Een relatief nieuw fenomeen in de energiewereld is het dynamische contract, waarbij de uurtarieven een dag van tevoren worden vastgesteld. Je mist de zekerheid, maar je kunt flink besparen door je verbruik slim te timen. Daarvoor is actuele prijsinformatie cruciaal. Een ESP32-microcontroller toont op een compact lcd-schermpje de prijzen per uur voor de hele dag, welke aanbieder je ook hebt.

Als je bij dagelijkse routines zoals het aanzetten van de vaatwasser, de wasmachine of de droger al op de klok kijkt, doe je dat waarschijnlijk alleen om te weten hoe laat de klus geklaard is. Maar met een dynamisch energiecontract bepaalt het uur ook de prijs ervan. Afhankelijk van het moment waarop je een apparaat aanzet, kost het je dus meer of minder. Ook voor bezitters van een elektrische auto kan het kiezen van het juiste moment van opladen aanzienlijk schelen in de kosten.

In dit artikel maken we een mini-dashboard met een lcd-schermpje van 1,8 inch dat de uurtarieven van het huidige en het volgende etmaal laat zien in een heldere grafiek. Zo’n compact schermpje helpt om het project zelf energiezuinig te houden, net als de ESP32-microcontroller. Die module werkt zonder besturingssysteem en voert alleen vooraf gedefinieerde instructies uit, die zijn vastgelegd in een programma. Dat is geschreven in de taal C++ en is behoorlijk uitgebreid. Het goede nieuws is dat je alleen de naam en het wachtwoord van je draadloze netwerk hoeft in te vullen en een API-sleutel.

We bespreken eerst de software en dan het bouwproces. Er is zowel een versie voor het tonen van de stroomprijs én de actuele gasprijs, en een versie die alleen de stroomprijs laat zien. Aangezien de meeste mensen dezelfde aanbieder hebben voor stroom en gas, gaan we in onderstaande beschrijving uit van de versie met gasprijs. Voor de uitvoering en werking maakt dat verder geen verschil.

Voorbereiding

Zoals gezegd hoef je niet zelf te programmeren: dat werk hebben we al voor je gedaan. Je hoeft alleen maar dit zip-bestand te downloaden met daarin het programma en een aangepast bestand voor de juiste aansturing van het beeldscherm. Pak het zip-bestand alvast uit, de bestanden heb je straks nodig.

We gaan ervan uit dat je Arduino IDE hebt geïnstalleerd en dat de module wordt herkend. Doorloop anders eerst de stappen uit de volgende paragraaf ‘Arduino IDE installeren’.

Ter voorbereiding op het uploaden van de software zijn er nog twee zogenoemde bibliotheken nodig voor de IDE. Deze uitbreidingen nemen je een hoop werk uit handen bij in dit geval de aansturing van het beeldscherm en het verwerken van de data.

Start Arduino IDE en klik op Hulpmiddelen / Bibliotheken beheren en zoek naar tft_espi. Selecteer TFT_eSPI door Bodmer en kies Installeren. Herhaal deze stappen, maar zoek nu naar arduinojson en installeer ArduinoJson door Benoit Blanchon. Sluit Arduino IDE af.

Arduino IDE installeren

Voor Windows en macOS zijn stuurprogramma’s nodig voor de communicatie met de module via usb. Die moet je downloaden en installeren.

Het uploaden van je code naar de module gebeurt straks met Arduino IDE. Download deze. Op het moment van schrijven is 2.1.0 de nieuwste versie, maar ook op de oudere versie 1.8 werkt het. De exacte versie is dus niet van belang. Geef de Windows-firewall toestemming als daarom gevraagd wordt.

Als de installatie is voltooid, start je het programma en via File / Preferences kun je achter Language de taal op Dutch (Nederlands) instellen. Dat is optioneel, maar in de volgende stappen gaan we uit van de Nederlandse benamingen.

Open Bestand / Voorkeuren en in het veld Bijkomende Borden Beheerder URL’s zet je de volgende url: https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

Klik op OK ter bevestiging. Ga naar Hulpmiddelen / Bord / Borden Beheerder en zoek naar esp32. Klik op de knop Installeren bij ESP32 door Espressif Systems en de driver voor de module wordt geïnstalleerd. Open Hulpmiddelen / Bord / esp32 / ESP32 Dev Module om de module te selecteren. Sluit de module aan via de micro-usb-kabel of usb-c-kabel en selecteer bij Hulpmiddelen / Poort de beschikbare com-poort. Trek ten slotte de usb-kabel uit de pc.

Enkele aanpassingen

Ga naar het eerder uitgepakte zip-bestand en kopieer het bestand User_Setup.h naar de map Documenten\Arduino\libraries\TFT_eSPI, waarbij je het gelijknamige bestand overschrijft. Ga weer naar het uitgepakte zip-bestand en dubbelklik op Enever_grafisch_gas.ino (dat staat in een submap met dezelfde naam). Heb je geen aardgas of neem je dat niet af van jouw stroomaanbieder, gebruik dan in plaats daarvan het bestand Enever_grafisch.ino.

Arduino IDE start nu met het programma, waarbinnen je nog maar enkele instellingen hoeft aan te passen om het te laten werken. De eerste twee noodzakelijke aanpassingen zijn zoals gezegd de naam en het wachtwoord van je wifi-netwerk, en de derde is de API-sleutel van de informatiebron Enever (zie volgende paragraaf).

Gratis API-sleutel

Ga naar www.enever.nl/prijzenfeeds en voer bij Token aanmaken je e-mailadres in. Je ontvangt een mailtje met daarin de tekenreeks die je in de code invoert op de plek waar API-SLEUTEL staat. Nu staat alles klaar en is het tijd om te controleren of alles tot nu toe is gelukt. Klik daarvoor op de ronde knop met het vinkje, links bovenaan in Arduino IDE.

Vindt het programma geen fouten, dan kun je de usb-kabel met de module op de pc aansluiten. Check nog even in Hulpmiddelen / Poort of de module daadwerkelijk is verbonden en open met Ctrl+Shift+M de seriële monitor. Klik links bovenaan op de ronde knop met het pijltje naar rechts om de software te uploaden. Aan het einde van de procedure wordt de module gereset en start de seriële monitor.

Als het goed is gegaan, zie je hoe de module eerst verbinding maakt met het draadloze netwerk en daarna met de website van Enever. Tot slot komt prijsinformatie en de huidige tijd voorbij. Als dat zo is, is het uploaden geslaagd!

Appje bij de laagste prijs

Eventueel kun je ervoor kiezen om een appje te ontvangen wanneer de stroomtarieven het laatste punt van de dag bereiken. WhatsApp zelf heeft daarvoor helaas geen API, maar de dienst CallMeBot biedt daarvoor een eenvoudige, gratis oplossing. Voeg om te beginnen het telefoonnummer +34644418720 toe aan je contactpersonen en geef het een naam naar keuze. Stuur een appje met de letterlijke tekst I allow callmebot to send me messages naar de zojuist aangemaakte contactpersoon en wacht totdat je een bericht terug krijgt. In dat bericht staat de API-sleutel, die je samen met je telefoonnummer invult in de Arduino-IDE. Verander tot slot achter bool WhatsApp de waarde false in true en klik weer links bovenaan op de ronde knop met het pijltje naar rechts om de software te uploaden. Daarmee zit het softwaregedeelte erop! Koppel de usb-kabel los van de pc en de module, en sluit Arduino IDE.

Uiteraard kun je de code aanpassen als je bijvoorbeeld ‘s nachts geen berichten wilt ontvangen. Misschien wil je zelfs een koppeling maken met slimme apparaten die je automatisch in- of uitschakelt. De mogelijkheden zijn vrijwel onbegrensd!

Assembleren

Ondanks het geringe aantal componenten, kan de assemblage best een uitdaging zijn. In dit voorbeeld gebruiken we namelijk beide kanten van de printplaat, zodat de uiteindelijke schakeling zo compact mogelijk blijft. Houd je het liever iets eenvoudiger en is wat meer volume geen probleem, dan kun je ook kiezen voor een grotere printplaat waarop alles naast elkaar komt te staan. Het printplaatje in dit voorbeeld heeft uitsluitend losse eilandjes, zodat alle componenten willekeurig zijn te plaatsen.

Begin met de ESP32-module, die je niet strak tegen de printplaat monteert waardoor je de pinnen niet op maat hoeft af te knippen. Bijkomend voordeel van het ‘hoog op z’n poten’ zetten is een betere warmteafvoer. De module zit aan de kant zonder koperen eilandjes, wat straks de onderkant van de schakeling zal worden. Ook het (optionele) klemschroefblok komt aan deze kant, naast de module. Negeer de zwarte header op de foto, die diende slechts voor testdoeleinden.

Solderen

We beginnen met het solderen. Weet je nog niet goed hoe je het best kunt solderen, lees dan dit artikel voor een opfriscursus.

Plaats op de andere kant van de printplaat de header, beide leds en de weerstand. Op de afbeelding zijn nog twee weerstanden te zien, maar een van de twee is tijdens het maakproces overbodig geworden. Nu kun je beginnen met solderen, waarbij je ook hier de pootjes van de componenten zo min mogelijk laat uitsteken aan de andere kant van de printplaat.

Verbind tot slot de componenten met soepel montagedraad met elkaar, zoals aangegeven in onderstaand schema. In het schema staan soms meerdere namen voor een en dezelfde aansluiting, omdat niet elke fabrikant dezelfde termen hanteert. Let op: waar in het schema 'GPIO' staat, wordt dat bij sommige modules 'IO' genoemd. Bij de meeste modules staat 'D' voor de nummers.

Strip met een kleine zijkniptang enkele millimeters van de draad en vertin het blanke uiteinde voordat je de pinnen van de componenten ermee met elkaar verbindt. Omdat niet elke module dezelfde lay-out heeft en de pinnummers bij verschillende fabrikanten kunnen afwijken, is het handiger om te werken met de witte opdruk aan de bovenkant van de modules. De cijfers in het schema zijn dus NIET de fysieke pinnummers! Het is even een precisiewerkje, het zijn uiteindelijk slechts vijftien verbindingen. De usb-kabel (in het schema aangegeven met usb+ en usb-) mag je nog heel even achterwege laten.

Bijna klaar

Verbind als laatste de drukknop via twee iets langere draden met de ESP32-module. Daarmee toont het scherm gedurende een minuut de prijzen van de volgende dag als die binnen zijn. Nadat je klaar bent en alles zorgvuldig hebt gecontroleerd, kun je de pinnen van het tft-schermpje voorzichtig in de header duwen.

Start Arduino IDE, sluit de ESP32-module weer aan op je pc en open je met Ctrl+Shift+M de seriële monitor om te kunnen zien wat er gebeurt. Als het goed is, maakt de module nu weer verbinding met Enever. Zodra de gegevens binnen zijn, toont het schermpje een grafiek met de prijzen per uur. De laagste prijzen worden in groen weergegeven en de hoogste in rood. Is de prijs op dit moment het laagst of juist het hoogst, dan brandt respectievelijk de groene of de rode led.

Zie je ook na enige tijd niets op het scherm, koppel de schakeling dan los van de pc en kijk nogmaals alle verbindingen heel goed na.

Aansluiten

Afhankelijk van de fabrikant van het beeldscherm kan het zijn dat je nog wat moet aanpassen om het beeld goed uit te lijnen. Door in het bestand User_Setup.h in de map Documenten\Arduino\libraries\TFT_eSPI vanaf regel 100 de dubbele schuine strepen weg te halen voor een van de regels, kun je kijken welke instelling geschikt is voor jouw schermpje. Let erop dat je dan juist dubbele schuine strepen toevoegt bij het model dat je niet gebruikt. Na elke aanpassing moet je de code opnieuw compileren en uploaden naar de ESP32-module.

Werkt alles naar tevredenheid, dan kun je de module loskoppelen van je pc. Gebruik voor het aansluiten van de module op de usb-lader een usb-kabel die je niet voor het uploaden van de code gebruikt. Laat de A-stekker (de grote platte) intact en knip de andere stekker van de kabel af. Strip de plus- en de min-aders (meestal rood en zwart) en vertin ze. Sluit ze aan op het schroefklemblok, let daarbij goed op de polariteit! Sluit de module aan op de usb-lader en controleer of de leds op de module zelf branden. Haal direct de usb-stekker uit de lader als dat niet het geval is.

Afhankelijk van de bereikbaarheid van de websites en de tijdserver zou je nu binnen enkele tientallen seconden de grafiek moeten zien, waarna je het eindresultaat in een fraaie behuizing kunt inbouwen.

Inbouwen

Voor het inbouwen zijn er diverse mogelijkheden. Het eenvoudigst is een kant-en-klare behuizing, die je kunt kopen bij Conrad of elke andere leverancier van elektronicaproducten. Uitdaging daarbij is de zichtbaarheid van het beeldscherm, waarvoor je bij een niet-transparante behuizing een uitsparing zult moeten maken.

Mocht je een 3D-printer hebben, dan kun je gebruikmaken van de printerbestanden die we voor je hebben klaargezet. Het is dan het handigst om eerst de behuizing te printen en daarna de onderdelen op de printplaat te solderen, zodat je alles precies op maat kunt maken.

Ook zonder eigen 3D-printer kun je de print voor twee à drie tientjes laten maken en bezorgen bij een van de vele aanbieders zoals 3DLabs of 3D Print Portaal.

Over het programma

Zoals gezegd is het niet noodzakelijk om ook maar iets te weten over de werking van de code om deze te gebruiken. Toch is het leuk een leerzaam om je er wel in te verdiepen, al is het maar om de werking af te kunnen stemmen op jouw specifieke wensen. In plaats van een appje te ontvangen als de stroomprijs op z’n laagst is, zou je er ook voor kunnen kiezen om je domoticasysteem aan te sturen, zodat bijvoorbeeld de elektrische auto wordt opgeladen of de wasmachine start. Op regels 336 t/m 345 staat bijvoorbeeld al code klaar die je eenvoudig kunt aanpassen voor het uitvoeren van een of meer acties als de stroomprijs negatief is.

Het programma begint met het laden van een aantal bibliotheken, te herkennen aan de instructie include. Dankzij deze externe programma’s hoef je je niet bezig te houden met netwerkprotocollen en seriële communicatie met het beeldscherm. Het bestand WiFiClientSecure.h verzorgt zowel de communicatie met het draadloze netwerk, als de verbinding met de te raadplegen websites. Het bestand ArduinoJson.h haalt precies de gewenste data uit een verzameling gegevens en time.h synchroniseert de tijd en datum van de module periodiek met die van een NTP-server. Het bestand TFT_eSPI.h tot slot stuurt het beeldschermpje aan.

Dan volgt de declaratie van een indrukwekkend aantal constanten en variabelen. De constanten blijven, zoals de naam al suggereert, onveranderd. De variabelen kunnen tijdens het draaien van het programma andere waarden krijgen. 

Functies

In het programma staan diverse functies, waarbij het te ver gaat om ze allemaal te bespreken. We beperken ons daarom tot de interessantste.

De functie getData() is van het type bool, wat betekent dat deze na het uitvoeren ervan de waarde waar of onwaar teruggeeft. Je kunt op die manier zien of de functie van begin tot eind correct is doorlopen, of dat deze voortijdig is afgebroken. Deze functie haalt achtereenvolgens data op van de website van Enever, controleert deze en filtert de gewenste gegevens eruit. Die worden vervolgens opgeslagen voor gebruik door andere programmaonderdelen.

Het bepalen van de goedkoopste en duurste stroom gebeurt binnen de functie minmax(). Ook worden alle bedragen omgezet in centen, de leds aangestuurd en bepaald of er een WhatsApp-bericht uit mag.

Bijna alles wat op het scherm te zien is, komt uit de functie drawGraph. De belangrijkste instructies zijn drawString() en fillRect(), respectievelijk voor het tonen van tekst en rechthoeken. De tekst is er voor de bovenste regel en de schalen op de X- en Y-as en de rechthoeken zijn de basis voor de grafieken.

Binnen loop() worden om middernacht de variabelen klaargezet voor een nieuwe dag met nieuwe gegevens. Een minuut later haalt de functie de nieuwe stroomprijzen op en om een over zeven de gasprijs van die dag, met een herkansing na acht en negen uur. Na vier uur ‘s middags volgen de prijzen van de volgende dag.

Als het ophalen van de gegevens om wat voor reden dan ook niet lukt, volgt elke vijf minuten een nieuwe poging, bepaald door de constante interval aan het begin van het programma. De eerste keer dat de module wordt aangezet, probeert deze functie alle gegevens op te halen. ‘s Ochtends en ‘s avonds wordt ledcWrite() uitgevoerd, die het scherm dimt in de avond en nacht.

Bouwen en besparen

Door stroomverbruikers niet lukraak in- en uit te schakelen, valt substantieel te besparen. Gebruik de grootste energievreters waar dat mogelijk is vooral tijdens de voordeligste uren. Hopelijk lukt het je om dit al met al best uitdagende project werkend te krijgen en er uiteindelijk daadwerkelijk je voordeel mee te doen. Dat niet alleen leuk en leerzaam, maar vooral goed voor je portemonnee. Daarbij kan natuurlijk ook nooit kwaad om bewust(er) met energieverbruik om te gaan.

Wanneer je je dekbed gewassen hebt, wil je dat het natuurlijk weer lekker dik en luchtig aanvoelt. Maar wanneer je hem gewoon in de droger gooit, kan de vulling gaan klonteren, zodat er dunne stukken en dikke stukken ontstaan. Dat slaapt niet echt lekker. Om dat te voorkomen, gooien veel mensen er een paar tennisballen bij. Helpt dat echt?

Wat tennisballen in de droger doen

Tijdens het drogen raken de tennisballen telkens het dekbed. Dat helpt vooral bij dons en veren. Als die nat zijn, blijven ze aan elkaar plakken en zakt de vulling in. Door de constante beweging vallen die samengepakte delen weer uiteen, waardoor de vulling zich opnieuw verspreidt. Zo kan de warme lucht overal beter bij en droogt het dekbed gelijkmatiger. De droogtijd wordt er niet korter van, maar het dekbed komt wel duidelijk voller uit de droger.

Hoeveel tennisballen zijn genoeg?

Met één tennisbal in de wasdroger merk je vaak weinig, zeker bij een groot dekbed. Die verdwijnt al snel in de stof en heeft dan weinig effect. Met twee tot vier ballen werkt het beter, omdat ze het dekbed op meerdere plekken tegelijk in beweging houden. Zolang de ballen vrij kunnen bewegen en niet vast blijven zitten in de vulling, doen ze hun werk.

Kun je elke tennisbal gebruiken bij het drogen van een dekbed in de droger?

iet elke tennisbal is even geschikt. Vooral nieuwe of felgekleurde ballen kunnen bij hogere temperaturen kleur afgeven en kleine pluisjes verliezen van de vilten buitenlaag. Dat komt niet vaak voor, maar het risico is wel aanwezig. Gebruik je oudere tennisballen, dan is de kans hierop kleiner. Wil je dat verder beperken, dan kun je de ballen in een oude witte sok stoppen en die dichtknopen. Het effect blijft grotendeels hetzelfde, al is het iets minder uitgesproken dan met losse ballen.

Geef het dekbed genoeg ruimte in de droger

Tennisballen helpen alleen als het dekbed voldoende ruimte heeft om te bewegen. Is de trommel te vol, dan draait alles als één geheel rond en gebeurt er weinig. Wil je grote tweepersoonsdekbedden drogen, dan heb je een droger met een ruime trommel nodig. Heb je die niet zelf? Kijk dan of er een wasserette bij je in de buurt is. Meer ruimte zorgt voor meer beweging en daarmee voor een beter eindresultaat.

Niet elk dekbed kan in de droger

Tennisballen hebben vooral effect bij dons- en verendekbedden. Bij synthetische vulling is dat verschil kleiner en kan de constante beweging van de ballen de vulling na verloop van tijd zelfs vervormen. Wol, zijde en andere natuurlijke materialen mogen meestal helemaal niet in de droger. Check daarom altijd eerst het waslabel voordat je het dekbed in de trommel legt.

Even tussendoor opschudden helpt

Haal het dekbed halverwege het programma even uit de droger en schud het los, alsof je het bed opmaakt. Leg het daarna omgedraaid terug in de trommel. Zo verdeelt de vulling zich opnieuw en kan het dekbed gelijkmatiger drogen.

Wat kun je van het eindresultaat verwachten?

Tennis- of drogerballen zijn vooral een hulpmiddel, geen vervanging voor de juiste drooginstellingen. Droog het dekbed niet te vaak of te heet: kies een lage of middelhoge temperatuur en selecteer een speciaal dons- of beddengoedprogramma als dat op je droger zit. Zorg ook voor voldoende ruimte in de trommel. Als je dan ook nog eens ballen laat meedraaien, heb je er alles aan gedaan om te zorgen dat je dekbed weer lekker vol uit de droger komt!

Waarom start een computer met een SSD binnen enkele seconden op, terwijl een oude harde schijf blijft ratelen? Het vervangen van een HDD door een SSD is de beste upgrade voor een trage laptop of pc. We leggen in dit artikel uit waar die enorme snelheidswinst vandaan komt en wat het fundamentele verschil is tussen deze twee opslagtechnieken.

Iedereen die zijn computer of laptop een tweede leven wil geven, krijgt vaak hetzelfde advies: vervang de oude harde schijf door een SSD. De snelheidswinst is direct merkbaar bij het opstarten en het openen van programma's. Maar waar komt dat enorme verschil in prestaties vandaan? Het antwoord ligt in de fundamentele technologie die schuilgaat onder de behuizing van deze opslagmedia.

De vertraging van mechanische onderdelen

Om te begrijpen waarom een Solid State Drive (SSD) zo snel is, moeten we eerst kijken naar de beperkingen van de traditionele harde schijf (HDD). Een HDD werkt met magnetische roterende platen. Dat kun je vergelijken met een geavanceerde platenspeler. Wanneer je een bestand opent, moet een fysieke lees- en schrijfkop zich naar de juiste plek op de draaiende schijf verplaatsen om de data op te halen. Dat fysieke proces kost tijd, wat we latentie noemen. Hoe meer de data op de schijf verspreid staat, hoe vaker de kop heen en weer moet bewegen en wachten tot de juiste sector onder de naald doordraait. Dit mechanische aspect is de grootste vertragende factor in traditionele opslag.

©Claudio Divizia

Flashgeheugen en directe gegevensoverdracht

Een SSD rekent definitief af met deze wachttijden omdat er geen bewegende onderdelen in de behuizing zitten. De naam 'Solid State' verwijst hier ook naar; het is een vast medium zonder rammelende componenten. In plaats van magnetische platen gebruikt een SSD zogenoemd NAND-flashgeheugen. Dat is vergelijkbaar met de technologie in een usb-stick, maar dan veel sneller en betrouwbaarder. Omdat de data op microchips wordt opgeslagen, is de toegang tot bestanden volledig elektronisch. Er hoeft geen schijf op toeren te komen en er hoeft geen arm te bewegen. De controller van de SSD stuurt simpelweg een elektrisch signaal naar het juiste adres op de chip en de data is direct beschikbaar.

Toegangstijd en willekeurige leesacties

Hoewel de maximale doorvoersnelheid van grote bestanden bij een SSD indrukwekkend is, zit de echte winst voor de consument in de toegangstijd. Een besturingssysteem zoals Windows of macOS is constant bezig met het lezen en schrijven van duizenden kleine systeembestandjes. Een harde schijf heeft daar enorm veel moeite mee, omdat de leeskop als een bezetene heen en weer moet schieten. Een SSD kan deze willekeurige lees- en schrijfopdrachten (random read/write) nagenoeg gelijktijdig verwerken met een verwaarloosbare vertraging. Dat is de reden waarom een pc met een SSD binnen enkele seconden opstart, terwijl een computer met een HDD daar soms minuten over doet.

©KanyaphatStudio

Van SATA naar NVMe-snelheden

Tot slot speelt de aansluiting een rol in de snelheidsontwikkeling. De eerste generaties SSD's gebruikten nog de SATA-aansluiting, die oorspronkelijk was ontworpen voor harde schijven. Hoewel dat al een flinke verbetering was, liepen snelle SSD's tegen de grens van deze aansluiting aan. Moderne computers maken daarom gebruik van het NVMe-protocol via een M.2-aansluiting. Deze technologie communiceert rechtstreeks via de snelle PCIe-banen van het moederbord, waardoor de vertragende tussenstappen van de oude SATA-standaard worden overgeslagen. Hierdoor zijn snelheden mogelijk die vele malen hoger liggen dan bij de traditionele harde schijf.