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 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 fuera de la red y que no tienen acceso a Internet la oportunidad de acceder a vastos recursos de información para optimizar sus posibilidades de supervivencia. Cassiopeia muestra toda Wikipedia y los artículos de Appropedia relacionados con la supervivencia a través de su dispositivo móvil inteligente.
Contenido
Fondo
La clase ENGR 215 de primavera de 2022 en Cal Poly Humboldt asumió 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, brindándoles a los usuarios la información para desarrollar tecnologías apropiadas. A nuestro equipo, Suns of Community, se le ha encomendado la tarea 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 duradero que sea capaz de funcionar durante varios años protegido de la radiación solar y sin acceso a red eléctrica ni a Internet. Cassiopeia proporcionará a los usuarios información valiosa de Wikipedia y Appropedia sobre estrategias de supervivencia y sistemas de ingeniería de bricolaje 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 Apocalypse Computer y sus respectivos pesos se enumeran en la siguiente tabla. Los criterios son las categorías generales que guían el diseño del proyecto. Los Soles de la Comunidad seleccionaron estos criterios para garantizar que este proyecto sea efectivo, útil y replicable.
| Criterios | Descripción | Peso (1-10) |
|---|---|---|
| Portabilidad | Ligero y fácil de transportar. | 9 |
| Durabilidad | De larga duración, resistente a impactos y resistente a la intemperie. | 8 |
| Reproducibilidad | Puede ser construido por una sola persona con educación secundaria y acceso a computadora e Internet. | 7 |
| Facilidad de uso | Interfaz fácil de navegar y acceder 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 |
Creación de prototipos
Se realizaron dos prototipos principales para mostrar dos casos de uso diferentes para nuestro proyecto: el primero es una versión robusta y el segundo es un diseño elegante.
La versión robusta tiene un volumen mucho mayor para transportar 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 deben retirarse fácilmente. Este diseño está destinado a ser una bolsa/caja extraíble y una solución "todo en uno".
El diseño elegante es un diseño mucho más móvil y compacto. Aquí no hay espacio de almacenamiento adicional para nada más que los componentes necesarios. Este diseño debe almacenarse en un lugar donde se pueda acceder fácilmente cuando sea necesario y guardarse en una bolsa prefabricada.
Prototipo robusto. Contenedor grande con componentes integrados.
Prototipo elegante. Pequeños contenedores para guardar componentes sin espacio de almacenamiento adicional.
Prototipo elegante. Los componentes deben sacarse de la caja para poder acceder a ellos.
Producto final
Para nuestro producto final combinamos los aspectos más útiles de ambos prototipos. Usamos un contenedor más grande para guardar equipo adicional junto a la computadora y usamos velcro para permitir una fácil conexión y desconexión de los componentes.
El producto final es una configuración que consta de un contenedor duradero, 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 de un panel solar o un banco de energía, el usuario se conectará a la señal del hotpot inalámbrico. 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 encima 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 9w, Raspberry Pi, batería recargable de iones de litio (preferiblemente de 12V), cable de conexión USB, tarjeta SD (la nuestra era de 128GB), carcasa resistente para albergar los componentes
![Paso 2: Descargue el software que permitirá que Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando esté encendido y envíe la información al usuario. Descargue software para instalar Kiwix y datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargar software y códigos:[1][2] Mire este vídeo 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 Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando esté encendido y envíe la información al usuario. Descargue software para instalar Kiwix y datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargas de software y códigos: [1] [2] Mire este vídeo 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 al banco de baterías cargado o al panel solar para encenderlo.
Paso 6: inicie sesión en el punto de acceso. Aparece como Kiwix en el teléfono, pero se le puede cambiar el nombre. La nuestra pasa a llamarse Casiopea.
Paso 7: utilice un dispositivo inteligente para buscar información dentro de las bibliotecas almacenadas. Se representa 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 Raspberry Pi genere un punto de acceso cuando esté encendido y envíe la información al usuario. Descargue software para instalar Kiwix y datos wiki en línea (Wikipedia, Appropedia, etc.). Utilice estos enlaces para descargar software y códigos:[1][2] Mire este vídeo para obtener más información:[3]](/File:Software_download.jpg)
Instrucciones en vídeo
El siguiente video 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 |
|---|---|---|---|
| Frambuesa Pi 3B+ - CPU | 1 | 35,00 dólares | 35,00 dólares |
| Panel solar: 9 W con dos puertos USB | 1 | 50,00 dólares | 50,00 dólares |
| Power Bank: batería de iones de litio de 20 000 mah | 1 | USD 20,00 | USD 20,00 |
| Tarjeta SD: datos y código para hotspot | 1 | 50,00 dólares | 50,00 dólares |
| Regulador de voltaje: para cargar o alimentar directamente sin controlador de carga | 1 | 5,00 dólares | 5,00 dólares |
| Contenedor: componentes de la vivienda 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 | 5,00 dólares | 5,00 dólares |
| Software: instrucciones para descargar el punto de acceso gratuito Kiwix: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | 0,00 dólares | 0,00 dólares |
| gran total | 185 dólares159,10 EUR <br />135,05 GBP <br />229,40 CAD <br />3.857,25 MXN <br />13.847,25 INR <br /> | ||
Operación
El siguiente video describe el proceso paso a paso de cómo conectarse al hotspot Kiwix.
Mantenimiento
El mantenimiento de las Computadoras Cassiopeia Solar Apocalypse es mínimo. Las mejores prácticas de uso de la batería evitan sobrecargar el power bank 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 con polvo o arena. Cualquier edición del código necesitará una computadora que funcione.
Programa de mantenimiento
- A diario
- Limpie el panel solar de cualquier polvo antes de usarlo.
- Desconecte Raspberry Pi cuando no esté en uso.
- Empaque en una bolsa o contenedor resistente a la intemperie durante condiciones húmedas, arenosas o polvorientas.
- Mensual
- Cargar el banco de energía
- Cada 3-4 años
- Reemplace el banco de energía
- Cada 7-10 años
- Cada 25-30 años
- Reemplace 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 power bank. (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 ejecuta el punto de acceso. Cuando se enciende, 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 la forma en que cumplimos con los criterios y abordamos el problema. Nuestro dispositivo es portátil, duradero y sencillo. Su simplicidad permite al usuario modificar cualquier utilidad adicional que desee. Los resultados indican que nuestro diseño es funcional con éxito.
Lecciones aprendidas
Como forma de reducir aún más los costos, el usuario debería 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 kiwix y el código del hotspot, asegúrese de que haya al menos 20 GB de espacio disponible en el disco duro de la computadora. Además, utilizar un sistema operativo Macintosh puede resultar problemático al descargar el software. Pasamos a usar Windows para completar las descargas.
Al descargar las bibliotecas de referencia sin conexión de Wikipedia, Appropedia y cualquier otra cosa que el usuario decida, espere descargar durante varias horas, dependiendo de la velocidad de descarga. Nos tomó 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 suspensión reproduciendo medios en segundo plano.
Próximos pasos
Es posible hacer que el dispositivo no sólo 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 se pueda acceder a Internet y el dispositivo esté encendido, podrá actualizar los datos en Wikipedia, Appropedia y otras bibliotecas de referencias que puedan incluirse.
La carcasa para guardar el dispositivo podría ser más resistente a las condiciones ambientales. La impermeabilización se puede mejorar agregando 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 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 recipiente. [8]
El diseño que elegimos permite la opción de almacenar equipo adicional. Esto deja al usuario abierto la posibilidad de optimizar su diseño para satisfacer sus necesidades de supervivencia agregando diferentes herramientas a su conjunto de equipo.
Solución de problemas
La siguiente tabla proporciona soluciones a problemas comunes relacionados con el funcionamiento y la construcción de la computadora Apocalipsis.
| 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 entra en suspensión durante un tiempo de descarga prolongado | Utilice el administrador de descargas para hacer una copia de seguridad de los datos descargados. Además, reproduzca medios (películas) en segundo plano. para mantener la computadora encendida. |
Equipo
Soles de Comunidad, Primavera 2022
- Zane cocinar
- 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