Home Assistant seriál s Jakubem: Díl 15: Integrace WLED, základy LED pásků a controllerů

Úvod

V dnešním díle se podíváme na integraci WLED, která slouží k ovládání LED světel, pásků a jejich řídicích jednotek. Na trhu najdeme nepřeberné množství těchto komponent, ale my se zaměříme především na controllery.

WLED běží na oblíbených mikrokontrolérech ESP32 a ESP8266, které už známe z předchozích dílů. Ukážeme si, jak integraci nainstalovat, projdeme si jednotlivé možnosti nastavení a krátce se podíváme i na mobilní aplikaci pro Android a iOS.

Na závěr do HA přidáme náš první controller, který hned využijeme v dalším díle – při stavbě vlastního LED stromu, kde budeme tisknout, pájet a sestavovat krok za krokem.

Co budeme potřebovat

• nainstalovaný HA z předchozích dílů
• controller, např. WLED řadič pro adresovatelné LED pásky se zvukovou detekcí
• napájecí zdroj (výpočet výkonu zdroje najdete zde)

Plánování a výběr komponent

U LED světel a pásků se vyplatí nejdříve počítat, plánovat a až poté konat. Abychom mohli správně vybrat controller i zdroj, potřebujeme znát typ LED, jejich napájecí napětí a celkovou délku.

LED pásky se nejčastěji vyrábějí ve třech napěťových variantách – 5 V, 12 V a 24 V – a dále se dělí podle použitého čipu. Pro zajímavost máte níže tabulku s přehledem nejpoužívanějších typů.

Jakmile známe délku pásku, jeho typ a tím pádem i potřebné napětí, můžeme přistoupit k výpočtu výkonu zdroje.

Varianty LED pásků

• RGB – klasika, červená, zelená, modrá → mícháním vznikají barvy
• RGBW – navíc samostatný bílý kanál, který dá lepší „čistou“ bílou
• CCT (tunable white) – jen bílé LED ve dvou teplotách (studená a teplá), mezi nimi se dá plynule přecházet
• Single color – obyčejné jednobarevné pásky (červená, modrá, bílá…)
• (existují i speciálky, např. UV nebo digitální COB pásky)

Typy LED pásků

LED pásky se liší nejen typem čipu a napájením, ale také hustotou LED na metr. Nejčastější varianty jsou 30, 60 a 144 LED/m. Čím více LED je na pásku, tím vyšší je výsledná spotřeba i svítivost.

Typ pásku	Info / vlastnosti	Spotřeba (max)

WS2812B (5 V)

RGB, adresovatelné LED, velmi rozšířené

~60 mA na LED (0,3 W)

SK6812 (5 V)

RGBW varianta WS2812B, lepší bílé podání

~60–80 mA na LED

WS2815 (12 V)

RGB, odolnější vůči poklesu napětí, 30 LED/m

~18 mA na LED (0,22 W)

WS2811 (12 V)

RGB, ovladač pro 3 LED, levnější řešení

~18 mA na LED

APA102 (5 V)

RGB, adresovatelné se samostatným hodinovým signálem (rychlejší a stabilnější)

~60 mA na LED

CCT pásky (5/12/24 V)

Dvě bílé (studená a teplá), ovládání teploty světla

~20 mA na LED (záleží na voltáži a hustotě)

Výpočet výkonu zdroje

Obecný vzorec pro výpočet potřebného výkonu zdroje je:

počet LED × odběr jedné LED × napětí = výkon zdroje (W)

Máme pásek WS2812B (5 V), hustota 60 LED/m, délka 5 metrů:

• 60 × 5 = 300 LED
• 300 × 0,06 A = 18 A
• 18 A × 5 V = 90 W

Potřebujeme tedy zdroj 5 V / min. 18 A (90 W).
Doporučuje se ale přidat rezervu alespoň 20 %, takže ideálně zdroj s výkonem cca 110 W.

V praxi je spotřeba většinou nižší, protože LED neběží pořád na plný bílý jas. I tak je ale dobré dimenzovat zdroj s rezervou – zajistíte si stabilní provoz a delší životnost.

Volba vodičů

Kromě správně dimenzovaného zdroje je potřeba vybrat i vhodné vodiče. Příliš tenký kabel způsobí úbytky napětí a LEDky na konci pásku mohou svítit slaběji nebo měnit barvy. Obecné pravidlo říká: čím vyšší proud a čím delší vzdálenost, tím silnější kabel potřebujeme.

Vzorec pro orientaci:

ztráta napětí (V) = proud (A) × délka vodiče (m) × odpor vodiče (Ω/m)

Odpor závisí na průřezu vodiče. Pro LED projekty se běžně používají kabely udávané v AWG.

Orientační tabulka vodičů

AWG	Průřez (mm²)	Proudová zatížitelnost (cca)	Vhodné použití
24	0,20 mm²	do 2 A	krátké propoje, signál
22	0,33 mm²	do 3 A	krátké napájení menších modulů
20	0,52 mm²	do 5 A	krátké napájení LED pásků
18	0,82 mm²	do 7–10 A	LED pásky střední délky
16	1,31 mm²	do 13 A	silnější větve napájení
14	2,08 mm²	do 15–20 A	hlavní napájecí přívody

(hodnoty jsou orientační, záleží na délce vodiče a povoleném úbytku napětí)

Příklad

Napájíme 5V pásek o odběru 10 A přes kabel dlouhý 2 m (tam i zpět tedy 4 m).

Pokud použijeme vodič AWG16 (1,31 mm²): odpor cca 0,013 Ω/m
→ 10 A × 4 m × 0,013 = 0,52 V úbytek → na konci pásku 4,5 V → použitelné.

Pokud použijeme vodič AWG22 (0,33 mm²): odpor cca 0,053 Ω/m
→ 10 A × 4 m × 0,053 = 2,1 V úbytek → na konci pásku jen 2,9 V → nepoužitelné.

V praxi si většinou vystačíme s průměrem 22 AWG, většinou totiž potřebujeme propojit několik pásků mezi sebou a nebo přivést napětí a data na krátkou vzdálenost od controlleru. Pokud ale napájíme delší úseky nebo vyšší proudy, vyplatí se použít silnější vodiče (např. AWG18–16) a napájení přivést z více míst.

Piny na LED páscích a jejich propojení

Adresovatelné LED pásky mají na konci obvykle pájecí plošky nebo konektory. Označení pinů se může lišit podle typu pásku, ale nejčastěji najdete tyto základní:

• VCC / +5V / +12V / +24V – napájení (+)
• GND – zem, společná pro napájení i data
• DIN (Data In) – datový vstup z controlleru
• DOUT (Data Out) – datový výstup na další pásek

U některých typů (např. WS2815) se setkáte i s dalšími piny:

• DI – hlavní datový vstup
• DO – hlavní datový výstup
• BI / BO – záložní datová linka (Backup In / Backup Out). Pokud se v pásku pokazí jedna LED, signál může pokračovat dál díky této záloze. Pro běžné použití není nutné ji zapojovat, ale může zvýšit spolehlivost.

Jak pásky spojovat

• Konektory – rychlé řešení pomocí klipů. Hodí se na testování, ale kontakty často nejsou spolehlivé.
• Pájení – nejjistější způsob. Propojují se VCC, GND a datová linka (DIN → DOUT). U WS2815 je možné propojit i záložní linku BI/BO.
• Rozbočovače / PCB spojky – hotové plošky nebo desky, které usnadní větvení (např. u LED stromu).

---

Tip: Vždy zkontrolujte šipku na pásku – ukazuje směr toku dat. Data fungují jen jedním směrem (od DIN k DOUT). Pokud je pásek delší, mohou data začít slábnout. V takovém případě pomůže tzv. level shifter (zesilovač signálu) nebo vložení dalšího controlleru.

Adresovatelné vs. neadresovatelné LED pásky

• Adresovatelné pásky (např. WS2812B, WS2815, SK6812, APA102 …)
  • Každá LED má vlastní čip → může svítit jinou barvou a jasem.
  • Ovládají se přes datový pin z controlleru.
  • Umožňují animace, efekty, segmenty, playlisty.
  • Typické značení pinů: VCC, GND, DIN, DOUT (u WS2815 navíc BO/BI).
• Neadresovatelné pásky (tzv. analogové)
  • Celý pásek (nebo celý kanál, třeba R, G, B) svítí vždy stejně.
  • Potřebují ovladač, který reguluje napětí/proud pro každý kanál.
  • Levnější a jednodušší, ale neumí efekty ani individuální barvy na jednotlivých LED.
  • Typické značení pinů: +V a R/G/B (případně jen + a − u jednobarevných nebo CCT).

Pokud chcete jen jednoduché podsvícení, stačí neadresovatelný pásek. Pro animace, efekty a pokročilé projekty (strom, šatna, dekorace) se hodí adresovatelné.

Výběr controlleru

LED pásek bez controlleru neudělá vůbec nic – potřebujete krabičku, která do něj pošle data a zajistí komunikaci s Home Assistantem. WLED běží na čipech ESP8266 nebo ESP32, proto je potřeba vybírat takové controllery, které jsou s WLED kompatibilní.

Na co se zaměřit při výběru

• Kompatibilita s WLED – ne každý „Wi-Fi LED controller“ z AliExpressu je podporovaný. Například SP108E má malou paměť a WLED na něj vůbec nenahrajete.
• Velikost paměti – některé levné controllery mají jen 1 MB flash, což je dnes nedostatečné. Pro WLED doporučuji alespoň 2 MB, ideálně 4 MB.
• ESP8266 vs. ESP32
  • ESP8266 zvládne menší projekty (do stovek LED).
  • ESP32 má víc paměti, je rychlejší a umožní připojit tisíce LED nebo víc výstupů.
• Počet výstupů – pokud plánujete jen jeden pásek, stačí jednoduchý controller. Pro více segmentů je lepší controller s 2–4 datovými výstupy.
• Konektory a výbava – šroubovací svorky jsou praktičtější než holé plošky na pájení. Hodí se i tlačítko (GPIO0) a relé pro odpojení napájení.

Napětí: Controller je potřeba vybírat i podle napětí LED pásku a zdroje. Některé fungují jen na 5 V, jiné zvládnou univerzálně 5–24 V. Například controllery Athom podporují široký rozsah (5–24 V), takže je lze použít jak s klasickými 5V WS2812B, tak se 12V WS2815.

Příklady controllerů

• Athom controllery – hotová zařízení s nahraným WLED, většinou ESP8266. Výhoda je, že fungují ihned po zapojení, bez nutnosti flashování.
• QuinLED Dig-Uno – robustní varianta pro 1 výstup (5/12/24 V).
• QuinLED Dig-Quad – až 4 výstupy, vhodné pro větší instalace.
• Levné ESP8266 controllery z AliExpressu / Temu – fungují, ale často jen s jedním výstupem a s rizikem malé paměti.

Pokud nechcete riskovat problémy s pamětí a flashováním, sáhněte po Athom controlleru nebo QuinLED.

Pokud máte čas a chuť na experimenty, můžete použít i ESP32 DevKit nebo NodeMCU a postavit si vlastní řešení. Zde je však potřeba počítat s tím, že ESP32 i NodeMCU pracují na 5 V – přes ně tedy povedete pouze datový signál a napájení pro pásek je nutné vyřešit zvlášť.

Osobně mám nejlepší zkušenost s controllery od Athomu – jsou poměrně levné a většina z nich podporuje variabilní napájení 5–24 V, takže jsou univerzální pro různé typy pásků.

Příprava controlleru

Zapojení controlleru

WLED je součástí Home Assistantu už od roku 2019, což nám usnadní práci – nemusíme instalovat žádný addon ani komponentu. Nejprve potřebujeme controller připojit k Wi-Fi, abychom ho mohli integrovat do HA.

Vezmeme tedy náš zdroj a zapojíme ho do controlleru přes zdířky VCC (+) a GND (−). V dalším článku budeme používat zdroj 24 V / 3 A, takže můžeme rovnou využít ten.

Controller, který budeme používat, ale nemá napájecí jack. Proto musíme konektor ustřihnout a multimetrem si změřit, který vodič je kladný (+) a který záporný (−). V mém případě je vodič s textem (+) a ten druhý (-). Než budete vodiče zapojovat do controlleru, vždycky odpojte zdroj ze zásuvky! 😉.

Připojení controlleru k Wi-Fi

Nyní se připojíme k Wi-Fi, kterou controller po zapnutí sám vysílá. V seznamu sítí uvidíte položku začínající na WLED_ – stačí ji vybrat stejně, jako když se připojujete k běžné Wi-Fi síti.

Po úspěšném připojení se většinou automaticky otevře stránka http://4.3.2.1. Pokud se tak nestane, stačí ji zadat ručně do prohlížeče.

Někdy může pomoci i dočasně odpojit zařízení od internetu – systém pak snáz zobrazí konfigurační stránku WLED.

Pokud se stránka neotevře ani po ručním zadání, zkuste jiný prohlížeč nebo jiné zařízení. V krajním případě resetujte controller a proces opakujte.

Nyní vybereme WIFI SETTINGS a vyplníme SSID naší domácí Wi-Fi a heslo. Nic dalšího nemusíme měnit ani nastavovat.

V posledním kroku potřebujeme v routeru zjistit jakou dostal controller přidělenou IP adresu a otevřít ji. Přivítá nás obrazovka níže.

Flash controlleru

Před aktivním používáním controlleru ho doporučuji flashnout na aktuální firmware (v době psaní článku je to verze WLED 0.15.1). Flash provedeme kliknutím na položku Info -> Update WLED. Aktuální firmware nalezneme zde. Na stránce doporučuji najít poslední stable verzi (nikoly beta nebo nightly buildy) a v sekci „Assets“ stáhnout firmware pro ESP02.bin.gz. Pro verzi 0.15.1 se firmware jmenuje „WLED_0.15.1_ESP02.bin.gz“. Je důležité vybrat přesně tuto verzi, jiná se nevejde na flash paměť controlleru a flash skončí chybou. Flash trvá cca 15 sekund, controller se poté restartuje a přesměruje Vás na domovskou stránku.

Přidání controlleru do HA

Většinou se controller sám objeví v Settings -> Devices & Services v sekci „Discovered“, stačí na něj kliknout, pojmenovat ho a přidat do HA.

Pokud se tak nestane, klikneme na Add Integration, vyhledáme „WLED“ a controller přidáme ručně. K tomu je potřeba znát jeho IP adresu, kterou zjistíme v routeru. (Postup se liší podle konkrétního modelu routeru, proto ho zde nepopisujeme.)

Controller pak najdeme v Settings -> Devices & Services -> WLED -> [název našeho controlleru] a můžeme ho odtud libovolně ovládat.

Více možností si ukážeme v dalších článcích – například u LED stromu nebo LED pásků.

Základní nastavení ve WLEDu

Po přihlášení na IP adresu controlleru doporučuji udělat pár základních kroků, aby vše fungovalo stabilně a bezpečně.

1. Wi-Fi

• SSID a heslo k domácí Wi-Fi jste nastavili už při prvním spuštění.
• Pokud by bylo potřeba údaje změnit, najdete je v Config → Wi-Fi Setup.
• Pokud by byly zadány špatné údaje, controller se přepne zpět do režimu AP (síť WLED_), kde je můžete opravit.

2. LED Preferences

• Najdete v Config → LED Preferences.
• Důležitá nastavení:
  • Number of LEDs – počet LED na pásku (např. 150).
  • LED type – typ čipu (WS2812B, WS2815, SK6812, APA102, …).
  • Color order – pořadí barevných kanálů (nejčastěji GRB, někdy RGB).
  • Maximum current (mA) – nastavte podle zdroje (např. 5V/10A = 10 000 mA). WLED pak hlídá, aby pásek neodebíral více, než zvládne zdroj.

3. GPIO piny

• Ve stejné sekci se nastavují i GPIO piny – výstupní piny na ESP, které řídí jednotlivé funkce.
• U většiny hotových controllerů jsou hodnoty nastavené správně.

Konfigurace u našeho controlleru:

• Button 0 → GPIO 0 (Pushbutton) – fyzické tlačítko pro ruční zapínání/vypínání nebo přepínání efektů.
• Data → GPIO 1 – hlavní datový pin, ze kterého jdou signály do LED pásku.
• Relay → GPIO 12 – ovládání relé, které odpojuje napájení.
  • U tohoto pinu je zaškrtnuto Invert, takže logika je opačná (0 = sepnuté, 1 = vypnuté).

Pokud používáte jiný controller, GPIO může být nastavené odlišně – vždy se proto vyplatí zkontrolovat dokumentaci nebo popis zařízení.

4. Security & Updates

V Config → Security & Updates si nastavte heslo pro přístup do webového rozhraní WLED, aby k němu neměl přístup kdokoliv na síti.

V této sekci je také možnost aktualizovat firmware. Doporučuji vždy používat stable verzi (ne beta ani nightly buildy).

Najdete zde také funkce pro zálohování a obnovu – můžete si stáhnout konfiguraci i uložené presety, abyste je při případném resetu nebo výměně controlleru snadno nahráli zpět.

Tímto máte controller připravený – připojený k Wi-Fi, nakonfigurovaný pro LED pásek a zajištěný heslem. V dalších článcích si ukážeme konkrétní projekty (například LED strom nebo LED pásky v šatně).

Závěr

V dnešním díle jsme si podrobně prošli controller, typy LED pásků i napájení. Controller jsme připojili k Wi-Fi, integrovali do Home Assistantu a vysvětlili si základní nastavení a principy integrace WLED.

V příštím článku se pustíme do reálného projektu a vytvoříme si LED strom. Níže se můžete podívat, jak krásně bude vypadat 😉.

Tak LEDkám zdar!