Home Assistant 给你的鱼缸灯加点小确幸

MAKER: 店长大人

前几天家里的鱼缸灯突然就坏掉了，先是疯狂的无规律的间歇性频闪，我以为是受潮进水了，拆开检查了一下又重新安装了各个插头，然后它又坚持了一周，最终挂掉了。因为它的控制板用的是ASEMI家的PL61T020，可以通过触摸切换LED颜色。嗯，看起来不错，可它怎么就能坏掉了呢？主控板修起来很费劲，板子长这样（我把16V稳压电容拆了）：

因为之前一直在学习Home assistant配置的物联网智能家居环境，我突然产生了很大胆的想法，为何不把整个板子换掉，用树莓派或者arduino驱动12V RGB灯组，然后接入Home assistant实现鱼缸灯的智能化呢？
好主意！那就开始动手搞！

材料准备

树莓派，搭载home assistant，具体配置，之前我写过一个乱七八糟的帖子，根据那个帖子完全可以在树莓派上配置好HA。
Arduino，我用的是UNO，便宜，80块不到。
Zigbee自组网模块，两个。如果你想把树莓派和arduino都扔到鱼缸中，可以不用它，用ttl串口完全就可以了，之所以用zigbee其实大部分只是为了提升逼格。
TIP41系列，3个。这是NPN达林顿三极管，驱动RGB灯用的，其实S8050就可以了，之所以用TIP41，是因为觉得看上去就很踏实。
1K电阻三个，16V电容1个，洞洞板。其他电路保护装置可以根据能力自己添加。
12V转5V的DC降压模块，或者其他给Arduino供电的模块。

先上成品图：

然后是驱动部分的电路图：

现在开始正式写流水账式的步骤了。

一、制作驱动电路部分

我家的这款鱼缸，原始电路部分四个模块，用图给解释下：

超级简单有没有，卖300+大洋啊。

接下来，我把12VDC到控制器的线取下来，拿掉传感器，拆掉灯组，把主控整个扔地上，使劲跺两脚，扔碎纸机里碎干净。额。。。当然记得把16V稳压电容取下来。

然后开始重组这个电路，RGB的工作原理很简单，共阴的RGB灯组，共有四根接线，分别是R G B 和+12V。如图：

从上至下依次是绿，红，蓝，+12V，那RGB工作时最简单的是三色叠加原理，如果想实现复杂颜色，可以调整每个颜色的色度，基色组合请看下图：

所以，只需要使用arduino三个IO管脚来驱动三极管，开闭对应颜色就好。因为我的是12VRGB，不可以直接用IO管脚来开闭大电压，只能用三极管来驱动大电压。电路图见上面。我的灯组是内带电阻的，所以不用额外加电阻来给LED限流，只需要把灯组上的接线接在NPN三极管的集电极就行。

如果你用PNP管子的话，那就是负逻辑了，此处不多说。三极管的发射极直接接地，基极是要接Arduino的IO口的，不过要加个1K欧的电阻用来限流。因为Arduino是要跟灯组一起最终封在原盖子里，所以此处我选择的是用12V灯组的电源分点过来给Arduino，到时候直接插上原来的插头就解决供电问题了。然后全部怼在洞洞板上，此处省略无数怨念！此处多说几个字，如果想把这个电路搞得好一些，还需要做一些电路保护，和防水保护。

三电学的好的同学，完全就可以自由发挥了，电容，电感，电阻一类的按需求怼吧，顺便的话最后的成品都可以商用了。
上图：焊工不好，切勿吐槽：

二、树莓派和Arduino通讯部分

之所以会选择用zigbee来通讯，纯粹是因为手头正好有这个模块，闲置也是闲置，为何不让逼格升起来呢？！当然不愿意买这个模块也可以选择USB/TTL直连，接线少，更稳定。
上图：

如果使用我这个方案，请将自组网zigbee波特率设置在57600，通讯模式是点对点模式（A or B）。Zigbee自组网，基本不用配置，连上就能直接用。

嗯嗯，树莓派端我选择用USB外挂的zigbee，是因为自带的软串口（TX/RX）又更多的任务，比如一键关机啥的，所以USB是比较好的方案。

三、软件配置部分

以上都准备好了，那就开始搞软件。
1.首先，根据HA的官方文档，给Arduino上载Firmata固件，见官方链接：
https://www.home-assistant.io/integrations/arduino/
https://github.com/firmata/

要求使用StandardFirmata分支，因为我手里的是UNO，所以经过多次尝试，我最终用烧录的是这个：
https://github.com/firmata/StandardFirmataYun 在编译之前，请把代码中的Serial1全部替换为Serial，好像是Arduino没有Serial1这个端口。编译，上传。。。。上传的时候一定要断开外部串口，我就是因为插着zigbee烧录，搞了好久都上不去！哎呀妈呀！全是坑！

2.树莓派端，根据之前的帖子配置好HA以后，先把Arduino平台写在配置文件中：
arduino:
port: /dev/ttyACM0
注意此处的ttyACM0是你的串口号，因为我用的是USB转zigbee，所以我的串口号实际是：ttyUSB0，所以请根据实际情况修改端口。至于如何看端口号，请参考下面的命令：

ls /dev 或 dmesg 或 journalctl -f 多个命令进行查看

接下来请赋予HA用户使用串口的权限：

sudo usermod -a -G dialout $USER

然后我们再安装下pyFirmata库，我也被它困惑了一会，多谢HA的错误日志的提醒。

sudo pip3 install pyFirmata

然后，在配置文件中添加三个switch实体，如下：

switch:
platform: arduino
pins:
8:
name: Green LED
12:
name: Red LED
13:
name: Blue LED

也就是定义了Arduino的三个端口，每个端口驱动不同的三极管，也就对应不同的颜色。当然可以也可以自定义其他端口，不过对于Arduino而言，在HA中3, 5, 6, 9, 10, 11这几个口是无法使用的。因为官方就是这么说的。
配置文件修改好了以后，然后全部供电，保证zigbee在有限通讯范围内，检查下配置，重启HA服务，也可以重启树莓派，玄学。配置如图：

然后访问你的HA主页，添加三个switch实体到你的HA概览中，如果一切顺利，就会看到以下界面：

还记得那个逻辑么？全部打开就是白色，全部关闭就是关闭，只开红灯就是红。。。如果我数学不是体育老师教的，那算上关闭这个状态，3个按钮的组合应该是8种状态，对应8种颜色。当然，如果HA支持Arduino PWMI输出的话，那就是很多颜色了。可惜，可惜，暂时不行。HA支持微信小程序也支持亚马逊Alexa和Google 助手的远程控制。你把树莓派放在家里，你就可以远程给你的小鱼们开灯关灯了，再加个摄像头，改天再做个自动投食，。云养鱼啊这就是！当然灯不是给鱼用的，说到底还不是给缸内植物进行光合作用么。

四、写在最后，想说明几个问题，证明我不是个浪费硬件的傻子！

1、为何选择用Ardunio驱动而不是直接用树莓派驱动？
主要考虑到鱼缸灯的工作环境，潮湿，并且最后要将驱动封在灯盖子里，树莓派尺寸太大，并且它搭载了HA，如果封起来，调试啊，使用啊，都很不方便。反正手里的Arduino闲着也是闲着。

2、为何选择Arduino+zigbee，而不是树莓派tty直接通讯Arduino？
我的鱼缸灯盖子封起来以后，没有空间留给usb线，并且。。。无线连接是不是更牛逼一点？

3、为何不用ESP8266这类芯片？
答。因为以前不知道。。。现在知道了，觉得应该努力赚钱多囤几个。

4、为何选择TIP41驱动？
选管子是件很痛苦的事情，我看了下灯的官方驱动用的是S8050。嗯。呵呵。Arduino IO口的输出电流基本是20mA左右。。。。S8050肯定能用啊，但我觉得这玩意，还是保险点好。其实我都准备好了光耦，一想到还要焊板子，脑子就有点疼，暂时先不加了。

5、可以看看我的GitHub，因为没有一行代码，所以，我的github目前都是门可罗雀，求大爷们照顾下啊！我靠，这名字，又臭又长，真不要脸啊。
https://github.com/maowenniao/Raspberry-Homeassistant_Zigbee_Arduino_drive-12V-RGB