Кассиопея
Кассиопея — портативный и надежный компьютер, способный работать полностью от солнечной энергии и без доступа к Интернету. Конструкция состоит из складной солнечной панели Raspberry Pi 3b+ мощностью 9 Вт, литий-ионной аккумуляторной батареи и контейнера для всего этого. Проект был спроектирован и построен весной 2022 года студентами Калифорнийского политехнического университета им. Гумбольдта, обучающимися по программе «Инженерное дело 215: Введение в дизайн». В команду Suns of Community входили Зейн Кук, Макс Каннингем и Фил Тран.
Дизайн был вдохновлен желанием дать людям, живущим вне сети и не имеющим доступа к Интернету, возможность доступа к огромным ресурсам информации для оптимизации шансов на выживание. Кассиопея отображает все статьи Википедии и статьи Approppedia, связанные с выживанием, через свое мобильное интеллектуальное устройство.
Содержание
Фон
Весной 2022 года класс ENGR 215 Калифорнийского политехнического университета им. Гумбольдта взялся за дизайн-проект от имени Appropedia. Этот веб-сайт посвящен созданию платформы, на которой пользователи могут взаимодействовать друг с другом, чтобы помочь создавать решения для устойчивого развития, сокращения бедности и международного развития, предоставляя пользователям информацию для создания соответствующих технологий. Нашей команде Suns of Community было поручено создать портативный и надежный апокалиптический компьютер, питающийся от солнечной радиации и использующий недорогие и/или общедоступные предметы. Эмилио, исполнительный директор Appropedia, был клиентом и руководил разработкой дизайна.
Постановка задачи
Цель Suns of Community — создать портативный компьютер, помещенный в прочный контейнер, способный работать в течение нескольких лет от солнечной радиации и без доступа к электрической сети или Интернету. Cassiopeia предоставит пользователям ценную информацию из Википедии и Approppedia о стратегиях выживания и инженерных системах DIY через их мобильные устройства, что позволит им жить вне сети и без организованного общества в течение длительных периодов времени.
Критерии
Критерии Компьютера Апокалипсиса и соответствующие веса перечислены в таблице ниже. Критерии — это общие категории, которые определяют дизайн проекта. Организация Suns of Community выбрала эти критерии, чтобы гарантировать, что этот проект будет эффективным, полезным и воспроизводимым.
| Критерии | Описание | Вес (1-10) |
|---|---|---|
| Портативность | Легкий и удобный в транспортировке. | 9 |
| Долговечность | Долговечный, ударопрочный и устойчивый к атмосферным воздействиям. | 8 |
| Воспроизводимость | Может быть построен одним человеком со средним образованием и доступом к компьютеру и Интернету. | 7 |
| Простота использования | Удобный интерфейс и доступ к информации. | 7 |
| Расходы | Менее 250 долларов. | 7 |
| Возможности | Сохраняет и отображает информацию, подходящую для сценария выживания, на мобильном устройстве пользователя. | 7 |
Прототипирование
Были созданы два основных прототипа, чтобы продемонстрировать два разных варианта использования нашего проекта: первый — надежная версия, а второй — элегантный дизайн.
Прочная версия имеет гораздо больший объем и позволяет перевозить дополнительное спасательное снаряжение или оборудование, которое может помочь вам в трудную минуту. Компоненты этой версии встроены в контейнер и их нелегко удалить. Этот дизайн задуман как сумка/коробка для устранения ошибок и является решением «все в одном».
Изящный дизайн — гораздо более мобильный и компактный. Здесь нет дополнительного места для хранения чего-либо, кроме необходимых компонентов. Эта конструкция предназначена для хранения в месте, где к ней можно легко получить доступ в случае необходимости, и хранить в готовом пакете для защиты от насекомых.
Прочный прототип. Большой контейнер со встроенными компонентами.
Шикарный прототип. Небольшие контейнеры для хранения компонентов без дополнительного места для хранения.
Шикарный прототип. Для обеспечения доступа к компонентам необходимо вынуть их из корпуса.
Конечный продукт
Для нашего конечного продукта мы объединили наиболее полезные аспекты обоих прототипов. Мы использовали контейнер большего размера для хранения дополнительного оборудования рядом с компьютером, а также использовали застежку-липучку, чтобы можно было легко прикреплять и отсоединять компоненты.
Конечный продукт представляет собой конфигурацию, состоящую из прочного контейнера, солнечной панели мощностью 9 Вт, Raspberry Pi 3B+, блока питания емкостью 20 000 мАч и соединительных кабелей. Как только Raspberry Pi получит питание от солнечной панели или блока питания, пользователь подключится к сигналу беспроводной точки доступа. После установки соединения предоставленная ссылка Kiwix позволит пользователю получить доступ ко всей информации, хранящейся на устройстве.
Солнечная панель с Raspberry Pi и блоком питания на прочном контейнере.
Строительство
На следующих рисунках ниже описан процесс сборки Кассиопеи, включая необходимые компоненты и программное обеспечение.
- Строительная Галерея
Шаг 1: Исходные компоненты. Солнечная панель мощностью 9 Вт, Raspberry Pi, литий-ионная аккумуляторная батарея (желательно 12 В), соединительный кабель USB, SD-карта (у нас была 128 ГБ), прочный кейс для размещения компонентов.
![Шаг 2. Загрузите программное обеспечение, которое позволит Raspberry Pi создавать точку доступа при включении и выводить информацию пользователю. Загрузите программное обеспечение для установки Kiwix и онлайн-данных Wiki (Wikipedia, Appropedia и т. д.). Используйте эти ссылки для загрузки программного обеспечения и кода:[1][2] Посмотрите это видео для получения дополнительной информации:[3]](/w/images/thumb/a/a5/Software_download.jpg/165px-Software_download.jpg)
Шаг 2. Загрузите программное обеспечение, которое позволит Raspberry Pi создавать точку доступа при включении и выводить информацию пользователю. Загрузите программное обеспечение для установки Kiwix и онлайн-данных Wiki (Wikipedia, Appropedia и т. д.). Используйте эти ссылки для загрузки программного обеспечения и кода: [1] [2] Посмотрите это видео для получения дополнительной информации: [3]
Шаг 3. Сохраните данные из справочных библиотек на SD-карту, которая будет подключена к Raspberry Pi.
Шаг 4. Вставьте SD-карту в Raspberry Pi.
Шаг 5. Подключите Raspberry Pi к заряженному аккумулятору или солнечной панели, чтобы включить питание.
Шаг 6: Войдите в точку доступа. На телефоне он отображается как Kiwix, но его можно переименовать. Наша переименована в Кассиопею.
Шаг 7. Используйте интеллектуальное устройство для поиска информации в сохраненных библиотеках. Пользователь изображен в поисках способов использования солнца для дезинфекции воды для потребления в Approppedia.
Шаг 8: Поместите все компоненты в контейнер для удобства транспортировки.
![Шаг 2. Загрузите программное обеспечение, которое позволит Raspberry Pi создавать точку доступа при включении и выводить информацию пользователю. Загрузите программное обеспечение для установки Kiwix и онлайн-данных Wiki (Wikipedia, Appropedia и т. д.). Используйте эти ссылки для загрузки программного обеспечения и кода:[1][2] Посмотрите это видео для получения дополнительной информации:[3]](/File:Software_download.jpg)
Видео инструкции
В следующем видео описан пошаговый процесс загрузки и хранения информации на Raspberry Pi для автономного использования.
Спецификация
Описание стоимости использованных материалов.
| Элемент | Количество | Стоимость за единицу | Общий |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+ — процессор | 1 | 35,00 долларов США | 35,00 долларов США |
| Солнечная панель — 9 Вт. С двумя портами USB. | 1 | 50,00 долларов США | 50,00 долларов США |
| Power Bank — литий-ионный аккумулятор емкостью 20 000 мАч. | 1 | 20,00 долларов США | 20,00 долларов США |
| SD-карта — данные и код для точки доступа | 1 | 50,00 долларов США | 50,00 долларов США |
| Регулятор напряжения — для зарядки или прямого питания без контроллера заряда. | 1 | 5,00 долларов США | 5,00 долларов США |
| Контейнер — Компоненты корпуса и защита от непогоды | 1 | 20,00 долларов США | 20,00 долларов США |
| Кабель питания — для подключения Raspberry Pi и блока питания к солнечной панели. | 1 | 5,00 долларов США | 5,00 долларов США |
| Программное обеспечение — инструкции по загрузке бесплатной точки доступа Kiwix: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | 0,00 долларов США | 0,00 долларов США |
| общий итог | 185 долларов США159,10 евро <br /> 135,05 фунтов стерлингов <br /> 229,40 канадских долларов <br /> 3 857,25 мексиканских песо <br /> 13 847,25 индийских рупий <br /> | ||
Операция
В следующем видео описан пошаговый процесс подключения к точке доступа Kiwix.
Обслуживание
Обслуживание компьютеров Кассиопеи Солнечного Апокалипсиса минимально. Лучшие практики использования аккумулятора позволяют избежать перезарядки аккумулятора и хранить его с нулевым зарядом. Перед использованием следует очистить солнечную панель, а Raspberry Pi не следует хранить во влажных, пыльных/песчаных условиях. Для любых изменений кода потребуется работающий компьютер.
График технического обслуживания
- Ежедневно
- Перед использованием очистите солнечную панель от пыли.
- Отключайте Raspberry Pi, когда он не используется.
- Поместите в защищенный от атмосферных воздействий пакет или контейнер во влажных, песчаных или пыльных условиях.
- Ежемесячно
- Зарядка пауэрбанка
- Каждые 3-4 года
- Замените повербанк
- Каждые 7-10 лет
- Каждые 25-30 лет
- Replace the solar panel[6]
Conclusion
Testing results
We found the test results all came back meeting our expectations of success. Our device is powered directly with a solar panel, or indirectly through a power bank. (The solar panel can also power the device and charge the power bank at the same time). When fully charged the power bank lasts 37 hours while the Raspberry Pi is running the hotspot. When powered the device creates an accessible hot spot which that displays the data quickly to the user's mobile device.
Discussion
Overall we are happy with how we have met the criteria, and addressed the problem. Our device is portable, durable and simple. It's simplicity allows the user to modify for any extra desired utility. The results indicate our design is successfully functional.
Lessons learned
As a way to decrease costs further, the user should opt for a simpler solar panel that does not have a USB port already built in. With this simpler panel, the user will need to connect a voltage regulator between the connection cable of the Raspberry Pi and the solar panel (prevents damage to the Raspberry Pi during sharp spikes in voltage or changes in load conditions).
When downloading the kiwix software and hotspot code, ensure there is at least 20 GB of available space on the computer's hard drive. Furthermore, using a Macintosh OS can prove to be problematic while downloading the software. We switched to using Windows to complete the downloads.
When downloading the offline reference libraries from Wikipedia, Appropedia, and whatever else the user decides, expect to download for several hours, depending on download speed. It took us over 10 hours to download everything with a very fast connection speed. During this download time, our computer transitioned to sleep mode and the download was halted. Prevent the computer from sleeping by playing media in the background.
Next steps
It is possible to get the device to not just be a hot spot for its own data but also facilitate access to a third party internet router (WIFI). The addition of this code could mean when ever the internet is accessible and the device is powered on, it can update data in Wikipedia, Appropedia, and the other references libraries that may be included.
The housing for storing the device could be more robust to environmental conditions. Water proofing can be improved by adding rubber gaskets between open seams within the container. Electro magnetic pulses can be stopped from interfering with the computer hardware by making a Faraday cage. This can be implemented by applying faraday tape to the inside of the container.[7] A cheaper version can be created by alternating layers of aluminum foil and thin plastic (three times) to the inside of the container.[8]
Конструкция, которую мы выбрали, позволяет хранить дополнительное снаряжение. Это дает пользователю возможность оптимизировать свою конструкцию в соответствии с потребностями выживания, добавляя различные инструменты в свой набор снаряжения.
Поиск неисправностей
В следующей таблице представлены решения распространенных проблем, связанных с работой и конструкцией компьютера апокалипсиса.
| Проблема | Предположение |
|---|---|
| Ссылка на точку доступа не открывается | Нажмите на назначенное имя Wi-Fi, выберите «Забыть эту сеть» и перезагрузите процессор. |
| Солнечная панель не питает процессор | Убедитесь, что он подключен к сети, наклоните панель под прямые солнечные лучи и попытайтесь установить соединение. |
| Компьютер переходит в спящий режим во время длительной загрузки | Используйте диспетчер загрузок для резервного копирования загруженных данных. Кроме того, воспроизводить мультимедиа (фильм) в фоновом режиме. чтобы компьютер оставался включенным. |
Команда
Солнца сообщества: Зейн Кук, Фил Тран, Макс КаннингемСолнца сообщества, весна 2022 г.
- Зейн Кук
- Макс Каннингем
- Фил Тран
Рекомендации
- ↑ https://github.com/KalebClark/ApocalypseWiki
- ↑ https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/
- ↑ https://youtu.be/R63x2TXm0s8
- ↑ https://raspberrytips.com/how-long-will-a-raspberry-pi-last/#:~:text=The%20average%20lifespan%20of%20a,card%20failures%2C%20and%20ineligible%20environments .
- ↑ https://www.sdcard.org/consumers/faq/#:~:text=SD%20standards%2Dbased%20memory%20cards%2C%20like%20most%20semiconductor%20cards%2C,and%20reduce%20consumer%20electronic %20 отходов .
- ↑ https://www.nrel.gov/docs/fy09osti/43844.pdf
- ↑ https://www.amazon.com/TitanRF-Faraday-Tape-High-Shielding-Conductive/dp/B07CRLCGCH?th=1
- ↑ https://www.wikihow.com/Make-a-Faraday-Cage