E-Ink Display mit ESPHome und Home Assistant steuern (ESP32)

Schon etwas länger hatte ich mir vorgenommen ein E-Ink Display mit ESPHome zu steuern, um ein individuelles Dashboard umzusetzen. Dieses Smart Home Dashboard kann dann nahezu beliebig platziert werden.

Warum würde man ein Dashboard bauen wollen, welches jederzeit gewisse Smart Home Zustände anzeigt? Nun, wie bereits mehrfach ausgeführt, ist unser Smart Home mehr als nur die Schaltzentrale diverser Geräte. Vielmehr laufen in unserem Smart Home unterschiedlichste Informationen zusammen, um diese dann beliebig nutzen zu können.

Unser Smart Home sagt uns, wenn es eine neue Sendung in der DHL Packstation gibt, oder wie lange der Weg zur Arbeit circa dauern wird. Ebenso weiß unser Smart Home, wann welche Mülltonne abgeholt wird.

Lange Rede, kurzer Sinn: In unserem Smart Home (Home Assistant), laufen sehr viele Informationen zusammen. Um diese Informationen bei Bedarf abzurufen, nervt es mich aber, jedes mal mein Handy in die Hand nehmen zu müssen. Warum kann ich mir gewisse Informationen nicht einfach auf einem nicht allzu viel Strom verbrauchenden Display anzeigen lassen?

Folgende Produkte benötigst du für den Nachbau:

ESPHome in Home Assistant

Der ESP32 ist wohl der bekannteste, kostengünstige Microcontroller, mit welchem sich ideal kleinere Bastel-Technik-Projekte umsetzen lassen (Wikipedia: ESP32).

Mittels ESPHome kann wird die Integration dieser „Bastel-Projekte“ in Home Assistant denkbar einfach!

Normal muss man mittels eines Flashers speziell für den ESP32 kompilierte Software auf den Microcontroller aufspielen und kann diesen dann erst nutzen.

Mit ESPHome genügt es, einmalig eine OTA (Over-The-Air – also WLAN) Verbindung zwischen dem ESP-Microvontroller und Home Assistant herzustellen, und schon kann man aus Home Assistant heraus beliebige Updates, also Software-Anpassungen an den ESP32 per WLAN schicken.

Die Integration in Home Assistant ermöglicht nicht unbedingt mehr Möglichkeiten, aber sie macht das Setup deutlich einfacher! Kein umständliches Weitergeben der Daten über MQTT (oder ähnlich) mehr. Einfach mit ESPHome einrichten, und schon kann das Bastel-Projekt in beide Richtungen von Home Assistant genutzt werden (also beispielweise Daten vom ESP32 auslesen oder/und Daten an den ESP senden).

Und wie man Daten an den ESP32 sendet, erkläre ich hier an des Beispiels des E-Ink Display mit ESPHome, mit welchem ich mir ein Dashboard-Display baue!

Eine wesentliche Sache noch zu den ESP32-Controllern: Hier gibt es nennenswerte Unterschiede, was die Beschaffenheit und Qualität der Boards angeht!

Viele schwören darauf, die Boards bei AliExpress oder ähnlichen Seiten zu bestellen. Klar, die Preise sind in der Regel unschlagbar günstig, aber man wartet halt auch teilweise sehr lange (nicht selten mehrere Wochen). Und eigentlich will man doch so schnell wie möglich loslegen… 😉

Darüber hinaus, habe ich es auch schon mehrfach erlebt, dass bei solchen Bestellungen die Boards zwar irgendwann ankam, jedoch in Einzelteile zerlegt war: Mal was das WLAN-Modul nicht verlötet und nahezu immer waren eigentlich die „Pins“ nicht angelötet.

Ich weiß nicht wie regelmäßig du lötest, aber ich bin da wahrlich kein Profi drin. Und so etwas erschwert dann das Bastelprojekt in meinen Augen unnötig, weshalb ich die ESP32-Controller mittlerweile auch bei Amazon kaufe. Dies hat zwei wesentliche Vorteile: Die Ware ist in wenigen Tagen da und (sofern man die richtigen kauft) auch gleich einsatzbereit:

In den letzten Monaten habe ich sehr gute Erfahrungen mit den Boards vom Händler AZ-Delivery gemacht. Hier im 3er-Pack, wodurch je Stück noch ca. 6 € anfallen:

Bei dieser Variante habe ich bislang immer sofort einsatzbereite Controller erhalten, weshalb ich die Boards absolut empfehle!

E-Ink Display Waveshare 7,5 Inch

Um ein E-Ink Display mit ESPHome aus Dashboard für unser Smarthome zu nutzen, habe ich auf ein bereits in meinem Besitz befindliches E-Ink Display zurückgreifen können. Vor einigen Monaten wollte ich einmal ein Projekt von heise nachbauen und hatte mir hierfür ein Waveshare 7.5 Inch E-Ink Display gekauft.

Zu dem Projekt bin ich nie gekommen, dafür konnte ich das Display nun aber sinnvoll nutzen! 😉

Natürlich kann man auch ein kleineres Display nehmen – aber ich persönlich möchte relativ viele Informationen/Daten anzeigen. Und damit dies nicht zu unübersichtlich wird, bevorzuge ich ein größeres Display:

Der Vorteil bei diesem Display ist, dass alles dabei ist, was man zum Anschluss an den ESP32-Controller benötigt!

E-Ink an ESP32 anschließen

Wenn du alle Teile beisammen hast (also eigentlich nur ein ESP32-Board sowie ein Waveshare 7.5 Inch E-Ink Display), kannst du alles miteinander verbinden.

Für einen Proof of Concept sind die Steckverbindungen perfekt, da alles in wenigen Minuten miteinander verbunden ist!

Ich habe das E-Ink Display wie folgt angeschlossen, so dass diese Pin-Belegung auch für dich passend sein dürfte:

ESP32	E-Ink Display
G4	Busy
G21	RST
G22	DC
G23	DIN
G5	CS
G16	CLK
GND	GND
3V3	3V3

Bitte vergewissere dich, dass diese Zuordnung auch für dich zutreffend ist. Es ist möglich, dass sich unsere genutzten Komponenten technisch unterscheiden!

ESPHome Node einrichten

Um den ESP32 nun einzurichten, kannst du grundsätzlich dem Wizzard in Home Assistant folgen. Dieser fragt dich nach den relevanten Angaben. Diese werden letztlich in einer YAML-Datei gespeichert, so dass du diese auch im Nachgang noch korrigieren/anpassen kannst!

Wichtig ist jedoch, dass du zusätzlich zu dem Wizzard auch noch in Home Assistant deinen ESP32 als Integration hinzufügen musst. Erst hierdurch erlangt die API ihre Funktionalität, so dass der ESP auch Zugriff auf die Zustände deiner Entitäten in Home Assistant hat!

Hierfür gehst du über Einstellungen -> Integrationen -> Integration hinzufügen und suchst nach ESPHome. Im sich öffnenden Dialog gibst du die IP-Adresse (Host) deines neuen ESPs ein.

Hast du die beschriebenen Schritte befolgt, kannst du mit der „Programmierung“ deines E-Ink Display mit ESPHome loslegen. Hier eine Vorschau, was nun mit wenigen Zeilen Code möglich ist:

Und hier noch, als eine Art Inspiration, ein Auszug des von mir genutzten Codes:

esphome:
  name: esp32-eink
  platform: ESP32
  board: lolin_d32

wifi:
  ssid: "WLAN-SSID"
  password: "PASSWORD"

  # Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails
  ap:
    ssid: "Esp32-Eink Fallback Hotspot"
    password: "Password2"

captive_portal:

# Enable logging
logger:

# Enable Home Assistant API
api:
  password: "Password3"

ota:
  password: "Password4"
  
font:
  - file: 'fonts/GoogleSans-Bold.ttf'
    id: status_font
    size: 18
    glyphs:
      ['&', '@', '!', '?', ',', '.', '"', '%', '(', ')', '+', '-', '_', ':', '°', '0',
       '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E',
       'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S',
       'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', ' ', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
       'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't',
       'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', 'å', 'ä', 'ö', 'ü', 'Ä', 'Ö', 'Ü', '/', '€', '’', 'ß']
  - file: 'fonts/GoogleSans-Bold.ttf'
    id: watch_font
    size: 90
    glyphs:
      [':', ".", '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9']
  - file: 'fonts/materialdesignicons-webfont.ttf'
    id: icon_font
    size: 32
    glyphs: [
     '󰠦', #mdi-home-account
     '󱁍', #mdi-home-circle-outline
     '󱃁', #mdi-storefront-outline
     '󰦑', #mdi-office-building
     '󰏗', #mdi-package-variant-closed
     '󰚥', #mdi-power-plug
     '󰟊' #mdi-fuel
     ]
    
text_sensor:
  - platform: homeassistant
    id: dhlpin
    entity_id: sensor.dhl_pin_json
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: dhlpindate
    entity_id: sensor.dhl_date_json
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: disk_free
    entity_id: sensor.disk_free
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: pixel_olli
    entity_id: device_tracker.pixel_4_xl
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: pixel_isa
    entity_id: device_tracker.sne_lx1
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: travel_time_rewe
    entity_id: sensor.travel_time_rewe
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: travel_time_pwc
    entity_id: sensor.travel_time_pwc
    internal: true 
  - platform: homeassistant
    id: power_price
    entity_id: sensor.electricity_price_road
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: quote
    entity_id: sensor.myquote_quote
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: person
    entity_id: sensor.myquote_person
    internal: true
  - platform: homeassistant
    id: fuel_jaeger
    entity_id: sensor.tankerkoenig_jaeger_overath_e10
  - platform: homeassistant
    id: fuel_shell
    entity_id: sensor.tankerkoenig_overath_siegburger_str_e10


sensor:
  - platform: homeassistant
    id: temp
    entity_id: sensor.temperature_16
    internal: true

    
time:
  - platform: homeassistant
    id: hass_time

spi:
  clk_pin: 16
  mosi_pin: 23
  
display:
  - platform: waveshare_epaper
    id: epaper
    cs_pin: 5
    busy_pin: 4
    reset_pin: 21
    dc_pin: 22
    model: 7.50in
    update_interval: 60s
    
    lambda: |
      ESP_LOGI("display", "Updating..");
      
      //quote
      it.printf(1, 300, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%s", id(quote).state.c_str());
      it.printf(1, 330, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%s", id(person).state.c_str());
      
      it.printf(1, 60, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "Diskfree: %s", id(disk_free).state.c_str());
      it.printf(1, 90, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "Test-Temp: %5.1f", id(temp).state);
      
      //DHL
      it.print(1, 120, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰏗");
      it.printf(34, 116, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "(%s): %s", id(dhlpindate).state.c_str(), id(dhlpin).state.c_str());
      
      //fuel
      it.print(1, 150, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰟊");
      it.printf(34, 146, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "Jaeger %s, Shell %s", id(fuel_jaeger).state.c_str(), id(fuel_shell).state.c_str());
      
      //Time
      it.strftime(380, 100, id(watch_font),TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%H:%M", id(hass_time).now());
      it.strftime(380, 110, id(status_font),TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%A, %d.%m.%y, KW %W", id(hass_time).now());
      it.line(380, 108, 600, 108);
      
      //User-States
      //Isa
      it.print(380, 140, id(status_font),TextAlign::BOTTOM_LEFT,"Isa");
      if(strcmp(id(pixel_isa).state.c_str(), "home") == 0) {
        it.print(380, 170, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰠦");
      } else {
        it.print(380, 170, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󱁍");
      }
      it.print(410, 140, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰦑");
      it.printf(413, 168, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%s", id(travel_time_pwc).state.c_str());
      //Olli
      it.print(444, 140, id(status_font),TextAlign::BOTTOM_LEFT,"Olli");
      it.print(480, 140, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󱃁");
      it.printf(483, 168, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%s", id(travel_time_rewe).state.c_str());
      if(strcmp(id(pixel_olli).state.c_str(), "home") == 0) {
        it.print(444, 170, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰠦");
      } else {
        it.print(444, 170, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󱁍");
      }
      
      //power_price
      it.line(520, 108, 520, 170);
      it.print(522, 140, id(icon_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "󰚥");
      it.printf(550, 137, id(status_font), TextAlign::BOTTOM_LEFT, "%s €", id(power_price).state.c_str());