Arbre de Noël qui respire - Contrôleur de lumière de Noël Arduino : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Ce n'est pas une bonne nouvelle que le boîtier de commande de mon sapin de Noël artificiel pré-éclairé de 9 pieds s'est cassé avant Noël et que le fabricant ne fournit pas de pièces de rechange. Cet impénétrable montre comment faire en sorte que votre propre pilote de lumière LED et votre contrôleur utilisent Arduino et le pilote de moteur L298N, avec de multiples effets visuels, y compris un motif de « respiration » pour redonner vie à cet arbre de Noël.

L'arbre que j'ai est un sapin de Noël à LED aux couleurs changeantes fabriqué par GE, avec les choix de lumière suivants: 1) lumières LED transparentes, 2) lumières LED multicolores, 3) alternant de claire à multi. L'arbre est contrôlé par un contrôleur de lumière alimenté par une alimentation 29V DC. Comment fonctionne le changement de couleur ? J'ai démonté le boîtier de commande, il s'est avéré que chaque ampoule est constituée d'une LED transparente et d'une LED de couleur connectées en parallèle mais avec une polarité inversée. Selon la polarité de l'alimentation CC fournie, la LED claire ou la LED de couleur s'allumeront, fournissant ainsi un effet de changement de couleur avec seulement deux lignes d'alimentation. Dans mon cas, les transistors du pont en H à l'intérieur du boîtier de commande ont été court-circuités et le module d'alimentation est également endommagé. Pour que l'arbre fonctionne à nouveau, je dois trouver une alimentation 29V DC et réussir à inverser la polarité des LED. C'est la même tâche que de contrôler la direction et la vitesse des moteurs à courant continu. Avec un peu de programmation, il est également possible de modifier l'intensité de la lumière et de créer des effets visuels supplémentaires tels que "la respiration".

Étape 1: Pièces

Le contrôleur d'éclairage se compose de deux parties:

1. Alimentation 29V CC
2. Le circuit du contrôleur qui modifie la couleur et la luminosité de la lumière LED en alternant la polarité de l'alimentation CC avec PWM (Pulse-width Modulation).

L'arbre nécessite une source d'alimentation 29V avec une capacité d'environ 500mA. Il est difficile de trouver une alimentation 29V DC de faible puissance. J'ai utilisé un convertisseur DC-DC pour module d'alimentation élévateur XL6009 pour convertir 12V DC en 29V DC. Pour plus de détails sur les modules XL6009, il existe un article Instructable utile.

Pour contrôler la lumière, j'ai utilisé un contrôleur de moteur à pont en H L298N, contrôlé par la carte Arduino Nano. Le L298N se compose de deux ponts en H identiques ayant chacun une capacité maximale de 2 ampères et sont idéaux pour être utilisés dans ce cas.

Étant donné que le module LN298N est soumis à une alimentation 29 V CC, l'alimentation 5 V intégrée doit être désactivée (retirez le petit cavalier d'activation 5 V) et alimentée par une alimentation 5 V externe. J'ai utilisé un convertisseur LM2596 DC vers DC Buck pour convertir le 12V DC en 5V afin d'alimenter à la fois le LM298N et la carte Arduino Nano. Les modules XL6009 et LM2596 se ressemblent beaucoup, il est conseillé de régler la tension de sortie séparément avant l'assemblage final du module de contrôle d'éclairage, et de bien marquer les fils.

Pour connecter les composants, j'ai utilisé des fils de connexion Dupont ou des fils toronnés 16-18 AWG.

De plus, vous aurez besoin de fils et de vis, ainsi que d'un accès à une imprimante 3D pour imprimer le boîtier et d'un fer à souder.

Étape 2: Électronique et câblage

Le câblage est simple. Une fois les modules d'alimentation réglés à la tension souhaitée, connectez le 29V aux bornes d'alimentation du moteur du module L298N marqués GND et +12V, et les bornes GND et 5V du module L298N aux broches correspondantes de l'Arduino Nano planche. Connectez également l'alimentation +5V du module LM2596 aux mêmes bornes GND et +5V pour alimenter la partie logique du circuit. Ensuite, connectez l'Arduino Nano au L298N comme suit:

Broche 9 IN1

Broche 8 IN2

Broche 10 ENA

Enfin, connectez les lumières LED à la borne de sortie A du module L298N.

Étape 3: Programmation

Vous trouverez ci-joint l'exemple de croquis Arduino avec effet « Respirer ». Vous pouvez modifier le code pour changer la fréquence ou ajouter des motifs et des effets de lumière supplémentaires.

Étape 4: Imprimez le boîtier du contrôleur d'éclairage

Vous trouverez ci-dessous les fichiers STL pour le boîtier, j'ai imprimé toutes les pièces avec 25% de remplissage. Montez tous les composants électroniques à l'intérieur du boîtier à l'aide de vis autotaraudeuses M2x5mm et assemblez le boîtier.