تنفس شجرة عيد الميلاد - وحدة تحكم ضوء عيد الميلاد في Arduino: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

ليس من الأخبار السارة أن صندوق التحكم الخاص بشجرة عيد الميلاد الاصطناعية التي يبلغ ارتفاعها 9 أقدام والمضاءة مسبقًا قد انكسر قبل عيد الميلاد ， ولا توفر الشركة المصنعة قطع غيار. يوضح هذا الغامض كيفية جعل محرك إضاءة LED ووحدة التحكم الخاصة بك يستخدمان Arduino و L298N Motor Driver ، مع تأثيرات بصرية متعددة بما في ذلك نمط "التنفس" لإعادة شجرة عيد الميلاد هذه إلى الحياة مرة أخرى.

الشجرة التي أمتلكها عبارة عن أشجار عيد الميلاد LED ذات تغيير اللون من صنع GE ، وتتميز بخيارات الإضاءة التالية: 1) مصابيح LED واضحة ، 2) مصابيح LED متعددة الألوان ، 3) بالتناوب من واضح إلى متعدد. يتم التحكم في الشجرة بواسطة جهاز تحكم في الضوء يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة 29V DC. كيف يعمل تغيير اللون؟ لقد قمت بتفكيك صندوق التحكم ، واتضح أن كل مصباح كهربائي يتكون من LED واضح ولون LED متصل بالتوازي ولكن مع قطبية معكوسة. اعتمادًا على قطبية طاقة التيار المستمر الموردة ، سيضيء إما مصباح LED الواضح أو مؤشر LED الملون ، مما يوفر تأثيرًا متغيرًا في اللون مع خطي إمداد طاقة فقط. في حالتي ، تم اختصار الترانزستورات الموجودة في الجسر H داخل صندوق التحكم وتلف أيضًا وحدة إمداد الطاقة. لجعل الشجرة تعمل مرة أخرى ، أحتاج إلى العثور على مصدر طاقة بتيار مستمر بجهد 29 فولت وإدارة تحويل القطبية إلى مصابيح LED. هذه هي نفس مهمة التحكم في اتجاه وسرعة محركات التيار المستمر. مع القليل من البرمجة ، من الممكن أيضًا تغيير شدة الضوء وإنشاء تأثيرات بصرية إضافية مثل "التنفس".

الخطوة 1: الأجزاء

يتكون جهاز التحكم في الضوء من جزأين:

1. 29V DC امدادات الطاقة
2. دائرة التحكم التي تغير لون وسطوع ضوء LED عن طريق تبديل قطبية طاقة التيار المستمر مع PWM (تعديل عرض النبض).

تتطلب الشجرة مصدر طاقة 29 فولت بسعة حوالي 500 مللي أمبير. من الصعب العثور على مصدر طاقة منخفض الطاقة 29 فولت تيار مستمر. لقد استخدمت محول XL6009 لوحدة الطاقة المتدرجة DC-DC لتحويل 12V DC إلى 29V DC. للحصول على تفاصيل وحدات XL6009 ، هناك مقالة مفيدة قابلة للتوجيه.

للتحكم في الضوء ، استخدمت وحدة تحكم في المحرك L298N H-bridge ، يتم التحكم فيها بواسطة لوحة Arduino Nano. يتكون L298N من جسرين متطابقين على شكل حرف H يتمتع كل منهما بسعة 2 أمبير كحد أقصى وهي مثالية للاستخدام في هذه الحالة.

نظرًا لأن الوحدة النمطية LN298N تخضع لتيار مستمر بجهد 29 فولت ، يجب تعطيل مصدر الطاقة 5 فولت (قم بإزالة وصلة العبور الصغيرة 5 فولت) ويتم تشغيلها بواسطة طاقة 5 فولت خارجية. لقد استخدمت محول LM2596 DC إلى DC Buck لتحويل 12V DC إلى 5V لتشغيل كل من LM298N ولوحة Arduino Nano. تبدو وحدات XL6009 و LM2596 متشابهة جدًا ، يُنصح بضبط جهد الخرج بشكل منفصل قبل التجميع النهائي لوحدة التحكم في الإضاءة ، وتحديد الأسلاك بوضوح.

لتوصيل المكونات ، استخدمت أسلاك توصيل Dupont أو أسلاك مجدولة من 16 إلى 18 AWG.

بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج إلى بعض الأسلاك والبراغي ، بالإضافة إلى الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة العلبة ، ومكواة لحام.

الخطوة الثانية: الإلكترونيات والأسلاك

الأسلاك مباشرة. بمجرد ضبط وحدات إمداد الطاقة على الجهد المطلوب ، قم بتوصيل 29 فولت بأطراف إمداد الطاقة على محرك الوحدة L298N الذي يحمل علامة GND و + 12V ، ومحطة GND و 5 V في الوحدة L298N بالمسامير المقابلة في Arduino Nano مجلس. أيضًا ، قم بتوصيل مصدر الطاقة + 5 فولت من وحدة LM2596 إلى نفس المحطات الطرفية GND و + 5V لتشغيل الجزء المنطقي من الدائرة. بعد ذلك ، قم بتوصيل Arduino Nano بـ L298N على النحو التالي:

دبوس 9 في 1

دبوس 8 في 2

دبوس 10 ENA

أخيرًا ، قم بتوصيل مصابيح LED بطرف Output A في الوحدة L298N.

الخطوة الثالثة: البرمجة

مرفق معه نموذج رسم Arduino بتأثير "التنفس". يمكنك تعديل الكود لتغيير التردد أو إضافة أنماط وتأثيرات ضوئية إضافية.

الخطوة 4: اطبع حاوية وحدة التحكم في الضوء

فيما يلي ملفات STL الخاصة بالعلبة ، لقد قمت بطباعة جميع الأجزاء بحشو بنسبة 25 ٪. قم بتركيب جميع المكونات الإلكترونية داخل الصندوق باستخدام مسامير M2x5mm ذاتية التنصت وقم بتجميع الصندوق.