Wil je je computer uitbreiden met zelfgemaakte hardware zoals extra waarschuwingsledjes of sensoren, dan kan dat eenvoudig met een microcontroller. Die sluit je via usb aan, waarna je de software op je computer met de microcontroller laat communiceren om de leds in en uit te schakelen of de sensordata uit te lezen. In dit artikel tonen we je hoe dat gaat en bouwen we een webinterface voor de seriële communicatie.

Op microcontrollerbordjes zoals een Arduino, Raspberry Pi Pico of ESP32 kun je allerlei leds, knoppen en sensoren aansluiten. Veel van die bordjes hebben een ingebouwde wifi-chip, waardoor je ze op afstand kunt aansturen. Maar soms is wifi niet mogelijk, te lastig of gewoon helemaal niet nodig.

Gelukkig zijn de meeste microcontrollerbordjes uitgerust met een usb-aansluiting en die kunnen we ook gebruiken om vanaf je computer opdrachten naar de microcontroller te sturen of informatie zoals sensordata terug te krijgen.

01 USB CDC

Voor de communicatie tussen microcontroller en computer gebruiken we een seriële interface via USB CDC. Onder Windows is het apparaat dan zichtbaar als een COM-poort, onder Linux als een apparaat zoals /dev/ttyACM0 en onder macOS /dev/cu.usbmodem<ennogiets>. Software op je computer kan dan met de microcontroller communiceren via deze COM-poort of het juiste apparaatbestand.

In de microcontroller moeten we dus een seriële verbinding via USB CDC opzetten. In dit artikel doen we dat met CircuitPython, dat honderden microcontrollerbordjes ondersteunt. Kies wel een bordje met ondersteuning voor USB CDC.

Wij hebben dit met succes getest met de Raspberry Pi Pico (W), Arduino Nano RP2040 Connect, Seeed Studio XIAO SAMD21 en Seeed Studio XIAO nRF52840. In de rest van dit artikel gaan we uit van een Raspberry Pi Pico. Voor de andere bordjes moet je de CircuitPython-code mogelijk lichtjes aanpassen of de firmware op een andere manier installeren.

02 CircuitPython installeren

Download de CircuitPython-firmware voor de Raspberry Pi Pico. Op het moment van schrijven was dat versie 8.2.2. Er is een Nederlandse versie beschikbaar, maar de taal maakt niet zoveel uit. Je ziet dat op de downloadpagina in de lijst met ingebouwde modules usb_cdc staat. Dat bevestigt dat we op dit bordje USB CDC kunnen gebruiken.

Het gedownloade firmwarebestand heeft de extensie .uf2. Houd op de Raspberry Pi Pico de witte knop BOOTSEL ingedrukt, sluit het bordje via een micro-usb-kabel op je computer aan en laat de knop dan los. De interne opslag van het bordje verschijnt nu als een usb-schijf met de naam RPI-RP2 op je computer. Sleep dan het .uf2-bestand naar die schijf. Na het kopiëren verschijnt de schijf onder een andere naam: CIRCUITPY.

03 Mu

De eenvoudigste manier om je bordje in CircuitPython te programmeren is met de code-editor Mu, die zowel voor Windows als voor macOS en Linux bestaat. Start Mu op, klik links bovenaan op Mode en kies CircuitPython uit de lijst. Klik dan op OK. Normaal wordt nu je aangesloten bordje herkend met onderaan de boodschap Detected new CircuitPython device.

In het grote tekstveld kun je nu je code typen die je op je bordje wilt uitvoeren. Om te testen of de hardware werkt, typ je daarin de volgende code die de ingebouwde led doet knipperen:

Klik bovenaan op Save, selecteer code.py en bevestig dat je dit bestand wilt overschrijven. Daarna zie je de ingebouwde led van de Raspberry Pi Pico knipperen. Hiermee weet je dat het bordje werkt.

04 Afspraken maken

Voordat we nu de Pico gaan programmeren, moeten we een protocol vastleggen voor de communicatie tussen computer en microcontroller. Zo’n protocol is eigenlijk een lijst van afspraken. Welke communicatie verwacht de Pico en wat doet de microcontroller dan? Voor ons voorbeeld houden we het protocol eenvoudig. Elke opdracht die we aan de microcontroller geven, bestaat uit één teken dat bepaalt wat er met de ingebouwde led moet gebeuren:

0 - Schakel led uit

1 - Schakel led aan

2 - Schakel led om

3 - Knipper de led kort

Met de opdracht 2 schakelt de microcontroller de led dus aan als hij uit is en uit als hij aan is. Met opdracht 3 doet de microcontroller hetzelfde, maar schakelt hij de led na een korte pauze terug naar de originele toestand.

We verwachten ook dat de microcontroller na het uitvoeren van elke opdracht de toestand van de led daarna communiceert naar de computer:

0 - Led is uit

1 - Led is aan

Tot slot is het nog belangrijk om te weten dat we hier spreken over tekens (letters of in dit geval cijfers), maar dat seriële communicatie met bytes werkt. Zowel aan de kant van de computer als aan de kant van de microcontroller moeten de juiste tekens dus nog worden omgezet naar de overeenkomende bytes.

05 Wachten op opdrachten

Nu we weten aan welke afspraken de microcontroller zich moet houden, kunnen we de CircuitPython-code hiervoor programmeren. Maak in Mu eerst een nieuw bestand aan en plaats daarin de volgende code om dataoverdracht via USB CDC mogelijk te maken:

Sla dit bestand op onder de naam boot.py. Dit bestand wordt door CircuitPython vlak na het opstarten van de microcontroller uitgevoerd.

Vervang dan de huidige code in code.py door de volgende:

We controleren dus in een oneindige lus (while True) of er invoer op de seriële interface is van de computer. Zo ja, dan lezen we met serial.read(1) één byte in. We vergelijken dit dan met de waardes uit ons protocol. Omdat het om bytes gaat, moeten we de tekens naar bytes omzetten. Daarom vergelijken we bijvoorbeeld met b"0". We stellen dan telkens de juiste waarde van de led in. Met led.value = not led.value schakelen we de led om. En uiteindelijk schrijven we met serial.write de waarde van de led naar de seriële interface, waar de computer die kan uitlezen. Sla dit bestand op onder de naam code.py. De Pico wacht nu op opdrachten.

06 Opdrachten geven

Als je goed hebt opgelet, heb je gezien dat bij het aansluiten van je Pico er een COM-poort in Windows is verschenen en bij het programma uit paragraaf 5 zelfs twee. Dat kun je ook zien in het Apparaatbeheer van Windows. De COM-poort met het hoogste volgnummer is de seriële interface die we nodig hebben om opdrachten aan de Pico te geven.

Hoe geven we nu die opdrachten? Een eenvoudige manier is door in de browser Chrome of Edge de website www.serialterminal.com te bezoeken. Die maakt gebruik van de standaard Web Serial. Klik linksboven op Connect. Je browser toont dan een lijst met seriële interfaces. Selecteer de juiste uit de lijst (er staat de naam Pico bij) en klik dan op Verbinding maken.

Vink de opties send with /r, send with /n en echo uit. Voer dan in het tekstveld de opdrachten uit paragraaf 4 in. Typ bijvoorbeeld 1 in en klik rechts op Send. De led op je Pico gaat nu aan, omdat de code uit paragraaf 5 het teken 1 ziet en daarop reageert. Typ dan bijvoorbeeld 2 in. De led schakelt nu om en gaat dus uit. Je ziet in het grote tekstveld onderaan ook de uitvoer van de microcontroller: 1 als de led aan is en 0 als die uit is.

07 Webinterface

Nu we weten dat de seriële communicatie werkt, kunnen we een handigere interface maken om de led aan te sturen. Dat kan bijvoorbeeld met dezelfde Web Serial-technologie van de website www.serialterminal.com. We maken daarvoor eerst een eenvoudige html-pagina aan:

We maken dus een aantal knoppen: Connect om te verbinden; OFF, ON en TOGGLE om de led uit, aan en om te schakelen; en tot slot FLASH om de led te laten knipperen. Tot slot tonen we ook een icoontje van een gloeilamp (in de vorm van een emoji) voor de status van de lamp.

08 JavaScript-code

In de webpagina hebben we het bestand usb-led.js als script ingeladen. Hierin komt dan de code om via de Web Serial-API opdrachten naar de aangesloten microcontroller te sturen:

De functie readState leest een byte uit de seriële interface en toont de gloeilamp als dit het teken 1 voorstelt en verbergt de gloeilamp als dit het teken 0 voorstelt. De functie writeCommand schrijft een opdracht naar de seriële interface en leest dan de toestand van de led.

De code erna wordt uitgevoerd nadat de DOM (Document Object Model) volledig is geladen. Dan koppelt die ‘event listeners’ aan alle knoppen. Klik je op Connect, dan wordt de poort gekozen via de Web Serial-API. Een klik op de andere knoppen roept de functie writeCommand aan met de overeenkomende opdracht.

Als je nu de html-pagina in Chrome opent en je Pico is aangesloten, klik dan op Connect. Verbind met de juiste poort en probeer de verschillende knoppen uit om de led van de Pico aan te sturen.

09 Temperatuursensor

Op dezelfde manier kunnen we een temperatuursensor op de Raspberry Pi Pico aansluiten en die via usb zijn sensorwaardes aan de computer laten doorgeven. Voor de temperatuursensor kiezen we de populaire BME280 van Bosch in de uitvoering van Adafruit. Er bestaan ook goedkopere versies van Chinese fabrikanten. Controleer dan dat het om een I²C-versie gaat die op 3,3 V werkt.

Verwijder de usb-kabel van de Pico en prik het bordje op een breadboard. Sluit SDA (bij Adafruit SDI) aan op pin 1 (GP0) van de Pico; SCL (bij Adafruit SCK) op pin 2 (GP1); VCC (bij Adafruit Vin) op 3,3 V; en GND op GND. Twijfel je over de juiste pinnen bij de Raspberry Pi Pico? Bekijk ze dan op https://pico.pinout.xyz. Sluit daarna de Pico weer aan via usb.

Download nu de bundel met Adafruit-bibliotheken voor CircuitPython 8.x. Pak het zip-bestand uit, ga daarin naar de directory lib en kopieer de mappen adafruit_bme280 en adafruit_bus_device naar de directory lib van je CIRCUITPY-station. Hiermee installeer je de CircuitPython-driver voor de BME280.

10 Metingen doorsturen

Verander dan in Mu Editor de code in code.py in de onderstaande code, die continu de temperatuur en luchtvochtigheid van de sensor uitleest en die via de seriële interface doorstuurt:

Eerst zetten we de I²C-bus op, waarbij we GPIO-pin 1 (GP1) als SCL definiëren en GPIO-pin 0 (GP0) als SDA. Daarna initialiseren we de driver voor de Adafruit BME280 en vragen we de dataverbinding voor de seriële interface op. Tot slot starten we in een oneindige lus het uitlezen van de temperatuur, ronden we die af op één cijfer na de komma en schrijven die naar de seriële interface, met telkens een seconde pauze tussen twee opeenvolgende metingen. Als je dit opslaat in code.py en dan op www.serialterminal.com in Chrome met je Pico verbindt, zie je de temperatuurmetingen over je scherm rollen. Dankzij de aanduiding "\n" (een newline) komt elke meting op een nieuwe regel.

11 Webinterface

Hoe tonen we die sensorwaardes nu in een webinterface? Een eenvoudige html-pagina zou er zo uitzien:

Deze bevat alleen een knop om de seriële verbinding op te zetten en een span-element dat de temperatuur toont. Het bijbehorende JavaScript-bestand usb-bme280.js is ook eenvoudig:

We wachten hier dus tot de DOM is geladen en voegen dan een ‘event listener’ toe aan de verbindingsknop. Zodra je daarop klikt en de seriële verbinding is opgezet, blijft de code continu een tekststroom inlezen. Elke keer dat er een regel tekst binnenkomt, wordt die toegekend aan het span-element met de ID temperature. En zo wordt de temperatuur continu bijgewerkt op de webpagina.

Uiteraard kun je dit nog verder uitwerken. Je kunt bijvoorbeeld ook de luchtvochtigheid van de sensor uitlezen en in een ander blokje tekst tonen op de webpagina. En met een stylesheet is de lay-out natuurlijk veel mooier te maken. Dit laten we allemaal als oefeningen over aan jou.

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Een paar keer per week speuren we binnen een bepaald thema naar zulke deals. Ben je op zoek naar betaalbare slimme verlichting voor jouw woonkamer of tuin? Vandaag hebben we vijf interessante modellen voor je gespot.

Philips Hue White and Color Ambiance Festavia

Met dit slimme lichtsnoer van twintig meter kun je een tuin of kamer sfeervol verlichten. Vanuit de Philips Hue-app stuur je de 250 leds aan. Bepaal welke kleuren en scènes je wilt weergeven, waarbij je fraaie tinten in elkaar laat overlopen. Pas verder het dimniveau en de helderheid aan. Dankzij de lengte creëer je opvallende effecten op de gevel of binnenmuur. Daarnaast hang je het snoer net zo makkelijk in een flinke kerstboom. De zwarte kabel valt in dat geval niet op. De configuratie is niet moeilijk, want het verlichtingssysteem communiceert via bluetooth rechtstreeks met een smartphone.

Je kunt de Philips Hue White and Color Ambiance Festavia ook op een geschikte bridge aansluiten. Dat heeft als voordeel dat je de lampjes overal op afstand kunt bedienen. Bovendien laat je de lampjes eventueel met andere slimme apparaten samenwerken. Je gebruikt de lichtslinger zowel binnen als buiten, want de leds zijn weerbestendig. Naast deze uitvoering van twintig meter is er tegen een meerprijs ook een lichtslinger van veertig meter (500 leds) te koop.

Philips Hue White GU10 (2-pack)

Deze slimme spotjes zijn een goed alternatief voor 'domme' ledspots of energieslurpende halogeenlampjes. Ze passen in een standaard GU10-fitting, waardoor je alle oude ledspots een-op-een kunt vervangen. Zeker wanneer je meerdere lampjes combineert, is de opbrengst van 400 lumen per stuk behoorlijk fel. De kleurtemperatuur voor wittinten loopt tot 2700 kelvin. Deze lamp ondersteunt geen kleurenweergave.

De Philips Hue White GU10 communiceert via bluetooth met de Philips Hue-app op je smartphone. Selecteer vervolgens de gewenste helderheid of kies een mooie lichtscène. Zo bevat de app schema's die je helpen om je beter te concentreren of te relaxen. Houd er wel rekening mee dat het bereik van bluetooth beperkt is. Als je de slimme ledspots alsnog vanaf elke plek wilt bedienen, kun je de Philips Hue Bridge overwegen. Hierop sluit je tot vijftig geschikte lampen aan. Je hebt dan ook toegang tot meer functies, zoals geofencing. Kom je 's avonds bijvoorbeeld laat thuis, dan springen de ledspots vanzelf aan.

WiZ A60 (2-pack)

Gebruik deze betaalbare verlichtingsset voor bestaande lampen. Je draait de E27-fitting gewoon in de armatuur van bijvoorbeeld een vloer-, bureau- of tafellamp. Via de WiZ Connected-app verbind je beide peertjes rechtstreeks met jouw wifi-netwerk. Het gebruik van een bridge is dus niet nodig, terwijl je de lampen vanaf overal ter wereld kunt bedienen. Is er geen draadloos netwerk beschikbaar? Geen probleem, want als alternatief stuur je ze via een bluetooth-verbinding aan.

In de app kies je tussen zo'n zestien miljoen kleuren, al kun je ook een warme wittint selecteren. Ook kun je effecten en routines instellen. De lichtsterkte van 806 lumen is voor een doorsnee (woon)kamer ruimschoots voldoende. Nuttig om te weten is dat dit WiZ-product met verschillende smarthomeplatformen overweg kan, waaronder Google Home en Apple HomeKit. Je schaft de twee E27-lampen tegen een kleine meerprijs eventueel inclusief afstandsbediening aan. Hiermee switch je eenvoudig tussen vier vooraf geprogrammeerde scènes en dim de verlichting.

Lees ook: 10 vragen over slimme verlichting

Twinkly Light Tree 3D

Deze lichtgevende kerstboom maakt van jouw tuin een heuse bezienswaardigheid. Met een mast en haringen zet je de slinger met 750(!) ledlampjes stevig vast. Prik vervolgens de bijgesloten stekker in het stopcontact om deze vier meter hoge kerstboom te verlichten. Je kunt als alternatief ook een uitvoering van drie meter of zelfs zes meter kopen. Het product voldoet aan de eisen van de IP44-norm en kan een spatje regen dus prima verdragen.

Zodra de mast eenmaal staat, gebruik je de Twinkly-app op je smartphone om de verlichting te configureren. Dat werkt via een rechtstreekse bluetooth- of wifiverbinding. Je hebt hierbij keuze tussen alle kleuren van de regenboog, maar je kunt desgewenst ook voor warm wit licht kiezen. In de app staan er tientallen fraaie (knipperende) lichteffecten voor je klaar. Bovendien creëer je eventueel ook eigen effecten. Vind je de lampjes te fel, dan verlaag je de helderheid ervan. Stel verder een tijdschema in. Een leuke optie is dat de Light Tree 3D optioneel met andere Twinkly-verlichtingssystemen samenwerkt.

TP-Link Tapo L630 (4-pack)

Voeg met dit prijsvriendelijke 4-pack in één klap kleurenverlichting toe aan bijvoorbeeld je plafond of keuken. Wie niet zoveel lampjes nodig heeft, kan ook een 2-pack overwegen. De TP-Link Tapo L630 heeft een gangbare GU10-fitting, waardoor je oude spotjes in huis eenvoudig kunt vervangen. In de behuizing bevindt zich een wifi-adapter. Hierdoor verbind je de lampen rechtstreeks met het draadloze thuisnetwerk. In tegenstelling tot veel andere slimme verlichtingssystemen heb je dus geen bridge of basisstation nodig.

De kleurtemperatuur loopt van 2200 tot 6500 kelvin, zodat je volop kunt variëren tussen koele en warme wittinten. Verder stel je net zo makkelijk een vrolijk kleurtje in, want je hebt keuze tussen zestien miljoen kleuren. De GU10-spotjes ondersteunen een behoorlijke lichtsterkte van maximaal 350 lumen, maar je kunt ze naar behoefte dimmen. Handig is dat je in de TP-Link Tapo-app desgewenst diverse schema's instelt. Op die manier springt de verlichting 's avonds vanzelf aan. Het is zelfs mogelijk om de lampen af te stemmen op de zonsopgang en -ondergang. Even geen smartphone bij de hand? Geen probleem, want je bedient de Tapo L630 net zo makkelijk met je stem. Dat werkt via Amazon Alexa of Google Assistent.

In de drukke decembermaand wil je iets lekkers op tafel zetten, maar liever niet de hele middag in de keuken staan. De airfryer is dan je beste hulp: één apparaat waarmee je supersnel allerlei snacks en lekkernijen maakt, zonder dat de keuken ontploft. Van kruidnoten tot bladerdeegsterren en mini-kaaskroketjes: fijne feestdagen!

Kleine hapjes, groot gemak

Wie denkt dat de airfryer alleen geschikt is voor friet en kroketten, heeft het mis. Met bladerdeeg, een beetje creativiteit en wat basis-­ingrediënten maak je in korte tijd verrassend veel verschillende gerechtjes. Denk aan mini-saucijzenbroodjes, bladerdeeghapjes met brie en cranberry of kleine pizzarondjes met tomaat en mozzarella.

©ID.nl

Nog meer lekkers voor wie (van) zoet is

Nog meer zoete trek?De airfryer is je beste vriend. Je kunt er mini-appelflappen in bakken, kleine kaneelbroodjes of plakjes appel met kaneel en een beetje honing. Het bakt snel en de suiker karamelliseert mooi zonder dat je extra boter nodig hebt. Voor een feestelijke touch kun je wat poedersuiker of gesmolten chocolade toevoegen zodra deze zoete hapjes uit de mand komen.

Wie het makkelijk wil houden, gebruikt kant-en-klaar deeg of koekjesdeeg: rol kleine balletjes, leg ze in de airfryer en bak ze een paar minuten tot ze goudbruin zijn. Ideaal als snelle zoete traktatie bij de koffie of als dessertje na het eten.

©ID.nl

©ID.nl

Je ideale keukenhulp voor de feestdagen

De airfryer bewijst in december zijn waarde. Je maakt er zonder moeite hapjes mee voor elk moment, van sinterklaasavond tot oud en nieuw. Of het nu gaat om kruidnoten, bladerdeegsterren of kaaskroketjes: met de airfryer is het zo gepiept. Zo blijft er genoeg tijd over voor wat écht belangrijk is: gezelligheid aan tafel.

🎯 Populairste merken airfryer in NL

Philips
Aanrader: Philips 3000 Series NA352/00 Airfryer 9 L Dual Basket. Dubbele mand en ruime inhoud, geschikt voor gezinnen of grotere porties. Reviewscore op Kieskeurig: 8,2.

Tefal
Aanrader: Tefal Dual Easy Fry & Grill EY905D 8.3L XXL Airfryer. Ruim model met twee lades, geschikt voor grotere porties of volledige maaltijden. Reviewscore op Kieskeurig: 8,8.

Inventum
Aanrader: Inventum GF500HLD Airfryer. Betaalbare instapper; handig voor kleinere huishoudens. Reviewscore op Kieskeurig: 9,2.

Princess
Aanrader: Princess Double Basket Airfryer - 8L - 2400W. Dubbele airfryer met twee manden van 4 liter. Meer dan genoeg capaciteit voor een gezin. Reviewscore op Kieskeurig: 8,5.

Ninja
Aanrader: Ninja Airfryer XXL Max Pro. Geschikt voor 3-4 personen. Gelijkmatige resultaten bij friet, groenten en vlees. Dankzij de hogere stand wordt alles extra knapperig. Reviewscore op Kieskeurig: 9,6.

🔟 Over de reviewscores op Kieskeurig.nl
Op Kieskeurig.nl schrijven consumenten reviews over producten. Bij de beoordeling zie je niet alleen het gemiddelde cijfer, maar ook hoeveel reviews er zijn geschreven. Zo krijg je meteen een indruk of de score op basis van één enkele review is of op basis van veel gebruikerservaringen.