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.

De bibliotheken TFT_eSPI en ArduinoJSon maken het aansturen van het beeldscherm en het verwerken van de data een stuk eenvoudiger.

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.

De informatie voor de module staat in een JSON-bestand, waarvan je hier de url invult.

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).

Voor de juiste aansturing van het beeldscherm is een kleine aanpassing nodig, die al is doorgevoerd in ons meegeleverde bestand.

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!

Als je dit in de seriële monitor te zien krijgt, is het programmeren 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!

Ontvang automatisch een appje als de prijs het laagst is.

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.

De onderkant van de printplaat, met alleen de ESP32-module en het klemschroefblok.

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.

Duw de pootjes van de module niet helemaal door de printplaat heen, zodat je kunt solderen zonder ze af te knippen.

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.

Hier het aansluitschema, waarbij de opgedrukte pinnummering is aangehouden.

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.

Het met draad verbinden van de aansluitingen vergt nauwkeurig werken.

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.

Alle informatie wordt keurig getoond, dus dit werkt.

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.

Aan de randen is te zien dat de uitlijning nog niet goed is. Gelukkig is dit eenvoudig aan te passen in de code.

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.

Een fraaie behuizing maakt het natuurlijk helemaal af! Met dank aan Arjen de Nobel voor het 3D-ontwerp.

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.

De functie getData() haalt de gegevens op die de basis vormen van het programma.

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.

De Flip 7 voegt heel wat toe aan het beproefde succesrecept van JBL. Is dat voldoende om de iconische bluetooth-speaker weer de publieksfavoriet te maken? Dat lees je in deze review.

Met de Flip 7 brengt JBL een update uit voor een wel zeer populaire bluetooth-speaker. Zoals die '7' al aangeeft, is dat verre van de eerste keer dat dit gebeurt. Deels gaat het dan om kleuren en design, zodat een nieuwe Flip helemaal de laatste trends volgt. Maar ook deze keer weet het bedrijf weer op technisch vlak wat verbeteringen toe te voegen. Auracast en AI Sound Boost zijn de belangrijkste, naast een verhoogde batterijduur van 16 uur.

Beschikbaar in zeven kleuren 

Even belangrijk zijn de nieuwe kleurtjes, met een weelderig paars als de opvallendste. Een 'Squad' camouflage-editie ontbreekt ook niet, terwijl een oranje randje rond het JBL-letterlogo een subtielere toevoeging is. De adviesprijs blijft 149,99 euro, dat blijft onveranderd.

©JBL

De Flip 7 is verkrijgbaar in zeven kleuren, waaronder een aantal nieuwe.

Het design van de Flip is grotendeels onveranderd gebleven sinds de eerste versie uit 2012. Ook de Flip 7 is een kleine cilinder, ongeveer even groot als een blik bier van een halve liter. Je kunt hem neerleggen of recht plaatsen. En aan elke uiteinde vind je een (passieve) woofer met het JBL-logo. Zodra je muziek iets luider zet, zie je ze heen en weer dansen. Een iconische gimmick mag je het noemen, maar het verhoogt wel de fun-factor. Hetzelfde design zie je ook terugkomen bij de grotere bluetooth-speakers van JBL, zoals de even nieuwe Charge 6 en de Xtreme 4.  

Met haak of lus te gebruiken

Niet zoveel veranderingen op designvlak dus. Maar details zijn belangrijk en dat is ook waar JBL zijn pijlen op richt. Een opvallend toevoeging is de mogelijkheid om een lus van stevig textiel of een karabijnhaak aan de speaker vast te maken. Beide accessoires vind je in de doos. Hoewel je de haak of lus kunt verwijderen via een kliksysteem, zit het muurvast genoeg om de Flip 7 zorgeloos aan een rugzak te hangen. 

©JBL

De haak of lus zit muurvast via een handig mechanisme.

Bestand tegen water en stof 

De Flip 7 is gemaakt om overal mee naartoe te nemen. Het IP68-etiket maakt duidelijk dat er weinig is waar deze speaker niet tegen kan. Stof en water deren hem niet gauw. Je kunt deze speaker in het (ondiepe) zwembad laten vallen en hem gewoon daarna weer gebruiken. De Flip 7 is daarmee ook net iets meer waterbestendig dan zijn voorganger. De hele behuizing is bovendien heel robuust, met dikke rubberen dopje aan de uiteinden. Het geeft echt de indruk dat je deze bluetooth-speaker niet gauw kapot zou krijgen. Handig op de camping, maar ook gewoon thuis in een tienerkamer.

©Jamie Biesemans

In de JBL Portable-app vind je niet veel opties.

Zeer goede batterijduur

Qua vermogen gaat de Flip 7 er niet echt op vooruit, maar 35 W is wel indrukwekkend voor zo'n klein ding. Door het gebruik van AI Sound Boost kan de speaker wel luid én helder blijven spelen, wat best indrukwekkend is. AI is natuurlijk een geweldig buzzwoord momenteel; hier worden AI-algoritmes in ieder geval gebruikt om de woofer en tweeter optimaal te laten presteren. Playtime Boost heeft ook een impact op de klank. Schakel dit via de JBL Portable-app in en de speelduur wordt verlengd van 14 tot maximaal 16 uur. Houd er wel rekening mee dat je dan geen audiopreset van de equalizer kunt gebruiken.

Bouw een feestje met meerdere speakers

De JBL Portable-app heb je eigenlijk niet echt nodig om de speaker te bedienen, tenzij je via de equalizer nog de klank wilt aanpassen of een stereopaar wil vormen met een tweede Flip 7. Je kunt daarnaast meerdere compatibele JBL-speakers koppelen zodat ze allemaal dezelfde muziek spelen. Leuk om op een feestje met vrienden een groot muzieksysteem te bouwen. Dit kon vroeger ook al, via PartyTogether in de app, maar nu voegt JBL ook Auracast aan de Flip 7 (en de Charge 6) toe. Je kunt echter geen oude en nieuwe speakers combineren.

©Jamie Biesemans

De Auracast-knop licht op als je deze functie gebruikt.

Even tikken op het knopje met het A-logo op de speaker volstaat zo om de Flip 7 een Auracast-stream te laten afspelen. En je kunt compatibele speakers blijven toevoegen, er lijkt geen rem op het aantal te staan.

Luider zonder vervorming

Op het vlak van geluidskwaliteit is de Flip 7, onder andere dankzij AI Sound Boost, een indrukwekkende speaker geworden. Zelfs als je hem hard zet, wordt muziek open neergezet – zeker als je rekening houdt met het formaat van deze speaker. JBL opteert natuurlijk graag voor wat extra bass, wat de Flip 7 heel geschikt maakt voor feestjes of om even stoom af te blazen tussen het studeren door.

Lage tonen zijn vaak het moeilijkst voor kleine speakers, maar hier kun je dankzij de diepe audiokennis van JBL rekenen op bassen die merkbaar aanwezig zijn. Stemmen worden goed geplaatst, waardoor je helder podcasts kunt beluisteren.

©JBL

De speaker klinkt ook buiten zeer goed.

Warmer geluid

Door zijn kleinere formaat en relatief eenvoudige opbouw (met slechts één tweeter) is de Flip 7 wel nogal directioneel. Dat heb je vaak bij dit type speakers. Heel dichtbij hoor je het snel doffer worden als je wat schuiner gaat zitten. Ideaal is als je de Flip 7 wat verder weg plaatst en met het JBL-logo naar je feestgezelschap richt. Dan wordt Stromae's 'Ma Meilleure Ennemie' van het tweede seizoen van het indrukwekkende 'Arcane' heel vol in de kamer geplaatst, met een afgemeten beat die de track zijn snelheid geeft. Het is zeker een warm geluid, wat het heel oorvriendelijk maakt als 'Colors' van Black Pumas in de achtergrond speelt. Als het gaat om een feestje of gewoon een gezellig moment, dan doet de Flip 7 uitstekend zijn werk.

Conclusie

Met een prijs van bijna 150 euro is de Flip 7 niet de goedkoopste bluetooth-speaker die je kunt aanschaffen. Je krijgt wel heel wat voor die prijs. Want niet alleen is deze JBL heel goed opgewassen tegen een slechte behandeling, hij projecteert muziek met veel emotie de kamer in. Ook buiten heeft de Flip 7 de power om een feestje te bouwen. Het betere batterijleven en de gecontroleerde bassen van deze generatie zijn upgrades ten opzichte van de Flip 6, al vind je misschien die oude versie voor een veel lagere prijs. Dan is het afwegen wat je belangrijk vindt. 

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.