Blog - Home Assistant 17 pic 1920x1080 px kopie
|

Home Assistant seriál s Jakubem: Díl 17: Chytré LED pásky (WLED)

Úvod

V dnešním díle budeme pokračovat s LED pásky, tentokrát je ale využijeme pro osvětlení šatny, skříněk nebo poliček. Pokud se chcete dozvědět více o LED páscích a jejich typech, tak si nejdříve přečtěte tento článek. Pomůže vám také s výběrem vhodného pásku pro váš projekt.

Co budeme potřebovat

  • vhodnou délku LED pásku (např. WS2815 5 m/1 m )
  • dostatečný zdroj (5V/12V/24V)
  • controller (např. Athom)
  • propojovací 3pin nebo 4pin kabel
  • páječku, pájku, flux
  • nůžky
  • hliníkovou lištu s difuzorem, vruty, vrtačka, pilka na železo, pilník, plastové lišty (volitelné)
  • instalační elektrikářskou krabičku (volitelné)

Příprava LED pásku

Osazení LED pásku do hliníkové lišty

LED pásek budeme osazovat do hliníkové lišty, případně ho lze jen jednoduše nalepit na vhodnou plochu. V hliníkové liště bude instalace vypadat profesionálně. Difuzor zajistí rovnoměrné světlo a zároveň zabrání oslnění. Zároveň do lišty snadno schováte i část přívodního kabelu s připájenými kontakty.

Pro instalaci v šatně jsem využil hliníkový LED profil N8 (nástěnný, stříbrný) a uchytil ho pomocí originálního úchytu profilu N8. Jako difuzor jsem zvolil nacvakávací opálový kryt (1 m), určený přímo pro tyto profily.

V knihovnách byly lišty připravené již od truhláře – připevněné přímo bez použití úchytů, šrouby jsou vedené skrz lištu přímo do skříňky. Tento způsob má jednu nevýhodu: pokud chcete lištu sundat, musíte odlepit i LED pásek, protože šrouby jsou umístěné přímo pod ním.

Ve skříňkách nad postelí jsem měl již připravenou a vyříznutou drážku s profilem od truhláře. Bohužel truhlář nepočítal s většími pásky než 1cm, takže jsem musel poměrně dlouho hledat vhodný pásek s dostatečnou svítivostí.

❗Doporučuji, ať je lišta široká alespoň 1,3 cm (většina LED pásků má šířku 1,2 cm).

Před instalací pásku si nejprve změříme místo, kam budeme hliníkovou lištu osazovat, poté profil zkrátíme na požadovanou délku např. ostrou pilkou na železo s jemným ozubením. Hrany pak začistíme jemným pilníkem. Dále si na zadní straně profilu vyštípneme nebo vyřízneme malé okénko pro přívodní kabel. Pokud budeme z lišty propojovat další pásek, tak si to stejné okénko připravíme i na druhé straně. Difuzor zkrátíme na stejnou délku jako profil.

Nyní můžeme pásek nalepit dovnitř profilu – z pásku sloupneme ochrannou fólii na oboustranné izolepě a pásek přilepíme co nejvíce doprostřed profilu. Pokud používáte pásek, který má střihací zóny dále od sebe, tak doporučuji ustřihnout nejdelší možnou délku a pásek pak nalepit tak, aby na obou stranách zůstala stejná mezera.


Na fotkách výše můžete vidět, že jsem si LED pásek nejprve připájel a až poté lepil. Je ale čistě na vás, jaký postup vám vyhovuje více. Jak pásek připájet si ukážeme hned v následující části.

Pájení LED pásku

Podle typu pásku zvolíme vhodný kabel (3pin/4pin apod.). Na fotkách je vidět, že jsem k třípinovému pásku použil čtyřpinový kabel – jednoduše proto, že jsem neměl k dispozici třípinový. Na funkčnost to nemá vliv, a až budu chtít pásky vyměnit za jiné, může se mi žíla navíc hodit. Mnoho pásků je čtyřpinových. Zapojení si popíšeme u jednotlivých ukázek (šatna, skříně, knihovny).

Pokud se obáváte zkratu, můžete každou připájenou plošku ještě zalít tavnou pistolí.

Délka profilu v jednotlivých poličkách byla 70 cm, takže pásek jsem stříhal po 66,6 cm a na každé straně mi tak zbyly zhruba 2 cm volného prostoru.

Délka kabeláže se bude u každé instalace lišit. Velkou roli hraje proud a napětí pásku – u 5V pásků je při vyšším proudu úbytek napětí výrazně vyšší než u 12V nebo 24V. Na delší vzdálenosti je tedy vhodnější volit pásky s vyšším napětím, případně použít vodiče s větším průřezem. Ve všech ukázkách jsem použil 22AWG propojky, pásky jsou buď 12V nebo 24V a jsou napájeny na krátké vzdálenosti.

Instalace hliníkového profilu

Instalace profilu se liší podle podkladového materiálu, ale ve většině případů budete profil osazovat na dřevěnou plochu nebo zeď. Uchycení se pak liší pouze použitím vrutů nebo šroubů a hmoždinek. V naší ukázce jsem profil uchytil vruty na spodní stranu dřevěných poliček v šatně. Na 70 cm profilu stačily dvě úchytky N8, po jedné na každé straně. Klidně můžete na tuto vzdálenost použít i tři.


Ukázali jsme si, jak pásky připevnit do hliníkové lišty, jak k nim připájet vodiče a jak uchytit hliníkovou lištu. V následujících příkladech si popíšeme jednotlivé ukázky a dovysvětlíme si, jak jsem vedl kabeláž, zapojil controller a zdroj. Nakonec si controller nastavíme a integrujeme do HA.

LED pásky v šatně


LED pásků je v šatně celkem pět. Každý má délku 70 cm – výsledná délka všech pásků je tedy 3,5 m.

V šatně jsem použil FCOB SPI CCT IC WS2811 adresovatelný LED pásek s hustotou 576 LED/m. Tento pásek umí svítit v rozmezí 2700–6500 K. Není to tedy klasický RGB pásek, ale hodí se na denní fázování světla. Přes den svítí bíle (6500 K), navečer žlutě (cca 3000 K) a v noci oranžově (2700 K). Kdo je fanoušek udržování cirkadiánního rytmu, toho tento typ pásku potěší.

Nákupu LED pásku, zdroje a controlleru by měl nejdříve předcházet výpočet celkového odběru pásku, zdroje a průměru propojovacích vodičů.

Výpočet spotřeby

Spotřebu LED pásku lze spočítat podle vzorce:


kde:

  • Pna_metr​ je příkon pásku na metr (W/m),
  • L je celková délka pásku (m).

Výsledný proud, který musí dodat zdroj:

kde U je napájecí napětí pásku (V).

Pro můj příklad:

Potřebuji tedy zdroj s výkonem minimálně 2A. Obecně se doporučuje nezatěžovat zdroj více než na 70–80 %, proto jsem zvolil 3A zdroj, abych měl dostatečnou rezervu.

Výpočet průměru vodiče

Pro kabeláž jsem použil 4pin 22AWG kabel. Pokud máte 3pin LED pásek, můžete klidně použít i 3pin kabeláž – já měl k dispozici jen 4pin a bylo zbytečné kupovat nový kabel.

Úbytek napětí na propojkách se dá spočítat podle Ohmova zákona. V praxi ale při 24V páscích a krátkých propojkách (do 0,5 m) vychází pokles napětí minimální – u mých pěti propojek to bylo zhruba 0,3 V, tedy asi 1,3 % z celkového napětí.

Pokud si chcete přesně spočítat úbytky, vzorec je:

kde:

  • ΔU = úbytek napětí [V]
  • I = proud vodičem [A]
  • ρ = měrný odpor mědi (cca 0,0175 Ω·mm²/m)
  • L = délka kabelu jedním směrem [m]
  • S = průřez vodiče [mm²]

Montáž profilů, natažení kabeláže a zapojení controlleru

Poctivé výpočty už máme za sebou, LED pásky, zdroj i controller jsou nakoupené a můžeme se pustit do montáže.

Postupoval jsem následovně:

  1. Nejprve jsem si připravil všechny hliníkové profily a nalepil do nich LED pásky.
  2. Do poliček jsem navrtal úchytné klipy N8 a do nich nacvakl hliníkové profily.
  3. Odměřil jsem si dostatečnou délku 4pinového kabelu od prvního pásku ke controlleru a připájel tři piny:
    • +24 V – červený vodič
    • DI (data) – zelený vodič
    • GND (zem) – černý vodič
  4. Od druhého konce LED pásku jsem si opět naměřil kabel k dalšímu pásku, připájel ho k prvnímu, protáhl za skříňkou a připájel k druhému pásku. Stejným způsobem jsem pokračoval až k poslednímu pásku.

Propojovací kabely jsem schoval do bílých instalačních lišt, které jsem připevnil na boční stěny poliček. Na propojkách jsem nechal dostatečnou rezervu, aby se v poličkách dalo pohodlně pájet – přebytek kabelu jsem ukryl do lišt.

Ještě čistší variantou by bylo nechat si od truhláře připravit drážky pro kabely – instalace by pak působila ještě profesionálněji, ale na to jsem bohužel při zadávání zakázky na poličky nemyslel.

Pro controller, zdroj a rezervu kabeláže jsem použil elektrikářskou instalační krabičku SP-F1 o rozměrech 200 × 120 × 75 mm. Později jsem do šatny přidal ještě druhý controller pro samostatné ovládání LED pásku u 3D tiskárny. Do krabičky se tedy „pohodlně“ vejdou dva controllery a jeden zdroj.


Zapojení controlleru je následující:

  • +24 V – červený vodič
  • DAT – zelený vodič
  • GND (zem) – černý vodič

Pokud chcete, můžete controller zapojit hned po připájení prvního LED pásku a průběžně testovat, zda všechny pásky fungují. Ve většině případů je ale nutné controller nejprve nakonfigurovat – k tomu se dostaneme za chvíli.

Důležité: Před každou manipulací s vodiči vždy odpojte zdroj od elektrické sítě!

Nastavení WLEDu a integrace do HA

Detailnímu nastavení controlleru jsme se již věnovali v tomto článku. Postup bude úplně stejný. V naší ukázce si nastavíme controller následovně (pokud použijete jiný LED pásek, budete mít nastavení jiné!).

  • LED type – vyberte WS281x, protože používáme čipy WS2811.
  • Length (počet LED) – ve WLEDu se „LED“ myslí adresovatelný pixel, tedy segment ovládaný jedním čipem WS2811.
    • V mém případě má pásek 9 segmentů na jeden kus (cca 66 cm), celkem 4 pásky, tedy 36 segmentů.
    • Proto je správná hodnota 36. Ve výběru LED Index Range pak uvidíte „0–36“, což znamená 36 pixelů číslovaných od nuly.
  • Custom max. current (mA/LED) – nastavte 55 mA. Nejde o proud jedné fyzické LEDky, ale celého segmentu (1 čip WS2811 obsluhuje 48 fyzických LED).
  • Maximum PSU current – nastavte hodnotu podle zdroje, ideálně s rezervou. V mém případě 3000 mA.

Pozor: Na začátku článku píšu, že LED pásků je celkem pět – to je pravda. Pro výpočty zdroje a propojek jsem počítal všech pět, protože mají společný zdroj. Ale v konkrétním nastavení WLED controlleru už započítávám jen čtyři pásky (ten pátý je na samostatném controlleru). Proto je hodnota Length nastavena na 36 segmentů.

Další doporučené nastavení

  • Button 0 GPIO – nastaveno na 0. To znamená, že tlačítko je na GPIO0 a funguje jako klasický pushbutton.
  • Relay GPIO – nastaveno na 12 (používám relé pro spínání napájení LED pásku).
  • Transitions – doporučuji zapnout volbu Enable transitions a Effect bleeding, díky čemuž působí změny efektů i barev plynuleji.
  • Default transition time – upravte si délku přechodu podle preference. Já mám nastaveno 300 ms, což je příjemně plynulé.

Nastavení segmentů a presetů

Ve WLEDu jsem si nastavil tři presety pro tři různé denní doby – Solid Day, Solid Evening a Solid Night. V šatně je LD2410C radar (kompletní návod na jeho sestavení najdete v tomto článku), který při detekci osoby spustí automatizaci v HA, která rozsvítí pásky příslušnou barvou podle denní doby.

Nastavení presetů naleznete níže, stačí je jen přes rozhraní WLEDu importovat (vytvořte nový preset kliknutím na „+“ , uložte, poté klikněte na tužku pro editaci a do API command vložte kód a uložte preset):

Solid Day

Bílé světlo na plný jas (vhodné přes den):

Solid Evening

Velmi slabé teplé světlo na orientaci v noci:

Solid Night

Velmi slabé teplé světlo.

Automatizace v HA

Základní integraci do HA jsme si již popsali v článku Integrace WLED, základy LED pásků a controllerů. Postupovat můžete úplně stejně. Hned poté se můžete pustit do automatizace.

S controllerem se v HA pracuje úplně stejně jako s jakýmkoliv LED světlem, takže ho můžete napojit například na stisknutí chytrého tlačítka nebo – jako v mém případě – na radar.

Jako trigger jsem použil změnu stavu radaru. Pokud je stav „Presence is occupied“, podle časových podmínek se zapne controller a nastaví se příslušný preset. Časy mám nastavené následovně:

ČasPresetBarva / intenzita
08:00–18:30Solid DayBílé světlo, 100 %
18:30–22:00Solid EveningTeplejší odstín, 40 %
22:00–08:30Solid NightVelmi slabé teplé světlo


Nedivte se, že v automatizaci je i druhý controller. Spínám ho stejně jako ten první, ale mám k němu navíc nastavené otočné chytré tlačítko, takže si s ním večer můžu podle potřeby přisvítit u 3D tiskárny.

LED pásky v knihovnách

Výpočet spotřeby

Pro výpočet spotřeby můžeme postupovat úplně stejně jako u příkladu LED pásků v šatně.

Výpočet průměru vodiče

Pro výpočet průměru vodiče můžeme postupovat úplně stejně jako u příkladu LED pásků v šatně.

Montáž profilů, natažení kabeláže a zapojení controlleru

Montáž profilů je téměř identická jako u LED pásků v šatně, stejně tak natažení kabeláže. Rozdíly zde máme pouze tři:

  • Profily jsou přivrtané napřímo bez úchytů N8 (jedná se o jiné profily, které takto připravil truhlář),
  • pro kabeláž byly použité hnědé instalační lišty místo bílých,
  • typ LED pásku je SK6812 RGBW 5V/30LED/m s krytím IP20.

Pro zdroj a controller jsem použil stejnou krabičku jako pro LED pásky v šatně – SP-F1 o rozměrech 200 × 120 × 75 mm.

Nastavení WLEDu a integrace do HA

Integrace do HA proběhne opět úplně stejně jako u LED pásků v šatně. Ve WLEDu změníme typ pásku a samozřejmě počet LED. Ostatní nastavení zůstává stejné – použili jsme stejný controller.

Nastavení WLEDu:

  • LED type – vyberte SK6812/WS2814 RGBW
  • Length (počet LED) – 26 (pro malou knihovnu)
  • Custom max. current (mA/LED) – nastavte 55 mA (typ. 5V WS281x – protože jde o 5V LED pásek)
  • Maximum PSU current – nastavte hodnotu podle zdroje, ideálně s rezervou. V mém případě 1500 mA. (pro malou knihovnu)
  • použijte stejné doporučené nastavení jako u LED pásků v šatně


Pro knihovny nepoužívám žádné segmenty a mám nastavený pouze jeden preset – oranžová barva. Pokud mám „chuť na barvičky“ a efekty, tak si ručně ve WLEDu přepnu efekt, případně barvu :).

Nastavení presetu

Orange color

Automatizace v HA

Automatizaci pro LED pásky používám velmi jednoduchou. Na knihovně mám přilepený třítlačítkový vypínač, který slouží pro ovládání lampičky, zásuvky pro pájení a LED pásků v knihovnách. Jedním stiskem pravého tlačítka se controller zapne, opětovným stiskem se vypne. O vypínači jsme si více psali v tomto článku.

LED pásky ve skříňkách nad postelí

Výpočet spotřeby

Pro výpočet spotřeby můžeme postupovat úplně stejně jako u příkladu LED pásků v šatně.

Výpočet průměru vodiče

Pro výpočet průměru vodiče můžeme postupovat úplně stejně jako u příkladu LED pásků v šatně.

Montáž profilů, natažení kabeláže a zapojení controlleru

Montáž profilu byla připravena od truhláře a jedná se o vyfrézovanou drážku, ve které je zapuštěný hliníkový profil. Velkou výhodou je, že toto provedení vypadá mnohem elegantněji než klasické „vystrčené“ lišty.

Použil jsem stejný LED pásek jako u knihoven, změna je pouze v controlleru. Ten má integrované IR ovládání a mikrofon. Mikrofon slouží ke snímání zvuku a WLED následně vykresluje rytmus a barvy hudby přímo do LED diod, funkce se nazývá AudioReactive.

IR ovládání občas využívám, funkci AudioReactive ale téměř vůbec. Controller mám umístěný uvnitř skříňky, která je poměrně vzdálená od PC a reproduktorů, takže hudba a zvuky musí být dost hlasité, aby funkce fungovala. Od verze WLED 0.15.0 je sice AudioReactive součástí hlavní větve firmwaru, ale stále platí, že kvalita snímání přes vestavěný mikrofon není ideální.

Mnohem lepší je software LedFX, který sbírá zvuk přímo z PC – kvalita přenosu je výrazně vyšší a LEDky reagují mnohem přesněji a plynuleji než při použití mikrofonu.

Použitý controller: Athom WLED ESP32 Music Addressable LED Strip Controller

Nastavení WLEDu a integrace do HA

V této ukázce se nám pár nastavení změní. V sekci LED Preferences se změní počet LED, Data GPIO a limiter napětí. Jak jsme si již dříve říkali, při nižším napětí se proud zvýší. Pásek je pouze 5V, takže na vzdálenost necelé 3 metry se napětí vyšplhá poměrně vysoko. Dále se změní nastavení IR GPIO, typ IR a Relay GPIO.

Nastavení LED Preferences:

  • LED type – vyberte SK6812/WS2814 RGBW
  • Length (počet LED) – 82
  • Custom max. current (mA/LED) – nastavte 55 mA (typ. 5V WS281x – protože jde o 5V LED pásek)
  • Data GPIO – 18
  • Maximum PSU current – nastavte hodnotu podle zdroje, ideálně s rezervou. V mém případě 6000 mA.
  • IR GPIO – 25
  • typ IR – 24-key RGB
  • Relay GPIO – 2, zaškrtnuto Invert


Nastavení Usermod:

V sekci Usermod jsem změnil pouze následující položky

  • AudioReactive – Enabled
  • Type – Generic I2S PDM
  • Pin I2S SD – 32
  • Pin I2S WS – 15
  • Pin I2S SCK – 14

Funkci pak aktivujete/deaktivujete v horní liště na hlavní stránce pod tlačítkem Info.


Pokud by vás zajímal software LedFX, veškerou dokumentaci naleznete zde.

Pokud by vás zajímalo podrobnější nastavení, dejte mi vědět v komentářích.

Nastavení presetu

Pro LED pásek používám jenom jeden hlavní preset a to červenou barvu, kterou svítím před spánkem.

Red color

Automatizace v HA

Automatizaci mám přiřazenou k hlavnímu vypínači Sonoff SwitchMan M5-3C, který jsme si nastavovali v tomto článku. Dvě krajní tlačítka slouží pro zapínání hlavního světla a prostřední tlačítko zapne controller pro LED pásek přes HA. Níže máte k dispozici automatizaci pro prostřední tlačítko.

Závěr

V dnešním díle jsme si ukázali praktické využití dvou typů LED pásků a controllerů s kompletní instalací pomocí hliníkové lišty. Dále jsme si ukázali i praktické výpočty pro výběr vhodného zdroje a průměru vodičů. Také jsme využili zařízení, která jsme si již ukazovali v předchozích dílech (vypínače Tuya a Sonoff).

Zkrátka odvedli jsme spoustu kvalitní práce! Doufám, že vám tento návod pomůže i ve vašich projektech.

A co si ukážeme v příštím díle? Nechte se překvapit.

Tak LEDkám zdar!

Podobné příspěvky

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *