Hack your Home – the easy way

More and more people are interested in turning their home smart. Unfortunately not every demand can be solved with nowadays solutions, couldn’t it? I think there is much more you can achieve today if you start thinking out of the box, if you try to make a toast with a coffeemaker – which, by the way, is according to Wau Holland kind of hacking.

WP_20141029_14_38_10_ProA door contact sensor used to control a drawer’s state.

WP_20141029_11_14_22_ProA door contact sensor used to report a goal.

WP_20150319_18_10_55_ProA magnetic door/window contact sensor consist of the sensor itself and a magnet which just determines the two states open and close.

An affordable and easy “hackable” home automation device is a magnetic door/window contact sensor. Basically feasible for almost every mechanical movement. Well it is intended to be used to check windows and doors, but some people use it for the postbox or drawers. Best of all, there is no coding or hardware knowledge needed to create something new with this simple device.

WP_20150319_18_23_53_ProGetting into the hardware of a door contact sensor: Most important is the reed switch on the left.

I am sure, there are many scenarios where only two states have to be distinguished: On or Off, Open or Close, Hot or Cold, Dark or Light and so forth. And it is easy to get this into your Smart Home using a door/window contact. The only thing you need is to bypass the reed switch inside with your very own button or sensor. I usually use alligator clips to bypasses the reed switch for testing purpose. Now, I can connect whatever I like as long as this closes or opens the electric circuit. Well, it might be better to remove the reed switch and solder the stuff, but for a first prototype this is totally sufficient.

basicclientBasic client of Deutsche Telekom’s Smart Home platform QIVICON.

Thanks to the used eQ-3 door/window contact this modification does work directly within the Smart Home platform QIVICON and can now be combined with rules and other devices and home appliances. So, what will you build? Just curious…

Reversibles Hacken

Wie kommt man schnell zu neuen Ideen und wie prüft man diese frühzeitig auf deren Nutzen und Umsetzbarkeit? Gerade im Rahmen des digitalen Wandels (Digitale Transformation) im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge ist dies eine essentielle Frage.

Bei vielen Projekten hat es sich bewährt, für erste Prototypen auf vorhandene Produkte zurückzugreifen und diese „nur“ anzupassen. Das ist gerade in frühen Projektphasen effizienter und günstiger, als etwas ganz von vorne zu bauen. Es geht darum, die Funktionsweise zu verstehen und für eigene Vorstellungen zu verändern. Oder wie es CCC-Gründer Wau Holland formulierte: „Ein Hacker ist jemand, der versucht einen Weg zu finden, wie man mit einer Kaffeemaschine Toast zubereiten kann“.

disassembling

Meist die größte Herausforderung und ein Garantiekiller: Das eigentliche Auseinandernehmen (hier am Beispiel einer Nespresso Pixie). Und nicht vergessen, Strom ist lebensgefährlich und ein Personenschutz-Adapter die mindeste Investition, ist einem sein Leben lieb.

Angenommen die Aufgabe besteht darin, dass eine Kaffeemaschine zum Beispiel intelligent und vernetzt sein soll (Stichwort Smart Home). Dann gibt es verschieden Wege, Ideen zu entwickleln und erlebbar zu machen. Diese unterscheiden sich jedoch ganz erheblich in den dafür notwendigen Fähigkeiten und Kosten. Zum Beispiel könnte ein Roboter die Maschine stellvertretend steuern. Es gibt zahlreiche Beispiele, wo dies erfolgreich jedoch meist nicht ganz günstig praktiziert wird. Es wäre auch einen Versuch wert, direkt in die Steuerung der Maschine über deren Programmierung einzugreifen. Einige Hersteller wie z. B. der Staubsaugerroboterhersteller iRobot oder der Dronenhersteller Parrot bieten dafür extra Programmierschnittstellen. Doch sollten diese fehlen, dann muss viel Aufwand betrieben werden wie z. B. Reverse Engineering. Oder man könnte auch die Hardware des Gerätes mit eigenen Komponenten zur Steuerung modifizieren, doch dies ist meist mit erheblichen Kosten und Risiken verbunden.

electronic_contacts

Ob man nun die Sensoren und Schalter direkt am Bauteil oder an der Platine abgreift, ist eher eine praktische Frage. Bei der Nespresso Pixie lässt sich das glücklicherweise alles schön zentral machen. A und B sind die Tasten, C ist ist die Status LED und D für die Erdung.

Eine effiziente und kostengünstige Vorgehensweise ist das „Reversible Hacken“. Diese einfache Form des „Hacken“ nutze ich erfolgreich im Rahmen von Value Innovation Workshops bei denen neben der Ideenfindung auch Geschäftsmodelle entwickelt und mögliche Innovationen und deren technische Umsetzbarkeit überprüft werden (ein Artikel ist geplant).

Beim Reversible Hacken hier wird zwar auch in die Hardware des Gerätes eingegriffen, doch dies beschränkt sich auf das Abgreifen der vorhandenen Sensoren und Überbrücken der Aktoren wie Schalter. Die Funktionsweise der Sensoren und Schalter lässt sich in der Regel einfach ermitteln und die meist kostengünstigen Bauteile wie Optokoppler und Relais lassen sich normalerweise leicht wieder entfernen – zumal die grundsätzliche Funktionsweise des Gerätes ja eh weiterhin erhalten bleibt und zusätzliche Möglichkeiten nur drangeflanscht werden.

arduino

Sieht schlimmer aus, als es ist: Die hinzugefügten Bauteile müssen nur noch mit einem Rechner verbunden und programmiert werden. Hier kommt das Arduino kompatible „Platinchen“ von blueIOT auf einem Steckbrett zur fliegenden Verdrahtung zum Einsatz.

Die zusätzlichen Bauteile müssen nun nur noch mit einem Einplatinenrechner wie Raspberry Pi und/oder Arduino verbunden werden. Schon stehen einem alle Möglichkeiten in Software zur Verfügung. Das geht in der Regel zügig von der Hand, wenn man einen Baukasten aus den notwendigen Bibliotheken und Codemustern parat hat. Meist ist es ja nicht mehr als ein paar REST-Aufrufe kombiniert mit Sensorwert/Ereignis lesen, Bedingung prüfen und Wert setzen. Zumindest für einen Prototypen reicht das häufig.

Falls Sie nun selber loslegen und eigene Ideen probieren möchten, dann sind Spielzeuge ein guter Startpunkt für eigene Experimente. Selbst vermeintlich defekte Geräte können so zu neuem Leben erweckt werden.

Why Industry 4.0 might stumble

Hardware and Software is getting more and more available and usable for everyone: Both in terms of price and complexity. Thanks to that, a growing crowd of enthusiast is building electronic gizmos. It’s getting even more interesting if you connect sensors and apps through the almost everywhere available Internet.

Classic industries seem to understand that this is important. So, they gave it a name: Industry 4.0! This fourth phase of industrialization is about cyber physical systems (which implies connectivity). Although they understand the importance, they often do not know how to deal with it. Saying that I am not criticizing their business or their competence!

Nevertheless, Industry 4.0, Machine-to-Machine (M2M), Internet of Things (IoT) or whatever you like to call it (indeed, there are differences)… It’s not  just about generating business value, it’s not about saving or earning money in the first place! It’s much more about creativity and finding (or creating) new needs! It’s about innovating. Well, even innovations must proof themselves based on revenue, but if you turn around the motivation, your subject reduces to a replaceable vehicle for sales.

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EtherNet/IP Sequence for I/O Data Transfer is public, but the protocol details cost a fortune (Source: ODVA – Open DeviceNet Vendor Association, Inc.)

One of the most important aspects about the Internet of Things movement is accessibility (in terms of availability and usability). Exactly that is missing talking about classic industries. For example, I wanted to use a specific sensor for the automation industry but finally gave up. I spend a decent amount of time, to get a specific sensor and even spend more time to use it. Well, it seemed so simple, because it’s just a basic socket connection. Unfortunately, it turned out the protocol itself isn’t that easy. Furthermore, you (in addition to the vendor) have to buy the specification or a library for a significant amount of money, too (which costs more than the sensor).  It’s even worth, because some people did start open source libraries, but according to their websites had to stop for the sake of license issues.

The standards organizations and license owners have their arguments, like compatibility, security etc., but I simply don’t think that’s true: Security is literally a lame excuse for complex and obfuscated legacy systems. I think it’s just because of revenue! These people think, if a system performs just closed and/or complex enough, one might be willing to pay for it – and it’s even better if every party has to pay (the vendor and the customer). This is too shortsighted and only true as long as you do not have alternatives!

Anyway restricting the access to these technologies impedes innovation. If the opportunity costs are just too high, “innovators” will ignore these. Otherwise it takes frustrating long to experience and prove an idea! From my experience, this is even true doing workshops and prototypes together with these industries. This makes me sad, because it would be so easy for them, to implement interfaces for that, instead of remaining in stagnation…