Wifi Led Strip Selbstbau

Der Zeit schreitet voran und die Möglichkeiten vervielfältigen sich. So gerne ich Dinge von Grund auf selber entwickle um zu verstehen wie etwas funktioniert, erweitere ich mittlerweile auch gerne Bestehendes um mein Ziel zu erreichen.

So habe ich mein selbst entwickeltes Home Automation Programm (Python Web Applikation) durch das Community gestützte Projekt Homeassistant abgelöst. Die RGB Led Streifen (12V mit RF433 Empfänger) habe ich durch eine Kombination von ESP8266, WS2812 und ESPhome, die mit der FastLed Library ein super Bild erzeugen, abgelöst. Ein entsprechendes Gehäuse für den Controller habe ich mit Fusion 360 entworfen und mit meinem 3D Drucker gedruckt.

Material
Material

Zuerst habe ich 2 Dupont Stecker an das abgeschnittene USB Kabel gelötet, auf den RGB Controller aufgesteckt und das Kabel mit Sekundenkleber am Eingangsloch befestigt um eine Zugentlastung zu erhalten. Anschliessend habe ich den ESP8266 mit ESPHome geflashed (siehe Source YAML weiter unten) und eingesteckt. Deckel drauf, die Stützstruktur beim RGB Port entfernt und der Node ist bereit.

Dies ist die Yaml Datei für ESPHome. Wichtig: Die rgb_order für WS2812 ist Grün-Rot-Blau

esphome:
  name: ledstrip03
  platform: ESP8266
  board: esp01_1m

wifi:
  ssid: !secret WIFI_SSID
  password: !secret WIFI_PSK

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "Ledstrip03"
    password: !secret PORTAL_PSK

captive_portal:

# Enable logging
logger:

# Enable Home Assistant API
api:
  password: !secret API_PASSWORD

ota:
  password: !secret API_PASSWORD

light:
  - platform: fastled_clockless
    chipset: WS2812
    pin: 2
    num_leds: 30
    rgb_order: GRB
    name: "Ledstrip03"
    effects:
      - random:
      - strobe:
      - flicker:
      - addressable_rainbow:
      - addressable_color_wipe:
      - addressable_scan:
      - addressable_twinkle:
      - addressable_random_twinkle:
      - addressable_fireworks:
      - addressable_flicker:

Anschliessend habe ich den neuen Node in Homeassistant via Integration eingebunden.

Provisorisch am Zielort montiert und das Ganze bei Tageslicht und Dämmerung getestet.

Meine Home Automation

Als ich das erste Mal mit Arduino in Berührung kam wurde ich sofort wieder gepackt von der Faszination der Elektronik (als Kind hatte ich mich immer dafür interessiert, allerdings hat sich das mit der Zeit gelegt). Ich kaufte mir allerlei Sensoren und Elemente und fing an wild zu experimentieren. Bereits damals überlegte ich mir, wie ich diese Entwicklungen in den täglichen Haushalt einbauen könnte. Als mir dann eine Freundin ihre Funkgesteuerten Steckdosen zeigte war die Idee geboren. Ich wollte die Lichter über diese Steckdosen nicht mit einer Fernbedienung steuern, sondern mit etwas das mittlerweile fast jeder Mensch besitzt: Das Smartphone. Da ich noch nie eine App programmiert hatte und das ganze Projekt ständig weiter entwickelt werden soll entschied ich mich für ein responsive Webinterface, welches mit einem Arduino kommuniziert, der die Funk Befehle für die Steckdose sendet. Um möglichst Platform unabhängig zu sein verwendete ich Python, welches die Befehle via USB an den Arduino sendet.
Technologien
Frontend: HTML5, AngularJS und Bootstrap
Backend: Python mit CherryPy
Interface: Arduino mit 433Mhz RF Link Kit
Master_Steckplatine
Der erste Wurf funktionierte äusserst zuverlässig und ich entschied mich das Ganze auszubauen. Geräte nur ein- und auszuschalten reichte mir nicht mehr. Zu dieser Zeit hatte ich bereits eine RGB Licherkette im Einsatz um dekoratives Licht zu spenden. Diese wird allerdings mit Infrarot angesteuert, was den Nachteil hat, dass ich nicht von einem Raum aus Ketten in anderen Räumen steuern kann.
Die erste Version war ein Infrarot Emulator, der 433Mhz Codes empfängt und das entsprechende Signal auf den Infrarot Port der Licherkette Steuerung schickt.
<Bild IR EMULATOR>
Dadurch konnte ich die Schaltung der Lichterkette fast vollkommen intakt lassen.
Einige Zeit später fragte mich meine Freundin, ob ich nicht eine hellere Lichterkette in eine Vase die sie gebastelt hat einbauen kann. Die vorhandene war eine mit 2 AA Batterien betriebene 3V Warm White Kette. Kein Problem dachte ich, allerdings wieso muss die Vase nur eine Farbe anzeigen können? Als ich die Schaltung im Geiste bereits zusammen setzte überlegte ich mir, dass ich die gleiche Schaltung auch für die RGB Lichterkette bauen könnte, also einmal eine 5V Variante und eine 12V Variante. Wenig später wurde daraus nur eine Schaltung, bei der mit einem Jumper die Eingangsspannung wahlweise via Spannungsregler 7805 oder direkt auf die Steuerelektronik geführt wird. Dadurch hatte ich ein Modell, das sowohl für 5V wie auch für 12V LEDs ausgelegt geschaffen.
20150621_110020
Später habe ich dem Master einen 433 Mhz Empfänger hinzugefügt, um Daten von Sensoren aufzuzeichen.

Der Fade Mode

433Mhz Funkkerzen mit dem Arduino schalten

Viele kennen rc-switch die Arduino Library um Funksteckdosen via 433 Mhz zu schalten.
Nun habe ich kürzlich Kerzen gesehen, die auch mit einem Handsender der auf 433 Mhz sendet an- und ausgeschalten werden können.  Leider habe ich nirgendwo eine Dokumentation gefunden, wo die Übertragung nachzulesen ist. Auf dem Handsender steht lediglich Typ QL3957 mit dem ich allerdings auch nicht viel anfangen konnte.

Also entschloss ich mich die Codes vom Handsender selber mit einem billigen 433Mhz Receiver und einem digitalen Speicheroszilloskop auszulesen und einen Arduino Sketch zu schreiben.
Für die an- und ausschalt Funktionen habe ich folgende Codesequenzen aufgezeichnet:

Kerzen 433Mhz aus
Ausschalt Sequenz

Kerzen 433Mhz ein
Einschalt Sequenz

Es lässt sich eine Manchester Codierung vermuten und daraus ergibt sich folgende Bit Folge:
Ausschalt Sequenz: 010101010101010100110000 (24 Bit)
Einschalt Sequenz: 010101010101010100000011 (24 Bit)
Die Pulslängen betragen:
Langer Puls: 500 µS
Kurzer Puls: 200 µS
Am Anfang muss ein Low Signal, dass 4080 µS lang ist gesendet werden und am Schluss nochmals das Bit 0.
Mit folgendem Code lassen sich die Kerzen ein und ausschalten (der Code gewinnt sicher keinen Schönheitswettbewerb 🙂 )

#define longPulse 500
#define shortPulse 200
int senderPin = 10;
char* CandleOn  = "010101010101010100000011";
char* CandleOff = "010101010101010100110000";
void send0()
{
  // Sends a 0 Bit
  //            _
  // Waveform: | |__
  digitalWrite(senderPin, HIGH);
  delayMicroseconds(shortPulse);
  digitalWrite(senderPin, LOW);
  delayMicroseconds(longPulse);
}
void send1()
{
  // Sends a 1 Bit
  //            __
  // Waveform: |  |_
  digitalWrite(senderPin, HIGH);
  delayMicroseconds(longPulse);
  digitalWrite(senderPin, LOW);
  delayMicroseconds(shortPulse);
}
void sendCandleCode(char* code)
{
  for(int i=0;i<3;i++) // send the code 3 times
  {
    delayMicroseconds(4080); //wait a minimum of 4080 uS
    for(int i=0; i< 24;i++)
    {
      if(code[i] == '0') send0();
      if(code[i] == '1') send1();
    }
    send0();
  }
}
void setup()
{
  pinMode(senderPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
  sendCandleCode(CandleOn);
  delay(5000);
  sendCandleCode(CandleOff);
  delay(5000);
}