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.

Zoek in de documentatie van CircuitPython op of je microcontrollerbordje USB CDC ondersteunt.

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.

Download het firmwarebestand van CircuitPython voor de Raspberry Pi Pico.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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.

In de code-editor Mu kunnen we CircuitPython-code schrijven en op de Raspberry Pi Pico installeren.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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.

Op de website www.serialterminal.com kun je de seriële communicatie testen.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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.

Met deze webinterface sturen we de led op de Raspberry Pi Pico aan.

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 code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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.

Geef de webpagina toegang tot je microcontroller via Web Serial.

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.

Sluit de BME280-temperatuursensor op de Raspberry Pi Pico aan.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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:

De code kun je downloaden van deze pagina en daarna vanuit een programma als Kladblok overnemen.

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.

De webpagina wordt continu bijgewerkt met de temperatuur van de sensor.

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? ⤵️