215 Cassiopeia solar apocalypse computer/215 Computadora del apocalipsis solar de Casiopea

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Cassiopeia es una computadora portátil y resistente capaz de funcionar completamente con energía solar y sin acceso a internet. Su diseño consta de una Raspberry Pi 3b+, un panel solar plegable de 9 W, una batería recargable de iones de litio y una carcasa para alojar todos los componentes. El proyecto fue diseñado y construido durante el semestre de primavera de 2022 por estudiantes de Cal Poly Humboldt matriculados en Ingeniería 215: Introducción al Diseño. El equipo, Suns of Community, estaba formado por Zane Cook, Max Cunningham y Phil Tran.

El diseño se inspiró en el deseo de brindar a las personas que viven aisladas y sin acceso a internet la oportunidad de acceder a vastos recursos de información para optimizar sus posibilidades de supervivencia. Cassiopeia muestra todo el contenido de Wikipedia y los artículos de Appropedia relacionados con la supervivencia a través de su dispositivo móvil inteligente.

La clase de ENGR 215 de la primavera de 2022 en Cal Poly Humboldt emprendió un proyecto de diseño para Appropedia. Este sitio web se dedica a crear una plataforma donde los usuarios puedan interactuar para generar soluciones para la sostenibilidad, la reducción de la pobreza y el desarrollo internacional, proporcionándoles la información necesaria para crear tecnologías apropiadas. Nuestro equipo, Suns of Community, recibió el encargo de construir una computadora portátil y resistente para un apocalipsis, alimentada por energía solar y utilizando materiales económicos y/o de uso común. Emilio, el director ejecutivo de Appropedia, fue el cliente y brindó orientación para el desarrollo del diseño.

El objetivo de Suns of Community es crear una computadora portátil alojada en un contenedor resistente, capaz de funcionar durante varios años con energía solar y sin acceso a la red eléctrica ni a internet. Cassiopeia proporcionará a los usuarios información valiosa de Wikipedia y Appropedia sobre estrategias de supervivencia y sistemas de ingeniería casera a través de sus dispositivos móviles, lo que les permitirá vivir de forma autosuficiente y sin depender de la sociedad organizada durante largos periodos de tiempo.

Los criterios y ponderaciones correspondientes del Apocalypse Computer se detallan en la tabla a continuación. Los criterios son las categorías generales que guían el diseño del proyecto. Suns of Community seleccionó estos criterios para garantizar que este proyecto sea eficaz, útil y replicable.

Se crearon dos prototipos principales para mostrar dos casos de uso diferentes para nuestro proyecto: el primero, una versión robusta, y el segundo, un diseño elegante.

La versión robusta tiene un volumen mucho mayor para transportar equipo de supervivencia adicional que pueda ser de gran ayuda en momentos de necesidad. Los componentes de esta versión están integrados en el contenedor y no están diseñados para extraerse fácilmente. Este diseño está concebido como una mochila/caja de emergencia en sí misma, ofreciendo una solución integral.

Su diseño elegante es mucho más portátil y compacto. No cuenta con espacio de almacenamiento adicional para nada más que los componentes necesarios. Está pensado para guardarse en un lugar de fácil acceso cuando se necesite y dentro de una mochila de emergencia prefabricada.

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  Prototipo robusto. Contenedor grande con componentes integrados.
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  Prototipo elegante. Pequeños contenedores para guardar componentes sin necesidad de espacio de almacenamiento adicional.
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  Prototipo elegante. Para acceder a los componentes, es necesario extraerlos de la carcasa.

Para nuestro producto final, combinamos los aspectos más útiles de ambos prototipos. Utilizamos un contenedor más grande para guardar equipo adicional junto con la computadora, y usamos velcro para facilitar la fijación y el desmontaje de los componentes.

El producto final es una configuración que consta de un contenedor resistente, un panel solar de 9 W, una Raspberry Pi 3B+, una batería externa de 20 000 mAh y cables de conexión. Una vez que la Raspberry Pi se alimenta mediante el panel solar o la batería externa, el usuario se conecta a la señal del punto de acceso inalámbrico. Tras establecer la conexión, el enlace Kiwix proporcionado permite al usuario acceder a toda la información almacenada en el dispositivo.

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  Panel solar con Raspberry Pi y batería externa instalados sobre un contenedor resistente.

Las siguientes imágenes describen el proceso de construcción de Cassiopeia, incluyendo los componentes y el software necesarios.

• Galería de construcción
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  Paso 1: Consigue los componentes. Panel solar de 9 W, Raspberry Pi, batería recargable de iones de litio (preferiblemente de 12 V), cable de conexión USB, tarjeta SD (la nuestra era de 128 GB), carcasa resistente para alojar los componentes.
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  Paso 2: Descarga el software que permitirá que la Raspberry Pi genere un punto de acceso Wi-Fi al encenderse y muestre la información al usuario. Descarga el software para instalar Kiwix y datos de wikis en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Usa estos enlaces para descargar el software y el código: ^{[ 1 ] [ 2 ]} Mira este video para obtener más información: ^{[ 3 ]}
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  Paso 3: Almacene los datos de las bibliotecas de referencia en la tarjeta SD que estará conectada a la Raspberry Pi.
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  Paso 4: Inserte la tarjeta SD en la Raspberry Pi.
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  Paso 5: Conecte la Raspberry Pi a un banco de baterías cargado o a un panel solar para encenderla.
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  Paso 6: Inicia sesión en el punto de acceso. En el teléfono aparece como Kiwix, pero se puede cambiar el nombre. El nuestro se llama Cassiopeia.
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  Paso 7: Utilice su dispositivo inteligente para buscar información en las bibliotecas almacenadas. En la imagen, se muestra al usuario buscando en Appropedia formas de desinfectar el agua potable con la luz solar.
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  Paso 8: Coloque todos los componentes en el contenedor para facilitar el transporte.

El siguiente video describe el proceso paso a paso para descargar y almacenar información en una Raspberry Pi para su uso fuera de la red eléctrica.

Cómo instalar Kiwix Hotspot y descargar datos

Proceso paso a paso sobre cómo descargar y almacenar información en una Raspberry Pi para su uso fuera de la red eléctrica.

Palabras clave: Kiwix Hotspot , Contenido estático , Appropedia

Autores: Zane Cook

Fecha: 3 de mayo de 2022

Ubicación: California

Idioma: inglés (en)

Licencia: CC-BY-SA-4.0

Descripción de los costos de los materiales utilizados.

El siguiente video describe el proceso paso a paso para conectarse al punto de acceso Wi-Fi de Kiwix.

Vídeo operativo de Cassiopeia

Cómo usar el punto de acceso Kiwix para acceder a la información almacenada y utilizarla fuera de la red eléctrica.

Fecha: 3 de mayo de 2022

Ubicación: California

Idioma: inglés (en)

Licencia: CC-BY-SA-4.0

El mantenimiento de los ordenadores Cassiopeia Solar Apocalypse es mínimo. Para un uso óptimo de la batería, evite sobrecargarla y almacenarla descargada. Limpie el panel solar antes de usarlo y no guarde la Raspberry Pi en ambientes húmedos, polvorientos o arenosos. Para modificar el código, necesitará un ordenador en funcionamiento.

A diario

• Limpie el panel solar para eliminar cualquier rastro de polvo antes de usarlo.
• Desconecta la Raspberry Pi cuando no la estés utilizando.
• Guardar en una bolsa o contenedor impermeable en condiciones húmedas, arenosas o polvorientas.

Mensual

• Carga la batería externa

Cada 3-4 años

• Reemplazar la batería externa

Cada 7-10 años

• Reemplazar la Raspberry Pi ^{[ 4 ]}
• Reemplazar la tarjeta SD ^{[ 5 ]}

Cada 25-30 años

• Reemplazar el panel solar ^{[ 6 ]}

Los resultados de las pruebas cumplieron con nuestras expectativas. Nuestro dispositivo se alimenta directamente con un panel solar o indirectamente mediante una batería externa. (El panel solar también puede alimentar el dispositivo y cargar la batería externa simultáneamente). Con la batería externa completamente cargada, la batería externa dura 37 horas mientras la Raspberry Pi funciona como punto de acceso. Al encenderse, el dispositivo crea un punto de acceso que muestra los datos rápidamente en el dispositivo móvil del usuario.

En general, estamos satisfechos con el cumplimiento de los criterios y la solución del problema. Nuestro dispositivo es portátil, duradero y sencillo. Su simplicidad permite al usuario modificarlo para incorporar cualquier función adicional que desee. Los resultados indican que nuestro diseño funciona correctamente.

Para reducir aún más los costos, el usuario debería optar por un panel solar más sencillo que no tenga un puerto USB integrado. Con este panel, será necesario conectar un regulador de voltaje entre el cable de conexión de la Raspberry Pi y el panel solar (para evitar daños a la Raspberry Pi durante picos de voltaje o cambios en las condiciones de carga).

Al descargar el software Kiwix y el código del punto de acceso, asegúrese de tener al menos 20 GB de espacio disponible en el disco duro de su computadora. Además, usar macOS puede presentar problemas durante la descarga. Por eso, optamos por usar Windows para completar las descargas.

Al descargar las bibliotecas de referencia sin conexión de Wikipedia, Appropedia y cualquier otra fuente que elija el usuario, tenga en cuenta que la descarga puede tardar varias horas, dependiendo de la velocidad de conexión. A nosotros nos llevó más de 10 horas descargar todo con una conexión muy rápida. Durante este tiempo, nuestro ordenador entró en modo de suspensión y la descarga se interrumpió. Para evitar que el ordenador entre en modo de suspensión, reproduzca contenido multimedia en segundo plano.

Es posible que el dispositivo no solo funcione como punto de acceso para sus propios datos, sino que también facilite el acceso a un router de internet externo (Wi-Fi). La incorporación de este código permitiría que, siempre que haya conexión a internet y el dispositivo esté encendido, pueda actualizar los datos de Wikipedia, Appropedia y otras bibliotecas de referencia incluidas.

La carcasa para almacenar el dispositivo podría ser más resistente a las condiciones ambientales. La impermeabilización se puede mejorar añadiendo juntas de goma entre las costuras abiertas del contenedor. Se puede evitar que los pulsos electromagnéticos interfieran con el hardware del ordenador mediante la creación de una jaula de Faraday. Esto se puede lograr aplicando cinta de Faraday en el interior del contenedor. ^{[ 7 ]} Se puede crear una versión más económica alternando capas de papel de aluminio y plástico fino (tres veces) en el interior del contenedor. ^{[ 8 ]}

El diseño que elegimos permite almacenar equipo adicional. Esto deja al usuario la posibilidad de optimizar su diseño para adaptarlo a sus necesidades de supervivencia, añadiendo diferentes herramientas a su equipo.

La siguiente tabla ofrece soluciones a problemas comunes relacionados con el funcionamiento y la construcción del ordenador del apocalipsis.

Soles de la Comunidad, Primavera 2022

• Zane Cook
• Max Cunningham
• Phil Tran