Kurze Zusammenfassung
Dieses Video präsentiert ein Smart-Home-Ökosystem, das von Philipp Thalhammer für seine Masterarbeit entwickelt wurde. Das System ermöglicht es Benutzern, kommerzielle Geräte, die dem Meta-Standard entsprechen, mit einem zentralen Hub zu verbinden, wobei der Datenschutz im Vordergrund steht. Benutzer können individuelle Datenschutz-Einstellungen für jedes Gerät festlegen. Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Privacy Hub, der die Kommunikation verwaltet und die Benutzeroberfläche für den Zugriff auf das Smart Home bereitstellt, und einem greifbaren Smart-Home-Dashboard, das zur Visualisierung des Smart Homes und zur Steuerung des Datenschutzes verwendet werden kann.
- Das System bietet drei Datenschutzmodi: Lokal, Online und Geteilt.
- Der Privacy Hub basiert auf einem Raspberry Pi 4 und ermöglicht die Kopplung neuer Geräte.
- Das Dashboard besteht aus 16 benutzerdefinierten PCBs mit einem 4x4-Raster aus DuPont-Steckern und LED-Streifen zur Visualisierung des Datenflusses.
Einführung
In diesem Video stellt Philipp Thalhammer sein Smart-Home-Ökosystem vor, das er für seine Masterarbeit entwickelt hat. Das System soll es Benutzern ermöglichen, kommerzielle Geräte, die dem Meta-Standard entsprechen, mit einem zentralen Hub zu verbinden, wobei der Datenschutz im Vordergrund steht. Das System bietet drei Datenschutzmodi: Lokal, Online und Geteilt. Im lokalen Modus ist das Gerät nur innerhalb des Heimnetzwerks zugänglich, was es in Bezug auf den Datenschutz sehr sicher macht, aber auch viele Funktionen einschränkt. Im Online-Modus ist das Gerät über eine passwortgeschützte Website von überall auf der Welt zugänglich. Im geteilten Modus ist das Gerät auch über angeschlossene Drittanbieter-Hubs wie Google Home oder Alexa zugänglich. Dieser Modus bietet zwar die meisten Funktionen, birgt aber auch die größten Datenschutzrisiken, da große Unternehmen Zugriff auf Ihre Daten erhalten.
Privacy Hub
Der Privacy Hub ist die zentrale Komponente des Systems. Er verwaltet die gesamte Kommunikation und bietet die Benutzeroberfläche für den Zugriff auf das Smart Home. Der Hub basiert auf einem Raspberry Pi 4 mit einem Thread-Dongle und einem LED-Ring, der den Systemstatus anzeigt. Neue Geräte können über die Benutzeroberfläche gekoppelt werden, indem der Pairing-Code eingegeben wird. Smart-Home-Assistenten wie Alexa können auf ähnliche Weise gekoppelt werden, indem der Privacy Hub als Meta-Gerät in der Alexa-App hinzugefügt und der QR-Code mit dem Smartphone gescannt wird.
Greifbares Dashboard
Das greifbare Smart-Home-Dashboard ist die zweite Hauptkomponente des Systems. Es besteht aus 16 benutzerdefinierten PCBs, die jeweils ein 4x4-Raster aus DuPont-Steckern aufweisen. Diese PCBs sind auf einer Holzrückwand montiert, wobei 3D-gedruckte Abstandshalter und eine lasergeschnittene Acrylscheibe die Verkabelung vereinfachen. Zwischen den Reihen der Steckverbinder befinden sich 16 hochauflösende LED-Streifen, die später zur Visualisierung des Datenflusses zwischen den Smart-Home-Geräten verwendet werden. Die LED-Streifen sind mit 256 einzelnen 3D-gedruckten Steinen sowie sechs LED-Abdeckungen abgedeckt, um die Verkabelung zu verbergen. Diese Steine beinhalten nicht nur einen Schlüsselmechanismus, um die Geräteverbindungen zu vereinfachen, sondern auch Lichtkanäle, die sicherstellen, dass die LED für jeden Stecker zentriert erscheint, selbst wenn die LEDs nicht perfekt ausgerichtet sind.
Wenn Geräte an das Dashboard angeschlossen werden, können sie ihre Position über einen Satz von drei Stiften im DuPont-Stecker bestimmen. Diese Stifte haben unterschiedliche Spannungen, die durch eine Reihe von Widerständen erreicht werden, abhängig von ihrer Position. Ein Stift ist von 5,5 bis 0 Volt in 16 Schritten versetzt, um zu identifizieren, an welchem der 16 PCBs das Gerät angeschlossen wurde. Die anderen beiden Stifte enthalten Informationen über die Zeile und Spalte innerhalb des PCBs und sind von 5,5 bis 0 Volt in vier Schritten versetzt. Mit diesen Informationen kann das Gerät dann seine absolute Position auf dem Dashboard bestimmen und Datenspuren entsprechend animieren.
Das Dashboard verfügt über insgesamt 256 Steckverbinder, die zur Visualisierung von Grundrissen mit benutzerdefinierten 3D-gedruckten Stangen und Schnüren verwendet werden können. Auf diesen Grundriss kann der Benutzer nun sogenannte Proxies stecken, die Smart-Home-Geräte repräsentieren. Diese Proxies bestehen aus Teilen, die Zuschauer des Kanals möglicherweise aus früheren Videos kennen: einem runden Display mit einem U-Eye, das im Squand Studio hergestellt wurde, einem Inkremental-Encoder, der als Eingabemodalität verwendet wird, und einem benutzerdefinierten PCV, um die Geräte kleiner zu machen. Alles wird von einem ESP32 betrieben und in einem benutzerdefinierten 3D-gedruckten Gehäuse befestigt, das zusammengeschraubt werden kann. Die Proxies verbinden sich mit einem Access Point, der vom Raspberry Pi 4 gehostet wird, der das Dashboard betreibt, und kommunizieren über MQTT. Wenn ein Benutzer den Datenschutzstatus entweder an einem Proxy oder über die digitale Benutzeroberfläche ändert, wird der Datenfluss in Echtzeit visualisiert. Dies gilt natürlich auch, wenn das Gerät in irgendeiner Weise gesteuert wird. Die Daten fließen immer entweder vom Geräte-Proxy zum Hub-Proxy oder umgekehrt.
Outro
Um dieses Video in einer angemessenen Länge zu halten, kann Philipp Thalhammer nicht tiefer in die technischen Details des Dashboards eingehen. Wenn Sie jedoch interessiert sind, empfiehlt er, das Systemkapitel seiner Masterarbeit zu lesen, das zusammen mit dem gesamten Code und den CAD-Dateien in einem GitHub-Repository in der Beschreibung unten bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist er persönlich gerne bereit, über dieses Projekt auf seinem Discord-Server zu diskutieren, der ebenfalls unten verlinkt ist. Sie versuchen, ihre gemeinsame Arbeit als Paper auf einer Konferenz zu veröffentlichen, und wenn es angenommen wird, wird er einen Link dazu in der Beschreibung einfügen. Er hofft, dass Sie dieses Projekt genauso interessant fanden wie er. Bis zum nächsten Mal!
