Cassiopeia
A Cassiopeia egy hordozható és tartós számítógép, amely teljesen napenergiáról és internet-hozzáférés nélkül képes működni. A kialakítás egy Raspberry Pi 3b+-ból, egy 9 W-os összecsukható napelemből, egy lítium-ion újratölthető akkumulátorból és egy tárolóból áll. A projektet 2022 tavaszi szemeszterében tervezték és építették meg Cal Poly Humboldt hallgatói, akik az Engineering 215: Introduction to Design szakra iratkoztak be. A Suns of Community csapatát Zane Cook, Max Cunningham és Phil Tran alkotta.
A tervezést az a vágy ihlette, hogy a hálózaton kívül élőknek, akiknek nincs internet-hozzáférésük, lehetőséget biztosítsanak a hatalmas információforrásokhoz a túlélési esélyek optimalizálása érdekében. A Cassiopeia az összes Wikipédiát és az Apppropedia túléléssel kapcsolatos cikkeit megjeleníti mobil okoseszközén.
Tartalom
Háttér
2022 tavaszán az ENGR 215 osztály Cal Poly Humboldtban az Appropedia megbízásából tervezési projektet vállalt. Ez a webhely egy olyan platform létrehozására szolgál, ahol a felhasználók interakcióba léphetnek egymással, hogy segítsenek megoldásokat létrehozni a fenntarthatóság, a szegénység csökkentése és a nemzetközi fejlődés érdekében azáltal, hogy a megfelelő technológiák kiépítéséhez szükséges információkat biztosítanak a felhasználóknak. Csapatunk, a Suns of Community feladata, hogy készítsen egy hordozható és tartós apokalipszis számítógépet, amely napsugárzással működik, és olcsó és/vagy gyakran előforduló tárgyakat használ fel. Emilio, az Appropedia ügyvezető igazgatója volt a megrendelő, és ő adott útmutatást a terv kidolgozásához.
Probléma kijelentés
A Suns of Community célja, hogy egy olyan hordozható számítógépet hozzon létre, amely tartós konténerben van elhelyezve, és amely több évig képes működni napsugárzás nélkül, elektromos hálózathoz vagy internethez való hozzáférés nélkül. A Cassiopeia a Wikipédiából és az Appropediából származó értékes információkkal látja el a felhasználókat a túlélési stratégiákról és a barkácsmérnöki rendszerekről a mobileszközeiken keresztül, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy hosszú ideig hálózaton kívül és szervezett társadalom nélkül éljenek.
Kritériumok
Az Apokalipszis Számítógép kritériumait és súlyait az alábbi táblázat tartalmazza. A kritériumok azok az általános kategóriák, amelyek a projekttervezést irányítják. A Suns of Community azért választotta ki ezeket a kritériumokat, hogy biztosítsa, hogy ez a projekt hatékony, hasznos és megismételhető legyen.
| Kritériumok | Leírás | Súly (1-10) |
|---|---|---|
| Hordozhatóság | Könnyű és könnyen szállítható. | 9 |
| Tartósság | Hosszú élettartamú, ütésálló és időjárásálló. | 8 |
| Reprodukálhatóság | Középiskolai végzettséggel rendelkező, számítógéphez és internethez hozzáféréssel rendelkező magánszemély építheti. | 7 |
| Egyszerű használat | Könnyen navigálható felület és információk elérése. | 7 |
| Költség | Kevesebb, mint 250 dollár. | 7 |
| Képességek | Túlélési forgatókönyvhöz megfelelő információkat tárol és jelenít meg a felhasználó mobileszközén. | 7 |
Prototípuskészítés
Két fő prototípus készült a projektünk két különböző használati esetének bemutatására, az első egy robusztus változat, a második pedig egy elegáns dizájn.
A robusztus változat sokkal nagyobb térfogattal rendelkezik, így extra túlélési felszerelést vagy felszerelést szállíthat, amelyek segítségére lehetnek szükség esetén. Ebben a változatban az alkatrészek a tartályba vannak beágyazva, és nem könnyen eltávolíthatók. Ennek a kialakításnak maga a táska/doboz bug-out, és "minden az egyben" megoldásnak kell lennie.
Az elegáns kialakítás sokkal mobilabb és kompaktabb. Itt nincs extra tárhely a szükséges alkatrészeken kívül semmi másnak. Ezt a kialakítást úgy tervezték, hogy olyan helyen tárolják, ahol szükség esetén könnyen hozzáférhet, és egy előre elkészített hibamentes táskában tárolható.
Robusztus prototípus. Nagy konténer beágyazott alkatrészekkel.
Elegáns prototípus. Kis tárolóedények az alkatrészek tárolására további tárolóhely nélkül.
Elegáns prototípus. Az összetevőket ki kell venni a tokból, hogy hozzáférjenek.
Végtermék
Végtermékünkhöz mindkét prototípus leghasznosabb szempontjait kombináltuk. Egy nagyobb tárolót használtunk a kiegészítő felszerelések tárolására a számítógép mellett, és tépőzárat használtunk, hogy lehetővé tegyük az alkatrészek egyszerű rögzítését és leválasztását.
A végtermék egy tartós konténerből, 9 W-os napelemből, Raspberry Pi 3B+-ból, 20 000 mAh-s tápegységből és csatlakozókábelekből álló konfiguráció. Amint a Raspberry Pi napelemen vagy power bankon keresztül meg van táplálva, a felhasználó csatlakozik a vezeték nélküli hotpot jelhez. A kapcsolat létrejötte után a megadott Kiwix hivatkozás lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy hozzáférjen az eszközön tárolt összes információhoz.
Napelem Raspberry Pi-vel és power bankkal a tartós tartály tetején.
Építkezés
Az alábbi képek a Cassiopeia építési folyamatát mutatják be a szükséges alkatrészek és szoftverek beépítésével.
- Építőipari Galéria
1. lépés: Forrásösszetevők. 9 W-os napelem, Raspberry Pi, Li-ion újratölthető akkumulátor (lehetőleg 12 V), USB csatlakozókábel, SD kártya (a miénk 128 GB-os), masszív tok az alkatrészek tárolására
![2. lépés: Töltse le a szoftvert, amely lehetővé teszi, hogy a Raspberry Pi bekapcsoláskor hotspotot generáljon, és kiadja az információkat a felhasználónak. Töltse le a szoftvert a Kiwix és az online wiki adatok (Wikipédia, Appropedia stb.) telepítéséhez. A szoftverek és kódok letöltéséhez használja ezeket a linkeket:[1][2] További információért nézze meg ezt a videót:[3]](/w/images/thumb/a/a5/Software_download.jpg/165px-Software_download.jpg)
2. lépés: Töltse le a szoftvert, amely lehetővé teszi, hogy a Raspberry Pi bekapcsoláskor hotspotot generáljon, és kiadja az információkat a felhasználónak. Töltse le a szoftvert a Kiwix és az online wiki adatok (Wikipédia, Appropedia stb.) telepítéséhez. A szoftverek és kódok letöltéséhez használja ezeket a hivatkozásokat: [1] [2] További információkért tekintse meg ezt a videót: [3]
3. lépés: Tárolja a referenciakönyvtárak adatait a Raspberry Pi-hez csatlakoztatott SD-kártyán.
4. lépés: Helyezze be az SD-kártyát a Raspberry Pi-be.
5. lépés: Csatlakoztassa a Raspberry Pi-t egy feltöltött akkumulátorhoz vagy napelemhez a bekapcsoláshoz.
6. lépés: Jelentkezzen be a hotspotba. Kiwix néven jelenik meg a telefonon, de átnevezhető. A miénket átnevezték Cassiopeiára.
7. lépés: Intelligens eszközzel kereshet információkat a tárolt könyvtárakban. A felhasználó az Apppropediában keresi, hogyan használhatja a napot a víz fertőtlenítésére.
8. lépés: Helyezze be az összes alkatrészt a tartályba az egyszerű szállítás érdekében.
![2. lépés: Töltse le a szoftvert, amely lehetővé teszi, hogy a Raspberry Pi bekapcsoláskor hotspotot generáljon, és kiadja az információkat a felhasználónak. Töltse le a szoftvert a Kiwix és az online wiki adatok (Wikipédia, Appropedia stb.) telepítéséhez. A szoftverek és kódok letöltéséhez használja ezeket a linkeket:[1][2] További információért nézze meg ezt a videót:[3]](/File:Software_download.jpg)
Videós utasítások
A következő videó lépésről lépésre ismerteti a Raspberry Pi adatok letöltésének és tárolásának folyamatát a hálózaton kívüli használatra.
Darabjegyzékben
A felhasznált anyagok költségeinek leírása.
| Tétel | Összeg | Egységenkénti költség | Teljes |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+ — CPU | 1 | 35,00 USD | 35,00 USD |
| Napelem – 9 W Két USB porttal | 1 | 50,00 USD | 50,00 USD |
| Power Bank — 20 000 mah Li-ion akkumulátorcsomag | 1 | 20,00 USD | 20,00 USD |
| SD-kártya — Adatok és kód a hotspothoz | 1 | 50,00 USD | 50,00 USD |
| Feszültségszabályozó – Töltéshez vagy töltésvezérlő nélküli közvetlen tápláláshoz | 1 | 5,00 USD | 5,00 USD |
| Konténer — Házelemek és védelem az elemektől | 1 | 20,00 USD | 20,00 USD |
| Tápkábel – A Raspberry Pi és a powerbank napelemhez való csatlakoztatásához | 1 | 5,00 USD | 5,00 USD |
| Szoftver – Utasítások a Kiwix ingyenes hotspot letöltéséhez: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | 0,00 USD | 0,00 USD |
| teljes összeg | 185 USD159,10 EUR <br />135,05 GBP <br />229,40 CAD <br />3857,25 MXN <br />13 847,25 INR <br /> | ||
Művelet
A következő videó lépésről lépésre ismerteti a Kiwix hotspothoz való csatlakozás folyamatát.
Karbantartás
A Cassiopeia Solar Apocalypse Computers karbantartása minimális. Az akkumulátor legjobb használati gyakorlata elkerüli a power bank túltöltését és a töltés nélküli tárolást. A napelemet használat előtt meg kell tisztítani, és a Raspberry Pi-t nem szabad nedves vagy poros/homokos körülmények között tárolni. A kód bármilyen szerkesztéséhez működő számítógépre van szükség.
Karbantartási ütemterv
- Napi
- Használat előtt tisztítsa meg a napelem panelt a portól.
- Válassza le a Raspberry Pi-t, ha nem használja.
- Zsák időjárásálló zsákba vagy tartályba nedves, homokos vagy poros körülmények között
- Havi
- Powerbank töltése
- 3-4 évente
- Cserélje ki a power bankot
- 7-10 évente
- 25-30 évente
- Cserélje ki a napelem panelt [6]
Következtetés
Tesztelési eredmények
Úgy találtuk, hogy a teszteredmények mindegyike megfelelt a sikerre vonatkozó elvárásainknak. Készülékünk közvetlenül napelemes panellel, vagy közvetetten egy power bankon keresztül működik. (A napelem képes egyszerre táplálni a készüléket és tölteni a power bankot is). Teljesen feltöltött állapotban a power bank 37 órát bír, amíg a Raspberry Pi a hotspotot futtatja. Bekapcsolt állapotban az eszköz elérhető hot spotot hoz létre, amely gyorsan megjeleníti az adatokat a felhasználó mobileszközén.
Vita
Összességében elégedettek vagyunk azzal, ahogyan teljesítettük a kritériumokat, és hogyan kezeltük a problémát. Készülékünk hordozható, strapabíró és egyszerű. Egyszerűsége lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy bármilyen extra kívánt segédprogramhoz módosítsa. Az eredmények azt mutatják, hogy a tervezésünk sikeresen működik.
Tanulságok
A költségek további csökkentése érdekében a felhasználónak egy egyszerűbb napelemet kell választania, amely nem rendelkezik már beépített USB-porttal. Ennél az egyszerűbb panelnél a felhasználónak egy feszültségszabályozót kell csatlakoztatnia a Raspberry Pi csatlakozókábeléhez. és a napelem (megakadályozza a Raspberry Pi sérülését éles feszültségugrások vagy a terhelési feltételek változása esetén).
A kiwix szoftver és a hotspot kód letöltésekor ügyeljen arra, hogy legalább 20 GB szabad hely legyen a számítógép merevlemezén. Ezenkívül a Macintosh operációs rendszer használata problémásnak bizonyulhat a szoftver letöltése során. A letöltések befejezéséhez áttértünk a Windows használatára.
Amikor letölti az offline referenciakönyvtárakat a Wikipédiáról, az Appropediáról és bármi másról, amit a felhasználó dönt, a letöltési sebességtől függően több órán át kell letöltenie. Több mint 10 órába telt, hogy mindent letöltsünk nagyon gyors kapcsolati sebesség mellett. Ezalatt a letöltési idő alatt számítógépünk alvó módba vált, és a letöltés leállt. A háttérben médialejátszással akadályozza meg a számítógép alvó állapotát.
Következő lépések
Lehetőség van arra, hogy az eszköz ne csak a saját adatainak hot spotja legyen, hanem egy harmadik fél internetes útválasztójához (WIFI) való hozzáférést is megkönnyítse. Ennek a kódnak a hozzáadása azt jelentheti, hogy amikor az internet elérhető, és az eszköz be van kapcsolva, akkor frissítheti az adatokat a Wikipédiában, az Appropediában és a többi hivatkozási könyvtárban.
Az eszköz tárolására szolgáló ház masszívabb lehet a környezeti feltételekhez. A vízállóság javítható gumitömítések hozzáadásával a nyitott varratok közé a tartályon belül. Az elektromágneses impulzusok Faraday-ketrec készítésével megakadályozható, hogy zavarják a számítógép hardverét. Ez úgy valósítható meg, hogy a tartály belsejébe faraday szalagot kell felhelyezni. [7] Olcsóbb változat is létrehozható úgy, hogy a tartály belsejébe alufólia és vékony műanyag rétegeket váltakoznak (háromszor). [8]
Az általunk használt kialakítás lehetővé teszi az extra felszerelések tárolását. Ez nyitva hagyja a felhasználót, hogy optimalizálja a kialakítását, hogy megfeleljen túlélési igényeinek, és különféle eszközöket adjon felszereléséhez.
Hibaelhárítás
Az alábbi táblázat az apokalipszis számítógép működésével és felépítésével kapcsolatos gyakori problémákra nyújt megoldást.
| Probléma | Javaslat |
|---|---|
| A hotspot linkje nem nyílik meg | Érintse meg a kijelölt Wi-Fi nevet, válassza a „Felejtsd el ezt a hálózatot” lehetőséget, és indítsa újra a CPU-t. |
| A napelem nem táplálja a CPU-t | Győződjön meg arról, hogy csatlakoztatva van, döntse a panelt a közvetlen napfény felé, és próbálja meg létrehozni a csatlakozást. |
| A számítógép alvó állapotba kerül a hosszú letöltési idő alatt | Használja a letöltéskezelőt a letöltött adatok biztonsági mentéséhez. Ezenkívül játssza le a médiát (filmet) a háttérben hogy a számítógép bekapcsolva maradjon. |
Csapat
Suns of Community: Zane Cook, Phil Tran, Max CunninghamSuns of Community, 2022 tavasza
- Zane Cook
- Max Cunningham
- Phil Tran
Hivatkozások
- ↑ 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%20inligible%20environments .
- ↑ https://www.sdcard.org/consumers/faq/#:~:text=SD%20standards%2Dbased%20memory%20cards%2C%20like%20most%20semiconductor%20cards%2C,and%20reduce%20consumer%20electronic 20% hulladék .
- ↑ 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