BTHome is een nieuwe open standaard voor sensors en knoppen die data via bluetooth doorsturen, ontstaan via het opensource-project Home Assistant. Elk apparaat dat het BTHome-protocol implementeert, wordt automatisch door Home Assistant herkend. Dat is handig als je zelf een bluetooth-sensor wilt maken.

Heel wat goedkope sensors sturen via bluetooth low-energy data rond naar iedereen in de buurt die het maar wil oppikken. Dat heet broadcasting. Zo’n sensor doet een meting, stuurt de data rond, gaat even in slaap, wordt wakker en stuurt dan de volgende meting door.

Een domoticacontroller zoals Home Assistant kan die bluetooth-pakketjes oppikken via de bluetooth-chip in bijvoorbeeld de Raspberry Pi waarop je de software draait. Maar met alleen het datapakketje ben je nog nergens: je hebt nog een decoder nodig die het formaat van de data kent en er de nuttige sensorwaarden uit haalt. Omdat elke fabrikant zijn eigen formaat gebruikt, heb je daardoor allerlei integraties nodig in Home Assistant: voor Xiaomi, ThermoPro, Inkbird, Govee, Qingping enzovoort. 

Eén standaard voor alle sensors

De makers van Home Assistant besloten daarom om een formaat te bedenken dat allerlei soorten sensors ondersteunt: BTHome. Apparaten die bluetooth-data uitsturen volgens dit formaat, worden dan automatisch door Home Assistant herkend aan de hand van de BTHome-integratie.

Het BTHome-formaat waarmee compatibele apparaten hun data uitzenden, is uitgebreid gedocumenteerd. Dit kun je raadplegen als je in je eigen apparaten van BTHome wilt gebruikmaken. Hiervoor kun je de programmeertaal van jouw keuze voor jouw hardware gebruiken, zolang je maar BLE-advertisements kunt uitsturen.

Bluetooth in Home Assistant inschakelen

Voor je met BTHome aan de slag gaat, dien je eerst na te gaan of je bluetooth-adapter door Home Assistant wordt herkend. Heb je een ingebouwde bluetooth-adapter, bijvoorbeeld op je Raspberry Pi, dan wordt die normaal gesproken al herkend op de pagina Instellingen / Apparaten & Diensten / Integraties. Zo niet, bijvoorbeeld als je een externe bluetooth-adapter via usb aansluit, klik dan rechts onderaan op die pagina op Integratie toevoegen en kies Bluetooth. Bevestig met Opslaan dat je de herkende adapter wilt toevoegen.

Als dit werkt, zul je in de integraties doorgaans al allerlei bluetooth-apparaten herkend zien worden. Dat is dankzij de integraties voor Xiaomi, ThermoBeacon, Qingping, ThermoPro, RuuviTag en vele andere die standaard al ingeschakeld zijn. De ondersteuning voor BTHome dien je nog expliciet in te schakelen, maar daarvoor hebben we eerst een werkend BTHome-apparaat nodig.

Energiezuinig bluetooth-bordje

Voor bluetooth alleen hebben we geen ESP32-microcontrollerbordje of een Raspberry Pi Pico nodig, die immers ook een wifi-chip hebben en daardoor meer energie verbruiken. Daarom kiezen we voor een microcontrollerbordje gebaseerd op de nRF52840, een populaire bluetooth-chip van Nordic Semiconductor. Dit soort bordjes zijn energiezuinig en worden door talloze programmeeromgevingen ondersteund.

In dit artikel gebruiken we als sensorbordje een XIAO nRF52840 Sense van Seeed Studio. Het is een uiterst compact bordje (21 bij 17,5 mm) waarin een microfoon, accelerometer en gyroscoop zijn ingebouwd. Met die twee laatste kun je detecteren wanneer het bordje beweegt. Kies je een ander bordje, dan zul je de instructies in dit artikel wellicht hier en daar moeten veranderen, maar de aanpak blijft hetzelfde.

CircuitPython op de Seeed XIAO nRF52840 Sense

Eerst dienen we CircuitPython op het bordje te installeren, een op Python gebaseerde programmeertaal voor microcontrollers. Download op de website van CircuitPython het firmwarebestand voor je bordje, in ons geval CircuitPython 8.0.2 voor de Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense). Het bordje bestaat ook in een versie zonder de sensors maar met dezelfde firmware, maar voor dit artikel hebben we de Sense-versie met sensors nodig.

Sluit daarna het bordje via usb aan op je computer en druk twee keer snel na elkaar op het minuscule resetknopje (aangeduid met RST) naast de usb-aansluiting.

Op je computer verschijnt nu een schijf met de naam XIAO-SENSE. Sleep het gedownloade bestand adafruit-circuitpython-Seeed_XIAO_nRF52840_Sense-nl-8.0.2.uf2 naar de schijf. Daarna koppelt je computer de schijf af en koppelt hij een nieuwe schijf met de naam CIRCUITPY aan. Je bordje is nu klaar om te programmeren.

©Seeed Studio

Mu-editor

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 beschikbaar is. Start Mu op, klik bovenaan links op Mode, kies CircuitPython uit de lijst en klik op OK. Doorgaans wordt nu je aangesloten bordje herkend. Klik bovenaan op Serial om dit te controleren. Dit opent onderaan een tekstveld van de REPL (read–eval–print-loop). Druk je daarin op Enter, dan krijg je de CircuitPython-versie te zien die je bordje draait, samen met de naam van het bordje.

In het grotere tekstveld bovenaan 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. Als je nu in de REPL op Ctrl+D drukt om het bordje te herstarten, draait je CircuitPython-code en knippert de led.

Sensordata uitlezen

Door de led te laten knipperen, weten we dat je bordje werkt. Maar we willen de sensordata uitlezen. We gebruiken de IMU (Inertial Measurement Unit), die een accelerometer en gyroscoop bevat. Deze wordt ondersteund door een bibliotheek van Adafruit. Download dus de CircuitPython-bibliotheken, met name de bundel voor CircuitPython 8.x. Pak het zip-bestand uit en kopieer de mappen adafruit_bus_device, adafruit_lsm6ds en adafruit_register naar de map lib van de drive genaamd CIRCUITPY. Die map bevat nu dus drie mappen.

Schrijf nu in het bestand code.py het volgende programma:

Deze code schakelt de IMU in, wacht 50 ms tot de sensor is ingeschakeld, stelt de I2C-bus in en initialiseert dan de IMU. Daarna lezen we elke seconde de versnelling en hoeksnelheid over de drie assen in en tonen deze. Sla je dit bestand op met Ctrl+S, dan krijg je in de REPL de sensorwaardes te zien. Als je wat zwaait met het bordje, zie je onmiddellijk het effect op de metingen.

Bewegingsdetectie

Dan moeten we nu uit deze data, die continu veranderen, beweging detecteren. We willen een eenvoudig signaal: het bordje beweegt of het bordje beweegt niet. Dat kun je op allerlei geavanceerde manieren doen, met de accelerometer, gyroscoop of een combinatie van de twee. Voor de eenvoud gebruiken we hier gewoon de gyroscoopwaardes. We kwadrateren elk van de drie componenten en tellen ze op, en we beschouwen het resultaat als beweging wanneer dit groter is dan 0,01.

Onze while-lus wordt dan eenvoudig:

We verminderen het slaapinterval tot 100 ms om een snellere reactie te krijgen. Elke keer dat je nu het bordje beweegt, krijg je “Moving” te zien in de REPL. Pas indien nodig de drempelwaarde 0.01 aan.

©Raphael Baron

Bluetooth-advertenties

Ons bordje detecteert nu beweging en toont dat in de REPL, maar nu willen we dit signaal via bluetooth uitsturen. Daarvoor dienen we eerst in de specificatie van het BTHome-formaat te duiken. In bluetooth kunnen we via een advertentie data uitsturen naar iedereen in de buurt. Zo’n advertentie bestaat uit meerdere elementen en elk element op zijn beurt uit een aantal bytes: eerst de lengte van het element (dit lengtebyte uitgezonderd), dan het type element en daarna data waarvan de betekenis van het element afhangt.

Een advertentie die door BTHome wordt begrepen, kan uit drie elementen bestaan. Eén element is verplicht: Service Data (16bit-UUID). Hierin komen de sensordata te staan. Een element Flags is sterk aangeraden. En optioneel is een element Local Name, waarmee het apparaat zijn naam adverteert.

Structuur BTHome-advertentie

Laten we dus eens byte voor byte de advertentie samenstellen, met deze drie elementen. Eerst nemen we de flags op en die bytes zijn altijd hetzelfde voor BTHome: [0x02, 0x01, 0x06]. We gebruiken hier de Python-notatie voor een lijst (met rechte haken rond de elementen van de lijst) en de hexadecimale notatie van de bytes, elk voorafgegaan dor 0x. De 2 staat voor de lengte van het element (het aantal bytes erna), de 1 duidt aan dat het element van het type Flags is en 6 betekent LE General Discoverable Mode en BR/EDR Not Supported. Samengevat: dit is een apparaat met alleen bluetooth low-energy dat algemeen te vinden moet zijn.

Daarna komt een element met de eigenlijke sensordata. De lengte weten we nog niet, dus die laten we even open. Het type is 0x16, wat betekent dat het om service data met een 16bit-UUID gaat.

Daarna komen de data zelf. Die beginnen met het UUID en dat zijn altijd de bytes [0xD2, 0xFC]: het UUID van Allterco Robotics (de maker van Shelly-apparaten), dat gebruikers een licentie geeft om dit UUID te gebruiken voor BTHome.

Daarna komt een byte met apparaatinformatie. Als het om versie twee van het BTHome-formaat zonder encryptie gaat, is dit byte altijd 0x40.

Dan komen nog twee bytes: één met het type data (beweging wordt voorgesteld door 0x22) en één met de data zelf: 0 voor geen beweging, 1 voor wel beweging.

En nu kunnen we dus de bytes voor de sensordata aanmaken: [0x06, 0x16, 0xD2, 0xFC, 0x40, 0x22, 0x01]. Het eerste byte is 6, omdat het de lengte is van de bytes erna.

Tot slot voegen we nog een element met de naam van het apparaat toe, bestaande uit de lengte, 0x09 voor het type en dan de bytes van de naam.

Klasse voor BTHome-advertentie

Om dit wat overzichtelijker te maken, definiëren we een klasse in onze CircuitPython-code die deze elementen samenneemt en ze daarna eenvoudig naar de bytes omzet die we in de bluetooth-advertentie kunnen uitsturen. De code ziet er als volgt uit:

Je ziet hier dat we de elementen voor de flags en service data definiëren. In de methode __init__ (die een object van de klasse aanmaakt) zetten we de naam die je aan het object doorgeeft om naar een element voor de local name. Op het moment dat we de bewegingstoestand van de sensor willen adverteren, kunnen we dan eenvoudigweg de methode adv_data van het object roepen met als argument 1 voor beweging en 0 voor geen beweging. Die methode plakt al die reeksen bytes op de juiste manier aan elkaar en vervangt het laatste byte van de service data door de bewegingstoestand.

Beweging adverteren

Dan komt nu de laatste stap, de bewegingsdetectie via bluetooth adverteren. Daarvoor importeren we in het begin van de code eerst de adapter van de module _bleio):

We maken dan op het einde van onze code een object van de klasse BTHomeAdvertisement met de naam van ons apparaat, en de while-lus breiden we uit om de bewegingstoestand telkens te adverteren:

Bij beweging vragen we aan het object bthome de advertentiedata voor beweging op en anders de advertentiedata voor geen beweging. We tonen de data in de REPL en adverteren ze via de bluetooth-adapter. Na 100 ms stoppen we met adverteren en doen we weer een meting. Daarna adverteren we weer met de nieuwe data en zo blijft dat aan de gang. Zoals eerder gezegd vind je op GitHub de volledige code.

Integratie in Home Assistant

Dan nu de test: detecteert Home Assistant onze sensor? Ga in het dashboard van Home Assistant naar Instellingen / Apparaten en Diensten / Integraties. Klik rechts onderaan op Integratie toevoegen en kies BTHome. Als je bordje aan het adverteren is, wordt het hier al onmiddellijk herkend. Klik op Opslaan, ken het eventueel aan een ruimte toe en klik dan op Voltooien. Daarna kun je het apparaat bekijken en de bewegingssensor erin toevoegen aan je dashboard of automatisaties.

Flexibel formaat

We hebben in dit artikel een eenvoudig voorbeeld gemaakt van een sensor die één type data uitstuurt: 1 of 0 voor wel of geen beweging. Maar het BTHome-formaat ondersteunt tientallen datatypes, waaronder temperatuur, luchtvochtigheid, batterijpercentage, stroom en snelheid.

BTHome is ook een flexibel formaat: je kunt de data van meerdere sensors tegelijk in één advertentie uitsturen. Stel dat we op onze XIAO nRF52840 Sense na de beweging ook de temperatuur willen uitsturen, dan voegen we aan de service data gewoon 0x02 voor de temperatuur toe en dan twee bytes die de temperatuur in honderdsten van een graad Celsius voorstellen. En we kunnen er ook nog 0x01 voor het batterijpercentage aan toevoegen en dan een byte met een waarde van 0 tot 100. De BTHome-integratie van Home Assistant pikt al die types en bijbehorende data op. Als je dus ooit een eigen bluetooth-sensor wilt maken, probeer dan BTHome eens uit.

13 Een greep uit de types sensors die BTHome ondersteunt.

Bij ID.nl zijn we dol op kwaliteitsproducten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Daarom speuren we een paar keer per week binnen een bepaald thema naar zulke deals. Dit keer: beveiligingscamera's voor rondom het huis.

Met een beveligingscamera houd je je woning rondom in de gaten wanneer je er niet bent of bijvoorbeeld slaapt. De camera's kunnen video's opnemen, maar daarvoor heb je meestal wel een abonnement nodig. Voordeel is dan wel dat je de beelden overal ter wereld kunt terugkijken. Wij vonden vijf modellen, waarvan je er bij een aantal ook nog een extra camera bij krijgt.

Ring Stick Up Cam Battery (2 pack)

De Ring Stick Up Cam is een veelzijdige camera die je zowel binnen als buiten kunt gebruiken. De camera is volledig draadloos en je hoeft alleen maar de opgeladen batterij in de camera te schuiven en de camera te verbinden met je wifi-netwerk via de Ring-app. Omdat de camera draadloos is, kun je hem op vrijwel elke plek zetten, hangen of monteren. Of je nu je huisdieren in de gaten wilt houden in de woonkamer of een oogje in het zeil wilt houden op je oprit, het kan allemaal. De camera geeft heldere beelden in 1080p en heeft ingebouwd nachtzicht, zodat je ook in het donker goed kunt zien wat er gebeurt. Als er beweging wordt gedetecteerd, krijg je indien gewenst direct een melding op je telefoon. De camera heeft ook tweerichtingsspraak, waardoor je kunt communiceren met bezoekers of ongewenste gasten kunt laten weten dat ze gezien worden. Om video's op te slaan en terug te kijken, heb je wel een Ring Protect-abonnement nodig.

Eufy SoloCam S220

Deze camera van Eufy is een ideale oplossing voor wie op zoek is naar een camera zonder gedoe met maandelijkse kosten. Deze camera heeft een ingebouwde batterij én een zonnepaneel. Door het zonnepaneel hoef je de camera bijna nooit handmatig op te laden, want slechts een paar uur zonlicht per dag is al voldoende om hem van stroom te voorzien. De camera is volledig draadloos en eenvoudig te installeren, perfect voor buiten aan een schutting of muur. De beelden zijn in 2K-resolutie, wat zorgt voor een scherpe weergave. De SoloCam S220 heeft een lokaal geheugen van 8 GB, wat betekent dat je al je beelden direct op de camera opslaat. Zo heb je geen abonnement nodig om beelden te bewaren of terug te kijken. Een ingebouwde AI-technologie zorgt ervoor dat de camera het verschil ziet tussen mensen, dieren en voertuigen, zodat je alleen relevante meldingen krijgt.

Google Nest Cam

Deze camera van Google is een veelzijdige optie die zowel binnen als buiten kan worden gebruikt. Het draadloze ontwerp met batterij maakt de installatie heel flexibel, want je bent niet afhankelijk van een stopcontact in de buurt. De Google Nest Cam is weerbestendig en kan dus tegen een stootje van de elementen. De Nest Cam heeft slimme functies, zoals het herkennen van personen, dieren en voertuigen, waardoor je alleen de meldingen ontvangt die je belangrijk vindt. Je krijgt direct een seintje op je telefoon via de Google Home app. De camera biedt 24/7 live-weergave en je kunt de gebeurtenisgeschiedenis van de afgelopen drie uur gratis terugkijken. Wil je langer terugkijken of extra functies, zoals gezichtsherkenning, dan is een abonnement op Nest Aware nodig.

Ezviz BC1C

Met zijn indrukwekkende batterijduur onderscheidt de Ezviz BC1C zich. Volgens de fabrikant kan de camera tot wel 210 dagen meegaan op één oplaadbeurt. Deze camera is volledig draadloos, waardoor je hem overal kunt plaatsen waar je maar wilt, zowel binnen als buiten dankzij de weerbestendige behuizing. De Ezviz BC1C heeft een slimme AI die onderscheid maakt tussen personen en andere bewegingen, wat het aantal valse meldingen flink vermindert. De camera filmt in 1080p en beschikt over kleurennachtzicht, wat betekent dat je ook 's nachts heldere beelden in kleur krijgt, in plaats van de gebruikelijke zwart-wit weergave. Er is 32 GB ingebouwde opslag, dus je hebt geen extra geheugenkaart of abonnement nodig om je beelden te bewaren. Via de app kun je de live beelden bekijken, terugkijken en zelfs praten met mensen aan de andere kant via de tweerichtingsspraak. Dit maakt het makkelijk om bijvoorbeeld een bezorger instructies te geven.

Arlo Essential Wireless Camera + draadloze deurbel

De Arlo Essential is een draadloze buitencamera die ontworpen is voor eenvoud en effectiviteit. Je monteert hem in een handomdraai en verbindt hem via wifi met de Arlo-app. Met een batterijduur van 4 tot 6 maanden hoef je je niet continu druk te maken om de accu. De camera heeft een 130° brede kijkhoek en filmt in 2K-resolutie, zodat je een groot deel van je tuin of oprit in de gaten kunt houden. Een ingebouwde spotlight verlicht de omgeving bij beweging en zorgt voor heldere beelden, zelfs in het donker. De camera beschikt over een sirene die je op afstand kunt activeren om indringers af te schrikken. De beelden worden opgeslagen in de cloud, waar je met een Arlo Secure abonnement toegang toe hebt. De Arlo Essential Wireless Camera wordt aangeboden in een bundel met een extra draadloze deurbel van hetzelfde merk.

Een speaker die je zo in je handpalm kunt zetten, maar toch genoeg 'oomf' heeft om een feestje op poten te zetten. Dat is de nieuwe JBL Grip. Het apparaat is zo groot als een blikje bier (of frisdrank) en past dus makkelijk in een tas of aan je fiets. Toch moet hij genoeg vermogen, slimme functies en een stevig ontwerp bieden om mee te gaan op elk vrolijk avontuur.

De Grip levert 16 watt aan geluid en gebruikt een techniek die AI Sound Boost heet. Daarmee wordt de muziek live geanalyseerd en bijgesteld, zodat de bassen voller klinken zonder dat het geluid vervormt of kraakt. Wie zin heeft in meer volume kan twee speakers koppelen voor stereogeluid, of via Auracast meerdere modellen aan elkaar linken. Zo tover je het compacte speakertje al snel om tot een groter geluidssysteem.

©JBL

Gemaakt om mee te nemen

Met de geïntegreerde lus klik je de Grip eenvoudig vast aan een rugzak, een fiets of zelfs een kajak. Dankzij de IP68-classificatie kan hij bovendien tegen een spatje water, stofje stof of gewoon een stootje. Daarmee mikt JBL duidelijk op buitengebruik: festivals, stranddagen of een lange picknick in het park. De speaker is daarnaast licht en handzaam, waardoor je hem eigenlijk overal kwijt kunt.

Op de achterkant van het apparaatje zit subtiele verlichting die je via de JBL Portable-app kunt aanpassen. Kleuren en intensiteit kunnen worden afgestemd op je afspeellijst of de sfeer van het moment. Oké, het zal niet genoeg zijn om een heel feest van de benodigde verlichting te voorzien, maar het geeft nét een extra laagje beleving. Toch leuk.

©JBL

Accu en extra uurtjes

De Grip gaat ongeveer 12 uur mee op één lading. Wie langer door wil, kan Playtime Boost inschakelen, een functie die nog eens 2 uur extra uit de accu haalt. Daarbij past de speaker zich aan voor een harder en efficiënter geluid. Voor een dag buiten of een lange avond muziek draaien is dat een heel handige toevoeging.

De speaker verschijnt in zeven varianten, van neutraal zwart en wit tot paars, camo en felroze. Er is gekozen voor gerecycled plastic en een verpakking van FSC-gecertificeerd papier. Daarmee sluit de Grip aan bij de trend om dit soort gadgets duurzamer te maken. De adviesprijs bedraagt 99,99 euro en het model is direct verkrijgbaar via JBL.com en verschillende (web)winkels.