Je wilt graag nog eens de tijd van MS-DOS of Windows 98 herbeleven, met games en toepassingen van weleer. Helaas is dit niet zo vanzelfsprekend op je snelle machine met Windows 10 of 11, maar met 86Box keer je terug naar het nostalgische tijdperk van meer dan 25 jaar geleden.

Er zijn een paar manieren waarop je ook op een moderne, krachtige machine met Windows 10 of 11 (of met een ander besturingssysteem) retrosoftware en zelfs oudere besturingssystemen aan de praat krijgt. Met wat geluk kom je al een eind door de compatibiliteitsmodus van Windows te activeren: klik met rechts op een snelkoppeling, kies Eigenschappen en open het tabblad Compatibiliteit. In de meeste gevallen kom je er helaas niet zonder geavanceerde technieken als virtualisatie en emulatie.

01 Virtualisatie en emulatie

Virtualisatietools zoals VirtualBox en VMware zijn zogeheten hypervisors. In essentie voeren ze de code uit van de virtuele machine en grijpen ze alleen in wanneer dat nodig is om de scheiding tussen de virtuele machine en de rest van het systeem te handhaven. Dit betekent onder meer dat de virtuele machine dezelfde cpu ziet als het hostsysteem.

86Box daarentegen is een zogeheten systeememulator. Hierbij wordt het volledige systeem, inclusief cpu, chipset en eventuele extra kaarten, in software nagebootst. Een emulator interpreteert elke instructie die wordt uitgevoerd in de virtuele machine. Hoewel deze werkwijze meer processorkracht vereist, is het hiermee mogelijk om het authentieke gedrag van de oorspronkelijke hardware te simuleren. Voor software en games met specifieke (hardware)vereisten is dit doorgaans de aanbevolen methode. Houd er wel rekening mee dat een emulator gebonden is aan de beperkingen van de oorspronkelijke hardware, waardoor extra functies zoals integratie van de muiscursor niet mogelijk zijn.

©Adam Ján Figeľ - stock.adobe.com

Bij emulatie wordt een heel systeem inclusief de processor nagebootst.

02 86Box

Er zijn verschillende emulators beschikbaar, zoals PCem, DOSBox en QEMU, maar als het gaat om het zo nauwkeurig mogelijk simuleren van verschillende hardwarecomponenten, is 86Box een koploper.

86Box bootst verschillende IBM-PC-compatibele systemen en moederborden na uit het laatste decennium van de vorige eeuw. Het kan overweg met Intel-processoren (inclusief verschillende klonen zoals AMD en Cyrix) van de Intel 8088/8086 tot de Pentium Pro/II-processoren uit het einde van de vorige eeuw.

Daarnaast kan de tool verschillende grafische modi emuleren, zoals Hercules, CGA, EGA en VGA. Het ondersteunt ook diverse grafische kaarten en geluidskaarten, waaronder verschillende modellen van Sound Blaster. Wat betreft besturingssystemen kan 86Box overweg met bijna alle versies van MS-DOS, FreeDOS en CP/M-86, bepaalde versies van OS/2, verschillende Linux-distributies, BSD-afgeleiden en vrijwel alle Windows-versies tot Windows XP.

In dit artikel gaan we met 86Box voor Windows aan de slag en brengen we zowel MS-DOS 6.22 – inclusief games zoals Wolfenstein 3D – als Windows 98 tot leven. 86Box is ook beschikbaar voor Linux en macOS.

Het logo van 86Box is even retro als de software die je ermee kunt draaien.

03 Download

Ga naar de website https://86box.net en download de gewenste versie van 86Box, bij voorkeur een stabiele versie. Op het moment van schrijven was dat versie 3.11. Als je Windows 10 of 11 op je computer hebt geïnstalleerd, kies dan voor 86Box-Windows-64-b4311.zip. Als je met een 32bit-versie van Windows 10 werkt (dit kun je in Windows controleren via Instellingen / Systeem / Info / Type systeem), download dan de 32bit-versie van 86Box. Pak het gedownloade zip-bestand uit naar een aparte map, zoals c:\86box.

Hoewel je nu al zou kunnen dubbelklikken op het bestand 86Box.exe, krijg je dan een foutmelding met de melding: 86Box could not find any usable ROM images. Dit komt doordat 86Box zogeheten ROM-dumps (read-only memory) nodig heeft van de originele computersystemen die je wilt emuleren. Deze bestanden bevatten namelijk het systeem-BIOS alsook low-levelsoftware en eventuele optionele ROM’s die door uitbereidingskaarten worden gebruikt.

Je vindt de benodigde images op deze locatie. Klik aan de rechterkant op Latest en vervolgens op Source code (zip). Maak een submap met de (verplichte) naam roms aan in de map waarin je 86Box hebt uitgepakt, bijvoorbeeld c:\86box\roms. Plaats de complete inhoud van het zojuist gedownloade zip-bestand roms-3.11.zip uit naar deze submap. Dit kan even duren, aangezien ongeveer 380 submappen en 840 bestanden moeten worden uitgepakt. Elk apparaattype uit deze ROM-set belandt namelijk in een afzonderlijke map, met ook weer aparte submappen voor de diverse apparaatmodellen of categorieën.

De installatie is vooral een kwestie van downloaden en uitpakken. 

04 Opstarten

Je bent eigenlijk al klaar om aan de slag te gaan met 86Box. Hoewel er in dit artikel ook een grafische beheertool wordt besproken (zie '86Box Manager'), is het een goed idee dat je ook vertrouwd raakt met de pure 86Box-omgeving. Op deze manier begrijp je beter hoe de emulator werkt en is opgezet. Voor Linux is er trouwens geen GUI-beheertool beschikbaar.

Wanneer je 86box.exe start, verschijnt er een programmavenster waarin even later een heuse IBM Personal Computer lijkt op te starten. Onderliggend zie je dat er in de map 86box een configuratiebestand is aangemaakt met de standaardnaam 86box.cfg. Als je dit bestand opent in een teksteditor zoals Kladblok, zie je meteen een reeks eigenschappen van de geëmuleerde machine, zoals 8088, CGA enzovoort. Dit zijn slechts minimale instellingen met weinig snelheid.

Wat ons betreft kun je gerust een kopie van deze standaardmachine maken, bijvoorbeeld in een bestand als 86box-kopie.cfg. We gaan namelijk het oorspronkelijke configuratiebestand zo meteen overschrijven, omdat we een aangepaste machine willen maken die mooi aansluit bij wat we voor ogen hebben: een ‘snelle’ machine voor MS-DOS 6.22, waarop we plezier kunnen beleven aan de first-person shooter Wolfenstein 3D.

86Box bewaart de instellingen voor je machine in een configuratiebestand. 

05 Instellingen

Voor het ooit zo populaire besturingssysteem MS-DOS 6.22 (uitgebracht in 1994) zijn de systeemvereisten niet erg strikt, maar het is toch handig om de aanbevelingen te volgen die te vinden zijn op deze webpagina.

Om een nieuwe machine te creëren in 86Box, ga je naar Tools / Settings. Er wordt dan een nieuw dialoogvenster geopend met elf hardware-onderdelen die je indien gewenst kunt emuleren, waaronder Machine, Display, Input devices, Sound, Network en Hard disks. Hier kun je de benodigde onderdelen op de juiste manier instellen. We zullen alleen vermelden wat we zelf hebben gewijzigd. De overige items kun je in principe ongewijzigd laten, tenzij je specifieke parameters bewust wilt aanpassen. Dit kun je doen door op de knop Configure naast het betreffende item te klikken.

86Box bevat allerlei instellingen voor verschillende hardwarecomponenten. 

06 MS-DOS-configuratie

In de rubriek Machine selecteer je de volgende opties:

Maak in de volgende categorieën ook deze instellingen:

Bij de categorie Hard disks moet je opletten. Klik onderaan op de knop New en stel het Type in op 152 MB (CHS:1224, 15, 17), zodat de bijbehorende waardes automatisch worden ingevuld bij Cylinders (1224), Heads (15) en Sectors (17). Druk nu op de knop Specify en verwijs bijvoorbeeld naar het bestand msdos622hdd.img, ergens in je 86Box-map. Bevestig de wijzigingen met Opslaan en OK (2x). Het schijfbestand van ongeveer 152 MB wordt toegevoegd.

Het zal je niet verbazen dat we straks een floppydrive nodig hebben voor de installatie van MS-DOS. Ga naar de categorie Floppy & CD-ROM drives en selecteer bij het bovenste type Floppy Drives het Type 3.5" 1.44M.

Je bent nu klaar met het instellen van de emulator in 86Box. Bevestig de wijzigingen met OK en klik op Save.

Stel de harde schijf in op de gewenste grootte (met de bijbehorende geometrie). 

07 BIOS-setup

Zodra je bevestigt, start de machine met de configuratie (opgeslagen in het bestand config.cfg). Al snel verschijnt er een foutmelding: er is een probleem met het geëmuleerde systeem-BIOS. Klik daarom in het 86Box-venster en druk op F1 om naar het BIOS-setupvenster te gaan. Onthoud dat je door de middelste knop van de muis in te drukken of via de toetscombinatie F8+F12 kunt ontsnappen uit dit venster van de geëmuleerde machine en kunt terugkeren naar je vertrouwde Windows-hostomgeving. In het setupvenster selecteer je Standard CMOS Setup (druk tweemaal op Enter). Gebruik de pijltjestoetsen om naar Floppy Drive A: te navigeren en stel deze in op 1.44 MB, 3½" met behulp van de toetsen PageDown en PageUp.

Uiteraard moet je ook de harde schijf instellen volgens de parameters die je eerder hebt gekozen in 86Box. Selecteer dus Hard Disk C: en druk meerdere keren op PageUp totdat je achter Type de optie 46 ziet staan met de waardes 1224 / 15 / 65535 / 1223 / 17 / 152 MB. Als alles correct is ingesteld, druk dan op Esc. In het hoofdvenster van je BIOS-setup selecteer je Write to CMOS and Exit en bevestig je met Y en Enter.

Je moet wel eerst even het BIOS instellen overeenkomstig de geëmuleerde hardware. 

08 MS-DOS-installatie

Bij het opnieuw opstarten van je virtuele machine verschijnt een nieuwe foutmelding: Drive not ready error. Insert boot diskette in A:. Dat klopt, want onze virtuele schijf is nog compleet leeg en we hebben natuurlijk een opstartbaar besturingssysteem nodig.

Dat besturingssysteem moet je dus eerst ophalen. Je vindt een versie van MS-DOS 6.22 onder meer op deze pagina, in de vorm van een zip-bestand. Uitgepakt levert dit drie genummerde img-bestanden op. Deze drie floppybestanden moet je in de juiste volgorde koppelen aan het geëmuleerde diskettestation in 86Box. Open hiervoor het menu Media en kies Floppy 1 (3.5" 1.44M): empty en kies Existing image. Verwijs naar het zojuist uitgepakte bestand Disk 1.img en bevestig met Enter, waarna de machine MS-DOS zal opstarten van deze virtuele floppydisk. Druk in het blauwe setupvenster op Enter, selecteer Configure allocated disk space (recommended) en druk tweemaal op Enter. Na de herstart wordt de virtuele harde schijf geformatteerd. Direct erna kun je het juiste land en toetsenbordlay-out instellen. Bevestig weer met Enter en stel de map in voor de MS-DOS-installatiebestanden (de standaardlocatie C:\Dos voldoet prima). Druk nogmaals op Enter, zodat de eigenlijke installatie kan starten. Wanneer om de volgende setupdisk wordt gevraagd, koppel je het tweede img-bestand aan de floppydrive, en je herhaalt dit voor het derde en laatste bestand.

Na afloop maak je de koppeling ongedaan via Media / Floppy 1 / Eject Disk 3 Image en herstart je machine met Enter.

Na de installatie van MS-DOS werp je de virtuele diskette weer uit je systeem.

09 DOS-games

Nu zou de oude (en voor sommige mensen vertrouwde) MS-DOS-prompt C:> moeten verschijnen. Als je het commando dir invoert, zie je dat er vier bestanden (zeggen autoexec.bat en config.sys je nog iets?) en een submap op de schijf staan.

Mooi, maar daar willen we wel iets mee! Wat dacht je van een ooit zo populaire DOS-game: Wolfenstein 3D? Daarvoor verwijzen we graag naar deze link, een gearchiveerde versie van een site met een indrukwekkende collectie van oude DOS-applicaties en games. Tik Wolfenstein in bij Search this Collection en klik op (bijvoorbeeld) het eerste resultaat dat zich aandient. Hier download je het 7z-bestand (1,1 MB). Je kunt dit uitpakken met behulp van een gratis tool als 7-Zip. In ons geval leverde dit twee img-bestanden op.

Je weet inmiddels hoe je zo’n img-bestand aan de virtuele floppydrive koppelt. Herstart je MS-DOS-sessie niet, maar tik a: in op de opdrachtregel, gevolgd door het commando dir, zodat de inhoud van je gekoppelde diskette verschijnt.

Voer nu het commando install.bat uit. Bij de vraag Which drive to install to tik je C in. De voorgestelde submap \Wolf3D voldoet prima. Druk op Y om deze te maken. Zodra om Disk 2 wordt gevraagd, koppel je het tweede img-bestand via het menu Media en bevestig je met Enter. Na afloop moet je nogmaals het eerste img-bestand koppelen. Vanuit de map C:\WOLF3D hoef je nu maar het commando wolf3d.exe uit te voeren en de pret kan beginnen. Vergeet na afloop je img-bestand niet te ontkoppelen.

De installatie van Wolfenstein 3D in de MS-DOS-machine is volop aan de gang.

10 Drivers downloaden

Wolfenstein 3D werkt weliswaar, maar helaas nog zonder muisbesturing en met weinig verheffende piepgeluiden. Dit kan beter, maar daar hebben we wel een paar stuurprogramma’s voor nodig.

Voor onze geëmuleerde geluidskaart gebruiken we de Creative PnP Configuration Manager (Rev 4). Je kunt deze downloaden, wederom in de vorm van een 7z-bestand. Het is ook handig om muisondersteuning te hebben, hiervoor downloaden we het zip-bestand van CuteMouse. Pak ook dit bestand uit.

Het probleem is dat we de uitgepakte bestanden van de geluidskaart en de muis naar onze geëmuleerde machine moeten krijgen. Om dit te doen hebben we een floppy-imagebestand nodig en daarvoor maken we gebruik van WinImage (dertig dagen gratis beschikbaar). Installeer deze tool en start hem op als administrator. Open het menu File en kies New. Selecteer 1.44 MB bij Standard Format en bevestig met OK. Druk op het knopje Inject en selecteer het bestand ctcmbbs.exe van de Creative PnP Configuration Manager, evenals alle bestanden uit de submap \BIN van CuteMouse. Bevestig telkens met Yes. Druk op de knop Save, selecteer Image file (*.ima) bij Opslaan als en bewaar het bestand (bijvoorbeeld disk.ima). Sluit WinImage vervolgens af.

Maak een floppy-image voor de drivers van je geluidskaart en muis. 

11 Drivers configureren

Start je geëmuleerde MS-DOS-omgeving op met 86Box en koppel het zojuist gemaakte image-bestand. Typ a: op de opdrachtprompt en voer daarna het commando dir uit om de inhoud van de floppy te bekijken. Kopieer de geluidsdriver naar de virtuele harde schijf met dit commando:

Verwijder het bestand nu van de floppy met:

Maak een submap genaamd ctmouse aan op de schijf met dit commando:

Kopieer de bestanden naar die submap met:

Nu staat alles netjes op je virtuele harde schijf. Je kunt dit controleren door c: in te voeren, gevolgd door dir.

Voer nu vanuit c: het commando ctcmbbs.exe uit om alle benodigde bestanden uit te pakken. Voer daarna de eigenlijke driverinstallatie uit met install.exe. Bevestig drie keer met Enter, zodat de bestanden autoexec.bat en config.sys correct worden aangepast. Druk nog twee keer op Enter en je keert terug naar de opdrachtprompt.

Helaas is er geen installatiewizard voor de muisdriver, dus je moet het bestand autoexec.bat handmatig aanpassen. Voer deze opdracht uit:

Voeg onderaan deze regel toe:

Druk op Enter en vervolgens op Alt om het menu te openen. Kies File / Save en daarna File / Exit. Koppel de floppy los en herstart MS-DOS. Als je nu WOLF3D.EXE uitvoert, zou je geluid en muisbesturing moeten hebben. Als het geluid te zacht is, dubbelklik dan op het luidspreker-icoontje onderaan het 86Box-venster en verhoog de Gain-waarde.

Een aangepast autoexec.bat-bestand zorgt ervoor dat de muisdriver automatisch wordt geladen. 

12 86Box Manager

86Box is een uitstekende emulator, maar de beheermogelijkheden zijn beperkt. Je kunt slechts één geëmuleerde machine configureren met deze emulator. Het is mogelijk om voor elke nieuwe machine handmatig het bijbehorende bestand 86box.cfg te hernoemen, maar werkt niet zo handig. Daarom is het beter om een beheertool zoals WinBox for 86Box of de meer geavanceerde 86Box Manager te installeren. Hier laten we kort zien hoe je aan de slag kunt gaan met die laatste.

Klik op Latest om het zip-bestand te downloaden. Pak het zip-bestand uit naar een geschikte map. Zorg ervoor dat 86Box is afgesloten en start het bestand 86Manager.exe op vanuit deze map. Klik op de Settings-knop en gebruik de bovenste Browse-knop om naar de map te verwijzen waarin het bestand 86Box.exe staat. Gebruik de onderste Browse-knop om naar de map te verwijzen waarin de images (virtuele machines) moeten worden opgeslagen, bijvoorbeeld de submap \vms in je 86Box-map. Bevestig de wijzigingen met OK.

Druk op Add, vink de optie Import VM files from aan, klik op Browse en selecteer de map waarin het bestand 86Box.cfg staat. De machine wordt nu geïmporteerd door 86Box Manager en in de submap met virtuele machines geplaatst. Om een nieuwe machine te maken in de manager klik je op Add, voer je een Name en Description in, vink je (alleen) Configure this virtual machine now aan, en bevestig je met Add en OK. Het bekende instellingenvenster van 86Box wordt nu weergegeven, waarin je de machine naar wens kunt configureren.

Je kunt de instellingen ook altijd later aanpassen door de gestopte machine te selecteren in de manager en op Configure te klikken. Via het contextmenu kun je een geselecteerde machine onder andere starten, bewerken, configureren, verwijderen en klonen.

Met 86Box Manager maak je eenvoudig instellingen voor meerdere virtuele machines.

13 Windows 98

Je bent nu helemaal klaar om een andere machine te emuleren. Laten we Windows 98 als voorbeeld nemen. Ook hier komt het erop aan een geschikte image te vinden en de juiste instellingen voor de virtuele machine te gebruiken. We tonen je kort hoe je dit aanpakt.

Beginnen we met het venster Settings. In de rubriek Machine selecteer je de volgende opties:

Maak in de volgende categorieën ook deze instellingen:

In de categorie Hard disks voeg je een harde schijf toe met (bijvoorbeeld) de volgende eigenschappen: Cylinders (4063), Heads (16), Sectors (63), Size (1999 MB), Bus (IDE) en als Image Format kies je Dynamic-size VHD (.vhd).

Voor de installatie van Windows 98 heb je ook een cd-romspeler nodig. Bij de categorie Floppy & CD-ROM drives kies je bij de sectie CD-ROM drives de optie ATAPI (op Channel 1:0) en stel je Speed in op 62x.

Voor de installatie van Windows 98 SE heb je ook een cd-rom nodig. 

14 Installatie

Bevestig de instellingen met OK en start je nieuwe machine op vanuit 86Box Manager. Druk op DEL om naar de BIOS-setup te gaan. Open daar Standard CMOS Setup en stel Primary Master en Secondary Master in op Auto, en beide slave-apparaten op None. Stel Drive A en/of B in op basis van de types die je in 86Box had ingesteld. Druk op Esc en ga naar BIOS Features Setup, waar je de Boot Sequence instelt op A,CDROM,C. Bevestig met Esc.

Zorg ervoor dat je een imagebestand van de installatie-cd van Windows 98 hebt voordat je het BIOS-setupvenster verlaat. Je kunt dit downloaden, het is een iso-bestand van ongeveer 625 MB.

Koppel dit iso-bestand aan je geëmuleerde machine: ga naar Media / CDROM 1 (ATAPI) / Image en selecteer het gedownloade iso-bestand. Druk vervolgens op F10 en daarna op Y om de gewijzigde BIOS-instellingen op te slaan en de machine te starten. Kies 2. Boot from CD-ROM en daarna 1. Start Windows 98 Setup from CD-ROM. Bevestig met Enter en selecteer Configure unallocated disk space (recommended) en vervolgens Yes, enable large disk support. Zodra je dit bevestigt met Enter, zal de machine nogmaals opstarten vanaf de cd-rom en even later wordt je virtuele harde schijf geformatteerd.

Volg daarna de instructies van de Windows 98-installatiewizard. Houd er rekening mee dat dit proces ongeveer een halfuur kan duren. Na afloop heb je een werkende Windows 98-installatie. Een productsleutel vind je op de eerdergenoemde downloadpagina.

Veel plezier met je geëmuleerde machines en alle applicaties van weleer!

De virtuele installatie van Windows 98 is begonnen.

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? ⤵️