Elektor Lab Notes 27: Time-of-Flight Sensors, LoRaWAN, Matter, en nog wat

Welkom terug bij Elektor Lab Notes! Om de paar weken posten de technici en redacteuren bij Elektor een aantal labnotities en updates over nieuwe zelfbouw elektronica-projecten, nieuws uit de tech-industrie en handige technische tips. In deze editie van Lab Notes hebben we het over ToF sensoren, kabels testen, LoRaWAN, Matter en nog veel meer. Laat je mening horen in het discussiegedeelte onderaan deze pagina. Plaats gerust je eigen labnotities en laat ons weten waarmee je bezig bent op je elektronica-werkbank!

Jean-François Simon (Ontwikkelaar, Elektor)

Oude en nieuwe technologie vrolijk samen: Onze trouwe lezers herinneren zich misschien nog dat ik vorig jaar in Lab Notes #17 (wat vliegt de tijd...) analoge functiegeneratoren zoals de XR2206 en ICL8038 noemde. Deze werden tientallen jaren lang gebruikt, ook door Elektor: er werden verschillende schakelingen gepubliceerd die op deze generatoren waren gebaseerd. Onlangs ontdekte ik time-of-flight (ToF) sensoren, met name die uit de VL53L-serie van STMicroelectronics, en ik vroeg me af: zou het mogelijk zijn om een van deze moderne digitale sensoren te koppelen aan zo'n oude analoge schakeling, aangestuurd door spanning of stroom? Het idee om een moderne, gebarengestuurde geluidsgenerator (een soort pseudo-Theremin) te bouwen, kreeg al gauw vorm.

Het zou natuurlijk veel logischer zijn om dit helemaal op een microcontroller te doen zonder analoge circuits. Maar dat zou niet zo ToF zijn! In plaats daarvan heb ik de Arduino alleen gebruikt als een I²C-naar-analoog-omzetter, waarbij ik de controle heb toegewezen aan een “good old” XR2206-functiegenerator voor de geluidssynthese. Het is een mix van oud en nieuw, gewoon voor de lol! De sensoren aan de praat krijgen is de eerste stap. Ik heb de Arduino-bibliotheek van STM32duino op Github gebruikt en van daaruit verder gebouwd. Omdat ik twee VL53L4CD-sensoren gebruik (één voor toonhoogteregeling, de andere voor volumeregeling), moeten ze apart worden geïnitialiseerd om ze unieke I²C-adressen te geven, waarna ze zonder problemen dezelfde SCL- en SDA-lijnen kunnen delen.

Voor nu zit de schakeling nog op een breadboard, maar er moet nog veel gebeuren. Het werkt wel (mmm... meer rare geluiden dan muziek), maar het kan nog beter qua controle en bespeelbaarheid. Ik heb wat geëxperimenteerd met hoe de PWM van de Arduino wordt gefilterd voordat deze de torren bereikt die de XR2206 aansturen, en nog veel meer. Het hele verhaal vind je in de komende Circuit Special van augustus 2025, inclusief schema's en code! Laat me in de tussentijd in de reacties hieronder weten of je ideeën of suggesties hebt.

USB Kabels Testen: Laatst kwam ik een gekke USB-A naar USB-C kabel tegen. Ik probeerde 'm te gebruiken om gegevens over te zetten tussen mijn telefoon en mijn pc, maar zonder succes. Zou het een van die stomme kabels zijn die alleen maar opladen en geen gegevens doorgeven? Een snelle test met het eerste ontwikkelingsbord dat ik bij de hand had met een USB-C-poort (in dit geval een NXP FRDM-bord) was nogal verrassend. Het bord werkte prima en de USB-naar-UART-converter werd correct herkend door Windows. Dus de D+, D–, 5 V en GND-lijnen moeten allemaal aanwezig zijn. De kabel is erg kort en heeft het label ‘6A’, wat erop wijst dat hij voornamelijk bedoeld is om op te laden. Toch kon ik mijn telefoon er helemaal niet mee opladen! Noch met een oplader, noch via de pc. WTH?

Het meest logische was om het op te geven en de kabel in de bak te gooien. Maar dat is niet mijn stijl. In plaats daarvan kocht ik op Aliexpress een USB-kabeltester die de verbinding van alle draden checkt en de meeste connectorcombinaties ondersteunt. Omdat de connectoren aan tegenovergestelde kanten van de printplaat zitten, heb je een korte USB-A-naar-USB-A-verlengkabel nodig om extra korte kabels zoals deze te testen. Ik heb de korte kabel in kwestie vergeleken met een andere, langere kabel die perfect werkt:

In beide gevallen zijn de benodigde draden voor USB 2.0 (D+, D–, 5 V en GND) aanwezig, zoals verwacht. Het ‘probleem’ is dat op de extra korte kabel de afscherming niet is aangesloten aan de USB-C-kant. Ik had dit vanaf het begin met een simpele multimeter kunnen achterhalen! Als ik maar had geweten dat het relevant kon zijn, natuurlijk. Ik ben nogal verbaasd dat mijn telefoon niet wil opladen of verbinding maken met de pc alleen omdat de afscherming van de USB-C-connector niet is aangesloten. Staat dit ergens in een norm? Of is mijn Pixel 5 gewoon kieskeurig? Laat het me weten in de reacties als je hier documentatie over hebt. Hoe dan ook, ik heb nu in ieder geval een handige kabeltester, die zeker van pas zal komen bij het controleren van verdachte kabels die ik tegenkom.

Saad Imtiaz (Senior Ontwikkelaar, Elektor)

LoRaWAN Sensor Node, een All-in-One Upgrade: Ik ben lekker bezig met de volgende versie van de LoRaWAN-sensorknooppunt, en deze keer krijgt het een flinke upgrade. Het nieuwe ontwerp brengt alles samen op één printje inclusief de ESP32-S3, LoRa-module, GPS, zonne-oplaadcircuit en USB-oplaadondersteuning voor de ingebouwde batterij. Deze compacte alles-in-één oplossing zorgt niet alleen voor minder kabels, maar verbetert ook de energie-efficiëntie en maakt het makkelijker om het in de praktijk te gebruiken.

Een van de opvallende kenmerken van deze versie is de toevoeging van Toshiba's TCK126BG, een 0,08 nA ultra-lage ruststroom, 1,0 A load switch IC in een superkleine behuizing. Deze is perfect voor nauwkeurige stroomregeling van individuele modules. Daarnaast heb ik de MAX31334 Ultra-Low-Power RTC met geïntegreerde stroomschakelaar toegevoegd, die de voeding naar de ESP32-S3 regelt. Met deze opstelling daalt het stroomverbruik van het systeem in de "diepe slaapstand" van ~8 µA tot maar 70 nA, waardoor het ideaal is voor toepassingen met zeer lage stroomverbruikende sensoren op afstand.

Smart Matter Device, een All-in-One Room Controller: Een ander cool project waar ik mee bezig ben, is een Matter-compatibele slimme kamerregelaar die je rechtstreeks op het schakelpaneel in je kamer kunt aansluiten of op apparaten zoals een airco of verwarming. Dit kleine apparaatje heeft super veel functies:

• Detectie van menselijke aanwezigheid
• Omgevingssensoren met AI-sensor van Bosch
• Drie relais die AC-belastingen van meer dan 5 A kunnen schakelen
• IR-zender en -ontvanger om traditionele apparaten met afstandsbediening te bedienen
• Monitoring van het stroomverbruik van alle aangesloten wisselstroombelastingen

Het project draait om de Beetle ESP32-C6, die Matter-protocolcompatibiliteit biedt, samen met Wi-Fi en Thread-ondersteuning. Hij is gemaakt om te werken met moderne smart home-platforms zoals Home Assistant, Google Home en Apple Home.

Dit project wordt met trots gesponsord en geproduceerd door NEXTPCB, die niet alleen de productie en assemblage van de printplaten voor zijn rekening nam, maar ook uitstekende technische ondersteuning bood tijdens het hele proces. Van het verduidelijken van ontwerpdetails tot regelmatige statusupdates, alles verliep soepel en zeer professioneel. Het project bevindt zich momenteel in de testfase en ik zal binnenkort een volledig overzicht delen op het Elektor Labs Platform. Maar zoals altijd: hier is alvast een voorproefje!

Ontdek meer labnotities en elektronica

Wil je meer weten over Arduino, testen en meten, microcontrollerprojecten of elektronica in het algemeen? Check dan alle educatieve video's en doe mee met de experts op ons Elektor YouTube-kanaal en ons Elektor Industry YouTube-kanaal. Schrijf je in voor Elektor's nieuwsbrief om regelmatig technische kennis en interessante inzichten te krijgen.