Via allerlei kunst- en vliegwerk kun je al langere tijd Linux op je Windows-pc draaien. Opdrachtregelcommando’s zijn natuurlijk één ding, maar het plaatje wordt pas compleet als je ook toepassingen met een grafische gebruikersinterface kunt uitvoeren. Met het grafische deel van het Windows-subsysteem voor Linux kan dit perfect.

Linux onder Windows draaien? Het idee wringt misschien wat – vooral bij Linux-puristen – maar het is zeker mogelijk. We kunnen zelfs zonder moeite diverse manieren bedenken om dit te doen: met halve Linux-emulators als Cygwin of Git for Windows, dualboot, virtuele machines, containers, x-server-forwarden, remote desktop en zelfs standaard in Windows met het grafische deel van het Windows-subsysteem voor Linux ofwel WSL(g).

1 Waarom?

Wellicht vraag je je af waarom je Linux onder Windows zou willen draaien? Bijvoorbeeld omdat je Linux beter wilt leren kennen zonder een aparte fysieke machine of een complexe dualboot-opstelling te configureren. Je behoudt bovendien je vertrouwde Windows-omgeving, terwijl je kennismaakt met de mogelijkheden van Linux – vooral voor ontwikkelaars en IT-professionals biedt Linux een bredere set tools en applicaties.

Het werkt ook comfortabel wanneer je binnen dezelfde machine snel tussen Linux- en Windows-taken kunt schakelen. Als je Linux in een sandbox-omgeving op Windows draait, biedt dit extra isolatie en veiligheid, wat nuttig kan zijn bij het testen van potentieel onveilige software. Dit geldt met name voor WSL(g). Maar wat moet je je hierbij precies voorstellen en hoe zit dit technisch in elkaar?

Een dualboot-configuratie (hier met Ubuntu) is altijd wel een complexe operatie.

2 Wat is WSL?

WSL staat voor Windows-subsysteem voor Linux, een compatibiliteitslaag ontwikkeld door Microsoft die het mogelijk maakt Linux-opdrachtregelcommando’s en -applicaties native op Windows te draaien. Er zijn inmiddels twee hoofdversies van WSL uitgebracht.

WSL 1 kwam in 2016 op de markt en gebruikt een compatibiliteitslaag die Linux-systeemoproepen naar Windows-systeemoproepen vertaalt, zodat Linux-binary’s rechtstreeks op de Windows-kernel kunnen worden uitgevoerd. Dit kan soms leiden tot compatibiliteitsproblemen met bepaalde applicaties of tools, omdat er geen echte Linux-kernel is.

Drie jaar later kwam WSL 2 uit, met als belangrijkste verschil dat die wel een echte Linux-kernel gebruikt. De kernel draait in een lichtgewicht virtuele machine (VM), beheerd door (een in Windows Home uitgeklede versie van) Hyper-V, waardoor een sandbox-omgeving wordt gecreëerd. WSL 2 maakt gebruik van een virtueel bestandssysteem: toegang tot Windows-bestanden is mogelijk, maar Linux-bestanden blijven geïsoleerd binnen de VM, overigens net als Linux-processen. Ook de netwerkstack van de VM kan van het hostnetwerk worden geïsoleerd, of door netwerkconfiguraties of firewallregels binnen Windows worden beperkt. Precies doordat een Linux-kernel wordt gebruikt, biedt WSL 2 over het algemeen betere bestandsinvoer/uitvoer- en netwerkoperaties evenals een hogere mate van compatibiliteit.

SL 2: dankzij Hyper-V kunnen zowel de Windows NT- als Linux-kernel parallel aan elkaar draaien.

3 WSLg: wat?

WSLg (g staat voor GUI ofwel Graphical User Interface) is een uitbreiding van WSL 2 en werd in 2021 algemeen beschikbaar. WSLg gebruikt het Wayland-protocol, een modern alternatief voor het oudere X11-systeem, om grafische Linux-applicaties weer te geven. De grafische uitvoer van Wayland wordt vervolgens via FreeRDP, een opensource-implementatie van RDP (Remote Desktop Protocol), doorgegeven aan de ingebouwde RDP-client in Windows, zodat deze netjes in het Windows-bureaublad kan worden geïntegreerd. Hierdoor blijven deze toepassingen veilig binnen de sandbox-omgeving van Linux, terwijl ze toch op je Windows-bureaublad verschijnen.

WSLg maakt gebruik van FreeRDP om ‘op afstand’ de Linux-GUI te kunnen bedienen.

4 Systeemeisen

WSL 2 is dus erg handig, maar heeft wel enkele specifieke hardware- en software-eisen.

Wat hardware betreft, heb je een 64bit-processor met ondersteuning voor virtualisatie nodig, omdat WSL 2 gebruikmaakt van de VM van Hyper-V. Controleer of hardware-virtualisatie in het UEFI/BIOS is ingeschakeld, doorgaans aangeduid als AMD-V of Intel VT-x.

Dit kun je ook vanuit Windows controleren: open Taakbeheer met Ctrl+Shift+Esc, ga naar Prestaties, kies Processor en controleer of de status van Virtualisatie op Ingeschakeld staat.

Verder heb je een up-to-date stuurprogramma voor je grafische kaart met ondersteuning voor WSLg nodig en voldoende vrije schijfruimte. En je hebt minimaal Windows 10 versie 19044 (21H2) nodig of Windows 11. Je controleert dit via Instellingen / Systeem, bij Info.

Je hebt hardware-virtualisatie nodig om met WSL 2 (en WSLg) aan de slag te kunnen.

5 Automatische installatie

De periode dat deelname aan het Windows Insider Programma vereist was om toegang tot WSLg te krijgen, ligt gelukkig achter ons. Als je systeem aan de vermelde systeemeisen voldoet, kun je meteen aan de slag.

Je kunt WSL met één commando installeren. Dit doe je vanuit Opdrachtprompt of de Windows Terminal, die je als administrator opstart. We gaan uit van de Terminal: klik met de rechtermuisknop op de Windows-startknop, kies Terminal (beheerder) en bevestig met Ja. In Windows 10 kies je in plaats van Terminal voor de optie Windows PowerShell (Admin). Voer het volgende commando uit: wsl --install. Windows zal nu vragen je pc te herstarten.

Hiermee activeer je niet alleen de nodige componenten voor WSL 2, maar je zet tegelijk al een Linux-distributie klaar. Standaard is dit Ubuntu, maar in paragraaf 7 zie je hoe je ook andere Linux-distributies kunt installeren.

Je kunt WSL en Ubuntu met één commando activeren en installeren.

6 Handmatige installatie

Microsoft heeft het dus zeer eenvoudig gemaakt om WSL te activeren, maar wellicht ben je geïnteresseerd in het onderliggende installatieproces. In plaats van het installatiecommando op de Terminal te gebruiken, kun je het proces ook ‘handmatig’ sturen, zodat je meer inzicht krijgt in wat er precies gebeurt.

Dit kan als volgt. Druk op Windows-toets+R en voer optionalfeatures uit. In het venster Windows-onderdelen scrol je naar Windows-subsysteem voor Linux en zorg je dat dit is aangevinkt. Schakel ook het onderdeel Platform voor virtuele machine in. Bevestig je keuzes met OK en herstart Windows.

Lukt dit om een of andere reden niet, dan kan het ook via PowerShell als administrator. Voer achtereenvolgens de volgende commando’s uit:

Nadat telkens de melding van een succesvolle uitvoering is verschenen, herstart je ook nu je pc.

Om er zeker van te zijn dat je over de recentste Linux-kernel beschikt, download en installeer je het WSL 2 Linux-kernel-updatepakket via https://aka.ms/wsl2kernel, waar je op WSL 2 Linux kernel update for x64 machines klikt. Dubbelklik vervolgens op het gedownloade msi-bestand. Een installatiewizard verschijnt. Klik hier op Next en bevestig met Ja en Finish.

Je hebt hardware-virtualisatie nodig om met WSL 2 (en WSLg) aan de slag te kunnen.

7 Zelf een Linux-distributie installeren

Bij de geautomatiseerde installatie (zie paragraaf 5) wordt Ubuntu standaard mee geïnstalleerd. Hoe je hiermee aan de slag gaat, lees je vanaf de volgende paragraaf. Eerst vertellen we je hoe je zelf een (extra) Linux-distributie installeert via WSL.

We gaan ervan uit dat je met grafische Linux-applicaties wilt werken en dus WSL 2 (met uitbreiding WSLg) nodig hebt. Stel daarom WSL 2 in als standaardversie. Klik in het startmenu met rechts op Opdrachtprompt of PowerShell, kies Als Administrator uitvoeren en voer het volgende commando uit:

Een Linux-distributie ophalen en installeren kan als volgt. Voer eerst het volgende commando uit om te zien welke Linux-distributies al op je systeem zijn geïnstalleerd:

Vraag vervolgens een lijst van beschikbare distributies op (op dit moment zijn dat veertien distributieversies):

Om een distributie te installeren, voer je dit commando uit:

Bijvoorbeeld:

of

Het kan ook vanuit de Microsoft Store: typ Linux in de zoekbalk rechtsboven, houd de muispijl boven de gewenste distributie en selecteer Downloaden, waarna de installatie kan beginnen.

Je kunt je Linux-distributies vanaf de opdrachtregel installeren en beheren.

8 Distributies beheren

Met het volgende commando krijg je een lijst van alle geïnstalleerde distributies, hun status (Running of Stopped) en de WSL-versie waaronder ze draaien:

Of korter:

Omdat je WSL 2 als standaard hebt ingesteld, zou er normaal gesproken 2 moeten staan in de kolom Version. Je kunt een distributie ook naar een andere versie omzetten met:

Bijvoorbeeld:

Wanneer je het commando wsl zonder verdere parameters uitvoert, start de standaard Linux-distributie, normaliter Ubuntu. Om een specifieke distributie te starten, gebruik je:

De distributies vind je trouwens ook terug onder hun volledige naam in het Windows-startmenu, zoals Ubuntu of Kali Linux.

Wil je een andere distributie als standaard instellen, voer dan deze opdracht uit:

Het is mogelijk een distributie met een specifieke gebruiker op te starten vanuit de Opdrachtprompt met:

In Ubuntu bijvoorbeeld creëer je een gebruiker met:

En whoami vertelt je wie is aangemeld.

Een opgestarte distributie sluit je af met het commando exit vanuit de Linux-terminal of je voert in de Windows Opdrachtprompt wsl --shutdown uit. Dit laatste commando sluit overigens alle draaiende distributies in één keer af.

Je kunt een distributie, inclusief de bijbehorende software, gegevens en instellingen, verwijderen met:

Bijvoorbeeld:

Je kunt een distributie ook meteen met de gewenste gebruiker opstarten.

9 Pakketbeheer in Ubuntu

Wanneer je een Linux-distributie via WSL installeert, word je bij de eerste opstart om een gebruikersnaam (UNIX-name) en wachtwoord gevraagd. Daarna beland je in de terminal, achter een prompt als <gebruikersnaam>@<computernaam>:~$. We nemen hier de standaarddistributie Ubuntu als voorbeeld. Met het commando lsb_release -a ontdek je de exacte Ubuntu-versie en met uname -r de versie van de Linux-kernel (zoals 5.15.133.1-microsoft-standard-WSL2).

Werk de Ubuntu-pakketbronnen bij en update de geïnstalleerde pakketten met de volgende commando’s:

Controleer welke pakketten een update nodig hebben met:

Om een specifiek pakket te updaten, gebruik je:

Zoek naar een exacte pakketnaam met:

En installeer deze vervolgens met:

Bijvoorbeeld:

Handig om weten: met het commando clear maak je het terminalvenster leeg.

In een vers geïnstalleerde Ubuntu (22.04) zijn doorgaans heel wat pakketten aan een update toe.

10 Grafische applicaties

We gaan ervan uit dat WSL 2 actief is en dat je probleemloos Linux-distributies kunt installeren en starten. Dit betekent dat WSLg beschikbaar is en je grafische Linux-applicaties kunt draaien. Mocht het opstarten van grafische Linux-applicaties onverhoopt niet werken, kun je ontbrekende onderdelen voor WSLg herstellen met deze commando’s:

Met dit laatste commando stop je alle draaiende WSL-instanties en sluit je de achterliggende virtuele machine af. Om WSL daarna weer op te starten, hoef je alleen een WSL-commando uit te voeren of een Linux-distributie te starten.

We nemen verder Ubuntu als voorbeeld en installeren we de grafische bestandsbrowser Nautilus. Start de Ubuntu-terminal en voer dit commando uit:

Start de app daarna op met het commando nautilus. Op dezelfde manier kun je andere grafische apps installeren, zoals:

VLC Media Player:

Fotobewerker GIMP:

Gnome Text Editor:

Deze drie voorbeelden start je later dan op met respectievelijk vlc, gimp en gnome-text-editor.

WSLg in actie: de grafische bestandsbrowser Nautilus voor Linux, vanuit Windows.

11 X-server

WSLg kan overweg met de meeste grafische Linux-applicaties, maar soms is de weergave gebrekkig. Voor X11-applicaties kun je het dan nog eens met een X-server proberen, zoals het gratis VCXsrv. Download de server via www.sourceforge.net/projects/vcxsrv en installeer deze met de standaardinstellingen. Start daarna XLaunch via het Windows-startmenu. Kies achtereenvolgens: Multiple Windows (-1) en Start no client, en zet een vinkje bij Disable access control. Geef desgevraagd je firewall toestemming voor de netwerkverbinding van de server. Open vervolgens je Ubuntu-terminal en voer de volgende commando’s uit:

Controleer deze aanpassing eventueel met:

Probeer het uit met:

En start grafische testapplicaties zoals xcalc, xclock of xeyes. Wanneer je in het Windows-systeemvak over het XLaunch-pictogram beweegt, verschijnt als het goed is 1 clients.

Een alternatief voor WSLg: grafische Linux-uitvoer naar Windows via X-server.

12 Wisselwerking

Dankzij WSL(g) kun je (grafische) Linux-applicaties binnen je Windows-omgeving opstarten. De geïnstalleerde distributies vind je bij naam in het startmenu van Windows. Hier tref je ook geïnstalleerde Linux-applicaties aan binnen de map van de distributie en kun je deze zelfs aan je taakbalk of startmenu vastpinnen. Het is mogelijk Linux-commando’s rechtstreeks vanuit de Windows Opdrachtprompt uit te voeren door ze vooraf te laten gaan door wsl. Bijvoorbeeld, om de mapinhoud te bekijken, voer je wsl ls uit. Wanneer je Verkenner opent zie je onderaan in het navigatiepaneel de Linux-mascotte Tux, met aparte mappen voor elke geïnstalleerde Linux-distributie.

Deze integratie werkt ook andersom. Zo kun je diverse commando’s op de Linux-terminal uitvoeren, zoals dir om de mapinhoud op te vragen. Je kunt vanuit Linux bovendien door je Windows-mappenstructuur navigeren. Voer mount uit in de Linux-terminal en je ziet stations zoals /mnt/c, /mnt/d (voor C- en D-stations enzovoort). Navigeer door deze mappen met cd, bijvoorbeeld: cd /mnt/c/windows. Keer terug naar de bovenliggende map met cd ..

Je kunt ook een grafische bestandsbrowser gebruiken, zoals Nautilus. Ga hiervoor naar +Other locations / Computer en navigeer naar het gewenste station, zoals /mnt/c.

Je vindt Linux-applicaties ook terug in het Windows-startmenu en op de taakbalk.

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? ⤵️