Ёлочная адресная гирлянда DIY на ESP8266

Ввиду домашней автоматизации, еще в прошлом году хотел собрать ёлочную гирлянду на ESP8266 и адресной ленте WS2811. На прошлый Новый год я не успел все заказать, зато в этом году подготовился заранее. Вот и выпускаю эту статью в начале ноября, чтобы и вы успели заказать все необходимое к новогодним праздникам.

Для начала давайте определимся, какие бывают варианты адресной ленты, точнее, в нашем случае, адресной гирлянды. Тут я приведу несколько самых популярных вариантов.

Адресные гирлянды

На мой взгляд, это лучший вариант исполнения для новогоднего настроения и украшения ёлки.

Вариант для создания матриц, можно украсить окно, и вывести красивую анимацию.

Уличное исполнение гирлянды на WS2812. Отлично подойдет для украшения фасада дома.

Адресные ленты

Самое дешевое исполнение ленты WS2811, к недостаткам можно только отнести 3 диода на один контроллер, если использовать как подсветку - это даже и лучше. Лента работает от 12В.

WS2812 - на любой вкус и цвет, предусмотрена возможность выбрать количество диодов на метр и как с влагозащищенностью, так и без.

Не самое дешевое исполнение адресной ленты, но, наверное, одно из самых красивых.

Итак, со светодиодными лентами мы определились, можно приступать к выбору остальных комплектующих. Для себя я выбрал вариант "Для новогоднего настроения", а также у меня было два куска по 5 метров дешевой ленты на WS2811. Ввиду того, что ленты работают на разных напряжениях, рассмотрим вариант как для питания 5В, так и для 12В.

Нам понадобится:

• ESP8266 nodeMCU
• Блок питания 5В 2А (1 мало, 3 много)
• Адресная гирлянда 5В (я брал 10 метров, 2 х 5)

• Разъем питания 5.5*2.5 мм

• Резистор на 200-500 Ом

• Корпус

По желанию, само устройство можно сделать более универсальным, и подключать к нему Адресную ленту, а в период новогодних праздников использовать как контроллер для гирлянды. Я пошел именно таким путем, поэтому нам понадобятся следующие компоненты:

• Все та же ESP8266 nodeMCU
• Блок питания 12В 3А
• Адресная гирлянда 5В, ну или любая другая из приведенных выше
• Понижающий преобразователь с вольтметром

• Разъем питания 5.5*2.5 мм

• Резистор на 200-500 Ом

• Корпус

Обратите внимание, что любая адресная лента имеет направление подключения. В местах подключения имеется стрелка.

Схема №1, 5В

Пойдем путем от простого, чтобы даже ребенок смог повторить. Подключаем все так, как показано на схеме.

Это была самая простая схема подключения, без возможности подключения 12 вольтовой ленты. Попробуем добавить возможность регулировать напряжение.

Схема №2, с понижающим преобразователем

В таком случае мы используем 12-36 В блок питания, а уже при помощи понижающего преобразователя (в данном примере уже с вольтметром) есть возможность понизить напряжение до 5 В, в зависимости от потребности ленты. NodeMCU при этом имеет собственный стабилизатор и имеет возможность питания 5-12 В.

Схема №3, мой вариант

Собственно, мой вариант ничем не отличается от приведенного выше, кроме понижающего преобразователя с вольтметром на разных платах. У меня в коробке с DIY пылились отдельно вольтметры и отдельно преобразователи. Поэтому я и пошел этим путем.

Кстати в этой схеме есть еще один плюс - намного удобнее в корпусе вырезать окошко для вольтметра.

Так как у меня валялся корпус уже с вольтметром от моей прошлой самоделки, я пошел именно этим путем. А вообще вольтметр особо не нужен. Ну только когда вы будете изменять напряжение, можно и мультиметром воспользоваться.

Схема №4 все в одном

Ну и для тех, кто хочет собрать лаконичное законченное устройство "все в одном корпусе", приведу и на этот случай схему подключения.

В этой схеме вам дополнительно может понадобится:

• Блок питания 12В 5А
• Гнездо 220 В
• Кабель питания 220 В
• Ну и коробочек, чтобы побольше влез блок питания.

Для удобства можно вывести внешний подстрочный потенциометр, для более удобной регулировки питания.

Ну и для полного эстетического удовлетворения ручка потенциометра.

Уже какой-то лабораторный блок питания получился, кстати есть такая статья, можно ознакомиться тут: "DIY Лабораторный блок питания". Возможно, будет полезно что-то взять именно с этой статьи.

Прошивка

Собрали мы схему, собственно, вообще не важно, по какому пути идти. Выбираем для себя более простой или более удобный. Теперь можно перейти к прошивке, тут также имеется несколько вариантов.

Вариант №1, прошивка Apple HomeKit ready

Вариант достаточно сложный, вам придется установить SDK для компиляции прошивки ESP8266 под Apple HomeKit. Повторятся не буду, как это сделать можно прочитать в мой одной очень старой статье. По итогу вы получите результат описанный в этом блоге.

Плюсы

• Поддержка Apple HomeKit и Siri из коробки.

Минусы

• Довольно муторная установка SDK.
• Нет возможности изменить количество светодиодов в ленте (только перепрошивка).
• Отсутствие MQTT.

Вариант №2, прошивка WLED

Есть более простой и, в то же время, более функциональный вариант. Но уже без HomeKit из коробки, при помощи сторонней системы можно, конечно, добавить. Прошивка WLED. А теперь обо всем по порядку.

Плюсы

• Очень простой способ прошивки.
• Поддержка MQTT, Philips Hue, Blynk.
• Возможность интеграции в Home Assistant, HomeBridge, nodeRED...
• Удобный web-интерфейс.
• Одноименное приложение на iOS и Android.
• Возможность создавать отдельные зоны и управлять ими по отдельности.

Минусы

• Нет возможности добавить в Apple HomeKit из коробки.

Так сказать, универсальное решение для работы с адресной лентой. Для себя я давно выбрал этот вариант, поэтому давайте приступим к самой прошивке.

Прошивка ESP8266

Чтобы прошить устройство, нам понадобится вот этот архив, в нем я оставлю все необходимое, чтобы у вас все заработало. Скачиваем архив и распаковываем. После чего подключаем ESP8266 к компьютеру при помощи кабеля USB - microUSB (блок питания при этом не подключаем к источнику питания).

Для начала нам понадобится очистить память ESP8266. Открываем папку "Чистая" и запускаем "FlashESP8266.exe", выбираем COM-порт нашей nodeMCU и файл прошивки blank_4MB, нажимаем кнопку "Flash". Ждем окончание процесса, он достаточно долгий, наберитесь терпения.

После завершения процесса, проще всего передернуть USB кабель на любой из сторон и запустить процесс прошивки. Для этого открываем папку "Прошивка" и делаем абсолютно все тоже самое по аналогии.

По завершению процесса прошивки, снова передергиваем USB кабель и смотрим появившиеся Wi-Fi сети. Должна появиться сеть WLED-AP, пароль от которой wled1234. После подключения к сети, нам необходимо перейти по адресу: http://4.3.2.1, попадаем в Web-интерефес устройства.

Первичная настройка

Настройка Wi-Fi

Первое, что необходимо - в верхней части экрана "Config" -> "Wi-Fi Setup" и вводим данные своей сети, после чего нажимаем кнопку "Save & Connect". Теперь можно отключать ESP от компьютера и подключать по схеме.

После чего смотрим в настройках роутера назначенный DHCP серверов, IP адрес. Можно воспользоваться браузером компьютера или приложением для телефона, ссылка на приложение для iOS.

Как пользоваться устройством рассказывать не буду, лучше расскажу, как подключить нашу Ёлку к Apple HomeKit.

Сегменты

Отдельно хочется остановиться на разделе Сегменты. Здесь вы можете поделить вашу ленту на отдельные сегменты, для управления ими по отдельности.

Например: Можно отделить Звезду ёлки от основной части гирлянды, тем самым, подчеркнуть уникальность каждого элемента украшения.

Или если вы используете ленту как подсветку комнаты, можно также задать направление анимации по сегментам.

Добавление в Home Assistant

Если вы используете Hassio, открываем Настройки -> Интеграции, и видим наше новое устройство.

Добавление в HomeBridge

С добавлением дела обстоят немного сложнее, при этом функционал получаем более ущербный, нежели в Home Assistant. Для добавления в HomeBridge, устанавливаем плагин homebridge-wled-simple. После чего, добавляем в наш конфиг в раздел accessory следующие стройки.

{ "accessory": "WLEDSimple", "name": "Moodlight Livingroom", "apiroute": "http://102.168.1.133" }

где, 192.168.1.133 - ip нашей ESP.

Добавление в nodeRED

Более подробно про прошивки и настройку WLED можно прочесть в отдельной статье на портале. В статье описан интересный способ интеграции ленты в nodeRED.

Испытания

Вот мы добрались до самого интересного. Тут предлагаю без текста, просто покажу как выглядит устройство у меня, и приведу несколько примеров красивых анимаций, которые отлично впишутся в новогоднее настроение. Как говорится - лучше один раз увидеть, чем 100 раз прочитать.

На момент написания статьи, адресная гирлянда ко мне еще не приехала, но как я уже говорил выше, адресной ленты в наличии много. Поэтому сейчас смотрим как выглядит все это на адресной ленте, позже обновлю статью, добавив в нее видео с гирляндой.

Адресная гирлянда

12.11.20 ко мне все же доехала гирлянда, и я решил дополнить статью отдельным блогом.

Светомузыка

19.11.20 Продолжение цикла, добавления функционала светомузыки.

В канун Нового года, когда уже будет стоять ёлка, сниму видео и опубликую в отдельном блоге. Я думаю, на ёлке это будет выглядеть гораздо симпатичнее.