ESPHome – Okos RGB LED szalag

Ne vegyél drágán vezérlőket. Csak egy ESP-re és 3 MOSFET-re van szükséged, hogy okos RGB LED szalagod legyen.

Már lassan 10 éve történt, hogy meglepett édesapám egy 10m-es RGB LED szalaggal. Ez a tipikus infra távirányítós, olcsó, kínai 5050 RGB strip.

Mivel ez egy infrás cucc, fel lehet okosítani infra adókkal, mint pl. a Broadlink RM termékeivel. Ennek ugye van egy nagy hátránya: nincs semmilyen visszajelzés arról, hogy az eszköz tényleg fogadta-e azt, amit a távirányító kiadott.

Sokszor persze ez félrement, emiatt már scriptekkel hívtam, ami pl. 3x ismételte meg a parancsokat, hogy tuti vegye őket a vezérlő vevője. Ezzel meg az volt a gond, hogy néha „félreértette” őket, pl. teljesen más színben kapcsolt be vagy rosszabb esetben fade modeban, amikor az összes színt áttűnéssel váltogatja.

Meguntam, hogy ilyen instabil, úgyhogy gondoltam kiváltom ESPHome-mal.

Hardver

A LED szalagok vezérléséről

Szükséged lesz értelemszerűen egy LED szalagra ehhez a projekthez. Nagyon fontos, hogy közös anódú legyen, azaz olyan, ahol a különböző színű LED-ek közös pontja pozitív.

Ha megnézed a LED szalagod, azt kell látnod az érintkezők feliratainál, hogy az R-G-B-n kívül + vagy VCC szerepel, semmiképpen sem – vagy GND.

Szerencsére a közös anódú LED szalagok az elterjedtebbek, ugyanis sokkal könnyebb és olcsóbb őket vezérelni. Az ilyen szalagok vezérléséhez N típusú FET-ek használhatóak, amikből találsz bőven olyat, amit 3V-tal is tudsz kapcsolni. Közös katódú szalagokat ellenben P típusú FET-ekkel tudsz kapcsolni, amik nem a legideálisabbak pl. ESP32-höz, mert magas a küszöb feszültségük (Vgs(th)) (4V+).

MOSFET

Az ESP GPIO-i ugyebár 3.3V-ot és 20mA-t tudnak magukból kipréselni. Egy rövidebb LED szalag már simán megehet 1A-t, ráadásul jó eséllyel legalább 5V-ra van szüksége. Az én LED szalagom 2A-es tápegységgel érkezett és 12V-os. Szükség van tehát valamire, amivel egy másik áramkört lehet kapcsolni. Az optocsatoló nem jó választás, mert azon nagyon kevés áram tud átfolyni.

Barátunk ehhez a feladathoz a MOSFET. Ez egy tranzisztor, ami pont erre való, amit szeretnénk itt csinálni: gyengébb áramú áramkörrel nagyobbat kapcsolni.

Az én projektjeimhez az IRLZ44NPBF jó választásnak tűnt, ezért rendeltem belőle egy nagy kupaccal. Amire figyelned kell, ha nem ezt veszed:

• legyen N típusú
• I_D (drén áram) értékébe férjen bele a LED szalag áramigénye
• V_DSS (drén-forrás feszültség) értékébe férjen bele a LED szalag tápjának feszültsége
• V_GS(th) maximuma legyen 3.3V alatt

Áramkör

Ez a design tetszőlegesen bővíthető annyi MOSFET-tel, amennyi GPIO-d elérhető, így mindenféle LED szalaggal használhatod:

• egy színű szalag esetén elég lesz 1 darab,
• állítható színhőmérsékletű (hideg és fehér csatorna) szalagnál 2 darab,
• RGB-nél 3,
• RGBW-nél 4
• és RGBWW-nél 5 db MOSFET-re van szükséged.

Összerereltem ezt is egy univerzális nyákra, bekerült egy kis dobozba.

Szoftver

light:
  - platform: rgb
    name: "Bed Light Strip"
    red: o_mosfet_1
    green: o_mosfet_0
    blue: o_mosfet_2
    
output:
  - platform: ledc
    id: o_mosfet_0
    pin: GPIO0
    frequency: 19531
    max_power: 40%
  - platform: ledc
    id: o_mosfet_1
    pin: GPIO1
    frequency: 19531
    max_power: 40%
  - platform: ledc
    id: o_mosfet_2
    pin: GPIO2
    frequency: 19531
    max_power: 40%

3 PWM kimenetre és egy RGB fény komponensre van szükséged. A PWM kimenetek a MOSFET-ek gate-jeire vannak kötve.

Kész is az okos RGB fény az ágy alá.