Dữ liệu dự ánCassiopeia là một máy tính di động và bền bỉ, có khả năng hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời và không cần truy cập Internet. Thiết kế này bao gồm một Raspberry Pi 3b+, tấm pin mặt trời có thể gập lại 9W, pin sạc lithium-ion và hộp đựng để chứa tất cả. Dự án được thiết kế và xây dựng vào học kỳ mùa xuân năm 2022 bởi các sinh viên Cal Poly Humboldt theo học ngành Kỹ thuật 215: Giới thiệu về Thiết kế. Nhóm Suns of Community bao gồm Zane Cook, Max Cunningham và Phil Tran.
Thiết kế này được lấy cảm hứng từ mong muốn mang đến cho những người sống ngoài mạng lưới và những người không có quyền truy cập Internet cơ hội tiếp cận nguồn thông tin khổng lồ để tối ưu hóa cơ hội sống sót. Cassiopeia hiển thị tất cả Wikipedia và các bài viết liên quan đến sinh tồn của Appropedia thông qua thiết bị di động thông minh của họ.
Nội dung
Lý lịch
Mùa xuân năm 2022, lớp ENGR 215 tại Cal Poly Humboldt đã thay mặt Appropedia thực hiện một dự án thiết kế. Trang web này được dành riêng để tạo ra một nền tảng nơi người dùng có thể tương tác với nhau nhằm giúp tạo ra các giải pháp bền vững, giảm nghèo và phát triển quốc tế bằng cách cung cấp cho người dùng thông tin để xây dựng các công nghệ phù hợp. Nhóm của chúng tôi, Suns of Community, được giao nhiệm vụ xây dựng một máy tính khải huyền di động và bền bỉ được cung cấp năng lượng từ bức xạ mặt trời và sử dụng các vật dụng rẻ tiền và/hoặc thường thấy. Emilio, Giám đốc điều hành của Appropedia, là khách hàng và ông đã đưa ra hướng dẫn cho việc phát triển thiết kế.
Báo cáo vấn đề
Mục tiêu của Suns of Community là tạo ra một máy tính di động được đặt trong một thùng chứa bền, có khả năng chạy trong vài năm mà không cần bức xạ mặt trời và không cần truy cập vào lưới điện cũng như Internet. Cassiopeia sẽ cung cấp cho người dùng thông tin có giá trị từ Wikipedia và Appropedia về các chiến lược sinh tồn và hệ thống kỹ thuật DIY thông qua thiết bị di động của họ, giúp họ có thể sống ngoài lưới điện và không có xã hội có tổ chức trong thời gian dài.
Tiêu chuẩn
Các tiêu chí và trọng số tương ứng của Máy tính Ngày tận thế được liệt kê trong bảng bên dưới. Tiêu chí là những phạm trù chung hướng dẫn thiết kế dự án. Suns of Community đã chọn những tiêu chí này để đảm bảo rằng dự án này sẽ hiệu quả, hữu ích và có thể nhân rộng.
| Tiêu chuẩn | Sự miêu tả | Trọng lượng (1-10) |
|---|---|---|
| Tính di động | Nhẹ và dễ vận chuyển. | 9 |
| Độ bền | Bền lâu, chống va đập và chịu được thời tiết. | số 8 |
| Khả năng tái lập | Có thể được xây dựng bởi một cá nhân có trình độ học vấn trung học và có khả năng sử dụng máy tính và internet. | 7 |
| Dễ sử dụng | Giao diện dễ dàng điều hướng và truy cập thông tin. | 7 |
| Trị giá | Ít hơn $ 250. | 7 |
| Khả năng | Lưu trữ và hiển thị thông tin phù hợp với kịch bản sinh tồn trên thiết bị di động của người dùng. | 7 |
nguyên mẫu
Hai nguyên mẫu chính được tạo ra để thể hiện hai trường hợp sử dụng khác nhau cho dự án của chúng tôi, trường hợp đầu tiên là phiên bản mạnh mẽ và trường hợp thứ hai là thiết kế đẹp mắt.
Phiên bản mạnh mẽ có thể tích lớn hơn nhiều để mang thêm dụng cụ sinh tồn hoặc thiết bị có thể hỗ trợ bạn khi cần thiết. Các thành phần trong phiên bản này được nhúng vào vùng chứa và không dễ dàng gỡ bỏ. Thiết kế này nhằm mục đích trở thành một chiếc túi/hộp giải quyết lỗi và là một giải pháp "tất cả trong một".
Thiết kế kiểu dáng đẹp là một thiết kế di động và nhỏ gọn hơn nhiều. Ở đây, không có thêm dung lượng lưu trữ cho bất cứ thứ gì ngoài những thành phần cần thiết. Thiết kế này nhằm mục đích cất giữ ở một nơi có thể dễ dàng lấy ra khi cần và cất vào một túi đựng bọ làm sẵn.
Nguyên mẫu mạnh mẽ. Thùng chứa lớn với các thành phần nhúng.
Nguyên mẫu kiểu dáng đẹp. Các thùng chứa nhỏ để chứa các bộ phận mà không cần thêm không gian lưu trữ.
Nguyên mẫu kiểu dáng đẹp. Các thành phần phải được lấy ra khỏi thùng máy để có thể truy cập được.
Sản phẩm cuối cùng
Đối với sản phẩm cuối cùng, chúng tôi đã kết hợp những khía cạnh hữu ích nhất của cả hai nguyên mẫu. Chúng tôi đã sử dụng một thùng chứa lớn hơn để đựng các thiết bị bổ sung bên cạnh máy tính và chúng tôi đã sử dụng Velcro để có thể dễ dàng gắn và tháo các bộ phận.
Sản phẩm cuối cùng là cấu hình bao gồm hộp đựng bền bỉ, tấm pin năng lượng mặt trời 9W, Raspberry Pi 3B+, sạc dự phòng 20.000mah và cáp kết nối. Sau khi Raspberry Pi được cấp nguồn qua tấm pin năng lượng mặt trời hoặc sạc dự phòng, người dùng sẽ kết nối với tín hiệu lẩu không dây. Sau khi kết nối được thực hiện, liên kết Kiwix được cung cấp sẽ cho phép người dùng truy cập tất cả thông tin được lưu trữ trên thiết bị.
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời với Raspberry Pi và bộ sạc dự phòng đặt trên hộp đựng bền bỉ.
Sự thi công
Những hình ảnh dưới đây mô tả quá trình xây dựng Cassiopeia bao gồm các thành phần và phần mềm cần thiết.
- Phòng trưng bày xây dựng
Bước 1: Tìm nguồn linh kiện. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 9w, Raspberry Pi, pin sạc Li-ion (tốt nhất là 12V), cáp kết nối USB, thẻ SD (của chúng tôi là 128GB), hộp đựng chắc chắn để chứa các bộ phận
Bước 3: Lưu trữ dữ liệu từ thư viện tham chiếu vào thẻ SD sẽ được kết nối với Raspberry Pi.
Bước 4: Lắp thẻ SD vào Raspberry Pi.
Bước 5: Kết nối Raspberry Pi với cục pin đã sạc hoặc tấm pin mặt trời để bật nguồn.
Bước 6: Đăng nhập vào điểm phát sóng. Nó hiển thị dưới dạng Kiwix trên điện thoại, nhưng nó có thể được đổi tên. Của chúng tôi được đổi tên thành Cassiopeia.
Bước 7: Sử dụng thiết bị thông minh để tìm kiếm thông tin trong thư viện lưu trữ. Người dùng được mô tả đang tìm kiếm trên Appropedia các cách sử dụng ánh nắng mặt trời để khử trùng nước tiêu dùng.
Bước 8: Lắp các bộ phận vào thùng chứa để dễ dàng vận chuyển.
![Bước 2: Tải xuống phần mềm cho phép Raspberry Pi tạo điểm phát sóng khi bật và xuất thông tin cho người dùng. Tải phần mềm cài đặt Kiwix và dữ liệu wiki trực tuyến (Wikipedia, Appropedia, v.v.). Sử dụng các liên kết sau để tải xuống phần mềm và mã:[1] [2] Xem video này để biết thêm thông tin:[3]](/File:Software_download.jpg)
Video hướng dẫn
Video sau đây mô tả quy trình từng bước về cách tải xuống và lưu trữ thông tin trên Raspberry Pi để sử dụng ngoài mạng lưới.
Hóa đơn nguyên vật liệu
Mô tả chi phí vật liệu sử dụng.
| Mục | Số lượng | Chi phí cho mỗi đơn vị | Tổng cộng |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+ — CPU | 1 | 35,00 USD | 35,00 USD |
| Bảng điều khiển năng lượng mặt trời - 9W Với hai cổng USB | 1 | 50,00 USD | 50,00 USD |
| Sạc dự phòng — bộ pin Li-ion 20.000 mah | 1 | 20,00 USD | 20,00 USD |
| Thẻ SD — Dữ liệu và mã cho điểm phát sóng | 1 | 50,00 USD | 50,00 USD |
| Bộ điều chỉnh điện áp - Để sạc hoặc cấp nguồn trực tiếp mà không cần bộ điều khiển sạc | 1 | 5,00 USD | 5,00 USD |
| Container - Các thành phần nhà ở và bảo vệ khỏi các yếu tố | 1 | 20,00 USD | 20,00 USD |
| Cáp nguồn - Để kết nối Raspberry Pi và bộ sạc dự phòng với bảng điều khiển năng lượng mặt trời | 1 | 5,00 USD | 5,00 USD |
| Phần mềm — Hướng dẫn tải xuống điểm phát sóng miễn phí Kiwix: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | 0,00 USD | 0,00 USD |
| Tổng cộng | 185 USD159,10 EUR <br />135,05 GBP <br />229,40 CAD <br />MXN 3.857,25 <br />13.847,25 INR <br /> | ||
Hoạt động
Video sau đây mô tả quy trình từng bước về cách kết nối với điểm phát sóng Kiwix.
BẢO TRÌ
Việc bảo trì Máy tính Ngày tận thế Mặt trời Cassiopeia là tối thiểu. Cách sử dụng tốt nhất của pin là tránh sạc quá mức pin dự phòng và để pin được lưu trữ mà không cần sạc. Phải làm sạch tấm pin mặt trời trước khi sử dụng và không nên bảo quản Raspberry Pi trong điều kiện ẩm ướt hoặc bụi bặm/cát. Mọi chỉnh sửa mã sẽ cần một máy tính hoạt động.
Lịch bảo trì
- Hằng ngày
- Làm sạch tấm pin mặt trời khỏi bụi trước khi sử dụng.
- Ngắt kết nối Raspberry Pi khi không sử dụng.
- Túi đựng trong túi hoặc hộp đựng chống chịu thời tiết trong điều kiện ẩm ướt, cát hoặc bụi
- hàng tháng
- Sạc dự phòng
- Cứ sau 3-4 năm
- Thay thế ngân hàng điện
- Cứ sau 7-10 năm
- Cứ sau 25-30 năm
- Thay thế tấm pin năng lượng mặt trời [6]
Phần kết luận
Kết quả kiểm tra
Chúng tôi nhận thấy tất cả các kết quả thử nghiệm đều đáp ứng được kỳ vọng thành công của chúng tôi. Thiết bị của chúng tôi được cấp nguồn trực tiếp bằng tấm pin mặt trời hoặc gián tiếp thông qua bộ sạc dự phòng. (Bảng điều khiển năng lượng mặt trời cũng có thể cấp nguồn cho thiết bị và sạc pin dự phòng cùng một lúc). Khi được sạc đầy, pin dự phòng sẽ hoạt động được 37 giờ trong khi Raspberry Pi đang chạy điểm phát sóng. Khi được cấp nguồn, thiết bị sẽ tạo ra một điểm truy cập có thể truy cập để hiển thị dữ liệu nhanh chóng tới thiết bị di động của người dùng.
Cuộc thảo luận
Nhìn chung, chúng tôi hài lòng với cách chúng tôi đáp ứng các tiêu chí và giải quyết vấn đề. Thiết bị của chúng tôi có tính di động, bền và đơn giản. Tính đơn giản của nó cho phép người dùng sửa đổi để có thêm bất kỳ tiện ích mong muốn nào. Kết quả cho thấy thiết kế của chúng tôi hoạt động thành công.
Bài học kinh nghiệm
Để giảm chi phí hơn nữa, người dùng nên lựa chọn tấm pin mặt trời đơn giản hơn, không tích hợp sẵn cổng USB. Với tấm pin đơn giản hơn này, người dùng sẽ cần kết nối bộ điều chỉnh điện áp giữa cáp kết nối của Raspberry Pi và bảng điều khiển năng lượng mặt trời (ngăn ngừa hư hỏng Raspberry Pi khi điện áp tăng vọt hoặc thay đổi điều kiện tải).
Khi tải xuống phần mềm kiwix và mã điểm phát sóng, hãy đảm bảo có ít nhất 20 GB dung lượng trống trên ổ cứng máy tính. Hơn nữa, việc sử dụng hệ điều hành Macintosh có thể gây ra vấn đề khi tải xuống phần mềm. Chúng tôi đã chuyển sang sử dụng Windows để hoàn tất quá trình tải xuống.
Khi tải xuống các thư viện tham khảo ngoại tuyến từ Wikipedia, Appropedia và bất kỳ thư viện nào khác mà người dùng quyết định, hãy tải xuống trong vài giờ, tùy thuộc vào tốc độ tải xuống. Chúng tôi mất hơn 10 giờ để tải xuống mọi thứ với tốc độ kết nối rất nhanh. Trong thời gian tải xuống này, máy tính của chúng tôi chuyển sang chế độ ngủ và quá trình tải xuống bị tạm dừng. Ngăn máy tính ngủ bằng cách phát phương tiện ở chế độ nền.
Bước tiếp theo
Có thể làm cho thiết bị không chỉ trở thành điểm nóng cho dữ liệu của chính nó mà còn tạo điều kiện truy cập vào bộ định tuyến internet của bên thứ ba (WIFI). Việc bổ sung mã này có thể có nghĩa là bất cứ khi nào có thể truy cập Internet và thiết bị được bật nguồn, nó có thể cập nhật dữ liệu trong Wikipedia, Appropedia và các thư viện tham khảo khác có thể được đưa vào.
Vỏ để lưu trữ thiết bị có thể bền hơn với các điều kiện môi trường. Khả năng chống thấm nước có thể được cải thiện bằng cách thêm các miếng đệm cao su vào giữa các đường nối hở bên trong thùng chứa. Các xung điện từ có thể được ngăn chặn khỏi việc can thiệp vào phần cứng máy tính bằng cách tạo ra một lồng Faraday. Điều này có thể được thực hiện bằng cách dán băng faraday vào bên trong thùng chứa. [7] Một phiên bản rẻ hơn có thể được tạo ra bằng cách xen kẽ các lớp lá nhôm và nhựa mỏng (ba lần) vào bên trong hộp đựng. [số 8]
Thiết kế mà chúng tôi sử dụng cho phép tùy chọn lưu trữ các thiết bị bổ sung. Điều này cho phép người dùng tối ưu hóa thiết kế để phù hợp với nhu cầu sinh tồn của họ bằng cách thêm các công cụ khác nhau vào bộ thiết bị của họ.
Xử lý sự cố
Bảng dưới đây cung cấp giải pháp cho các vấn đề thường gặp liên quan đến hoạt động và cấu tạo của máy tính ngày tận thế.
| Vấn đề | Gợi ý |
|---|---|
| Liên kết điểm phát sóng không mở | Nhấn vào tên Wi-Fi được chỉ định, chọn 'Quên mạng này' và khởi động lại CPU. |
| Bảng điều khiển năng lượng mặt trời không cấp nguồn cho CPU | Hãy chắc chắn rằng nó đã được cắm, nghiêng bảng điều khiển về phía ánh sáng mặt trời trực tiếp và cố gắng kết nối. |
| Máy tính chuyển sang chế độ ngủ trong thời gian tải xuống dài | Sử dụng trình quản lý tải xuống để sao lưu dữ liệu đã tải xuống. Ngoài ra, phát phương tiện (phim) ở chế độ nền để giữ cho máy tính bật. |
Đội
Mặt trời cộng đồng, mùa xuân năm 2022
- Zane Cook
- Max Cunningham
- Phil Trần
Người giới thiệu
- ↑ 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 %20lãng phí .
- ↑ 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