LED RGB adressables individuellement

[thierryvalk]

Sujet un peu HS pour un forum sur l’audio vu que principalement axé sur la lumière.

Il s’agira de parler d’illuminations de Noël mais adaptable dans bien d’autres situations dès que l’on souhaite utiliser des LED RGB.

Il existe grand nombre de Tutos, mais principalement sous forme de vidéo, pas toujours très pratique d’où aussi ce sujet pour y voir plus clair.

Le matériel :
Des guirlandes, spots et bandes LED RGB.
Modules à base d’ESP32, mais aussi plus tard un RPI.
Quelques softs gratuits vraiment bien faits.
Un peu de fils, soudures, boites …

Les LED RGB utilisées sont très intéressantes.
3 fils : +5V (ou 12V pour certaines) , 0V, data In et data Out.
Via le data en série l’on peut sélectionner le niveau de chaque couleur de 0 à 255 et ce qui est super c’est que la LED reçoit cela sur son data In, prend cette info et retransmet le reste du signal pour la LED suivante sur son data Out.

En clair l’on peut choisir pour chaque LED une couleur différente et chaque LED régénère le signal data.

Pour générer ce signal data, il existe différentes solutions. J’ai choisi d’utiliser les petits modules à base d’ESP32.
Ces modules gèrent du Wifi tout en embarquant processeur et mémoire libre pour des applications embarquées. Le prix de ces modules est vraiment très bas et existent sur des cartes comprenant un USB et régulateur de tension pour pouvoir se connecter à un PC sous la forme d’un port COM.

On peut se lancer dans la programmation en utilisant les outils Arduino, c’est intéressant mais j’ai choisi la solution fainéant.

WLED, soft qu’il suffit de flasher dans l’ESP32 via un outil en ligne.

Suffit de s’y connecter, tout se fait via des pages Web : configuration du Wifi, configuration des LED et gestion des effets, mais aussi des options comme appeler un Preset à une heure donnée ou au coucher su soleil...
Une fois configuré, il est totalement autonome.

[thierryvalk]

Wled est vraiment très complet convivial, voici son installation.
C’est pas compliqué.

https://kno.wled.ge/


Selon le module ESP32, on le branchera directement en USB en veillant qu’il soit en mode Boot.
Pour cela il dispose en général de deux boutons poussoirs Boot et RST.
Le Boot est connecté au GPIO0 qui doit être à 0V lors d’un Reset.
Si le module ne dispose pas d’USB on utilisera un adaptateur USB-TTL en 3V3 tout en mettant la GPIO0 au 0V. (c’est exactement le même principe que pour flasher le µC du DSPiy).

Il suffit alors d’utiliser cette URL (sous Chrome ou Edge)
https://install.wled.me

Sélectionner le port COM de la carte ou de l’adaptateur et c’est parti.
Après flashage, on redémarre le module normalement sans la GPIO0 au 0V.

Le module se comporte comme point d’accès, il suffit de le sélectionner via son PC ou tablette, smartphone ….

Le point d’accès est WLED-AP
Le mot de passe wled1234

Le navigateur devrait aller directement sur l’URL wled.me
Et afficher la page Web de Wled.

On se rend dans la page Wifi Setup.
Via un Scan on trouve le réseau Wifi de sa maison et l’on rentre le mot de passe.
On peut choisir un nom de domaine pour la carte.
Par exemple : http://dspiy.local

Save & Connect.

Cette fois le module va redémarrer comme Client pour le réseau Wifi de la maison. On laisse donc tomber le point d’accès WLED-AP.

On rentre simplement « dspiy.local » dans son navigateur pour se connecter au module ESP32.

On retourne dans la page Wifi Setup et l’on choisira de préférence une adresse IP fixe que l’on pourra noter sur le module pour ne pas l’oublier.

Si l’on a choisi un module disposant d’une interface Ethernet, on se rend tout en bas de la page et sélectionne dans la liste déroulante « Ethernet type » le nom de son module ESP32.
L’on pourra alors utiliser le module via l’Ethernet à la place du Wifi.

Save & Connect

[thierryvalk]

Wled, c’est très bien, mais devient tout de même trop limité si l’on veut multiplier des sources LED et réaliser des séquences.

Il existe un soft sur PC spécialement développé pour les illuminations de Noël.
Xlights
Il a aussi comme grand atout de pouvoir faire de la simulation ce qui est tout de même bien pratique en cette saison.

Il prend en charge différents protocoles utilisés en éclairage, principalement via l’Ethernet.
Et il prend aussi en charge nos modules sous WLED avec un protocole adapté et plus économe en ressources.

Le gros inconvénient d’Xlights est de devoir laisser un PC fonctionner en permanence. En fait non, car il existe Falcon Player (FPP).
Soft qui tourne sur une carte comme un RPI.
Lorsqu‘une séquence est OK sous Xlights il suffit de la lui transmettre et c’est le RPI qui alors se chargera de tout.
(mais c’est la théorie, de ce que j’ai compris, car pas encore utilisé).

[alka]

cool J'ai dans l'idée de faire ça depuis deux ans et jamais pris le temps. C'est comme ça que j'avais entendu parer de WLED. Ce sujet va me motiver !
On peut aussi mettre un micro sur l'ESP32 et Wled gère. Du coup on peut en faire un VU mètre géant et ça devient un projet audio qui a sa place ici

J'avais commencé a regarder mais j'ai calé sur le choix du type de leds et de l'alimentation qui va avec. Dan mon cas il faudrait environ 5m.
Tu as choisi quoi ?

[thierryvalk]

Oui WLED peut fonctionner avec de la musique.
Pas trop étudié, mais il peut aussi recevoir un module de réception IR pour fonctionner selon des codes de telco.
A mon avis il devrait être possible de le connecter en direct au DSPiy, ce dernier pouvant alors gérer WLED via sa sortie telco.

Au niveau des LED j'ai utilisé ceci avec écartements de 10cm et de 5cm:

LED fonctionnant comme des WS2811 en 5V de 0.1W
Pour des illuminations de Noel, cette puissance est suffisante et bien plus économes que les LED en bandes sur PCB souple et aussi plus facile à installer.
C'est super bien fait, j'ai vu les machines pour l'assemblage ... un truc de fou.
Mon gros stress, c'est la fiabilité : une LED HS et toutes celles qui sont derrières ne fonctionnent plus.
Mais pour cela il existe une variante à quatre fils, dans ce cas un second data est utiliser en backup.
Il prend le relais si une LED est HS. Par contre si deux LED en suivants sont HS le système ne fonctionnera plus.

[thierryvalk]

Voici comment renseigner à Xlights un module ESP32 sous Wled.
On se rend dans l’onglet « Controllers » et « Add Ethernet » ( fonctionne aussi pour du Wifi).

Dans la partie de droite, l’on renseigne :
Name : le nom que l’on veut.
Description : ce que l’on veut.
Vendor : WLED
Model : WLED
Variant : Generic ESP32
L’adresse IP fixe de que l’on donnée à notre module ESP32.
Le protocol qui devient DDP
et l’on décoche « Keep Channel Numbers ».

Ne pas oublier de faire « Save » (dans Xlights, de manière générale il faut souvent faire « Save »).

Si l’on clique sur « Open », il devrait ouvrir la page de Wled de notre module.

Voici chez moi, mais j’ai défini des LEDs et d’autres contrôleurs qui apparaissent dans la page de gauche.

A propos des Channels :
Chaque LED comprends 3 canaux, un par couleur R, G et B.
Certaines LED comprennent une LED supplémentaire pour le blanc.
Vu que pour le module Arbre j’ai 1692 canaux, ce sont bien 564 LED qui y sont raccordées.

[alka]

je te laisse finir ou je continue d'interrompre ?
maintenant que c'est fait, je continue : je sais pas trop l'ambition que tu as, mais il doit être possible de modifier WLED pour qu'un seul ESP32 gère plusieurs strips. Le code source est disponible et il y a assez de sorties sur l'ESP32.
Après c'est peut être plus souple d'avoir un chef d'orchestre (xlights sur pc ou Falcon sur Rpi) et autant de ESP32 que de strips. Tu n'as pas imaginé faire le soft du chef d'orchestre sur un ESP32 qui communiquerait avec les autres en MQTT ? juste pour le plaisir... je plaisante

Pour moi en intérieur je veux des bandeaux plus serrés 60leds/mètre. J'aurai préféré RGBW pour que ça serve aussi d'éclairage et plutôt 12V pour cette longueur et densité de leds. On verra ou ça me mène.

[thierryvalk]

Wled sous un ESP32 peut gérer jusqu'à 10 sorties de 800 LED.
Mais utiliser plusieurs ESP32 simplifie grandement le câblage lorsque l'on est en WiFi.

La distance entre l'ESP et la première LED devant être inférieure à 5 mètres sinon il faut passer par de l'RS485.

Et Wled peut synchroniser plusieurs modules, pour ça aucun problème.

Sa limitation vient des Presets au nombre de 16 et de la séquence (playliste) qui ne semble pas très aboutie. L'année prochaine peut-être.

Par contre niveau des effets il est vraiment super, mais principalement pour un même effet sur toutes les LED.

[thierryvalk]

Maintenant Xlights peut gérer notre module ESP32 sous Wled.
On va lui renseigner les LED.

On va dans l’onglet « Layout ».
Là on peut dessiner nos décos de Noël, on peut même le faire en 3D et/ou rajouter une photo pour y dessiner par dessus nos LED.

Les icônes du dessus permettent de sélectionner ce que l’on veut dessiner en LED.
Voici mon arbre en utilisant « Poly line ».

Une fois dessiné on va lui donner toutes les infos.
Un nom pour s’y retrouver,
« # Nodes » qui est simplement le nombre de LED.
Strings que est le nombre de guirlandes LED, en fait le nombre de sorties utilisées sur notre ESP32.
Wled permet de gérer 10 sorties, mais Xlights ne semble en compter que 8 au max.

« Starting Location », le dessin a mis en couleurs les 2 LED extrêmes (c’est pas flagrant au premier coup d’oeul), on sélectionne celle qui correspond à la LED 1.

« Controller » : le nom du controleur WLED, mais cela peut se faire plus tard.

Ensuite plus bas :
« Port » le numéro de sortie de 1 à 8, mais cela peut se faire plus tard.
« Protocol » le type de LED utilisées.

On n’oublie pas le « Save ».

A présent, l’on retourne dans l’onglet « Controllers », on sélectionne le contrôleur sur lequel on travaille et « Visualise ».

Là nous avons les 8 sorties (port) de notre module ESP32 avec les différents dessins de LED.
Soit on a tout sélectionné lors du Layout soit par click+glisser on assigne nos LED à ou aux différentes sorties.
Dans la copie d’écran, l’on voit mon Arbre avec ses 560 LED mais aussi Spot Jardin Arr qui sont 4 LED sur une autre sortie. En fait ce sont 4 projecteurs LED qui fonctionnent sous le même principe.

Lorsque le patch est OK, on ferme la fenêtre, ne pas oublier le « Save » et ensuite un clik sur « Upload Output».

Cette action va permettre à Xlights d’envoyer ces données à Wled.

Il suffit de s’y rendre, si sa page Web n’est pas ouverte il suffit de cliquer sur Open dans l’onglet Controllers de Xlights et de sélectionner Config – LED preferences.

On y verra nos 560 LED assignées à la première sortie du module ESP32 et 4 à la seconde sortie.
Il suffit de renseigner les GPIO correspondante et de sauvegarder.

C’est franchement très simple.

A noter que l’on parle de LED RGB et de données série.
Selon les fabricants, l’ordre n’est pas toujours le même et l’on risque d’avoir une couleur verte lorsque l’on demande du rouge.
Cela se change très facilement dans Wled LED preferences ou dans Xlights Layout.
On sélectionnera par exemple GRB qui permute les couleurs rouge et verte.

[thierryvalk]

Petite note sur le signal data série.
La majorité (voir toutes) ces LED utilisent un signal 0-5V.
Mais l'ESP32 sur ses GPIO est en 0-3V3.
Le risque est que le niveau haut soit trop faible. Sans trop réfléchir j'avais utilisé un petit module qui permet la conversion d'un signal 3V3 en 5V.
Grosse erreur car ce module est bidirectionnel et ne fonctionne que sur de très courtes distances.
En effet, tout comme en audio digital, la capacité du câble peut vite influencer le signal.

Si le câble fait plus de 5 mètres, il est conseillé de passer en RS485 sur une paire torsadée.
De mes essais, au final, pour des longueurs jusqu’à 5 mètres je branche en direct le data sur la GPIO et fonctionne très bien malgré le 3V3.
On peut toujours rajouter une résistance en série qui va améliorer l'adaptation d'impédance. Résistance de 30 à 100 ohm.
Ce qui semble bien ce serait d’utiliser des drivers de Mosfet qui eux n'ont pas peur des capacités et vont donner une certaine protection.
Reste une solution simple qui est d'utiliser une LED RGB "perdue". Cette LED se branche à proximité du module ESP32 et va donner sur sa sortie notre signal 0-5V.

[alka]

De mes essais, au final, pour des longueurs jusqu’à 5 mètres je branche en direct le data sur la GPIO et fonctionne très bien malgré le 3V3.

Bon a savoir

WLED suggère d'utiliser un level-shifter du genre SN74AHCT125.
https://kno.wled.ge/basics/compatible-h ... elshifters

et puis j'avais lu un commentaire de ce genre a propos des strips ws2812b "If your 3v3 is stable, you can usually omit 5v on the data line as the first led will repeat the data while shifting it to 5v."

[thierryvalk]

Réponse avec un peu de retard, je ne sais pas trop pour le SNAHCT125.
Pour moi, c'est du TTL pas trop prévu pour cet usage, mais avec une résistance série et diodes de protections devrait le faire.
Et en effet, le driver ne sert qu'a la première LED qui elle seule sera vue par la seconde et ainsi de suite.

De mon coté, entre deux averses, l'installation progresse lentement malgré les journées qui raccourcissement...

Tout se passe pas trop mal mais voici l'un ou l'autre piège dans lequel je suis tombé:

WLED : par défaut le Brightness est à 128, pas fait attention, mais la valeur max étant de 255 la luminosité serait réduite à 50%.
Sur mes guirlandes, le courant par LED à 128 est de 5.5mA et passe vers les 7.5mA à 255. Ce qui change les calculs.. .. mais d'un autre coté, la luminosité perçue n'est pas si grande entre 128 et 255. Il y a donc des compromis entre luminosité et consommation.

J'avais 2 LED apparemment HS dans le sens ou : tout va bien bien jusqu’à une LED puis après plus rien ou uniquement de temps à autres.
J'ai remplacé sur l'une des guirlande la première LED qui ne fonctionnait plus. Raté, en fait c'était la précédente, la dernière à bien fonctionner, qui transmettait mal son data.

Sur la seconde guirlande, j'ai juste mis un coup de chaud au chalumeau sur la dernière LED qui fonctionnait et pour le moment tout fonctionne.
Car c'est pas si évident d'aller souder 3 fins fils sur une escabelle avec le vent, pluie et froid.

Sinon xLights, oui, mais demande du temps pour maitriser mais en version "j’apprends pas trop" le fait aussi.
Pas compris, mais il ne faut pas oublier de cliquer sur "Render All" (icone en forme de palette de couleur) pour avoir sa séquence complète en sortie mais aussi active dans FPP.

J'ai fait une vidéo, mais franchement pas terrible, en réel les couleurs claquent.
https://youtu.be/11B_RjrM1jc

[alka]

Car c'est pas si évident d'aller souder 3 fins fils sur une escabelle avec le vent, pluie et froid.

c'est une faute de frappe ou c'est un joli mot belge ?


Le résukltat et très joli
a peine haloween passé, c'est déjà Noel

[alka]

au fait ce ne sont pas des rubans siliconés pour l'extérieur ? comment on remplace une led sur ce genre de ruban ?

[thierryvalk]

Car c'est pas si évident d'aller souder 3 fins fils sur une escabelle avec le vent, pluie et froid.

c'est une faute de frappe ou c'est un joli mot belge ?

C'est une escabelle, je n'ai pas d'autres mots.
Vous utilisez quoi pour remplacer une ampoule au plafond ?

[thierryvalk]

au fait ce ne sont pas des rubans siliconés pour l'extérieur ? comment on remplace une led sur ce genre de ruban ?

Ce ne sont pas des rubans, mais des LED soudées directement sur des fils.

Un truc de malade au niveau de la production.

Les +, l'économie et que l'on dispose d'une guirlande qui reste discrète.
Existe aussi avec des fils noir ou fils verts.

Les -, puissance max des LED réduite vu le manque de dissipation thermique, pas de sérigraphie, faut pas se planter vu qu'il y bien un data In et Out.
Solidité ? Je vais voir.

[alka]

C'est une escabelle, je n'ai pas d'autres mots.
Vous utilisez quoi pour remplacer une ampoule au plafond ?

une escabelle c'est la fille d'un escabeau et d'une échelle

différence escabeau échelle

[thierryvalk]

Chez nous un escabeau c'est vraiment pas haut.
Et Altrex fait aussi des escabelles.
https://www.mr-bricolage.be/escabeau-ma ... 32993.html

En fait j’aurais du écrire à la place de :
Car c'est pas si évident d'aller souder 3 fins fils sur une escabelle avec le vent, pluie et froid.

Car c’est dur d’aller souder volle pétrole 3 fins fils sur une escabelle alors qu’il faisait caillant et drachait.