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Tutorial ESP32 47/55 - Luzes CheerLights WS2812 usando MQTT pela Internet | Kit IoT ESP32 da SunFounder

Neste tutorial, criaremos um sistema de iluminação sincronizado usando o ESP32 e LEDs WS2812 que podem ser controlados remotamente via MQTT. Este sistema permite que múltiplos usuários mudem a cor das luzes simultaneamente, criando uma experiência conectada, independentemente da localização. O projeto utiliza o kit IoT SunFounder ESP32, que inclui um microcontrolador poderoso com capacidades Wi-Fi, tornando-o ideal para aplicações de IoT.

Ao longo do vídeo, iremos percorrer a configuração necessária, a fiação e a implementação do código para alcançar esse efeito. Se você precisar de mais esclarecimentos, não deixe de conferir o vídeo em momentos específicos (no vídeo em mm:ss).

Hardware Explicado

Os componentes principais deste projeto incluem o microcontrolador ESP32, a fita de LED WS2812 e um broker MQTT. O ESP32 é um microcontrolador versátil com capacidades de Wi-Fi e Bluetooth integradas, permitindo que se conecte à Internet facilmente. Ele serve como o cérebro do nosso projeto, gerenciando a comunicação e controlando a fita de LED.

A fita LED WS2812 consiste em LEDs RGB endereçáveis individualmente, que podem ser controlados para exibir uma ampla gama de cores. Cada LED pode ser ligado ou desligado e configurado para qualquer cor usando uma única linha de dados, tornando-a perfeita para efeitos de iluminação dinâmicos. O broker MQTT facilita a comunicação entre diferentes clientes, permitindo que os usuários publiquem e assinem tópicos que controlam as cores dos LEDs.

Detalhes do Ficha Técnica

• Garanta um fornecimento de energia adequado para a fita WS2812 para evitar quedas de tensão.
• Use um terra comum entre o ESP32 e a fita de LED.
• Mantenha as linhas de dados curtas para evitar a degradação do sinal.
• Considere usar um capacitor (1000μF) entre a fonte de alimentação para suavizar picos de tensão.
• Use resistores apropriados na linha de dados para prevenir a reflexão do sinal.
• Esteja atento à corrente total do LED strip; utilize alimentação externa quando necessário.

Instruções de Fiação

Para conectar o ESP32 à fita de LED WS2812, comece ligando a fonte de alimentação. Conecte o fio vermelho da fita de LED a uma fonte de 5V e o fio preto ao chão. Em seguida, conecte a linha de dados (fio amarelo) da fita WS2812 ao pino 14 do ESP32. Certifique-se de que o ESP32 também esteja conectado ao mesmo chão que a fita de LED para manter uma referência comum.

Após configurar as conexões de energia e dados, conecte o ESP32 ao seu computador usando um cabo micro USB para programação. Você precisará garantir que o ESP32 esteja ligado durante a programação para estabelecer uma conexão. Uma vez conectado, você pode prosseguir para carregar o código e testar a configuração.

Exemplos de Código e Passo a Passo

O código começa incluindo bibliotecas necessárias para funcionalidade de Wi-Fi e MQTT. Os identificadoresssidepasswordsão usados para armazenar suas credenciais de Wi-Fi, enquantomqtt_servercontém o endereço do broker MQTT.

const char* ssid = "SSID";
const char* password = "PASSWORD";
const char* mqtt_server = "mqtt.cheerlights.com";

Em seguida, definimos as cores CheerLights suportadas e seus correspondentes valores RGB usando arrays. Isso permite que o programa acesse facilmente as configurações de cor com base na entrada do usuário.

String colorName[] = {"red", "pink", "green", "blue", "cyan", "white", "warmwhite", "oldlace", "purple", "magenta", "yellow", "orange"};
int colorRGB[][3] = { 255, 0, 0,  // "red"
                      255, 192, 203,  // "pink" ...};

Osetup()a função inicializa a comunicação serial, configura a conexão Wi-Fi e prepara o cliente MQTT. Ela também inicia a fita de LED.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  pixels.begin();
  pixels.show(); 
}

O loop principal verifica continuamente a conexão MQTT e processa as mensagens recebidas que controlam as cores do LED.callback()a função é acionada quando uma mensagem é recebida no tópico inscrito.

Demonstração / O Que Esperar

Uma vez que tudo esteja configurado e o código tenha sido enviado, você deve ser capaz de mudar a cor dos LEDs WS2812 enviando mensagens para o tópico MQTT. Se outro usuário mudar a cor, todos os dispositivos conectados refletirão a mudança simultaneamente. Tenha cuidado com problemas potenciais, como polaridade invertida ou conexões inadequadas, que podem impedir que os LEDs funcionem corretamente (no vídeo em mm:ss).

Marcadores de vídeo

• 00:00 Início
• 2:00 Introdução
• 3:48 Página de documentação
• 6:33 Explicação da fiação
• 7:35 Código Arduino explicado
• 15:03 Selecionando a placa ESP32 e a porta COMP no Arduino IDE
• 16:46 Demonstração CheerLighs

Imagens

WS2812_strip.ON

esp32-47-cheer-light-wiring

WS2812_strip.ON

esp32-47-cheer-light-wiring

/*
 * :ref: https://randomnerdtutorials.com/esp32-mqtt-publish-subscribe-arduino-ide/
 * https://docs.sunfounder.com/projects/kepler-kit/pt/latest/iotproject/5.mqtt_pub.html
 */
#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
 // #include <Wire.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

 // Substitua as próximas variáveis com sua combinação de SSID/Senha
const char* ssid = "SSID";
const char* password = "PASSWORD";

 // Adicione o endereço do seu Broker MQTT:
const char* mqtt_server = "mqtt.cheerlights.com";
const char* unique_identifier = "sunfounder-client-sdgvsasdda";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
int value = 0;


 // Defina as cores do CheerLights suportadas e seus valores RGB.
String colorName[] = {"red", "pink", "green", "blue", "cyan", "white", "warmwhite", "oldlace", "purple", "magenta", "yellow", "orange"};

int colorRGB[][3] = { 255,   0,   0, // vermelho
                      255, 192, 203, // "rosa"
                        0, 255,   0, // verde
                        0,   0, 255, // azul
                        0, 255, 255, // "ciano"
                      255, 255, 255, // branco
                      255, 223, 223, // "brancoquente"
                      255, 223, 223, // "lace antiga"
                      128,   0, 128, // "roxo"
                      255,   0, 255, // "magenta"
                      255, 255,   0, // amarelo
                      255, 165,   0}; // laranja

 // iniciar faixa rgb
#define LED_PIN 13
#define NUM_LEDS 8

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  Serial.begin(115200);

 // configurações padrão de wifi
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);

 // início da fita rgb
  pixels.begin();
  pixels.show();

}

void setup_wifi() {
  delay(10);
 // Começamos conectando a uma rede WiFi.
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void callback(char* topic, byte* message, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived on topic: ");
  Serial.print(topic);
  Serial.print(". Message: ");
  String messageTemp;

  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)message[i]);
    messageTemp += (char)message[i];
  }
  Serial.println();

 // Se uma mensagem for recebida sobre o tópico, você verificará essa mensagem.
 // Altera o estado de saída de acordo com a mensagem
  if (String(topic) == "cheerlights") {
    Serial.print("Changing color to ");
    Serial.println(messageTemp);
    setColor(messageTemp);
  }
}

void reconnect() {
 // Execute um loop até que nos reconectemos.
  while (!client.connected()) {
    Serial.print("Attempting MQTT connection...");
 // Tentar conectar
    if (client.connect(unique_identifier)) {
      Serial.println("connected");
 // Assinar
      client.subscribe("cheerlights");
    } else {
      Serial.print("failed, rc=");
      Serial.print(client.state());
      Serial.println(" try again in 5 seconds");
 // Aguarde 5 segundos antes de tentar novamente.
      delay(5000);
    }
  }
}

void setColor(String color) {
 // Percorra a lista de cores para encontrar a cor correspondente.
  for (int colorIndex = 0; colorIndex < 12; colorIndex++) {
    if (color == colorName[colorIndex]) {
 // Defina a cor de cada NeoPixel na fita.
      for (int pixel = 0; pixel < NUM_LEDS; pixel++) {
        pixels.setPixelColor(pixel, pixels.Color (colorRGB [colorIndex][0], colorRGB [colorIndex][1], colorRGB [colorIndex][2]));
      }
      pixels.show();
    }
  }
}


void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();
  }
  client.loop();
}