pouco de programação, também é possível alterar a intensidade da luz e criar efeitos visuais adicionais, como “respiração”.

Etapa 1: Peças

O controlador de luz consiste em duas partes:

1. Fonte de alimentação 29 V DC
2. O circuito controlador que muda a cor e o brilho da luz LED, alternando a polaridade da alimentação DC com PWM (Modulação por largura de pulso).

A árvore requer uma fonte de alimentação de 29 V com capacidade de cerca de 500 mA. É difícil encontrar uma fonte de alimentação de 29 Vcc de baixa potência. Eu usei um conversor DC-DC de módulo de alimentação Step-up XL6009 para converter 12 Vcc em 29 Vcc. Para obter os detalhes dos módulos XL6009, há um artigo útil com instruções.

Para controlar a luz, usei um controlador de motor L298N H-bridge, controlado pela placa Arduino Nano. O L298N consiste em duas pontes H idênticas, cada uma com capacidade máxima de 2 amperes e são ideais para serem usadas neste caso.

Uma vez que o módulo LN298N está sujeito à alimentação de 29 Vcc, a fonte de alimentação de 5 V onboard deve ser desabilitada (remova o pequeno jumper de habilitação de 5 V) e alimentada por uma alimentação externa de 5 V. Eu usei um conversor LM2596 DC para DC Buck para converter 12V DC para 5V para alimentar o LM298N e a placa Arduino Nano. Os módulos XL6009 e LM2596 são muito semelhantes, é aconselhável ajustar a tensão de saída separadamente antes da montagem final do módulo de controle de luz e marcar claramente os fios.

Para conectar os componentes, usei fios de jumper Dupont ou fios trançados 16-18 AWG.

Além disso, você precisará de alguns fios e parafusos, além de acesso a uma impressora 3D para imprimir o gabinete e um ferro de solda.

Etapa 2: Eletrônica e fiação

A fiação é direta. Uma vez que os módulos de fonte de alimentação estão ajustados para a tensão desejada, conecte o 29V aos terminais de fonte de alimentação no motor do módulo L298N marcados como GND e + 12V, e o terminal GND e 5V no módulo L298N aos pinos correspondentes no Arduino Nano borda. Além disso, conecte a fonte de alimentação de + 5V do módulo LM2596 aos mesmos terminais GND e + 5V para alimentar a parte lógica do circuito. Em seguida, conecte o Arduino Nano ao L298N da seguinte forma:

Pino 9 IN1

Pino 8 IN2

Pino 10 ENA

Finalmente, conecte as luzes LED ao terminal de Saída A no módulo L298N.

Etapa 3: Programação

Em anexo está o esboço de amostra do Arduino com o efeito 'Respiração . Você pode modificar o código para alterar a frequência ou adicionar padrões e efeitos de luz adicionais.

Etapa 4: imprimir o gabinete do controlador de luz

Abaixo estão os arquivos STL do gabinete, imprimi todas as peças com 25% de preenchimento. Monte todos os componentes eletrônicos dentro da caixa usando parafusos auto-roscantes M2x5mm e monte a caixa.