FPS, dynamisch bereik, UHD, tonemapping, upscaling … Ben je op zoek naar een nieuwe televisie, dan kom je allerlei technische termen en afkortingen tegen. Handig, dat jargon – als je tenminste weet wat het allemaal betekent. Hoog tijd dus om al die technische termen eens goed uit te leggen, zodat jij weet waar je naar moet kijken wanneer je een nieuwe televisie gaat kopen.

Bij ieder apparaat vind je de nodige specificaties die gaan over de functies van dat specifieke toestel. Dat geldt ook voor televisies: diverse termen worden op je afgevuurd, maar je ziet dan al snel de bomen door het bos niet meer. Tijd dus voor een lesje in televisie-technieken. We beginnen eerst met de meest eenvoudige.

Resolutie: De resolutie is waarschijnlijk een van de eerste onderdelen waar je naar kijkt bij de aanschaf van een televisie. Dit geeft namelijk aan uit hoeveel pixels een tv-scherm bestaat. Let wel, dit is iets anders dan de aanduiding inch. De resolutie geeft aan uit hoeveel horizontale en verticale pixels het beeld is opgebouwd. Vandaag de dag kennen we in principe drie gangbare resoluties:

● 1920 x 1080 = Full-HD
● 3840 x 2160 = 4K UHD
● 7680 x 4320 = 8K UHD

©Alessiom | Adobe Stock

Beeldverhouding: Kijken we naar de manier waarop een (tv-)scherm is vormgegeven, dan is deze doorgaans als een rechthoek gemaakt. Vroeger waren tv-schermen en monitoren min of meer vierkant en was de beeldverhouding 4:3. Koop je nu een televisie, dan is de (breed)beeldverhouding 16:9. Er bestaan ook andere breedbeeldverhoudingen, zoals 16:10 en 21:9, maar die komen alleen voor bij computermonitoren of in bioscopen.

Kijkhoek: De hoek waarin je je tv-scherm kunt bekijken zonder dat de beeldkwaliteit afneemt en moeilijk zichtbaar is. De kijkhoek wordt vaak bij de specificaties van een televisie getoond. Hoe groter de kijkhoek, des te schuiner vanaf het midden van het beeldscherm is het beeld goed te zien.

Verversingssnelheid: Hier mee wordt aangegeven hoeveel keer per seconde het scherm een nieuw beeld toont, uitgedrukt in Hertz (Hz). Bij televisies zien we in Europa voornamelijk 50Hz- en 100Hz-tv's, de Verenigde Staten gebruiken 60Hz en 120Hz. Je kunt stellen dat hoe hoger de verversingssnelheid, des te soepeler het bewegende beeld is. Maar, dat is ook afhankelijk van de bron. Bij schermen met een hogere verversingssnelheid moeten wat trucjes worden toegepast om het beeld zo soepel mogelijk weer te geven.

Frame rate (FPS: frames per seconde): Dit gaat over het aantal beelden per seconde dat aangeleverd wordt door de bron, vaak uitgedrukt in frames per seconde (FPS), maar soms ook in Hz. Je kunt een bron met een lagere FPS - bijvoorbeeld een Blu-ray-disc of dvd'tje - afspelen op een tv-scherm van 50, 60 of 100Hz, maar de tv past trucjes toe om het beeld alsnog soepel weer te geven.

Contrast: Ook bekend als contrastverhouding. De verhouding tussen de helderste en donkerste delen van een afbeelding.

Eigen contrast: Refereert naar het contrast van een LCD-paneel zonder bijkomende hulp van lokaal dimmen. Typisch gemeten op een zwart-wit schaakpatroon.

Motion Interpolation: Dit is een techniek waarbij de tv tussenliggende beelden berekent om een hogere frame rate te simuleren. Dit maakt het beeld vloeiender. Om bijvoorbeeld een film van 24fps om te zetten naar 120fps moet de tv tussen elke twee originele beelden 4 extra beelden berekenen.

Bewegingsscherpte: Hoe scherp een beeld is wordt niet alleen bepaald door de resolutie van het scherm. Ook de responsetijd van de pixels (zie ook het volgende blok) speelt een belangrijke rol. Schermen met een trage pixelresponsetijd kunnen vage of dubbele randen veroorzaken bij (snel) bewegende voorwerpen. Daardoor lijken bewegende beelden minder scherp. De bewegingsscherpte is beter bij pixels met een lage responsetijd.

Reactiesnelheid: Ook wel pixelresponsetijd genoemd. Een pixel op je televisie heeft tijd nodig om van de ene kleurtint naar de andere om te schakelen. Dat gaat weliswaar razendsnel bij de meeste televisies, maar hoe lager de pixelresponsetijd is, des te beter is de bewegingsscherpte.

©Борис Бондарчук

Als de reactietijd van pixels te langzaam is, krijg je een wazig effect op plekken waar het beeld snel verandert.

Judder: Dit gebeurt meestal wanneer de beeldsnelheid van een video niet overeenkomt met de verversingssnelheid van de tv. Elke film of video wordt gemaakt en afgespeeld met een bepaalde snelheid, bijvoorbeeld 24 beelden per seconde. Als je tv een andere verversingssnelheid heeft, zoals 60 Hz, moet hij deze beelden aanpassen om ze goed weer te geven. Soms gaat dat niet helemaal soepel, en dan krijg je judder.

Hieronder zie je een voorbeeld van judder: de camera draait, maar het beeld schokt.

Input-lag: Dit is het verschil - voor televisies gemeten in milliseconden - tussen het aanleveren van het beeld aan een televisie en het daadwerkelijk verschijnen van dat beeld op de televisie. Input-lag kan bijvoorbeeld voorkomen bij gaming, maar ook bij tv-decoders. Als het beeld niet snel genoeg door de televisie wordt verwerkt, dan krijg je input-lag. Vooral voor gamers is het van belang dat de input-lag van een televisie zo laag mogelijk is.

Upscaling: Het omzetten van een beeld met lage resolutie (bijvoorbeeld 720x576 van een dvd) naar de hogere resolutie van het tv-scherm (bijvoorbeeld 3.840x2.160). Het beeld wordt hierbij niet zomaar 'opgeblazen', maar de tv (of blu-ray-speler, die kunnen ook upscalen) gebruikt algoritmes om de ontbrekende pixels te 'raden' of te berekenen, zodat het beeld het gehele scherm vult. Het ziet er dan iets scherper uit dan wanneer het beeld zou worden opgeblazen.

Interlaced video: Video waarbij elk beeld alternerend alleen de even of de oneven lijnen bevat. Het ombouwen van de beeldlijnen gaat dus om en om. Meestal genoteerd als de verticale resolutie gevolgd door de letter i. Digitale tv wordt bijvoorbeeld vaak uitgezonden in 1.080i.

Progressive video: Bij progressieve video wordt iedere rij met pixels tegelijkertijd opgebouwd. Dit zorgt in de praktijk voor een soepeler beeld. Video die in 1080p wordt gemaakt vind je terug op Blu-ray-discs en bij de meeste streamingdiensten. Moderne televisies kunnen zowel 1080p- als 1080i-videocontent aan.

Deinterlacen: Het omzetten van interlaced video naar progressive video. Wanneer dit op een foute manier gebeurt, kunnen er beeldartefacten ontstaan zoals kam-effecten. Schuine lijnen zijn dan niet mooi scherp, maar hebben een gekamde rand.

In deze Engelstalige video wordt uitgelegd wat deinterlacen is.

DVB-T/S/C: Digital Video Broadcast, DVB, is de standaard voor digitale televisie. DVB-T (Terrestrial) ontvang je met behulp van een antenne (bijvoorbeeld Digitenne), DVB-C (Cable) ontvang je via kabeldistributie (zoals Ziggo) en DVB-S (Satellite) ontvang je met een satellietschotel, bijvoorbeeld Canal Digital. Wanneer je televisie kijkt via je glasvezel- of adsl-provider, dan wordt dit IPTV genoemd. Smart-tv's kunnen normaal gesproken alleen overweg met een direct op de tv aangesloten DVB-T,- DVB-S- of DVT-C-signaal. Voor het bekijken van IPTV is altijd een apart kastje nodig, zoals een KPN+-box.

TV's kunnen niet uit zichzelf overweg met het IPTV-protocol als het via glasvezel wordt verstuurd: dan heb je een apart kastje nodig.

Backlight: Pixels in een beeldscherm geven vanuit zichzelf geen licht. Het licht komt in deze gevallen door een zogeheten backlight of achtergrondverlichting, die de pixels van een lcd-scherm van achteren verlicht. Er zijn op dit moment drie typen backlight: Edge-Lit, Full Array en Direct-Lit.

Edge-Lit: Bij Edge-Lit-verlichting zijn de led-lampjes langs de randen van het tv-scherm geplaatst. Het licht van deze lampjes wordt via de achterkant het scherm in geleid. Dit is een relatief goedkope manier van verlichting, maar het nadeel is dat het contrast tussen lichte en donkere delen minder groot is. Ook is de kijkhoek beperkter dan bij andere technieken.

Full Array: Bij Full Array zitten de led-lampjes verspreid over het hele oppervlak achter het scherm, in plaats van alleen langs de randen. Hierdoor kan de helderheid veel plaatslijker geregeld worden. Dit geeft een beter contrast, diepere zwarttinten en brede kijkhoeken. Full Array is de beste techniek, maar ook de duurste.

Direct-Lit: Bij Direct-Lit-verlichting zitten de leds ook over de hele achterkant verspreid, net als bij Full Array. Het verschil is dat het bij Direct-Lit grotere TL-lichten zijn in plaats van kleine led-lampjes. De voordelen ten opzichte van Edge-Lit zijn een beter contrast en bredere kijkhoeken.

©YouTube / LG

Eem voorbeeld waarin het verschil tussen Full Array en Edge-Lit wordt verduidelijkt. Links: Full Array en rechts Edge-Lit.

Lokaal dimmen: Omdat lcd-tv’s niet zo goed zwart kunnen reproduceren en dus maar een beperkt contrast hebben, wordt de achtergrondverlichting soms onderverdeeld in zones. Die zones kunnen dan, onafhankelijk van elkaar, meer of minder of zelfs geen licht geven. De tv kan de achtergrondverlichting dus lokaal op het scherm zelf dimmen. Lokaal dimmen kan het contrast aanzienlijk verbeteren.

LCD: De afkorting staat voor Liquid Crystal Display. LCD-schermen bestaan uit vloeibare kristallen die tussen twee lagen glas of doorzichtig materiaal zijn geplaatst. Deze kristallen hebben de unieke eigenschap dat ze hun oriëntatie kunnen veranderen in reactie op elektrische stromen. Door die stromen aan te passen wordt meer of minder licht van de achtergrondverlichting doorgelaten.

IPS-paneel: In de wereld van panelen voor tv's - het deel dat uit de pixels bestaat - kunnen we onderscheid maken tussen twee soorten: IPS en VA. IPS staat voor In-Plane Switching. Dit verwijst naar de manier waarop de vloeibare kristallen in het paneel zijn gerangschikt. In een IPS-paneel zijn de kristallen parallel aan het paneel gerangschikt en draaien ze in hun eigen vlak (vandaar "in-plane") om licht door te laten. Een IPS-paneel heeft een grotere kijkhoek, maar vaak een minder goed contrast.

VA-paneel: In een VA-paneel zijn de vloeibare kristallen verticaal uitgelijnd als ze in de 'uit'-positie staan. Gaat er stroom doorheen, dan draaien de kristallen en laten ze licht door. VA-panelen hebben ten opzichte van IPS-panelen een hoger contrast, waardoor ze dieper zwart kunnen weergeven. De kijkhoek van een VP-paneel is echter weer kleiner. Op de meeste televisies van nu worden VA-panelen toegepast, maar dat is veelal afhankelijk van het merk.

QLED: Staat voor Quantum Dot LED en is een technologie die quantum dots en leds gebruikt om kleur en helderheid te verbeteren. QLED-tv’s zijn LCD-tv’s, met een QLED-achtergrondverlichting.

OLED: Staat voor Organic Light-Emitting Diode. Dit is een schermtechnologie zonder achtergrondverlichting. Elke pixel is een kleine lichtbron die individueel aan- of uitgezet kan worden. Hierdoor kan op een OLED-scherm perfect zwart worden weergegeven.

Dynamisch bereik: Het maximale contrast dat een scherm met behulp van lokaal dimmen kan, bereiken. Ook: het maximale contrast dat binnen een video bereikt wordt.

HDR: High Dynamic Range. Een nieuwe beeldtechniek die betere schaduwnuances, hogere piekhelderheid (en dus meer contrast en hoger dynamisch bereik) en meer kleurtinten toelaat voor een meer realistisch beeld.

HDR10: Dit is een standaard voor het opslaan, tonen en definiëren van HDR-beelden. Op vrijwel alle tv's wordt HDR10 ondersteund. Veel streamingdiensten bieden HDR10-content aan; die informatie vind je terug bij de algemene informatie van de film of serie die je bekijkt bij je streamingdienst. Een nieuwere, verbeterde versie van HDR10 is HDR10+.

HDR10+: Een standaard voor het opslaan en tonen van HDR-beelden. Dit is een uitbreiding van HDR10 met informatie die door de tv gebruikt wordt om tonemapping van scène tot scène te verbeteren.

Dolby Vision: Een standaard voor het opslaan en tonen van HDR-beelden. Dolby Vision verschilt van HDR10 doordat het signaal meer informatie bevat die door de tv gebruikt wordt om tonemapping van scène tot scène te verbeteren. Voor het weergeven van Dolby Vision-content is een tv vereist die deze standaard ondersteunt.

SDR: Standard Dynamic Range: een term die verwijst naar alles dat geen HDR is, vooral om het onderscheid te maken tussen HDR-beelden en gewone beelden.

HLG: Dit staat voor Hybrid Log Gamma en is eveneens een standaard voor het opslaan en tonen van HDR-beelden en wordt vooral gebruikt voor live-televisie. Het voordeel van HLG is dat een enkel signaal zowel getoond kan worden op tv’s die HLG ondersteunen als op oudere tv’s zonder HLG-ondersteuning. Oudere tv’s tonen dan een klassiek SDR-beeld.

Tonemapping: De techniek waarbij de tv het dynamisch bereik van het binnenkomend videosignaal omzet naar zijn eigen dynamisch bereik. Een HDR-video-beeld dat bijvoorbeeld een piek van 1.200 nits helderheid haalt, kan niet zomaar getoond worden op een tv die maximaal 700 nits kan tonen. De tv moet het beeld tonemappen zodat de helderste tinten allemaal binnen zijn eigen bereik vallen, zonder details te verliezen.

Dynamische tonemapping: Wanneer de tv in staat is om de tonemapping aan te passen van beeld tot beeld of scène tot scène spreken we van dynamische tonemapping.

Clipping: Wanneer subtiele witnuances getoond worden als egaal wit of zwartnuances als egaal zwart, spreken we van clipping.

Piekhelderheid: Dit is de maximale helderheid (uitgedrukt in nits of cd/m²) dat een scherm kan produceren, vaak gemeten op een 10% venster (een wit vlak dat 10% van het schermoppervlak bedraagt op een zwarte achtergrond).

Kleurbereik: Het bereik van kleuren dat een tv kan weergeven, uitgedrukt als een percentage van een standaard met een gedefinieerd bereik. Bijvoorbeeld, 71% Rec.2020.

Rec.709, P3, Rec.2020: Dit zijn standaarden of aanbevelingen voor beeldweergave die (onder andere) een bepaald absoluut kleurbereik definiëren. Rec.709 is wat we al lange tijd gebruiken voor alle SDR-beelden. P3 en Rec.2020 zijn recentere standaarden met een ruimer kleurbereik, typisch gebruikt voor HDR.

Gamma (of gammafunctie): Verwijst voor SDR-signalen naar de functie die het binnenkomend videosignaal omzet naar lichtoutput van het scherm. Dit is een exponentiele functie: de exponent is gamma. Lagere gammawaardes maken donkere en middentinten helderder, hogere gammawaardes maken ze donkerder. Typische waardes liggen tussen 2,2 en 2,4.

EOTF: Electro-Optical Transfer Function: De functie die bepaalt hoe we het binnenkomend videosignaal omzetten naar lichtoutput van het scherm. De term EOTF wordt vooral gebruikt binnen de context van HDR. Ook SDR-beelden hebben een EOTF, die kennen we beter onder de term gammafunctie. Binnen HDR verwijst de term EOTF bijna altijd naar PQ EOTF (Perceptual Quantizer EOTF), de gestandardiseerde EOTF voor HDR10, HDR10+ en Dolby Vision.

Kleurtemperatuur: Een karakteristiek van licht in termen van warmte of koelte. Uitgedrukt in K (Kelvin). Lage kleurtemperaturen (minder dan 6500K) hebben een lichtrode/oranje tint, daarom noemen we ze warm. Hoge kleurtemperaturen (meer dan 6500K) hebben een blauwe tint, daarom noemen we ze koel. Voor tv is de standaard D65, wit daglicht, wat overeenkomt met ongeveer 6500K.

Grijsschaal: Een testpatroon dat van zwart naar wit loopt in, 10 of 20 stappen of in een continue gradiënt. Op dit patroon is het gemakkelijk te zien of de kleurtemperatuur correct is. Maar nog belangrijker is dat de kleurtemperatuur consistent is over het hele verloop. Kleine kleurtemperatuurverschillen tussen verschillende grijswaardes zijn erg funest voor een correcte beeldweergave.

dE of deltaE: Dit is een technische eenheid die de fout weergeeft van een gemeten kleur of grijswaarde ten opzichte van de referentie. DeltaE-waardes van kleiner dan 3 worden beschouwd als niet zichtbaar, maar voor de beste resultaten wordt gemikt op een deltaE van 1 of minder.

Kalibreren: Het bijsturen van primaire kleuren, grijsschaal en EOTF (of gamma) zodat het zo goed mogelijk overeenkomt met de relevante standaard. Een gekalibreerd scherm geeft de beelden weer zoals de maker het effectief voor ogen had.

Blokruis:  Wanneer video’s te sterk gecomprimeerd worden is het mogelijk dat je vierkante blokvorming ziet in het beeld. Dit wordt blokruis of mpeg-ruis genoemd (naar de MPEG-compressietechniek).

DTS:X, Dolby Atmos: Twee geluidstechnologieën die in een driedimensionale ruimte presenteren. Geluid kan dan ook van boven je komen. Deze technieken gebruiken ook object-gebaseerde audio, waarbij het audiosignaal verbonden is aan een object dat door de ruimte beweegt. Je audio-installatie vertaalt dit dan naar het aantal luidsprekers waarover je het geluid afspeelt.

Lees ook: De ideale soundbar voor jouw tv

Houd je van knutselen én automatiseer je alles in en om je huis met Home Assistant? Kijk dan zeker eens naar ESPHome. Je kunt eindeloos variëren met componenten. Dankzij de koppeling met Home Assistant bouw je gemakkelijk en voor weinig geld een lichtschakelaar of sensor, om maar wat te noemen. De LVGL-bibliotheek zorgt ervoor dat je nu ook eenvoudig met een touchscreen en zelfbedachte gebruikersinterface kunt werken. We laten zien hoe dat werkt met tips voor passende projecten.

ESPHome maakt het heel makkelijk om apparaten te maken voor een slim huis, zoals je eigen sensors. Zo bouwden we eerder al eens een luchtkwaliteitsmonitor, een infraroodzender/ontvanger en een controller met drukknoppen en leds, waarmee je apparaten kunt bedienen en de status aflezen. Hoe je dat doet, lees je in dit artikel: Zo maak je met ESPHome apparaten geschikt voor je smarthome.

De basis voor ESPHome is een kleine, voordelige en zuinige microcontroller, meestal de ESP32. ESPHome ondersteunt enorm veel componenten en biedt daardoor haast onbegrensde mogelijkheden. We helpen je kort op weg met ESPHome, maar gaan ook meteen een stapje verder met de toevoeging van een touchscreen en de LVGL-bibliotheek. Daar kun je sinds augustus 2024 officieel gebruik van maken binnen ESPHome.

Met LVGL kun je aan de hand van widgets een grafische gebruikersinterface opbouwen en weergeven (zie kader ‘Grafische interfaces met widgets’). Soms kom je de term HMI (Human Machine Interface) tegen, waarmee een grafische gebruikersinterface voor het bedienen van apparatuur wordt bedoeld.

De kracht van ESPHome is dat je niet alleen lokaal aangesloten apparaten bedienbaar kunt maken, bijvoorbeeld via een relais, maar ook alle apparaten die je binnen Home Assistant gebruikt.

1 Wat gaan we doen?

Met ESPHome kun je relatief eenvoudig apparaatjes voor je slimme huis maken. Een voordeel ten opzichte van bijvoorbeeld Arduino en MicroPython is dat je niet hoeft te programmeren. Je hoeft alleen een configuratiebestand te maken waarin je de gebruikte microcontroller, verbindingsgegevens voor je wifi-netwerk en alle aangesloten componenten aanduidt. Hierna wordt firmware gemaakt en weggeschreven op je microcontroller. Alleen die eerste keer is dit soms wat lastig. Heb je het eenmaal werkend? Alle keren erna kun je heel eenvoudig de configuratie aanpassen en over-the-air (OTA) naar de microcontroller sturen.

In dit artikel gaan we met LVGL werken. Hiermee kun je binnen ESPHome grafische interfaces maken via widgets. Voor veel projecten zul je daarom niet eens componenten hoeven aan te sluiten, maar heb je genoeg aan een touchscreen. Denk bijvoorbeeld aan een lichtknop en helderheidsregeling voor een slimme lamp in Home Assistant, zoals we in dit artikel demonstreren. Je kunt natuurlijk ook geavanceerdere gebruikersinterfaces maken voor vrijwel elk apparaat in Home Assistant.

©pozitivo - stock.adobe.com

Je kunt bijvoorbeeld zelf een gebruikersinterface voor je slimme lampen bouwen, zodat je ze eenvoudig kunt bedienen.

2 Wat heb je nodig?

Wat hardware betreft, is het vrij eenvoudig. De ESP32-chip heeft snel de voorkeur boven de verouderde ESP8266-versie, zeker als je met een touchscreen gaat werken. De Raspberry Pi Pico W (zie gelijknamig kader) is ook een optie, maar die wordt nog niet volledig ondersteund binnen ESPHome.

Makkelijk om mee te starten is een eenvoudig ontwikkelbordje rondom de ESP32 dat je voor ongeveer 5 euro kunt aanschaffen. Het is wel fijn als je hier goede documentatie bij hebt, zodat je op zijn minst weet waar alle aansluitingen zitten.

Er zijn diverse varianten van de ESP32-module. Bekende opties zijn de ESP-WROOM-32E, ESP32-C3 en ESP32-S3. De ESP32-C3 wordt vaak in extra compacte bordjes gebruikt, die je onder de naam ‘super mini’ tegenkomt – handig als je niet veel aansluitingen nodig hebt of niet veel ruimte hebt.

De ESP32-S3 is een fijne optie vanwege de beschikbaarheid van PSRAM (Pseudo Static RAM), een voordelig type werkgeheugen dat onder meer nuttig is bij grafische toepassingen. Staat een touchscreen centraal in jouw project en wil je snel van start, overweeg dan een model met ingebouwde ESP32-chip (zie volgende paragraaf).

De ESP32-module is in verschillende uitvoeringen verkrijgbaar.

3 Touchscreen

Als je een touchscreen gaat gebruiken in je ESPHome-project, dan kun je eventueel een los exemplaar op de microcontroller aansluiten en configureren. Maar je kunt ook een touchscreen met ingebouwde ESP32 kiezen. Dat is vaak veel handiger en goedkoper. Je hoeft niet te solderen en kunt direct een gebruikersinterface bouwen in YAML-code. Het scheelt ook wat tijd. Bovendien zijn er zelfs modellen compleet met behuizing.

Kies een scherm dat door ESPHome wordt ondersteund. De website van ESPHome geeft goede suggesties. Je kunt ook afgaan op ervaringen van anderen. Het kan dan een iets grotere uitdaging zijn om de juiste configuratie voor je display in ESPHome te vinden. Je zult daarbij waarschijnlijk wel even moeten experimenteren, niet alleen bij het instellen van je display, maar ook bijvoorbeeld voor het touchgedeelte. Zelfs bij het vrij gangbare touchscreen dat we in dit artikel gebruiken, was dat een beetje prutsen.

Kies een touchscreen dat door ESPHome wordt ondersteund.

4 Scherm met ESP32

Voor dit artikel hebben we een eenvoudige ESP32-2432S028 gebruikt, met een resistief touchscreen van 2,8 inch met 240 × 320 pixels. Dit model wordt ook wel de ‘Cheap Yellow Display’ genoemd, wat vooral met de gele printplaat te maken heeft.

Er zijn meerdere varianten. Zo wordt in de schermpjes vaak de ILI9341-chip als aansturing gebruikt, maar soms ook de ILI9342, zoals in ons exemplaar. Dat vergt dan een heel kleine, maar noodzakelijke aanpassing in je configuratie.

Je kunt het scherm flexibel inzetten voor je IoT-projecten. Zoek je een wat groter touchscreen, dan kun je bijvoorbeeld de CrowPanel van Elecrow overwegen. Die is er in een versie van 5 inch (ca. 32 euro) en 7 inch (ca. 42 euro), inclusief acrylbehuizing en verzending via de fabrikant. Beide versies hebben een touchscreen met hoge resolutie van 800 × 480 pixels en zijn voorzien van de modernere ESP32-S3-chip. Het touchscreen is capacitief, wat zeker voor kleinere bedieningselementen fijner werkt dan het resistieve touchscreen in ons goedkope alternatief.

Tegenwoordig bestaan er ook ronde touchscreens. Een leuke optie (zij het met beperkte schermruimte) is de ESP32-2424S012 met een ESP32-C3-microcontroller, een rond kleuren-touchscreen van 1,28 inch en in een witte of zwarte behuizing. Makerfabs heeft een vergelijk schermpje zonder behuizing. De LilyGo T-RGB heeft een wat groter 2,1inch-scherm (zonder behuizing), maar is ruim twee keer zo duur.

De ESP32-2432S028 is een voordelig scherm (onder), een wat duurder alternatief is het capacitieve 5inch-aanraakscherm met ESP32 van Elecrow (boven).

5 Add-ons voor ESPHome

Hoewel je bijvoorbeeld een pc met Python kunt gebruiken voor het bewerken van je configuratiebestanden en het flashen van de microcontroller met de software voor ESPHome, is het meestal veel makkelijker om de add-on voor ESPHome binnen Home Assistant te gebruiken. Dat geeft ook een ander groot voordeel: je kunt de configuratie voor alle apparaten met ESPHome binnen Home Assistant beheren. Je zult zeker in de testfase veel wijzigingen aan de configuratie moeten maken.

Via de add-on voor ESPHome voeg je eenvoudig microcontrollers toe.

6 Microcontroller toevoegen

We gaan nu een verse microcontroller toevoegen. Je kunt eventueel ESPHome Web gebruiken om de microcontroller voor te bereiden voor gebruik met ESPHome, maar wij geven zoals gezegd de voorkeur aan de ESPHome-add-on, die je binnen Home Assistant kunt openen.

Je kunt voor deze methode de microcontroller gewoon via usb aansluiten op je eigen pc, maar dit vereist wel dat je Home Assistant opent via een beveiligde https-verbinding. Lukt dat niet? Als alternatief kun je de microcontroller ook via usb aansluiten op het systeem met Home Assistant zelf, voordat je verder gaat in ESPHome.

Het dashboard van ESPHome toont alle toegevoegde apparaten.

Ook leuk: Werk met wat je hebt: creëer je eigen alarmsysteem met Home Assistant

7 Configuratie

Klik binnen ESPHome op New device om een nieuwe microcontroller te initialiseren. Vul bij Name een naam in voor het apparaat. Bij Network name vul je de naam (SSID) in van het wifi-netwerk waarmee de microcontroller moet verbinden en bij Password het bijbehorende wachtwoord. Klik dan op Next.

In de volgende stap zal ESPHome een configuratiebestand maken, firmware bouwen en de microcontroller flashen. Klik daarvoor dus eerst op Connect. Als het goed is, kun je nu de com-poort selecteren waarmee de microcontroller is verbonden. Zie je geen com-poort, dan zul je eerst drivers moeten installeren. De instructies krijg je als je het venster sluit zonder een com-poort te selecteren. Als de verbinding is gelukt, zal de installatie verdergaan. Lukt het niet? Dan kun je kiezen voor Skip this step gevolgd door een handmatige configuratie.

Vul een naam in en de details voor het wifi-netwerk.

8 Touchscreen met ESP32

We gebruiken in dit artikel zoals gezegd de ESP32-2432S028 als voorbeeld. Dit is een touchscreen met ingebouwde ESP32-chip. Dit apparaatje kun je direct toevoegen aan ESPHome: precies zoals in paragraaf 7 staat omschreven, al moesten we in dit geval na het aanwijzen van de com-poort wel de boot-knop even indrukken.

Overigens bevat het apparaat meestal een voorgeprogrammeerde demo met een gebruikersinterface op basis van LVGL. Die zie je als je hem zo uit de doos op een voeding aansluit. Je kunt daarmee meteen de werking controleren. Je zult bij een model met resistief aanraakscherm overigens iets harder moeten drukken dan je misschien gewend bent.

We gebruiken dit voordelige 2,8inch-aanraakscherm, dat ook wel ‘Cheap Yellow Display’ wordt genoemd.

9 Schermconfiguratie

Na het toevoegen van je touchscreen heb je direct een basisconfiguratie voor ESPHome. Via Edit kun je deze configuratie aanpassen. Zowel voor het aansturen van het display als de registratie van het aanraken wordt SPI (Serial Peripheral Interface) gebruikt. Voor onze ESP32-2432S028 is dit de configuratie, rekening houdend met de gebruikte interne GPIO-pinnen:

We voegen nu eerst de configuratie van het display toe en in paragraaf 11 het touchgedeelte. Voor het display is de configuratie als volgt:

Merk op dat er ook een (oudere) variant van dit touchscreen is met de ILI9341. In dat geval gebruik je model: ILI9341 en invert_colors: false. Na het maken van de aanpassingen kies je Install. Je kunt nu kiezen hoe je de firmware wilt overbrengen. Meestal kies je Wirelessly voor over-the-air-updates. Het apparaat hoeft daarbij niet meer met jouw pc te zijn verbonden.

Binnen ESPHome kun je eenvoudig de configuratie bewerken.

10 LVGL-bibliotheek

Binnen ESPHome kon je voorheen met displays werken door binnen de component display met lambda bijvoorbeeld teksten met een bepaald lettertype naar je scherm te sturen. Als je LVGL gaat gebruiken, gebruik je geen lambda meer, maar alleen LVGL en widgets. Als eerste voegen we de LVGL-bibliotheek toe aan de YAML-code:

De optie buffer_size is ons geval noodzakelijk, vanwege de afwezigheid van PSRAM. In paragraaf 13 voegen we ook nog widgets toe. Omdat we dat hier nog niet hebben gedaan, zie je na het flashen als het goed is een demo met een knop, checkbox, cirkel met tekst en schuifbalk.

11 Configuratie touchscreen

Bediening via het scherm is nog niet mogelijk. Daarvoor moeten we het touchscreen toevoegen aan de configuratie van ESPHome:

Bewaar de aanpassingen en installeer de nieuwe firmware. Controleer of je de demo goed kunt bedienen. De regels onder on_touch zorgen dat in de logs de geregistreerde coördinaten worden getoond. Er kunnen aanpassingen nodig zijn in de regels onder calibration en transform.

12 Backlight

Het display is voorzien van een achtergrondverlichting (backlight) via pin 21. We definiëren deze output als volgt:

Daarna configureren we de achtergrondverlichting, waarbij we verwijzen naar de hierboven gedefinieerde output.

Na het flashen zal de backlight standaard aanstaan. Eventueel kun je deze vanuit Home Assistant aan- en uitzetten en de helderheid ervan regelen, bijvoorbeeld op basis van afwezigheid. Je kunt ook een script maken om de helderheid bij inactiviteit terug te brengen. Daarvoor verwijzen we je naar het uitgewerkte voorbeeld op GitHub (zie kader ‘Code downloaden’).

Binnen Home Assistant kun je eventueel ook de backlight aan- en uitzetten.

13 Widgets toevoegen

Onder de regel lvgl kun je nu de gewenste LVGL-componenten toevoegen aan je YAML-configuratie. Denk aan bijvoorbeeld knoppen, schuifregelaars, grafieken of labels. In dit voorbeeld voegen we aan de bovenkant alleen twee widgets toe voor een dimbare led, te weten een schakelaar (button) en schuifregelaar (slider).

De meeste opties dienen voor het positioneren van de widget. We geven bijvoorbeeld de breedte (width) en hoogte (height) aan, halen de widgets iets van de rand of met x en y, en regelen de uitlijning met align. Het gedeelte bij on_click zorgt dat de bewuste lamp in Home Assistant wordt omgeschakeld bij het klikken op de button. Voor de slider doen we hetzelfde onder on_release. Die acties zijn overigens om veiligheidsredenen niet direct mogelijk. In paragraaf 16 leggen we uit hoe je dit kunt toestaan.

We voegen in dit voorbeeld alleen twee eenvoudige widgets toe.

14 Interactie met Home Assistant

De entiteit voor de dimbare lamp heeft in Home Assistant de naam light.wledkantoor. De waardes zijn nodig om de widgets de juiste status te kunnen geven. Daarom voegen we hieronder een binary_sensor toe voor de status (aan of uit) en een sensor voor het helderheidsniveau. We werken vervolgens bij on_state en on_value de widgets bij als de status verandert in Home Assistant. Bij id vul je uiteraard de id van de betreffende widget in.

Gebruik de logfunctie om te zien of bijvoorbeeld een status verandert.

15 Toevoegen aan Home Assistant

De add-on voor ESPHome hebben we gebruikt om de microcontroller van firmware te voorzien. Maar je zult het apparaat hierna nog wel moeten toevoegen aan Home Assistant. Dat is heel eenvoudig: het wordt automatisch gevonden. In Home Assistant zie je via Instellingen / Apparaten en diensten het bewuste apparaat direct terug op het tabblad Integraties. Klik op de knop Toevoegen om het aan Home Assistant toe te voegen.

Het apparaat met ESPHome moet je nog toevoegen aan Home Assistant.

16 Acties toestaan

Als je het touchscreen bedient, zal Home Assistant een melding geven dat het ESPHome-apparaat heeft geprobeerd een actie in Home Assistant uit te voeren. Standaard is dit om veiligheidsredenen niet toegestaan, maar dit is eenvoudig op te lossen.

Ga naar Instellingen / Apparaten en klik dan onder het kopje Geconfigureerd op ESPhome. Achter het bewuste apparaat klik je vervolgens op Configureren. Zet een vinkje bij Toestaan dat het apparaat Home Assistant-acties uitvoert. Klik op Verzenden. Hierna zijn alle acties zoals het omschakelen van de lamp en regelen van de helderheid wel toegestaan.

Zorg dat het apparaat acties in Home Assistant mag uitvoeren.

Met slimme stekkers verander je je huis eenvoudig in een smart home: steek ze in een gewoon stopcontact, sluit er lampen of je televisietoestel op aan en regel via een app of met je stem bijvoorbeeld dat ze automatisch worden uitgeschakeld. Zo voorkom je onnodig stroomverbruik doordat apparaten niet meer op stand-by blijven staan. Maar slimme stekkers gebruiken zélf ook stroom. Welke zijn zuinig genoeg om écht geld te besparen?

Ook lezen: Stroomvreters: deze apparaten in huis verbruiken meer energie dan je denkt

Slimme stekker of slim stopcontact?

De termen slimme stekker en slim stopcontact worden door elkaar gebruikt. Dat is een beetje verwarrend, maar wel begrijpelijk: het is een apparaat met aan de ene kant een stekker (voor je 'domme' stopcontact) en aan de andere kant een slim stopcontact. In dit artikel hanteren we de benaming slimme stekker.

Zo bespaart een slimme stekker stroom

Een slimme stekker helpt je stroom besparen door apparaten automatisch uit te schakelen, bijvoorbeeld 's nachts. Zo verbruikt je televisie geen stroom meer in de stand-bymodus. Je kunt instellen dat alle apparatuur op vaste tijden uitschakelt, bijvoorbeeld zodra je gaat slapen. Je kunt ook met één druk op de knop alle lampen en andere apparaten uitschakelen, zodat je niets vergeet. Slimme stekkers uit een hogere prijsklasse bieden bovendien inzicht in je stroomverbruik. Daardoor kun je gerichter energie besparen.

©Proxima Studio - stock.adobe.com

Verbruik van een slimme stekker

Tegenover de besparing staat het eigen stroomverbruik van slimme stekkers. Dat begint bij zo'n 0,3 watt en loopt op tot 2 watt. Niet veel, maar ze staan wel 24 uur per dag en 365 dagen per jaar aan. De zuinigste modellen verbruiken daardoor op jaarbasis 2,6 kWh (0,3 watt × 24 uur × 365 dagen ÷ 1000). Bij een stroomprijs van 0,30 euro per kWh komt dat neer op 0,79 euro per jaar. Een slimme stekker die 2 watt verbruikt kost op jaarbasis 5,26 euro. In een slim huis gebruik je al snel 10 slimme stekkers, waardoor je op jaarbasis aardig wat geld kunt besparen door de zuinigste modellen uit te kiezen.

Denk aan de compatibiliteit

Alleen letten op het stroomverbruik van een slimme stekker is niet genoeg. Het is minstens zo belangrijk dat de stekker goed samenwerkt met jouw slimme netwerk. De meeste modellen werken met Google Home en Amazon Alexa, terwijl Apple HomeKit selectiever is. Check daarom altijd de productbeschrijving om zeker te weten dat de slimme stekker bij jou thuis werkt.

Stroomverbruik en verbindingstype

Waar komt het grote verschil in stroomverbruik tussen slimme stekkers vandaan? Dat heeft alles te maken met de verbinding met je thuisnetwerk. De meeste stekkers gebruiken wifi om bereikbaar te blijven, zodat jij ze op afstand kunt bedienen. Maar wifi verbruikt relatief veel energie – het signaal is eigenlijk krachtiger dan nodig is voor dit soort toepassingen.

Een zuiniger alternatief is een hub die het wifisignaal omzet naar een lichter protocol, zoals Zigbee of Z-Wave. Die vormen een soort schakel tussen je netwerk en de slimme stekkers. Het grote voordeel: dit soort verbindingen verbruiken vaak minder dan 0,5 watt.

©Proxima Studio - stock.adobe.com

Zigbee en Z-Wave

De zuinige protocollen die gebruikt worden zijn Zigbee en Z-Wave en die werken allebei prima. Maar ze zijn niet verenigbaar met elkaar. Je zult dus één systeem moeten kiezen. Daarnaast heb je een centrale hub nodig om alles aan elkaar te koppelen. Dat is een kleine investering die zich, door de lagere stroomkosten, snel terugverdient.

Verbruik van hubs voor Zigbee en Z-Wave

Voor een compleet beeld moeten we ook kijken naar het stroomverbruik van een Zigbee- of Z-Wave-hub. Zigbee-hubs verbruiken doorgaans tussen de 0,5 en 3 watt. Sluit je meerdere slimme stekkers of andere apparaten aan, dan verdien je dat al snel terug ten opzichte van wifi. Z-Wave-hubs verbruiken wat meer, meestal tussen de 2 en 10 watt.

Ook qua veelzijdigheid zijn er verschillen. De Philips Hue Bridge (Zigbee) is bijvoorbeeld erg zuinig, met een verbruik tussen de 0,5 en 1 watt. Maar deze werkt uitsluitend met Philips Hue-apparaten.

Een slimme start is het halve werk

Zoals je ziet, zijn er heel wat factoren om rekening mee te houden. Breng daarom vooraf in kaart wat je nu nodig hebt én wat je in de toekomst verwacht te gebruiken. Zo voorkom je onnodige kosten en bespaar je op de lange termijn, vooral als je ook let op het energieverbruik per apparaat.

Nog meer energie besparen? ⤵️