Зажигаем ёлку по-инженерному: DIY-контроллер для адресной ленты на ESP32 и WLED

В этом году я решил подойти к новогоднему освещению не как потребитель, а как создатель. Захотелось не просто купить гирлянду, а сделать «умный» и эффектный светильник своими руками, с полным контролем над каждым пикселем. Результатом стала двухканальная система на 400 светодиодов WS2812, которая танцует под музыку, включается сама при появлении людей и создает потрясающие визуальные эффекты. Всё это — на базе моей собственной платы и прошивки WLED.

Зачем своя плата? Идея и первые шаги

Задача была такая: управлять двумя длинными лентами (по 20 метров каждая), добавить аудиореактивность через микрофон, сделать автономное включение по движению и иметь возможность легко интегрировать всё в умный дом. Готовые контроллеры часто имеют ограничения, да и хотелось полного контроля над «железом».

Я решил спроектировать компактную плату, которая включала бы в себя:

• ESP32-S — как мощное и популярное сердце с Wi-Fi.

• INMP441 — качественный цифровой микрофон для точного захвата звука.

• Конвертеры уровней — обязательный элемент, так как логические уровни ESP32 (3.3В) не всегда надёжно работают с лентами WS2812 (которые хотят 5В).

• Стабилизатор питания и обвязку.

Плату я разводил в Spring Layout — удобной и бесплатной программе для таких задач. Сделал её четырёхканальной (про запас), задействовав пины GPIO33, 25, 26, 27 для данных лент, и GPIO18, 19, 21 для микрофона. Кнопка для быстрых настроек — на GPIO0. А к GPIO23 я вывел контакт для PIR-сенсора (HC-SR501), чтобы устройство могло автоматически включать подсветку при обнаружении движения в комнате и выключать её, когда все ушли.

От платы к устройству: DIY-производство

Здесь начался самый интересный и аналоговый этап.

1. Лазерно-утюжная технология (в моём случае — лазерная): Я вырезал заготовку из стеклотекстолита, покрыл её акриловой краской и выжег рисунок платы на лазерном станке ЧПУ. Лазер удалил краску в нужных местах.

2. Травление: Отправил плату в раствор перекиси водорода и лимонной кислоты (да, да я не травлю в хлорном железе). Через некоторое время незащищённая медь растворилась, оставив аккуратные дорожки.

3. Монтаж: После очистки и лужения настал момент истины — пайка компонентов. Самый ответственный этап — установка конвертеров уровней.

4. Корпус: Чтобы устройство выглядело аккуратно и было защищено, я спроектировал и напечатал корпус на 3D-принтере. В нём предусмотрены отверстия для микрофона, PIR-сенсора, кнопки и разъёмов питания.

Эволюция: два варианта одной платы

И вот тут — ключевой момент и причина, по которой я сделал две версии платы. Всё упиралось в конвертер уровней 3.3В -> 5В.

• Вариант 1: «Экономный». Я использовал дешёвый китайский 4-канальный конвертер логических уровней за ~15 рублей. Он работает... но не всегда. С WS2812, особенно на длинных лентах и высоких скоростях передачи данных, иногда возникают глюки и случайные сбои. Плата собрана и работает, но я её заклеил корпусом и разбирать не буду — пусть живёт как памятник эксперименту.

• Вариант 2: «Надёжный». Для второй версии я выбрал проверенную временем микросхему 74HCT125. Это специализированный буфер с преобразованием уровней. Разница была заметна сразу — передача данных стала стабильной, никаких артефактов даже на 400 пикселях. Именно этот вариант стал финальным.

Магия программной части: WLED

«Железо» — это лишь половина дела. Всю магию оживления света дала потрясающая прошивка с открытым исходным кодом — WLED.

• Прошил на ESP32 прошивку WLED за пару минут. Вот их официальный сайт. Но прошивать проще всего через https://install.wled.me/
  Прошивка стандартная. Подключаем RX, TX, GND к USB-UART на базе CH340 или аналогичному, зажимаем GPIO0, включаем, жмем install

• Получил красивый веб-интерфейс для управления с любого телефона или компьютера. WiFi-сеть WLED-AP (пароль: wled1234)

• Доступны десятки эффектов — от плавных разливов цвета до безумных огненных шоу.

• Режим звуковой реактивности — микрофон INMP441 отлично анализирует музыку, и свет пульсирует, мигает и переливается в такт. Это невероятно красиво!

• Автоматизация: Благодаря подключенному PIR-сенсору и гибким настройкам WLED (или связке с Home Assistant), гирлянда теперь может включаться сама, когда кто-то входит в комнату, и гаситься через заданное время после ухода. Это невероятно удобно и экономит энергию.

Несмотря на 4 канала на плате, я использовал только 2 — по одному на каждую 20-метровую ленту. Итого — 400 управляемых светодиодов.

Итог: Новогоднее чудо своими руками

Всё соединил, настроил, накинул ленты на ёлку и...

Получилось супер! Спецэффекты на ёлке выглядят на уровне дорогих профессиональных установок. А главное — чувство, что это создано тобой: от прошивки платы лазером и пайки до 3D-модели корпуса.

Дополнительный бонус: WLED легко интегрируется в Home Assistant через Discovery. Теперь гирлянду можно включать по расписанию, голосом, по движению или в сценариях вместе с другим умным домом. Но это — уже совсем другая история.

Вывод: Создание такого устройства — это идеальный микс инженерного вызова и творчества. Оно даёт и практический результат (удобная, умная, эффектная гирлянда), и огромное удовольствие от процесса. Рекомендую всем, кто хочет добавить «умного света» в свою жизнь!

Что вы думаете о таких DIY-проектах? Сталкивались ли вы с проблемами конвертации уровней при работе с адресными лентами? Делитесь в комментариях!

P.S. Для тех, кто хочет повторить: файлы разводки платы (для обоих вариантов с конвертерами), схему с номиналами и модель 3D-корпуса можно скачать здесь. Используйте на здоровье!

Вложения:

lay6.zip	[ Схема и разводка]	29 КБ
shema_JPG.zip	[Схема и разводка]	2967 КБ
WLED_elka_3v.zip	[3D модели]	51 КБ