- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки

Скоро Новый год, но вот настроение по разным причинам порой бывает не самым новогодним и тут на помощь приходит в том числе и новогодняя иллюминация. Хочу рассказать о своем опыте с адресными светодиодными гирляндами и лентами. Америку вряд ли открою, но вышло красиво и недорого.

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 1
Рассмотрю два варианта — отдельно без существующей домашней автоматизации и работу в связке с “умным домом”.

По адресным светодиодным лентам появилось довольно много структурированной информации и поэтому можно легко сделать осознанный выбор. Например, перед покупкой я внимательно просмотрел соответствующие видео с каналов DrZzs (на англ.) [1] и The Hook Up (на англ.) [2] и сделал выводы о стоимости необходимых лент — ведь результат работы работы лент в моем случае один — красочная подсветка.
Остановил свой выбор на двух недорогих вариантах из Китая:

  1. WS2812B ленте — 300 светодиодов [3] — 5 метров.
  2. WS2811 гирлянде — 50 светодиодов [4] x 3 куска — примерно 10 метров (3 x 3,3 м)

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 2
Адресные пиксели в офисном интерьере

В обоих случаях для питания моих лент требуется 5 вольт. По мощности я не считал, а установил имеющийся и доступный по цене существующий блок питания Mean Well RS-150-5 [5].

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 3
Блок питания Mean Well RS-150-5

И самая важная часть для управления новогодней программой — контроллер. Я выбрал микроконтроллер ESP8266 китайского производителя Espressif Systems, то есть в моем случае использовал недорогую плату LOLIN (WEMOS) D1 mini [6].

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 4
LOLIN (WEMOS) D1 mini в термоусадке, подключенный к ленте на ёлке

Hardware

По лентам и гирляндам очень широкий выбор — есть большое число разных чипсетов и надо смотреть чтобы контроллер поддерживал ленты, которые собираетесь покупать.
Моей задачей было использовать адресные пиксельные ленты в составе автоматизации на базе open-source платформы Home Assistant [7]. Самый доступный для этого вариант — использовать ESP8266. Существует большая база совместимых контроллеров заводского изготовления [8] (раздел LED Controller), составленная авторами прошивки Tasmota.
На мой взгляд Tasmota хорошая прошивка, но для управляемых пикселей и шаговых двигателей [9] не очень подходит.

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 5
LOLIN (WEMOS) D1 mini, подключенный к гирлянде

Software

Вариант без домашней автоматизации

Если хотите быстрый старт “без регистрации и смс”, то самое разумное решение это прошивка ESP8266 проектом WLED (WiFi Lighting Effects Driver) [10]. У прошивки есть собственное приложение которое позволяет легко управлять светодиодами, а также огромный список предустановленных эффектов для адресных лент и гирлянд. Также WLED поддерживает множество протоколов управления, в том числе и MQTT, если в этом есть необходимость.
Пайка для подключения ленты к WEMOS не требуется.

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 6
Интерфейс WLED (WiFi Lighting Effects Driver)

Адресная иллюминация в составе умного дома на базе Home Assistant

Надо заметить, что у WLED совсем недавно (в декабре 2019 года) появилась полноценная интеграция для Home Assistant [11].
Но, поскольку я занимался гирляндами еще в ноябре, до появления этой интеграции, связь Home Assistant <--> WLED по MQTT мне показалась глючной.

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 7
Панель управления ESPHome

Для Home Assistant существует нативная прошивка ESPHome [12], которая работает с Home Assistant без MQTT и она также поддерживает адресные светодиоды [13].

Вот список поддерживаемых чипсетов.

Clockless:
NEOPIXEL
WS2811
WS2811_400 (WS2811 with a clock rate of 400kHz)
WS2812B
WS2812
WS2813
WS2852
APA104
APA106
GW6205
GW6205_400 (GW6205 with a clock rate of 400kHz)
LPD1886
LPD1886_8BIT (LPD1886 with 8-bit color channel values)
PL9823
SK6812
SK6822
TM1803
TM1804
TM1809
TM1829
UCS1903B
UCS1903
UCS1904
UCS2903

SPI:
APA102
DOTSTAR
LPD8806
P9813
SK9822
SM16716
WS2801
WS2803

Поскольку я использую образ Hass.io [14], то для компиляции прошивок использовал самый простой для этого вариант — дополнение ESPHome Hass.io Add-On [15].

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 8
Окно редактора прошивки ESPHome

Получившиеся прошивки гирлянды и ленты:

ws2811_string.yaml

substitutions:
  devicename: ws2811_string
  upper_devicename: WS2811 string 

esphome:
  name: $devicename
  platform: ESP8266
  board: d1_mini

wifi:
  ssid: "XXX"
  password: "XXX"

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "WS2811 string Fallback Hotspot"
    password: "XXX"

captive_portal:

web_server:
  port: 80
  css_url: http://192.168.15.10:8123/local/webserver-v1.min.css #не отображаются состояния из-за отсутсвия сети или доступа к сайту разработчика https://github.com/esphome/issues/issues/648
  js_url: http://192.168.15.10:8123/local/webserver-v1.min.js

# Enable Home Assistant API
api:

# Enable OTA Access
ota:

# Enable verbose logging over serial
logger:

light:
  - platform: fastled_clockless
    chipset: WS2811
    pin: D4
    num_leds: 150
    name: "Гирлянда WS2811"
    effects:
      - addressable_rainbow:
          name: Rainbow Effect With Custom Values
          speed: 30
          width: 150
      - addressable_color_wipe:
          name: Color Wipe Effect With Custom Values
          colors:
            - red: 10%
              green: 10%
              blue: 100%
              num_leds: 1
            - red: 0%
              green: 0%
              blue: 0%
              num_leds: 1
          add_led_interval: 100ms
          reverse: False
      - random:
          name: "My Fast Random Effect"
          transition_length: 4s
          update_interval: 5s
      - strobe:
          name: Strobe Effect With Custom Values
          colors:
            - state: True
              brightness: 100%
              red: 100%
              green: 90%
              blue: 0%
              duration: 500ms
            - state: False
              duration: 250ms
            - state: True
              brightness: 100%
              red: 0%
              green: 100%
              blue: 0%
              duration: 500ms
      - addressable_scan:
          name: Scan Effect With Custom Values
          move_interval: 60ms
      - addressable_fireworks:
          name: Fireworks Effect With Custom Values
          update_interval: 32ms
          spark_probability: 10%
          use_random_color: false
          fade_out_rate: 120

# Общие данные по устройству
sensor:
  - platform: uptime
    id: uptime_sec
  - platform: wifi_signal
    name: ${upper_devicename} WiFi Signal
    id: wifis_signal
    update_interval: 900s

text_sensor:
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} Uptime
    lambda: |-
      int seconds = (id(uptime_sec).state);
      int days = seconds / (24 * 3600);
      seconds = seconds % (24 * 3600);
      int hours = seconds / 3600;
      seconds = seconds % 3600;
      int minutes = seconds /  60;
      seconds = seconds % 60;
      return { (String(days) +"d " + String(hours) +"h " + String(minutes) +"m "+ String(seconds) +"s").c_str() };
    icon: mdi:clock-start
    update_interval: 113s
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} Wifi Strength
    icon: "mdi:wifi"
    lambda: |-
      if (id(wifis_signal).state > -50 ) {
        return {"Excellent"};
      } else if (id(wifis_signal).state > -60) {
        return {"Good"};
      } else if (id(wifis_signal).state > -70) {
        return {"Fair"};
      } else if (id(wifis_signal).state < -70) {
        return {"Weak"};
      } else {
        return {"None"};
      }
    update_interval: 900s
  - platform: version
    name: ${upper_devicename} Version
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} MAC Address
    lambda: 'return {WiFi.macAddress().c_str()};'
    icon: mdi:fingerprint
    update_interval: 1d

switch:
  - platform: restart
    name: ${upper_devicename} Restart

ws2811_strip.yaml

substitutions:
  devicename: ws2811_strip
  upper_devicename: WS2811 strip 

esphome:
  name: $devicename
  platform: ESP8266
  board: d1_mini_lite

wifi:
  ssid: "XXX"
  password: "XXX"

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "WS2811 strip Fallback Hotspot"
    password: "XXX"

captive_portal:

web_server:
  port: 80
  css_url: http://192.168.15.10:8123/local/webserver-v1.min.css #не отображаются состояния из-за отсутсвия сети или доступа к сайту разработчика https://github.com/esphome/issues/issues/648
  js_url: http://192.168.15.10:8123/local/webserver-v1.min.js

# Enable Home Assistant API
api:

# Enable OTA Access
ota:

# Enable verbose logging over serial
logger:

light:
  - platform: fastled_clockless
    chipset: WS2811
    pin: D4
    num_leds: 300
    rgb_order: GRB
    name: "Ёлка WS2811"
    effects:
      - addressable_rainbow:
          name: Rainbow Effect With Custom Values
          speed: 30
          width: 300
      - addressable_color_wipe:
          name: Color Wipe Effect With Custom Values
          colors:
            - red: 10%
              green: 10%
              blue: 100%
              num_leds: 1
            - red: 0%
              green: 0%
              blue: 0%
              num_leds: 1
          add_led_interval: 100ms
          reverse: False
      - random:
          name: "My Fast Random Effect"
          transition_length: 4s
          update_interval: 5s
      - strobe:
          name: Strobe Effect With Custom Values
          colors:
            - state: True
              brightness: 100%
              red: 100%
              green: 90%
              blue: 0%
              duration: 500ms
            - state: False
              duration: 250ms
            - state: True
              brightness: 100%
              red: 0%
              green: 100%
              blue: 0%
              duration: 500ms
      - addressable_scan:
          name: Scan Effect With Custom Values
          move_interval: 60ms
      - addressable_fireworks:
          name: Fireworks Effect With Custom Values
          update_interval: 32ms
          spark_probability: 10%
          use_random_color: false
          fade_out_rate: 120

# Общие данные по устройству
sensor:
  - platform: uptime
    id: uptime_sec
  - platform: wifi_signal
    name: ${upper_devicename} WiFi Signal
    id: wifis_signal
    update_interval: 900s

text_sensor:
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} Uptime
    lambda: |-
      int seconds = (id(uptime_sec).state);
      int days = seconds / (24 * 3600);
      seconds = seconds % (24 * 3600);
      int hours = seconds / 3600;
      seconds = seconds % 3600;
      int minutes = seconds /  60;
      seconds = seconds % 60;
      return { (String(days) +"d " + String(hours) +"h " + String(minutes) +"m "+ String(seconds) +"s").c_str() };
    icon: mdi:clock-start
    update_interval: 113s
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} Wifi Strength
    icon: "mdi:wifi"
    lambda: |-
      if (id(wifis_signal).state > -50 ) {
        return {"Excellent"};
      } else if (id(wifis_signal).state > -60) {
        return {"Good"};
      } else if (id(wifis_signal).state > -70) {
        return {"Fair"};
      } else if (id(wifis_signal).state < -70) {
        return {"Weak"};
      } else {
        return {"None"};
      }
    update_interval: 900s
  - platform: version
    name: ${upper_devicename} Version
  - platform: template
    name: ${upper_devicename} MAC Address
    lambda: 'return {WiFi.macAddress().c_str()};'
    icon: mdi:fingerprint
    update_interval: 1d

switch:
  - platform: restart
    name: ${upper_devicename} Restart

После добавления получившихся устройств в Home Assistant в интерфейсе можно видеть и задавать варианты эффектов.

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 9
Интерфейс Home Assistant

Также эффекты можно использовать и в автоматизациях. Например при открытии двери 30 секунд один эффект, 10 секунд другой эффект, а потом выключение, чтобы не отвлекал. Но есть условие: включение только когда на улице уже полумрак.

automations.yaml

###################################################
#                                                 #
#     WS2811 эффекты: гирлянда и елка             #
#                                                 #
###################################################

- alias: WS2811 string
  trigger:
    - platform: state
      entity_id: binary_sensor.dver
      from: 'off'
      to: 'on'
  condition:
    - condition: numeric_state
      entity_id: 'sensor.osveshchennost_u_okna'
      below: 1500 #ниже
  action:
    - service: homeassistant.turn_on
      data:
         entity_id: group.new_year #light.girlianda_ws2811
         brightness: 255
         effect: Rainbow Effect With Custom Values
    - delay: '00:00:25'
    - service: homeassistant.turn_on
      data:
         entity_id: group.new_year
         brightness: 255
         effect: Color Wipe Effect With Custom Values
    - delay: '00:00:13'
    - service: homeassistant.turn_off
      entity_id: group.new_year

- alias: Table lamp ON
  trigger:
    - platform: state
      entity_id: binary_sensor.dver
      from: 'off'
      to: 'on'
  condition:
    - condition: numeric_state
      entity_id: 'sensor.osveshchennost_u_okna'
      below: 90 #ниже
  action:
    - service: homeassistant.turn_on
      entity_id: switch.potolochnaia_lampa

- alias: Table lamp OFF
  trigger:
    - platform: state
      entity_id: binary_sensor.dver
      from: 'on'
      to: 'off'
  condition: []
  action:
    - service: homeassistant.turn_off
      entity_id: switch.potolochnaia_lampa

Красочные адресные светодиоды на новый год без программирования и пайки - 10
Ёлка с адресной светодиодной лентой

Итог

Как можно увидеть при некоторой сноровке можно недорого организовать новогоднее освещение и вписать его в существующую систему “умного дома” или использовать отдельно без домашней автоматизации, используя отдельное приложение на смартфоне.

Дополнительные подробности можно найти на GitHub [16].

Автор: Михаил Шардин [17],
23 декабря 2019 г.

Автор: Михаил

Источник [18]

Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/diy/340912

Ссылки в тексте:

[1] DrZzs (на англ.): https://youtu.be/tXvtxwK3jRk?t=438

[2] The Hook Up (на англ.): https://youtu.be/QnvircC22hU?t=213

[3] WS2812B ленте — 300 светодиодов: https://www.aliexpress.com/item/32682015405.html

[4] WS2811 гирлянде — 50 светодиодов: https://www.aliexpress.com/item/32444382333.html

[5] Mean Well RS-150-5: https://meanwellpower.ru/istochnik-pitaniya-ac-dc-mean-well-rs-150-5

[6] LOLIN (WEMOS) D1 mini: https://www.aliexpress.com/item/32529101036.html

[7] Home Assistant: https://www.home-assistant.io/

[8] большая база совместимых контроллеров заводского изготовления: https://blakadder.github.io/templates/light.html

[9] шаговых двигателей: https://habr.com/ru/post/480690/

[10] WLED (WiFi Lighting Effects Driver): https://github.com/Aircoookie/WLED

[11] полноценная интеграция для Home Assistant: https://www.home-assistant.io/integrations/wled/

[12] ESPHome: https://esphome.io/index.html

[13] поддерживает адресные светодиоды: https://esphome.io/components/light/fastled.html

[14] Hass.io: https://www.home-assistant.io/hassio/

[15] дополнение ESPHome Hass.io Add-On: https://github.com/esphome/hassio

[16] GitHub: https://github.com/empenoso/diy-holiday-lighting

[17] Михаил Шардин: https://www.facebook.com/mikhail.shardin

[18] Источник: https://habr.com/ru/post/481566/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=481566