Espiota - Ein konfigurierbares Gerät, das IOTA-Zahlungen für Maschinen ermöglicht.

16. Dez’19

1:1 Übersetzung des Medium Artikels von dem Entwickler und Autor Christian Oosting.

 

Espiota

Vor ein paar Monaten habe ich angefangen, den ESP32 zu erforschen, einen winzigen, aber leistungsstarken Mikrocontroller mit integriertem WIFI. Ich fand zahlreiche großartige Beispiele für ESP32, insbesondere die von Sam Chen auf Github, die mir sehr geholfen haben. Aber sie alle haben einen Nachteil: Der Nachbau erfordert einen tiefen Einblick in die Softwareentwicklung. Wenn es möglich wäre, ein vorinstalliertes Produkt zu bestellen, das nur einige Kabel zum Anschluss benötigt, könnte jeder es seinen Geräten ermöglichen, IOTA zu erhalten. Also fing ich an, Espiota zu kreieren. Es ermöglicht es jeder elektrisch betriebenen Maschine, ihre Aktionen auszulösen, wenn eine Zahlung erfolgt. Espiota ist vollständig konfigurierbar und erfordert keine Kenntnisse in der Softwareentwicklung.

Das aktuelle Konzept besteht aus zwei Versionen. Eine externe Box mit einem Display und Tasten, die für jeden mit Grundkenntnissen in Sachen Elektrizität leicht anzuschließen sind. Außerdem ein viel kleineres und vielseitigeres Board, das in der Maschine selbst platziert werden kann.

Zu Beginn dieser Artikelserie werde ich mich auf die Grundidee konzentrieren und darauf, wie die externe Box zum Schalten des Hauptkreises einer Maschine genutzt werden kann. In den folgenden Artikeln werde ich weiter erläutern, wie Espiota integriert werden kann, um unter Beobachtung des Betriebszustands der Maschine spezifische Aktionen auszulösen.

 

Hier geht es zur Espiota Webseite.

 

Pay-For-Time

Espiota unterstützt verschiedene Betriebsweisen mit Pay-For-Time als Standardmodus. Weitere Modi (Pay-For-Action etc.) werden in den folgenden Artikeln vorgestellt, wenn wir über eine tiefere Espiota-Integration sprechen. Stellen Sie sich eine Klimaanlage in einem Hotelzimmer vor. Der Eigentümer gibt einen Zeitraum (Sekunden, Minuten, Stunden, Tage, Wochen) und den Preis in IOTA an, um die Klimaanlage für den gewählten Zeitraum zu nutzen. Er könnte Espiota konfigurieren, um die Klimaanlage für einen Preis von 10 Miota pro Tag zu aktivieren. Wenn ein Gast 10 Miota an die angegebene Adresse bezahlt, aktiviert Espiota die Klimaanlage für 24 Stunden.

 

 

 

Konfiguration

WIFI-Einstellungen

Espiota nutzt WIFI für die Kommunikation mit dem IOTA-Netzwerk und für Konfigurationszwecke.

Wenn keine gültigen Zugangsdaten für ein bestehendes WIFI-Netzwerk gefunden wurden (dies geschieht beim ersten Verbindungsaufbau in einer neuen Umgebung), fungiert Espiota als Zugangspunkt, der es ermöglicht, ein Netzwerk auszuwählen und das Passwort einzugeben. Der Access Point ist als WIFI-Netzwerk namens "espiota" verfügbar.

Verbindung zum WIFI "espiota" herstellen

 

Bei Verbindung mit dem Access Point öffnet der Bediener einen Browser, der dann zur Konfigurationsseite weiterleitet, wo er das gewünschte WIFI-Netzwerk für den Internetzugang auswählen kann:

Wählen Sie Ihr WIFI-Netzwerk.

 

Espiota versucht, sich mit dem WiFi-Netzwerk zu verbinden, nachdem Sie ein Passwort eingegeben und auf "Join" geklickt haben.

Geben Sie das Passwort ein

 

Wenn die Verbindung hergestellt ist, schließt Espiota den Access Point und zeigt die Verbindungsdetails an. Der Bediener kann sich nun wieder mit seinem normalen WIFI verbinden und auf die Konfigurationsseite zugreifen, indem er die angezeigte IP-Adresse in den Browser eingibt.

Anschlussdetails

 

 

 

IOTA-Einstellungen

Adresse

Die IOTA-Adresse, die auf neue Zahlungen überprüft werden soll.

 

Node

Der IOTA-Node, mit dem die Adresse auf neue Transaktionen überprüft wird.

 

Port

Der HTTP-Port des IOTA-Node.

 

Überwachungsintervall

Espiota fragt den Node regelmäßig nach neuen Transaktionen auf der Zahlungsadresse. Das Überwachungsintervall gibt das Zeitintervall in Sekunden an.

 

Minimaler IOTA-Wert

Die Mindestmenge an IOTA, die erforderlich ist, um das angeschlossene Gerät einzuschalten. Ein Dropdown-Menü für IOTA-Einheiten (Iota, Kiota, Miota, Giota) ist verfügbar.

 

Kosten

Die Kosten für das Umschalten des angeschlossenen Geräts für eine bestimmte Zeitspanne. Ein Dropdown-Menü für IOTA-Einheiten (Iota, Kiota, Miota, Giota) und für Zeiteinheiten (Sekunden, Minuten, Stunden, Tage, Wochen, Monate) ist verfügbar.

IOTA-Einstellungen

 

 

 

Prototyp

Nachdem ich den Basiscode geschrieben hatte, grub ich ein unbenutztes Smart Car aus und schloss den ESP32 an, was super einfach war, da das Auto und der ESP32 beide mit 5V laufen und somit kein Spannungswandler oder Relais benötigt wird. Ich schickte etwas IOTA an das Auto und es schaltete sich wie erwartet für die konfigurierte Zeitdauer ein.

Espiota wurde in das RC-Car integriert, indem nur drei Kabel angeschlossen wurden.

 

 

 

Schalten von Hochspannungsstromkreisen

Nun wollte ich die Hauptstromverbraucher schalten (230V in Deutschland). Also habe ich einen 5V/10A Abwärtswandler und ein Relaismodul hinzugefügt, mit dem ich theoretisch die meisten Geräte in meiner Wohnung anschließen kann. Nach der vollständigen Verkabelung teste ich Espiota erfolgreich mit meiner Schreibtischlampe.

Lochrasterprototyp für den Espiota-Einsatz mit Hauptstrom

 

Nachdem die Grundidee ausgearbeitet war, baute ich eine kleinere und dauerhaftere Lösung. Ich entwarf die folgende Schaltung, bestellte eine 100x80mm Lochraster Platine (könnte noch viel kleiner gemacht werden) und begann mit dem Löten.

Lochraster Platinen Design für eine dauerhafte Lösung

 

Der Prototyp besteht im Wesentlichen aus einem ESP32-Entwicklungsboard, einem Abwärtswandler zur Versorgung mit 5V und einem Relais zum Schalten des Hauptstromkreises. Außerdem ein Schalter zum Anhalten der angeschlossenen Maschine unter Beibehaltung der Iota-Guthaben und eine LED zur Anzeige, ob die Maschine eingeschaltet ist.

Nachdem ich einen Tag damit verbracht hatte, hatte ich folgendes Ergebnis:

Fertiger Espiota-Prototyp

 

Ich habe dem Espiota-Ausgang eine Standard-Steckdose hinzugefügt, die es mir ermöglicht, jedes Gerät in Sekundenschnelle anzuschließen.

Prototyp mit einer Steckdose, die mit einer Schreibtischlampe verbunden ist.

 

Das Arbeiten mit Hochspannung auf einem Prototypenboard erfordert besondere Sicherheitsmaßnahmen. Daher sollte der aktuelle Prototyp nur unter Aufsicht laufen und nicht an Hochleistungsgeräte wie einen Haartrockner angeschlossen werden.

 

 

 

Sicherheit

Man könnte argumentieren, dass jemand Espiota entfernen könnte, um die Maschine direkt zu betreiben. Zunächst einmal wird das Endprodukt keinen Steckverbinder verwenden, wie es der Prototyp tut (dies ist nur für Showcase/Tests gedacht, obwohl ich an eine Steckverbinderversion für Smart Home Use Cases denke). Stattdessen werden die Kabel im Inneren des Gehäuses befestigt. Aber irgendjemand könnte immer noch das Gehäuse öffnen, um die Maschine direkt anzuschließen, oder? Um dies zu verkomplizieren, könnte das Gehäuse ein Schloss in Kombination mit Sicherheitsschrauben erhalten. Wenn ein Hotelgast das Gehäuse aufbricht oder die Kabel durchtrennt, würde der Eigentümer dies bemerken und könnte den Gast bei der Polizei melden und/oder ihm den entstandenen Schaden in Rechnung stellen.

Es hängt wirklich vom Anwendungsfall ab, ob ein externer Espiota geeignet ist. Stellen Sie sich einen Massagestuhl auf einem Flughafen vor. Das Aufbrechen des Gehäuses vor anderen Passagieren, das Trennen von Hochspannungsleitungen und das Verbinden der Kabelenden, nur um eine kostenlose Massage zu erhalten, ohne dass es jemand bemerkt, ist höchst unwahrscheinlich. Ausreichende Kenntnisse und kriminelle Energie vorausgesetzt, kann jede Maschine kurzgeschlossen werden, um den Zahlungsmechanismus zu umgehen. Was Espiota jedoch von anderen unterscheidet, ist, dass keine Münzen gestohlen werden können, da sie im Ledger gespeichert sind.

Stellen Sie sich nun einen unbeobachteten Verkaufsautomaten in einem öffentlichen Raum vor. Irgendjemand könnte nachts leicht kommen, Espiota entfernen und die Maschine kurzschließen, um sie zu leeren. In diesem Szenario ist die interne Espiota-Version viel effizienter, da der Dieb die Maschine zuerst aufbrechen müsste, um auf Espiota zuzugreifen.

 

 

 

Nächste Schritte

Sicherheit

Zum Schutz vor unbefugtem Konfigurationszugriff wird auf der Einstellungen-Seite ein Passwortschutz implementiert. Darüber hinaus werden Flash Encryption und Secure Boot hinzugefügt.

 

Display

Ein Display wird das aktuelle Guthaben, die Restzeit und einen QR-Code mit der IOTA-Adresse anzeigen. Derzeit muss die Adresse ausgedruckt und manuell geändert werden. Mit einem Display können automatisch neue Adressen für jede Zahlung oder jeden Kunden generiert werden, wobei der QR-Code auf dem Display aktualisiert wird.

 

Tiefergehende Integration

Ich arbeite an einem Espiota-gestützten Safe und einer Kaffeemaschine. Espiota kann konfiguriert werden, um auf die Betriebsbereitschaft des Heißwasserkessels zu warten, um zu wissen, ob Kaffee ausgegeben wird oder um den Empfang von IOTA zu unterbrechen, wenn die Tür des Safes geöffnet ist. Alle diese Funktionen werden in den kommenden Artikeln behandelt.

 

Vision

Die Grundvision ist es, ein versandfertiges und sicheres Produkt zu schaffen, das den gesetzlichen Bestimmungen in Deutschland entspricht (CE, RoHS, ElektroG, etc.).

 

Fernbedienung / Smart Home

Espiota könnte auch für Smart Homes eingesetzt werden, indem es in einen Smarten Steckverbinder integriert wird. Es könnte so aussehen wie auf dem Bild. Durch die Verwendung von IOTA Streams würde dies eine sichere Steuerung von Geräten von überall auf der Welt ermöglichen. Wenn IOTA Streams, wie in der Roadmap vorgeschlagen, zu Trinity hinzugefügt wird, wäre dies sogar möglich, wenn Nachrichten aus der Trinity-Wallet gesendet würden.

Die Espiota Smart Home Version könnte wie eine normale ferngesteuerte Steckdose aussehen.

 

Stromzähler

Ich habe die grobe Idee, einen Stromzähler in Espiota zu integrieren. Dies würde es ermöglichen, Espiota an den Hauptstromkreis eines Hauses oder einer Wohnung anzuschließen, genau wie es Ihr Energieversorger tut. Es wäre besonders nützlich für Hotelzimmer oder AirBnB-Appartements. Anstatt einen Espiota für jedes Gerät zu verwalten, kann ein einziger Espiota für die gesamte Wohnung verwendet werden. Darüber hinaus könnte der Kunde den tatsächlich verbrauchten Strom bezahlen, anstatt einen festen Betrag zu verlangen, der unangemessen hoch oder niedrig sein könnte.

 

 

 

Aufruf zur Hilfe

Ich möchte den Prototyp in ein echtes Produkt verwandeln. Es gibt eine Menge konzeptioneller und entwicklungspolitischer Arbeit zu leisten, die ich allein nicht bewältigen kann. Wenn du in irgendeiner Weise teilnehmen möchtest, Fragen/Kritik hast oder Ratschläge geben kannst, fühl dich eingeladen, mir eine Nachricht zukommen zu lassen. Twitter Account: Oostech (@oostech_hh)

 

 

 

Spenden

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Fazit (Schmucklos)

Ein vorinstalliertes Produkt (vollständig konfigurierbar), welches IOTA Transaktionen versenden und empfangen kann, um damit bestimmte Aktion bei anderen angeschlossenen Geräten oder Maschinen auszulösen ist meiner Meinung nach ein weiterer Schritt in Richtung Mainstream-Anwendungen.

Das zukünftige Einsatzgebiet für Espiota ist sehr vielfältig, in unserem Privat- und Arbeitsumfeld gibt es zahlreiche elektrisch betriebene Geräte oder Maschinen, die mit Espiota aufgerüstet werden können, um anschließend nach einer erfolgreich getätigten Iota Transaktion automatisierte Aktionen auszuführen.

Ich bin begeistert und auch ein wenig neidisch auf die Entwicklerfähigkeiten von Christian, zudem zeigen diese praktisch anwendbaren Entwicklungen auch den nicht so technisch-affinen Menschen, welch riesiges Potenzial in der IOTA Technologie steckt.