🐠 Aquarium LED Controller - ESP-01

Een slimme aquarium LED controller gebaseerd op ESP-01 (ESP8266) met automatische daglichtsimulatie, webinterface en OTA updates.

✨ Features

• Automatische Daglichtsimulatie: Natuurlijk verloop van licht gedurende de dag
• RGB LED Controle: Onafhankelijke sturing van rood, groen en blauw kanalen
• Webinterface: Eenvoudige bediening via browser
• Handmatige Override: Schakel tussen automatisch en manueel
• Test Modus: Test individuele kanalen met pulsfunctie
• OTA Updates: Draadloos firmware updaten
• NTP Tijdsync: Automatische tijdsynchronisatie
• WiFi Configuratie: Eenvoudig aan te passen

🔧 Hardware

Benodigdheden

• ESP-01 (ESP8266) module
• 3x MOSFET driver (bijv. IRLZ44N of vergelijkbaar)
• RGB LED strip (12V)
• 12V voeding
• 3.3V regulator voor ESP-01
• Pull-up weerstanden (10kΩ) voor GPIO0 en GPIO2
• Verbindingsdraden

Pinout

ESP-01 Pin        Functie           Aansluiting
──────────────    ───────────       ─────────────────
GPIO 0            LED Kanaal 1      MOSFET Gate 1
GPIO 2            LED Kanaal 2      MOSFET Gate 2
GPIO 3 (RX)       LED Kanaal 3      MOSFET Gate 3
VCC               3.3V              3.3V Regulator
GND               Ground            GND

Aansluitschema

12V Voeding
    │
    ├──────> LED Strip +12V
    │
    └──────> 3.3V Regulator ──> ESP-01 VCC
                │
                └──> ESP-01 GND ──> GND


ESP-01 GPIO    MOSFET (x3)    LED Strip
─────────────  ─────────────  ───────────
GPIO 0/2/3 ──> Gate           
               Source ───────> GND
               Drain  ───────> LED Strip (R/G/B-)

Belangrijk:

• GPIO0 en GPIO2 hebben pull-up weerstanden nodig (10kΩ naar 3.3V)
• GPIO3 (RX) kan gebruikt worden als output maar wees voorzichtig bij programmeren
• Gebruik logic level MOSFETs (IRLZ44N werkt goed met 3.3V)
• LED strip common anode (+12V vast, - geschakeld via MOSFET)

📦 Software Installatie

PlatformIO

1. Clone of download dit project
2. Open in VSCode met PlatformIO extensie
3. Pas configuratie aan in main.cpp:

   const char *ssid = "Jouw_WiFi_SSID";
   const char *password = "Jouw_WiFi_Wachtwoord";
   const char *otaHostname = "aquarium-esp01";

4. Pas GPIO pinnen aan indien nodig:

   const uint8_t channelPins[3] = {0, 2, 3};  // GPIO0, GPIO2, GPIO3(RX)

5. Build en upload:

   platformio run --target upload

Dependencies

Worden automatisch geïnstalleerd:

• ESP8266WiFi
• ESP8266WebServer
• ESP8266mDNS
• ArduinoOTA

🚀 Gebruik

Eerste Keer Opstarten

1. Upload de firmware naar ESP-01
2. ESP-01 verbindt met WiFi en synchroniseert tijd via NTP
3. Open Serial Monitor (115200 baud) om het IP adres te zien
4. Ga naar het IP adres in je browser

Webinterface

Hoofdpagina (/)

• Systeem Status: WiFi, tijd, operationele modus
• LED Status: Huidige waardes per kanaal (0-100%)
• Kanaal Mapping: Toewijzing van fysieke kanalen aan kleuren
• Snelkoppelingen:
  • Auto Mode: Schakel terug naar automatische daglichtsimulatie
  • Lights Off: Schakel alle LED's uit
  • Test Pulses: Test individuele kanalen

Configuratie Pagina (/config)

Kanaal Mapping: Wijs elke GPIO aan een kleur toe:

• Kanaal 1 (GPIO 0) → Rood/Groen/Blauw
• Kanaal 2 (GPIO 2) → Rood/Groen/Blauw
• Kanaal 3 (GPIO 3) → Rood/Groen/Blauw

Handmatige Controle:

• RGB sliders (0-100%)
• Direct effect bij aanpassing
• Blijft actief tot "Auto Mode" weer ingeschakeld wordt

Test Modus:

• Test individuele kanalen met 5-seconden puls
• Handig voor troubleshooting

OTA Update Pagina (/update)

• Upload nieuwe firmware (.bin bestand)
• ESP-01 herstart automatisch na succesvolle update
• Progress indicator

mDNS

De ESP-01 is bereikbaar via:

http://aquarium-esp01.local/

(mDNS moet ondersteund worden door je OS/browser)

📅 Daglichtsimulatie Schema

Het standaard schema simuleert een natuurlijke dag:

Tijd	RGB Levels	Fase
00:00	0%, 0%, 0%	Nacht
06:00	5%, 2%, 1%	Dageraad
07:30	35%, 25%, 20%	Zonsopgang
12:00	80%, 80%, 85%	Middagzon
17:00	45%, 35%, 30%	Namiddag
18:30	25%, 10%, 5%	Zonsondergang
21:00	0%, 0%, 0%	Nacht

Schema Aanpassen

In main.cpp, pas het daylightSchedule array aan:

const DayPhase daylightSchedule[] = {
  {  0, {0.00f, 0.00f, 0.00f}},  // Minuten, {R, G, B} (0.0-1.0)
  {360, {0.05f, 0.02f, 0.01f}},  // 360 min = 06:00
  {720, {0.80f, 0.80f, 0.85f}},  // 720 min = 12:00
  // ... meer fases
};

Minuten berekenen: uren × 60 + minuten

• 06:00 = 360 minuten
• 12:00 = 720 minuten
• 18:30 = 1110 minuten

⚙️ Configuratie

Tijdzone Instelling

Pas GMT offset aan in main.cpp:

constexpr long gmtOffsetSec = 3600;      // +1 uur (West-Europa)
constexpr int daylightOffsetSec = 3600;  // +1 uur zomertijd

Voorbeelden:

• Nederland (winter): gmtOffsetSec = 3600, daylightOffsetSec = 0
• Nederland (zomer): gmtOffsetSec = 3600, daylightOffsetSec = 3600
• UK: gmtOffsetSec = 0, daylightOffsetSec = 0/3600
• US Eastern: gmtOffsetSec = -18000, daylightOffsetSec = 3600

PWM Frequentie

De ESP8266 PWM werkt op 1000 Hz met 10-bit resolutie (0-1023):

constexpr uint16_t PWM_MAX = 1023;

🐛 Troubleshooting

ESP-01 Start Niet

• Check 3.3V voeding (niet 5V!)
• GPIO0 moet HIGH zijn tijdens boot (pull-up weerstand)
• GPIO2 moet HIGH zijn tijdens boot (pull-up weerstand)
• TX/RX niet gekruist tijdens normale werking

Kan Niet Programmeren

• GPIO0 moet naar GND tijdens boot voor flash modus
• Gebruik USB-to-Serial adapter met 3.3V levels
• Reset ESP-01 na het verbinden van GPIO0 naar GND

WiFi Verbindt Niet

• Check SSID en wachtwoord in code
• Controleer WiFi signaalsterkte
• ESP-01 ondersteunt alleen 2.4 GHz (geen 5 GHz)
• Sommige ESP-01 hebben problemen met WPA3

LED's Werken Niet

• Check MOSFET aansluitingen (Gate, Source, Drain)
• Verify channel mapping in /config
• Test met test pulse functie
• Check 12V voeding LED strip
• Meet voltage op MOSFET gate (moet 3.3V zijn bij AAN)

LED's Flikkeren

• Voeding instabiel → betere 12V adapter
• PWM frequentie te laag → is standaard 1000 Hz (goed)
• Lange kabels → houd kabels kort tussen ESP-01 en MOSFET

Tijd Niet Gesynchroniseerd

• Check internet connectie
• NTP server niet bereikbaar → pas ntpServer aan
• Firewall blokkeert NTP (UDP port 123)
• Wacht 30 seconden na boot

OTA Update Werkt Niet

• Check of ESP-01 voldoende vrij geheugen heeft
• Firmware bestand te groot → optimaliseer build
• WiFi connectie verbroken tijdens update
• ESP-01 heeft mogelijk onvoldoende flash (1MB versie nodig)

📝 Technical Details

Hardware Vereisten

• ESP-01: Minimaal 1MB flash versie
• RAM: ~20 kB vrij tijdens runtime
• PWM: 3 kanalen, 1000 Hz, 10-bit resolutie

Software

• Platform: ESP8266 Arduino Core
• Webserver: Embedded HTTP server
• Update: ArduinoOTA via WiFi
• Time Sync: NTP over UDP

Performance

• PWM refresh: 1000 Hz (flicker-free)
• Schedule update: Elk 5 seconden
• Time sync: Bij boot + automatisch refresh
• Web response: <100ms

Memory Usage

• Program: ~300 kB
• Static RAM: ~15 kB
• Dynamic RAM: ~5 kB
• Free heap: ~30 kB

🔐 Security

⚠️ Belangrijk: Deze controller heeft GEEN authenticatie!

• Gebruik alleen op vertrouwd netwerk
• Niet blootstellen aan internet
• Overweeg VLAN/netwerk segmentatie

💡 Tips

Voor Aquariumplanten

• Meer rood/blauw voor plantgroei
• Minder groen (wordt gereflecteerd door planten)
• Pas schema aan voor 8-10 uur licht per dag

Voor Koralen (Zeewater)

• Meer blauw/wit licht
• Vermijd veel rood (algengroei)
• Simuleer maanfases met nachtmodus

Voor Display Aquarium

• Balanceer RGB voor natuurlijk wit licht
• Zorg voor geleidelijke overgangen
• Vermijd plotse helderheidsveranderingen

Energiebesparing

• Gebruik LED strips met hoge efficiency
• Pas maximale helderheid aan (reduceer max waarden in schema)
• Overweeg kortere lichtperiodes

📄 License

Dit project is open source. Gebruik naar eigen inzicht.

🙏 Credits

Ontwikkeld voor aquarium LED verlichting met natuurlijke daglichtsimulatie.

🔗 Links

• ESP8266 Arduino Core
• ESP-01 Pinout
• PlatformIO
• Aquarium Lighting Guide

---

Made with ❤️ for aquarium enthusiasts