Mise en place d’une bande LED adressable avec le firmware WLED.

Introduction

LEDs RGB

Une LED (“DEL” en français pour : Diode ELectroluminescente) RGB est une diode qui peut prendre n’importe quel couleur à partir de trois couleurs primaires : rouge, vert, bleu (soit “Red” “Green” “Blue” : RGB).
Ces LED ont donc 4 pattes dont les trois correspondent aux couleurs primaires.

Il existe des puces de contrôle (chipset) qui permettent de calibrer la couleur de la LED via un signal logique. On parle alors de LED RGB adressable digitalement. Il en existe aussi des analogiques, je n’en parlerais pas ici pour rester sur ce qui importe pour cet article.
On les retrouve souvent en bandeau. Elles sont reconnaissables à leurs bornes de connexions : V+, GND, D.

Pour “adresser” les couleurs, il nous faut ce qu’on appelle un contrôleur de LED. Les modèles grands publics sont souvent contenus dans le boitier d’alimentation et sont livrés avec une télécommande pour choisir les couleurs.

DIY

À partir d’ici, j’utiliserais le terme “LED” pour parler des LED RGB adressables digitalement.

Aircoookie (Christian SCHWINNE) a développé un firmware permettant de contrôler les LED avec un ESP8266 ou ESP32 : WLED ! Cela permet donc de les contrôler via le Wi-Fi, mais aussi via une application smartphone (Android et iOS).
Cela veut donc dire qu’avec une bande LED, une alimentation et un ESP on peut avoir un système de LED DIY !

À noter qu’un système LED peut consommer beaucoup d’énergie. De ce fait, un système de ce type peut être dangereux.
J’exposerais cela dans la partie suivante.

Théorie

Bandes LED

WLED est compatible avec la liste des chipsets suivants (source) :

• WS2812B (5V)
• WS2813 (5V)
• SK6812 (5V)
• APA102 (5V)
• WS2801 (5V)
• LPD8806 (5V)
• TM1814 (12V)
• WS2811 (12V)
• WS2815 (12V)
• GS8208 (12V)

On parle alors “bande LED WS2812B” pour celui avec le chipset WS2812B.

Pour faire votre choix, je vous invite à consulter le guide de référence qu’a fait le Youtuber TheHookUp sur son GitHub : ici.
Pour commencé, je conseillerais de rester sur le format 5V car, le contrôleur s’alimentant en 5V, c’est plus simple.
Veuillez noter que l’avantage du 12V est que l’atténuation est plus faible qu’avec du 5V. Cela veut dire que vous pourrez utiliser des bandes plus longues sans devoir réinjecter du courant.

Un autre choix important est la densité des LEDs (combien de LED par mètre). Une plus haute densité va donner un meilleur rendu, mais la consommation va augmenter.
Plus la densité est importante, plus il sera compliqué de manipuler la bande. En effet, si l’on veut couper la bande pour la ressouder afin de faire un pattern c’est plus difficile lorsque les composants sont très proches. Vous pouvez vous en rendre compte en regardant l’image ci-dessous :

Comme la photo le montre, il y a principalement des bandes sous fond blanc ou noir. Pour mon premier essai, j’ai pris un rouleau de WS2812B en 30 LEDs/m blanc.

Alimentation

En partant du principe que chaque “LED” consomme approximativement 50 mA, on peut calculer la puissance nécessaire pour notre alimentation.
Pour cela, j’ai fait une feuille de calcul (disponible ici) dont voici un exemple pour ma section de 2 mètres. Sur ma feuille de calcul, j’ai mis la consommation de base à 60 mA afin de prendre une marge et donc de supporter la consommation du contrôleur.

On voit donc qu’il faut une alimentation de 3,6 ampères pour 2 mètres.
Sur l’autre tableau, on voit qu’avec une alimentation de 4 A, on peut faire 2,22 m de bande LED (toujours en 30 LEDs/m).

Afin d’être large, j’ai pris une alimentation de 5 A de la marque MeanWell (RS-25-5).

Pour raccorder l’alimentation au secteur, j’ai opté pour une fiche double fonction (Legrand 050461) afin de conserver une prise électrique utilisable.

Contrôleur

Pour utiliser WLED, un ESP8266 suffit. Cependant, on ne bénéficie pas de protection du courant en cas de court-circuit pas exemple.
Andries Faassend alias Quindor à développer des cartes contrôleurs sur laquelle se branche un ESP. Dans un premier temps, il expliquait le processus pour reproduire cette carte, mais finalement il a décidé de commercialiser des versions déjà assemblées.
J’ai donc pris une QuinLED-Dig-Uno livrée avec un Wemos D1 Mini. Entre temps, il a déjà sorti de nouvelles versions avec des ESP32 spécifiques (en USB type C s’il vous plait).
Si vous voulez en apprendre plus (ou en acheter), je vous invite à consulter son site dédié : QuinLED.info.

Pour mes projets LEDs, je vais systématiquement utiliser ses contrôleurs car ils incorporent des fusibles (de voitures 😄) ainsi que différentes autres protections comme la protection des polarités.

Esthétique

Les bandes les ne sont pas des plus jolies avec leur PCB visible. Pour y remédier, je vais coller ma bande dans un profilé en aluminium spécialement prévu pour cela. Ce dernier est équipé d’un diffuseur avec un aspect givré plutôt que transparent afin d’avoir un meilleur rendu comme vous pouvez le constater ci-dessous.

Souhaitant mettre ma bande le long de la jonction d’un mur et du plafond, j’ai opté pour des profilés d’angle où la bande collée est incliné à 45 degrés.
Il en existe de plusieurs types. Pour les trouver, j’utilise les mots clés “LED channel” dans mes recherches sur Aliexpress.

Tout le système électronique sera mis dans une boite que j’aurais conçue et imprimer via mon imprimante 3D. Les câbles eux seront mis dans des goulottes.

Pratique

Flashage du contrôleur

Pour le flashage, on récupère la dernière release stable de WLED et on flashe le Wemos (on le sort de la carte Dig-Uno) avec ESPHome-Flasher.

Une fois la carte flashée, vérifie juste que vous avez un réseau Wi-Fi “WLED-AP” qui apparait bien. Ainsi, on va câbler le montage pour tester.

Tests

Avec un ESP classique, on branche la data channel (“D” : fil vert) sur le GPIO2 et on split les sorties de l’alimentation pour alimenter la board et la bande LED.
De cette manière, le montage ressemblerait donc à cela :

Comme vous pouvez le comprendre, la bande LED n’est pas protégée en cas de surtension. Dans mon cas, cela n’est pas grave (risque peu élevé) en vue du courant assez faible, mais voici le montage (final) qui utilise le circuit de protection de la carte contrôleur :

Il faut que je remplace le fusible par un plus faible car celui de 10 A est beaucoup trop permissif pour mon montage.

Au démarrage du montage, des LEDs devraient s’allumer en orange. Si ce n’est pas le cas, ne vous inquiété pas, on règlera cela ensuite.
En vous connectant au réseau créé par le contrôleur, vous accéderez à la page de configuration pour le connecter à votre réseau Wi-Fi.

Configuration

On fait donc le nécessaire pour que notre montage rejoigne notre réseau Wi-Fi :

Une fois notre système sur notre réseau, on peut commencer à configurer les LEDs dans la section “LED Preferences” du menu “Config”.

On commence par préciser le nombre de LED que contient notre bande.
Dans la section Hardware setup, on précise notre type de bande LED et l’ordre de couleur. Si votre bande LED ne s’allume pas en orange, essayer les autres ordres de couleurs. Si seulement une LED s’allume, essayer de changer le pin de communication. C’était mon problème lors de mes tests.
Si malgré tout cela, vous avez toujours des problèmes, essayer de reflasher votre ESP ou essayer en un autre.

À partir de là, vous devriez pouvoir vous amuser avec l’interface Web, l’application et même l’intégré à Home Assistant.

Montage

Comme vous l’avez vu plus haut, j’ai imprimé une boite afin d’y loger l’alimentation ainsi que le contrôleur : J’y ai mis des trous pour laissé l’air circuler et j’ai aussi fait une petite erreur. En effet, j’ai raté ma mesure (ou mon report sur la CAO) pour les trous de la board… Tant pis, j’ai vissé seulement un côté de la carte sur la boite (et cela tient bien).

Une fois les profilés vissés grâce à leurs supports, les diffuseurs, la boite et la goulotte installés, on rebranche, on valide et on ferme la boite avec son couvercle.

Conclusion

Pour un système plutôt DIY, je trouve le résultat excellent. Ça me donne envie de faire un vrai lightshow sur mon balcon. Je vais devoir regarder encore plus finement pour savoir comment gérer la protection et le côté waterproof.

C’est le genre de projet qui montre tout l’intérêt des projets Open Source. En effet, sans cela, je n’aurais surement jamais sauté le pas.

De part de mon expérience, je ne peux que vous conseiller WLED ainsi que les cartes QuinLED.