215 Computadora del apocalipsis solar de Cassiopeia
Cassiopeia es una computadora portátil y duradera capaz de funcionar completamente con energía solar y sin acceso a Internet. El diseño consta de una Raspberry Pi 3b+, un panel solar plegable de 9 W, una batería recargable de iones de litio y un contenedor para albergarlo todo. El proyecto fue diseñado y construido en el semestre de primavera de 2022 por estudiantes de Cal Poly Humboldt inscritos en Ingeniería 215: Introducción al diseño. El equipo, Suns of Community, estuvo formado por Zane Cook, Max Cunningham y Phil Tran.
El diseño se inspiró en el deseo de brindar a las personas que viven fuera de la red y que no tienen acceso a Internet la oportunidad de acceder a vastos recursos de información para optimizar las posibilidades de supervivencia. Cassiopeia muestra todos los artículos de Wikipedia y de Appropedia relacionados con la supervivencia a través de su dispositivo móvil inteligente.
Contenido
fondo
La clase de primavera de 2022 de ENGR 215 en Cal Poly Humboldt ha asumido un proyecto de diseño en nombre de Appropedia. Este sitio web está dedicado a crear una plataforma donde los usuarios puedan interactuar entre sí para ayudar a crear soluciones para la sostenibilidad, la reducción de la pobreza y el desarrollo internacional al brindarles a los usuarios la información para construir tecnologías apropiadas. Nuestro equipo, Suns of Community, ha recibido el encargo de construir una computadora apocalíptica portátil y duradera alimentada por radiación solar y utilizando elementos económicos y/o de uso común. Emilio, el director ejecutivo de Appropedia, fue el cliente y brindó orientación para el desarrollo del diseño.
Planteamiento del problema
El objetivo de Suns of Community es crear un ordenador portátil alojado en un contenedor resistente que sea capaz de funcionar durante varios años con la radiación solar y sin acceso a una red eléctrica ni a Internet. Cassiopeia proporcionará a los usuarios información valiosa de Wikipedia y Appropedia sobre estrategias de supervivencia y sistemas de ingeniería DIY a través de sus dispositivos móviles que les permitirán vivir fuera de la red y sin una sociedad organizada durante largos períodos de tiempo.
Criterios
Los criterios de la Computadora del Apocalipsis y sus respectivos pesos se enumeran en la siguiente tabla. Los criterios son las categorías generales que guían el diseño del proyecto. Los Suns of Community seleccionaron estos criterios para garantizar que este proyecto sea eficaz, útil y reproducible.
| Criterios | Descripción | Peso (1-10) |
|---|---|---|
| Portabilidad | Ligero y fácil de transportar. | 9 |
| Durabilidad | De larga duración, resistente a los impactos y a la intemperie. | 8 |
| Reproducibilidad | Puede ser construido por una sola persona con educación secundaria y acceso a una computadora e Internet. | 7 |
| Facilidad de uso | Interfaz de fácil navegación y acceso a la información. | 7 |
| Costo | Menos de $250. | 7 |
| Capacidades | Almacena y muestra información adecuada para el escenario de supervivencia en el dispositivo móvil del usuario. | 7 |
Prototipado
Se realizaron dos prototipos principales para mostrar dos casos de uso diferentes para nuestro proyecto: el primero es una versión robusta y el segundo un diseño elegante.
La versión robusta tiene un volumen mucho mayor para llevar equipo de supervivencia adicional o equipo que pueda ayudarlo en momentos de necesidad. Los componentes de esta versión están integrados en el contenedor y no están diseñados para quitarse fácilmente. Este diseño está pensado para ser una bolsa/caja de emergencia en sí misma y ser una solución "todo en uno".
El diseño elegante es mucho más portátil y compacto. Aquí, no hay espacio de almacenamiento adicional para nada más que los componentes necesarios. Este diseño está pensado para almacenarse en un lugar al que se pueda acceder fácilmente cuando sea necesario y guardarse en una bolsa de emergencia prefabricada.
Prototipo robusto. Contenedor de gran tamaño con componentes integrados.
Prototipo elegante. Pequeños contenedores para alojar componentes sin espacio de almacenamiento adicional.
Prototipo elegante. Para acceder a los componentes es necesario sacarlos de la carcasa.
Producto final
Para nuestro producto final, combinamos los aspectos más útiles de ambos prototipos. Usamos un contenedor más grande para guardar el equipo adicional junto con la computadora y usamos velcro para permitir la fácil colocación y 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+, un banco de energía de 20 000 mAh y cables de conexión. Una vez que la Raspberry Pi se alimenta a través del panel solar o del banco de energía, el usuario se conectará a la señal inalámbrica del hotpot. Una vez realizada la conexión, el enlace Kiwix proporcionado permitirá al usuario acceder a toda la información almacenada en el dispositivo.
Panel solar con Raspberry Pi y banco de energía en la parte superior de un contenedor duradero.
Construcción
Las siguientes imágenes describen el proceso de construcción de Cassiopeia para incluir los componentes y el software necesarios.
- Galería de construcción
Paso 1: Componentes de origen. 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 albergar los componentes.
![Paso 2: Descargue el software que permitirá que la Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando se encienda y envíe la información al usuario. Descargue el software para instalar Kiwix y los datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargar software y código:[1][2] Vea este video para obtener más información:[3]](/w/images/thumb/a/a5/Software_download.jpg/165px-Software_download.jpg)
Paso 2: Descargue el software que permitirá que la Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando se encienda y envíe la información al usuario. Descargue el software para instalar Kiwix y los datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargar software y código: [1] [2] Vea este video para obtener más información: [3]
Paso 3: Almacene los datos de las bibliotecas de referencia en la tarjeta SD que se conectará a la Raspberry Pi.
Paso 4: Inserte la tarjeta SD en la Raspberry Pi.
Paso 5: Conecte Raspberry Pi a un banco de baterías cargadas o a un panel solar para encenderlo.
Paso 6: Inicia sesión en el punto de acceso. Aparece como Kiwix en el teléfono, pero se puede cambiar el nombre. El nuestro se llama Cassiopeia.
Paso 7: Utilizar un dispositivo inteligente para buscar información en las bibliotecas almacenadas. Se muestra al usuario buscando en Appropedia formas de utilizar el sol para desinfectar el agua para el consumo.
Paso 8: Coloque todos los componentes en el contenedor para facilitar su transporte.
![Paso 2: Descargue el software que permitirá que la Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando se encienda y envíe la información al usuario. Descargue el software para instalar Kiwix y los datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargar software y código:[1][2] Vea este video para obtener más información:[3]](/File:Software_download.jpg)
Instrucciones en video
El siguiente vídeo describe el proceso paso a paso sobre cómo descargar y almacenar información en una Raspberry Pi para uso fuera de la red.
Lista de materiales
Descripción de costos de materiales utilizados.
| Artículo | Cantidad | Costo por unidad | Total |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+: procesador | 1 | USD 35,00 | USD 35,00 |
| Panel solar de 9 W con dos puertos USB | 1 | USD 50,00 | USD 50,00 |
| Banco de energía: paquete de batería de iones de litio de 20 000 mAh | 1 | USD 20,00 | USD 20,00 |
| Tarjeta SD: datos y código para hotspot | 1 | USD 50,00 | USD 50,00 |
| Regulador de voltaje: para cargar o alimentar directamente sin controlador de carga | 1 | USD 5,00 | USD 5,00 |
| Contenedor: componentes de alojamiento y protección contra los elementos | 1 | USD 20,00 | USD 20,00 |
| Cable de alimentación: para conectar Raspberry Pi y el banco de energía al panel solar | 1 | USD 5,00 | USD 5,00 |
| Software: instrucciones para descargar el hotspot gratuito de Kiwix: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | USD 0,00 | USD 0,00 |
| gran total | 185 dólares estadounidenses159,10 euros <br />135,05 libras esterlinas <br />229,40 dólares canadienses <br />3.857,25 pesos mexicanos <br />13.847,25 rupias indias <br /> | ||
Operación
El siguiente vídeo describe el proceso paso a paso de cómo conectarse al punto de acceso Kiwix.
Mantenimiento
El mantenimiento de las computadoras Cassiopeia Solar Apocalypse es mínimo. Las mejores prácticas de uso de la batería evitan sobrecargar el banco de energía y dejarlo almacenado sin carga. El panel solar debe limpiarse antes de su uso y la Raspberry Pi no debe almacenarse en condiciones húmedas o polvorientas o arenosas. Cualquier edición del código necesitará una computadora que funcione.
Programa de mantenimiento
- A diario
- Limpie el polvo del panel solar antes de usarlo.
- Desconecte Raspberry Pi cuando no esté en uso.
- Guárdelo en una bolsa o contenedor resistente a la intemperie durante condiciones húmedas, arenosas o polvorientas.
- Mensual
- Cargar banco de energía
- Cada 3-4 años
- Reemplazar el banco de energía
- Cada 7-10 años
- Cada 25-30 años
- Reemplazar el panel solar [6]
Conclusión
Resultados de las pruebas
Descubrimos que todos los resultados de las pruebas cumplieron con nuestras expectativas de éxito. Nuestro dispositivo se alimenta directamente con un panel solar o indirectamente a través de un banco de energía. (El panel solar también puede alimentar el dispositivo y cargar el banco de energía al mismo tiempo). Cuando está completamente cargado, el banco de energía dura 37 horas mientras la Raspberry Pi está ejecutando el punto de acceso. Cuando está encendido, el dispositivo crea un punto de acceso accesible que muestra los datos rápidamente en el dispositivo móvil del usuario.
Discusión
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 obtener cualquier utilidad adicional que desee. Los resultados indican que nuestro diseño es funcional.
Lecciones aprendidas
Como forma de reducir aún más los costos, el usuario debe optar por un panel solar más simple que no tenga un puerto USB ya incorporado. Con este panel más simple, el usuario necesitará conectar un regulador de voltaje entre el cable de conexión de la Raspberry Pi y el panel solar (evita daños a la Raspberry Pi durante picos bruscos de voltaje o cambios en las condiciones de carga).
Al descargar el software de kiwix y el código de punto de acceso, asegúrese de que haya al menos 20 GB de espacio disponible en el disco duro de la computadora. Además, el uso de un sistema operativo Macintosh puede resultar problemático al descargar el software. Pasamos a utilizar Windows para completar las descargas.
Al descargar las bibliotecas de referencia sin conexión de Wikipedia, Appropedia y cualquier otra cosa que el usuario decida, es posible que la descarga dure varias horas, según la velocidad de descarga. A nosotros nos llevó más de 10 horas descargar todo con una velocidad de conexión muy rápida. Durante este tiempo de descarga, nuestra computadora pasó al modo de suspensión y la descarga se detuvo. Evite que la computadora entre en modo de suspensión reproduciendo contenido multimedia en segundo plano.
Próximos pasos
Es posible lograr que el dispositivo no solo sea un punto de acceso para sus propios datos, sino que también facilite el acceso a un enrutador de Internet de terceros (WIFI). La adición de este código podría significar que, siempre que haya acceso a Internet y el dispositivo esté encendido, pueda actualizar los datos en Wikipedia, Appropedia y otras bibliotecas de referencia que puedan estar 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 dentro del contenedor. Se puede evitar que los pulsos electromagnéticos interfieran con el hardware de la computadora haciendo una jaula de Faraday. Esto se puede implementar aplicando cinta de Faraday al 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 la opción de almacenar equipo adicional, lo que permite al usuario optimizar su diseño para que se ajuste a sus necesidades de supervivencia agregando diferentes herramientas a su equipo.
Solución de problemas
La siguiente tabla proporciona soluciones a problemas comunes relacionados con el funcionamiento y la construcción de la computadora apocalíptica.
| Problema | Sugerencia |
|---|---|
| El enlace del punto de acceso no se abre | Toque el nombre de Wi-Fi designado, seleccione “Olvidar esta red” y reinicie la CPU. |
| El panel solar no alimenta la CPU | Asegúrese de que esté enchufado, incline el panel hacia la luz solar directa e intente realizar la conexión. |
| La computadora se pone en modo de suspensión durante un tiempo de descarga prolongado | Utilice el administrador de descargas para hacer copias de seguridad de los datos descargados. Además, reproduzca contenido multimedia (películas) en segundo plano Mantener la computadora encendida. |
Equipo
Soles de Comunidad, Primavera 2022
- cocinero zane
- Max Cunningham
- Phil Tran
Referencias
- ^ 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 %20residuos .
- ^ 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