Bernapas Pohon Natal - Arduino Christmas Light Controller: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Bukanlah kabar baik bahwa kotak kontrol untuk pohon Natal buatan 9 kaki yang telah dinyalakan sebelumnya rusak sebelum Natal，dan pabrikan tidak menyediakan suku cadang pengganti. Gaib ini menunjukkan bagaimana membuat driver dan pengontrol lampu LED Anda sendiri menggunakan Arduino dan Driver Motor L298N, dengan beberapa efek visual termasuk pola 'bernapas' untuk menghidupkan kembali pohon Natal ini.

Pohon yang saya miliki adalah Pohon Natal LED Berubah Warna buatan GE, dengan pilihan lampu sebagai berikut: 1) lampu LED bening, 2) lampu LED multi-warna, 3) bolak-balik dari bening ke multi. Pohon itu dikendalikan oleh pengontrol cahaya yang ditenagai oleh catu daya 29V DC. Bagaimana cara kerja perubahan warna? Saya membongkar kotak kontrol, ternyata setiap bola lampu terdiri dari LED bening dan LED warna yang terhubung secara paralel tetapi dengan polaritas terbalik. Tergantung pada polaritas daya DC yang disuplai, baik LED bening atau LED warna akan menyala, sehingga memberikan efek perubahan warna hanya dengan dua jalur catu daya. Dalam kasus saya, transistor di jembatan-H di dalam kotak kontrol korsleting dan modul catu daya juga rusak. Untuk membuat pohon berfungsi kembali, saya perlu menemukan catu daya 29V DC dan mengatur untuk mengalihkan polaritas ke LED. Ini adalah tugas yang sama dengan mengendalikan arah dan kecepatan motor DC. Dengan sedikit pemrograman, juga dimungkinkan untuk mengubah intensitas cahaya dan membuat efek visual tambahan seperti "bernapas".

Langkah 1: Bagian

Pengontrol cahaya terdiri dari dua bagian:

1. Catu daya 29V DC
2. Rangkaian pengontrol yang mengubah warna dan kecerahan lampu LED dengan mengganti polaritas daya DC dengan PWM (Pulse-width Modulation).

Pohon ini membutuhkan sumber daya 29V dengan kapasitas sekitar 500mA. Sulit untuk menemukan catu daya 29V DC berdaya rendah. Saya menggunakan XL6009 Step-up Power Module DC-DC Converter untuk mengonversi 12V DC ke 29V DC. Untuk detail modul XL6009, ada artikel Instructable yang bermanfaat.

Untuk mengontrol lampu, saya menggunakan pengontrol motor H-bridge L298N, yang dikendalikan oleh papan Arduino Nano. L298N terdiri dari dua jembatan-H identik yang masing-masing memiliki kapasitas maksimum 2 Ampere dan ideal untuk digunakan dalam kasus ini.

Karena modul LN298N dikenai daya 29V DC, catu daya 5V onboard harus dinonaktifkan (lepaskan jumper Aktifkan 5V kecil) dan ditenagai oleh daya 5V eksternal. Saya menggunakan LM2596 DC ke DC Buck Converter untuk mengubah 12V DC menjadi 5V untuk memberi daya pada LM298N dan papan Arduino Nano. Modul XL6009 dan LM2596 terlihat sangat mirip, disarankan untuk menyesuaikan tegangan output secara terpisah sebelum perakitan akhir modul kontrol lampu, dan menandai kabel dengan jelas.

Untuk menghubungkan komponen, saya menggunakan kabel jumper Dupont atau kabel stranded 16-18 AWG.

Selain itu, Anda memerlukan beberapa kabel dan sekrup, serta akses ke printer 3D untuk mencetak casing, dan besi solder.

Langkah 2: Elektronik dan Pengkabelan

Pengkabelannya langsung. Setelah modul catu daya disesuaikan dengan tegangan yang diinginkan, sambungkan 29V ke terminal catu daya pada motor modul L298N yang ditandai sebagai GND dan +12V, dan terminal GND dan 5V pada modul L298N ke pin yang sesuai pada Arduino Nano papan. Juga, sambungkan catu daya +5V dari modul LM2596 ke terminal GND dan +5V yang sama untuk memberi daya pada bagian logika rangkaian. Kemudian, sambungkan Arduino Nano ke L298N sebagai berikut:

Pin 9 IN1

Pin 8 IN2

Pin 10 ENA

Terakhir, sambungkan lampu LED ke terminal Output A pada modul L298N.

Langkah 3: Pemrograman

Terlampir adalah contoh sketsa Arduino dengan efek 'Bernafas'. Anda dapat memodifikasi kode untuk mengubah frekuensi atau menambahkan pola dan efek cahaya tambahan.

Langkah 4: Cetak Kandang Pengontrol Cahaya

Di bawah ini adalah file STL untuk enklosur, saya mencetak semua bagian dengan isi 25%. Pasang semua komponen elektronik di dalam kotak menggunakan sekrup self-tapping M2x5mm dan merakit kotak.