카시오페이아(Cassiopeia)는 태양광 발전을 완전히 사용하지 않고 인터넷에 접속하지 않고도 작동할 수 있는 내구성이 뛰어난 휴대용 컴퓨터입니다. 이 디자인은 Raspberry Pi 3b+, 9W 접이식 태양광 패널, 리튬 이온 충전 배터리 및 모든 것을 담을 수 있는 컨테이너로 구성됩니다. 이 프로젝트는 엔지니어링 215: 디자인 입문에 등록한 Cal Poly Humboldt 학생들이 2022년 봄 학기에 설계하고 제작했습니다. Suns of Community 팀은 Zane Cook, Max Cunningham 및 Phil Tran으로 구성되었습니다.
이 디자인은 독립된 생활을 하고 인터넷에 접속할 수 없는 사람들에게 생존 기회를 최적화하기 위해 방대한 정보 자원에 접근할 수 있는 기회를 제공하려는 열망에서 영감을 받았습니다. 카시오페이아는 모바일 스마트 기기를 통해 위키피디아 전체와 Appropedia의 생존 관련 기사를 모두 표시합니다.
내용물
배경
Cal Poly Humboldt의 2022년 봄 ENGR 215 수업은 Appropedia를 대신하여 디자인 프로젝트를 맡았습니다. 이 웹사이트는 사용자에게 적절한 기술을 구축하기 위한 정보를 제공함으로써 지속 가능성, 빈곤 감소 및 국제 개발을 위한 솔루션을 만드는 데 도움이 되도록 사용자가 서로 상호 작용할 수 있는 플랫폼을 만드는 데 전념하고 있습니다. 우리 팀인 Suns of Community는 저렴하고 흔히 발견되는 품목을 사용하여 태양 복사를 통해 구동되는 휴대 가능하고 내구성이 뛰어난 종말 컴퓨터를 만드는 임무를 맡았습니다. Appropedia의 전무 이사인 Emilio가 고객이었으며 그는 디자인 개발에 대한 지침을 제공했습니다.
문제 설명
Suns of Community의 목적은 태양 복사열을 차단하고 전력망이나 인터넷에 접속하지 않고도 몇 년 동안 작동할 수 있는 내구성 있는 컨테이너에 담긴 휴대용 컴퓨터를 만드는 것입니다. Cassiopeia는 모바일 장치를 통해 생존 전략 및 DIY 엔지니어링 시스템에 대한 Wikipedia 및 Appropedia의 귀중한 정보를 사용자에게 제공하여 오랜 기간 동안 조직화된 사회 없이 그리드 없이 살아갈 수 있게 해줄 것입니다.
기준
아포칼립스 컴퓨터의 기준과 각각의 가중치는 아래 표와 같습니다. 기준은 프로젝트 설계를 안내하는 일반적인 범주입니다. Suns of Community는 이 프로젝트가 효과적이고 유용하며 복제 가능함을 보장하기 위해 이러한 기준을 선택했습니다.
기준 | 설명 | 무게(1-10) |
---|---|---|
이식성 | 가볍고 운반이 용이합니다. | 9 |
내구성 | 오래 지속되고, 충격에 강하고, 내후성이 있습니다. | 8 |
재현성 | 고등학교 교육을 받았으며 컴퓨터와 인터넷에 액세스할 수 있는 개인이 만들 수 있습니다. | 7 |
사용의 용이성 | 인터페이스를 탐색하고 정보에 접근하기 쉽습니다. | 7 |
비용 | $250 미만. | 7 |
기능 | 생존 시나리오에 적합한 정보를 사용자의 모바일 기기에 저장하고 표시합니다. | 7 |
프로토타이핑
우리 프로젝트의 두 가지 다른 사용 사례를 보여주기 위해 두 가지 주요 프로토타입이 만들어졌습니다. 첫 번째는 견고한 버전이고 두 번째는 세련된 디자인입니다.
견고한 버전은 필요할 때 도움이 될 수 있는 추가 생존 장비나 장비를 휴대할 수 있는 훨씬 더 큰 용량을 갖추고 있습니다. 이 버전의 구성 요소는 컨테이너에 내장되어 있으며 쉽게 제거할 수 없습니다. 이 디자인은 버그아웃 백/박스 자체이자 "올인원" 솔루션을 의미합니다.
세련된 디자인은 훨씬 더 이동성이 뛰어나고 컴팩트한 디자인입니다. 여기에는 필요한 구성 요소 외에는 추가 저장 공간이 없습니다. 이 디자인은 필요할 때 쉽게 접근할 수 있는 장소에 보관하고 미리 만들어진 버그 아웃 백에 보관하도록 되어 있습니다.
견고한 프로토타입. 구성 요소가 내장된 대형 컨테이너입니다.
매끄러운 프로토타입. 추가 저장 공간 없이 구성 요소를 담을 수 있는 소형 컨테이너입니다.
매끄러운 프로토타입. 구성 요소에 접근하려면 케이스에서 꺼내야 합니다.
최종 제품
최종 제품을 위해 우리는 두 프로토타입의 가장 유용한 측면을 결합했습니다. 컴퓨터 옆에 추가 장비를 보관할 수 있도록 더 큰 컨테이너를 사용했으며, 구성 요소를 쉽게 부착하고 분리할 수 있도록 벨크로를 사용했습니다.
최종 제품은 내구성이 뛰어난 컨테이너와 9W 태양광 패널, 라즈베리파이 3B+, 20,000mah 파워뱅크, 연결 케이블로 구성된 구성이다. 태양광 패널이나 보조 배터리를 통해 Raspberry Pi에 전원이 공급되면 사용자는 무선 핫팟 신호에 연결됩니다. 연결이 이루어지면 제공된 Kiwix 링크를 통해 사용자는 장치에 저장된 모든 정보에 액세스할 수 있습니다.
내구성이 뛰어난 컨테이너 위에 라즈베리 파이와 보조 배터리가 장착된 태양광 패널.
건설
아래의 다음 그림은 필요한 구성 요소와 소프트웨어를 포함하여 카시오페이아의 건설 과정을 설명합니다.
1단계: 소스 구성요소. 9w 태양광 패널, 라즈베리 파이, 리튬 이온 충전 배터리(12V 권장), USB 연결 케이블, SD 카드(저희 제품은 128GB), 견고한 케이스, 하우징 구성 요소
3단계: 참조 라이브러리의 데이터를 Raspberry Pi에 연결될 SD 카드에 저장합니다.
4단계: SD 카드를 Raspberry Pi에 삽입합니다.
5단계: Raspberry Pi를 충전된 배터리 뱅크 또는 태양광 패널에 연결하여 전원을 켭니다.
6단계: 핫스팟에 로그인합니다. 휴대폰에는 Kiwix로 표시되지만 이름을 바꿀 수 있습니다. 우리의 이름은 카시오페이아(Cassiopeia)로 바뀌었습니다.
7단계: 스마트 장치를 사용하여 저장된 라이브러리 내의 정보를 검색합니다. 사용자는 소비용 물을 소독하기 위해 태양을 사용하는 방법을 찾기 위해 Appropedia를 검색하는 것으로 묘사됩니다.
8단계: 쉽게 운반할 수 있도록 모든 구성 요소를 컨테이너에 넣습니다.
비디오 지침
다음 비디오에서는 오프 그리드 사용을 위해 Raspberry Pi에 정보를 다운로드하고 저장하는 방법에 대한 단계별 프로세스를 설명합니다.
BOM
사용된 재료의 비용에 대한 설명입니다.
안건 | 양 | 단위당 비용 | 총 |
---|---|---|---|
라즈베리 파이 3B+ — CPU | 1 | USD 35.00 | USD 35.00 |
태양광 패널 - 9W, USB 포트 2개 포함 | 1 | USD 50.00 | USD 50.00 |
보조 배터리 — 20,000mAh 리튬 이온 배터리 팩 | 1 | USD 20.00 | USD 20.00 |
SD 카드 - 핫스팟용 데이터 및 코드 | 1 | USD 50.00 | USD 50.00 |
전압 조정기 - 충전 컨트롤러 없이 직접 전원 공급 또는 충전용 | 1 | USD 5.00 | USD 5.00 |
컨테이너 - 하우징 구성 요소 및 요소로부터 보호 | 1 | USD 20.00 | USD 20.00 |
전원 케이블 - Raspberry Pi와 보조 배터리를 태양광 패널에 연결하는 데 사용됩니다. | 1 | USD 5.00 | USD 5.00 |
소프트웨어 — Kiwix 무료 핫스팟 다운로더 지침: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | USD 0.00 | USD 0.00 |
총계 | 미화 185달러EUR 159.10 <br />GBP 135.05 <br />CAD 229.40 <br />MXN 3,857.25 <br />INR 13,847.25 <br /> |
작업
다음 비디오에서는 Kiwix 핫스팟에 연결하는 방법의 단계별 프로세스를 설명합니다.
유지
Cassiopeia Solar Apocalypse Computers 유지 관리는 최소 수준입니다. 배터리를 가장 잘 사용하는 방법은 보조 배터리를 과충전하지 않고 충전 없이 보관하는 것입니다. 태양광 패널은 사용하기 전에 청소해야 하며 라즈베리 파이는 습기나 먼지/모래가 많은 환경에 보관하면 안 됩니다. 코드를 편집하려면 작동하는 컴퓨터가 필요합니다.
유지 보수 일정
- 일일
- 사용하기 전에 태양광 패널의 먼지를 청소하십시오.
- 사용하지 않을 때는 라즈베리파이를 분리하세요.
- 습하거나 모래가 많거나 먼지가 많은 환경에서는 방수 가방이나 용기에 가방을 넣습니다.
- 월간 간행물
- 충전 보조베터리
- 3~4년마다
- 보조 배터리 교체
- 7~10년마다
- 25~30년마다
- Replace the solar panel[6]
Conclusion
Testing results
We found the test results all came back meeting our expectations of success. Our device is powered directly with a solar panel, or indirectly through a power bank. (The solar panel can also power the device and charge the power bank at the same time). When fully charged the power bank lasts 37 hours while the Raspberry Pi is running the hotspot. When powered the device creates an accessible hot spot which that displays the data quickly to the user's mobile device.
Discussion
Overall we are happy with how we have met the criteria, and addressed the problem. Our device is portable, durable and simple. It's simplicity allows the user to modify for any extra desired utility. The results indicate our design is successfully functional.
Lessons learned
As a way to decrease costs further, the user should opt for a simpler solar panel that does not have a USB port already built in. With this simpler panel, the user will need to connect a voltage regulator between the connection cable of the Raspberry Pi and the solar panel (prevents damage to the Raspberry Pi during sharp spikes in voltage or changes in load conditions).
When downloading the kiwix software and hotspot code, ensure there is at least 20 GB of available space on the computer's hard drive. Furthermore, using a Macintosh OS can prove to be problematic while downloading the software. We switched to using Windows to complete the downloads.
When downloading the offline reference libraries from Wikipedia, Appropedia, and whatever else the user decides, expect to download for several hours, depending on download speed. It took us over 10 hours to download everything with a very fast connection speed. During this download time, our computer transitioned to sleep mode and the download was halted. Prevent the computer from sleeping by playing media in the background.
Next steps
It is possible to get the device to not just be a hot spot for its own data but also facilitate access to a third party internet router (WIFI). The addition of this code could mean when ever the internet is accessible and the device is powered on, it can update data in Wikipedia, Appropedia, and the other references libraries that may be included.
The housing for storing the device could be more robust to environmental conditions. Water proofing can be improved by adding rubber gaskets between open seams within the container. Electro magnetic pulses can be stopped from interfering with the computer hardware by making a Faraday cage. This can be implemented by applying faraday tape to the inside of the container.[7] A cheaper version can be created by alternating layers of aluminum foil and thin plastic (three times) to the inside of the container.[8]
우리가 선택한 디자인은 추가 장비를 보관할 수 있는 옵션을 허용합니다. 이를 통해 사용자는 장비 세트에 다양한 도구를 추가하여 생존 요구에 맞게 설계를 최적화할 수 있습니다.
문제 해결
다음 표는 아포칼립스 컴퓨터의 작동 및 구성과 관련된 일반적인 문제에 대한 솔루션을 제공합니다.
문제 | 제안 |
---|---|
핫스팟 링크가 열리지 않음 | 지정된 Wi-Fi 이름을 탭하고 '이 네트워크 지우기'를 선택한 다음 CPU를 다시 시작하세요. |
태양광 패널이 CPU에 전원을 공급하지 않음 | 전원이 연결되어 있는지 확인하고 패널을 직사광선 방향으로 기울여 연결해 보세요. |
다운로드 시간이 길어지면 컴퓨터가 절전 모드로 전환됩니다. | 다운로드 관리자를 사용하여 다운로드한 데이터를 백업하세요. 또한 백그라운드에서 미디어(영화)를 재생합니다. 컴퓨터를 계속 켜두려고요. |
팀
Suns of Community, 2022년 봄
- 제인 쿡
- 맥스 커닝햄
- 필 트란
참고자료
- ↑ 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 %20폐기물 .
- ↑ https://www.nrel.gov/docs/fy09osti/43844.pdf
- ↑ https://www.amazon.com/TitanRF-Faraday-Tape-High-Shielding-Conitive/dp/B07CRLCGCH?th=1
- ↑ https://www.wikihow.com/Make-a-Faraday-Cage