Met de Raspberry Pi ontwikkel je zelf eenvoudig toepassingen voor het Internet of Things. Wat heb je daarvoor nodig en hoe gaat dat? Een basiscursis IoT met Raspberry Pi.

Lees ook:Beter bier brouwen met de Raspberry Pi

Wat heb je nodig voor een IoT-toepassing met de Pi? Allereerst een Raspberry Pi zelf. Het model maakt niet zoveel uit, omdat IoT-toepassingen doorgaans geen zware systeemeisen hebben. Maar de Raspberry Pi 3 is in veel gevallen het interessantst, omdat die wifi en bluetooth heeft ingebouwd, zodat je daar al geen extra adapters voor nodig hebt. Een toetsenbord en scherm heb je hoogstens tijdens de installatie nodig; daarna voert de Pi zijn taak uit zonder rechtstreekse gebruikersinteractie.

Afhankelijk van je toepassing heb je daarnaast sensoren nodig. Die zijn er in alle soorten: temperatuursensoren, vochtsensoren, lichtsensoren, aanwezigheidsdetectoren, enzovoort. Meestal sluit je een sensor samen met een weerstand aan.

Breadboard

Een voorlopige opstelling doe je doorgaans met een breadboardje, die je in bovenstaande afbeelding zien. Dit is een bordje met gaatjes waarin je eenvoudig de benodigde elektronische componenten zoals de sensoren en weerstanden prikt. Verbindingen maak je met jumperdraden, die eveneens in de gaatjes passen en ook in de gpio-pinnen van je Raspberry Pi. Zo verbind je de Raspberry Pi met de componenten op je breadboardje en laat je het computertje de sensoren uitlezen.

Voor een definitieve opstelling werk je vaak met een eigen printplaatje (pcb), waarop je de componenten soldeert. Bij een breadboardje met jumperdraden komen de componenten immers wel eens los door schokken. Maar dat zou ons hier te ver voeren. In de praktijk kun je gerust ook een opstelling met breadboardje definitief gebruiken als de omstandigheden niet al te ruw zijn, maar wees je dan ervan bewust dat het minder betrouwbaar is.

De Pi gaat uiteraard in een kastje, en voor buitentoepassingen plaats je het best je volledige opstelling inclusief breadboardje in een waterdichte behuizing. Gebruik je geen wifi voor het netwerk, dan moet je ook een netwerkkabel aansluiten. En de voeding krijgt de Pi van een voedingsadapter.

Besturingssysteem op Raspberry Pi zetten

Naast de hardware heb je natuurlijk ook nog software nodig. Het fundament aan de softwarekant vormt het besturingssysteem, dat onder andere de communicatie tussen je IoT-toepassingen en de hardware van je Raspberry Pi mogelijk maakt.

Het standaard besturingssysteem voor de Raspberry Pi is Raspbian. Dit is een speciaal voor de Pi aangepaste versie van de Linux-distributie Debian. Raspbian geeft je de meeste flexibiliteit. Je kunt hier allerlei software op installeren (je hebt de keuze uit tienduizenden pakketten), je kunt het als server of desktop inzetten en uiteraard kun je ook IoT-toepassingen op Raspbian ontwikkelen, bijvoorbeeld met myDevices Cayenne of Node-RED.

Dan zijn er nog besturingssystemen voor de Raspberry Pi die speciaal voor het Internet of Things zijn gebouwd. De bekendste voorbeelden hebben ondersteuning door bedrijven: Ubuntu Core door Canonical en Windows 10 IoT Core door Microsoft. Zij zijn vooral ontworpen voor bedrijven die hun eigen IoT-producten willen ontwikkelen, maar ook voor hobbyisten zijn deze besturingssystemen interessant.

Welk besturingssysteem je ook kiest, de eerste stap van de installatie verloopt altijd hetzelfde: je downloadt een image-bestand van het besturingssysteem. Let er op dat je een image voor (de juiste versie van) de Raspberry Pi kiest.

Installeren

Steek daarna een micro-sd-kaart in de kaartlezer van je computer. Als je de micro-sd-kaart ooit al gebruikt hebt, kun je die het beste eerst formatteren. Doe dat met het programma SD Formatter, dat je op de website van de SD Association downloadt. Installeer SD Formatter en start het programma, selecteer de schijfletter van je micro-sd-kaart en klik op Format.

Start daarna het programma Win32DiskImager. Kies de schijfletter van je micro-sd-kaart, selecteer het img-bestand van het gekozen besturingssysteem en klik op Write om het besturingssysteem naar je kaartje te schrijven.

Let op: zowel SD Formatter als Win32DiskImager wissen de bestaande inhoud van het micro-sd-kaartje! Gebruik dus alleen een kaartje waar geen data meer op staan die je nodig hebt, en controleer dubbel of je de juiste schijfletter kiest voordat je op Write klikt.

©PXimport

Steek daarna de micro-sd-kaart met het besturingssysteem in je Pi, sluit eventueel een toetsenbord en muis aan via usb en een beeldscherm via hdmi. Indien gewenst sluit je ook een ethernetkabel aan. Ten slotte verbind je de voedingskabel met de Pi, waarna de Pi je besturingssysteem start. Wat volgt hangt af van het besturingssysteem dat op je micro-sd-kaartje staat.

Bij de eerste start is er soms nog wat configuratie nodig, waarvoor je toetsenbord en beeldscherm van pas komen, bijvoorbeeld als je het ip-adres van je Pi niet kent. Maar daarna zijn toetsenbord en beeldscherm niet meer nodig, omdat je IoT-toepassing zijn communicatie toch via internet doet en vaak een webinterface heeft.

In plaats van rechtstreeks het gewenste besturingssysteem te downloaden, kun je er ook voor kiezen om het image van NOOBS (New Out Of the Box Software) te downloaden. Dit installatieprogramma geeft je de mogelijkheid om allerlei besturingssystemen vanuit een grafisch menu te installeren, onder andere Raspbian en Windows 10 IoT Core. Dat kan interessant zijn als je vaak een nieuw besturingssysteem op je Pi wilt installeren, maar wij verkiezen toch de systematische aanpak.

Binnenkort leggen we uit wat je vervolgens allemaal met je Raspberry Pi kunt doen op IoT-gebied.

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.