Cassiopeia는 인터넷에 액세스하지 않고 태양열 전원을 완전히 사용하지 않고 작동할 수 있는 휴대 가능하고 내구성이 뛰어난 컴퓨터입니다. 이 디자인은 라즈베리 파이 3b+, 9W 접이식 태양 전지판, 리튬 이온 충전식 배터리 및 이 모든 것을 수용할 수 있는 컨테이너로 구성됩니다. 이 프로젝트는 엔지니어링 215: 디자인 입문에 등록한 Cal Poly Humboldt 학생들이 2022년 봄 학기에 설계하고 구축했습니다. Suns of Community 팀은 Zane Cook, Max Cunningham, Phil Tran으로 구성되었습니다. 이 디자인은 그리드에서 생활하고 인터넷에 액세스할 수 없는 사람들에게 생존 기회를 최적화하기 위해 방대한 정보 리소스에 액세스할 수 있는 기회를 제공하려는 욕구에서 영감을 받았습니다. 카시오페아는 위키백과와 Appropedia의 생존 관련 기사를 모두 모바일 스마트 기기를 통해 보여줍니다.
목차
배경
Cal Poly Humboldt의 2022년 봄 ENGR 215 수업은 Appropedia를 대신하여 디자인 프로젝트를 맡았습니다. 이 웹 사이트는 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 전념합니다. 우리 팀인 Suns of Community는 태양 복사를 통해 구동되고 저렴하거나 일반적으로 발견되는 항목을 사용하여 휴대 가능하고 내구성이 뛰어난 묵시록 컴퓨터를 구축하는 임무를 받았습니다. Appropedia의 전무이사인 Emilio가 클라이언트였으며 그는 디자인 개발을 위한 지침을 제공했습니다.
문제 설명
Suns of Community의 목표는 전기 그리드나 인터넷에 액세스하지 않고 몇 년 동안 태양 복사 없이 실행할 수 있는 내구성 있는 컨테이너에 들어 있는 휴대용 컴퓨터를 만드는 것입니다. Cassiopeia는 Wikipedia 및 Appropedia에서 생존 전략 및 DIY 엔지니어링 시스템에 대한 귀중한 정보를 모바일 장치를 통해 사용자에게 제공하여 장기간 동안 조직화된 사회 없이 생활할 수 있도록 합니다.
기준
묵시록 컴퓨터의 기준과 각각의 가중치는 아래 표에 나열되어 있습니다. 기준은 프로젝트 설계를 안내하는 일반 범주입니다. Suns of Community는 이 프로젝트가 효과적이고 유용하며 복제 가능하도록 하기 위해 이러한 기준을 선택했습니다.
| 기준 | 설명 | 가중치(1-10) |
|---|---|---|
| 휴대성 | 가볍고 운반하기 쉽습니다. | 9 |
| 내구성 | 오래 지속되고 충격에 강하며 비바람에 강합니다. | 8 |
| 재현성 | 고등학교 교육을 받고 컴퓨터와 인터넷에 액세스할 수 있는 개인이 만들 수 있습니다. | 7 |
| 사용의 용이성 | 인터페이스를 탐색하고 정보에 액세스하기 쉽습니다. | 7 |
| 비용 | $250 미만. | 7 |
| 기능 | 생존 시나리오에 적합한 정보를 사용자의 모바일 장치에 저장하고 표시합니다. | 7 |
프로토타이핑
우리 프로젝트의 두 가지 다른 사용 사례를 보여주기 위해 두 가지 주요 프로토타입이 만들어졌습니다. 첫 번째는 강력한 버전이고 두 번째는 세련된 디자인입니다.
견고한 버전은 필요할 때 도움이 될 수 있는 추가 생존 장비 또는 장비를 휴대할 수 있는 훨씬 더 큰 부피를 가지고 있습니다. 이 버전의 구성 요소는 컨테이너에 내장되어 있으며 쉽게 제거할 수 없습니다. 이 디자인은 버그 아웃 백/박스 자체이며 "올인원" 솔루션입니다.
세련된 디자인은 훨씬 더 이동성이 뛰어나고 컴팩트한 디자인입니다. 여기에는 필요한 구성 요소 이외의 추가 저장 공간이 없습니다. 이 디자인은 필요할 때 쉽게 접근할 수 있는 장소에 보관하고 사전 제작된 버그 아웃 백에 보관하기 위한 것입니다.
견고한 프로토타입. 포함된 구성 요소가 있는 대형 컨테이너.
매끄러운 프로토타입. 추가 저장 공간 없이 구성 요소를 담을 수 있는 작은 컨테이너.
매끄러운 프로토타입. 구성 요소에 액세스하려면 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 벨크로를 사용하여 부품을 쉽게 탈부착할 수 있도록 했습니다.
최종 제품은 내구성 있는 컨테이너, 9W 태양광 패널, 라즈베리 파이 3B+, 20,000mah 파워 뱅크, 연결 케이블로 구성된 구성입니다. 라즈베리 파이가 태양광 패널이나 파워 뱅크를 통해 전원을 공급받으면 사용자는 무선 핫팟 신호에 연결하게 됩니다. 연결이 완료되면 제공된 Kiwix 링크를 통해 사용자는 장치에 저장된 모든 정보에 액세스할 수 있습니다.
튼튼한 용기 위에 라즈베리 파이와 파워 뱅크가 있는 태양광 패널.
건설
아래 그림은 필요한 구성 요소와 소프트웨어를 포함하여 Cassiopeia의 구성 과정을 설명합니다.
- 건설 갤러리
1단계: 소스 구성 요소. 9w 태양열 패널, 라즈베리 파이, 리튬 이온 충전식 배터리(12V 권장), USB 연결 케이블, SD 카드(당사는 128GB), 부품을 수납할 수 있는 견고한 케이스
3단계: 참조 라이브러리의 데이터를 Raspberry Pi에 연결할 SD 카드에 저장합니다.
4단계: SD 카드를 Raspberry Pi에 삽입합니다.
5단계: Raspberry Pi를 충전된 배터리 뱅크 또는 태양광 패널에 연결하여 전원을 켭니다.
6단계: 핫스팟에 로그인합니다. 전화상에서는 Kiwix로 표시되지만 이름을 변경할 수 있습니다. 우리는 카시오페이아로 개명되었습니다.
7단계: 스마트 기기를 사용하여 저장된 라이브러리 내에서 정보를 검색합니다. 사용자는 소비를 위해 물을 소독하기 위해 태양을 사용하는 방법을 Appropedia에서 검색하는 것으로 묘사됩니다.
8단계: 쉽게 운반할 수 있도록 모든 구성 요소를 컨테이너에 넣습니다.
![2단계: Raspberry Pi를 켜면 핫스팟을 생성하고 정보를 사용자에게 출력할 수 있는 소프트웨어를 다운로드합니다. 소프트웨어를 다운로드하여 Kiwix 및 온라인 위키 데이터(Wikipedia, Appropedia 등)를 설치합니다. 소프트웨어 및 코드 다운로드에 대해 다음 링크를 사용하십시오.[1][2] 자세한 내용은 이 비디오를 시청하십시오.[3]](/File:Software_download.jpg)
비디오 지침
다음 비디오는 오프 그리드 사용을 위해 Raspberry Pi에 정보를 다운로드하고 저장하는 방법에 대한 단계별 프로세스를 설명합니다.
BOM
사용 된 재료 비용에 대한 설명.
| 안건 | 양 | 단위당 비용 | 총 |
|---|---|---|---|
| 라즈베리 파이 3B+ — CPU | 1 | 미화 35.00달러 | 미화 35.00달러 |
| 태양광 패널 — 9W USB 포트 2개 포함 | 1 | 미화 50.00달러 | 미화 50.00달러 |
| 파워 뱅크 — 20,000mAh 리튬 이온 배터리 팩 | 1 | USD 20.00 | USD 20.00 |
| SD 카드 — 핫스팟용 데이터 및 코드 | 1 | 미화 50.00달러 | 미화 50.00달러 |
| 전압 조정기 — 충전용 또는 충전 컨트롤러 없이 직접 전원 공급 | 1 | 미화 5.00달러 | 미화 5.00달러 |
| 컨테이너 - 하우징 구성 요소 및 요소로부터의 보호 | 1 | USD 20.00 | USD 20.00 |
| 전원 케이블 — 라즈베리 파이와 파워 뱅크를 태양광 패널에 연결하기 위한 것 | 1 | 미화 5.00달러 | 미화 5.00달러 |
| 소프트웨어 — Kiwix 무료 핫스팟 다운로더 지침: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | 미화 0.00달러 | 미화 0.00달러 |
| 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 비디오는 Kiwix 핫스팟에 연결하는 방법에 대한 단계별 프로세스를 설명합니다.
유지
Cassiopeia Solar Apocalypse Computers 유지 보수는 최소입니다. 배터리의 모범 사용 사례는 파워 뱅크의 과충전을 방지하고 충전하지 않은 상태로 보관하도록 합니다. 태양 전지판은 사용하기 전에 청소해야 하며 Raspberry Pi는 습기가 있거나 먼지가 많은/모래가 있는 환경에 보관하면 안 됩니다. 코드를 편집하려면 작동하는 컴퓨터가 필요합니다.
유지 보수 일정
- 일일
- 사용하기 전에 먼지가 없는 태양광 패널을 청소하십시오.
- 사용하지 않을 때는 Raspberry Pi를 분리하십시오.
- 습하거나 모래가 많거나 먼지가 많은 환경에서 내후성 백 또는 컨테이너에 백
- 월간 간행물
- 충전 파워 뱅크
- 3-4년마다
- 파워 뱅크 교체
- 7-10년마다
- 25-30년마다
- 태양광 패널 교체 [6]
결론
테스트 결과
우리는 테스트 결과가 모두 성공에 대한 우리의 기대치를 충족한다는 것을 알았습니다. 우리 장치는 태양열 패널로 직접 전원을 공급받거나 보조 배터리를 통해 간접적으로 전원을 공급받습니다. (태양 전지판은 장치에 전원을 공급하고 동시에 보조 배터리를 충전할 수도 있습니다). 완전히 충전되면 Raspberry Pi가 핫스팟을 실행하는 동안 파워 뱅크는 37시간 동안 지속됩니다. 장치에 전원이 공급되면 사용자의 모바일 장치에 데이터를 빠르게 표시하는 액세스 가능한 핫스팟이 생성됩니다.
논의
전반적으로 우리는 기준을 충족하고 문제를 해결한 방식에 만족합니다. 우리 장치는 휴대 가능하고 내구성이 있으며 간단합니다. 단순성으로 인해 사용자는 원하는 추가 유틸리티를 수정할 수 있습니다. 결과는 우리의 설계가 성공적으로 작동함을 나타냅니다.
교훈
비용을 더 줄이기 위한 방법으로 사용자는 USB 포트가 내장되어 있지 않은 더 간단한 태양광 패널을 선택해야 합니다. 이 간단한 패널을 사용하면 사용자는 Raspberry Pi의 연결 케이블 사이에 전압 조정기를 연결해야 합니다. 태양광 패널(급격한 전압 급상승 또는 부하 조건 변화 시 Raspberry Pi의 손상 방지).
kiwix 소프트웨어 및 핫스팟 코드를 다운로드할 때 컴퓨터 하드 드라이브에 최소 20GB의 사용 가능한 공간이 있는지 확인하십시오. 또한 Macintosh OS를 사용하면 소프트웨어를 다운로드하는 동안 문제가 발생할 수 있습니다. 다운로드를 완료하기 위해 Windows를 사용하도록 전환했습니다.
Wikipedia, Appropedia 및 기타 사용자가 결정하는 모든 것에서 오프라인 참조 라이브러리를 다운로드할 때 다운로드 속도에 따라 몇 시간 동안 다운로드할 것으로 예상됩니다. 매우 빠른 연결 속도로 모든 것을 다운로드하는 데 10시간 이상이 걸렸습니다. 이 다운로드 시간 동안 컴퓨터가 절전 모드로 전환되어 다운로드가 중단되었습니다. 백그라운드에서 미디어를 재생하여 컴퓨터가 잠자지 않도록 합니다.
다음 단계
장치가 자체 데이터의 핫스팟이 될 뿐만 아니라 타사 인터넷 라우터(WIFI)에 대한 액세스를 용이하게 할 수도 있습니다. 이 코드를 추가하면 인터넷에 액세스할 수 있고 장치의 전원이 켜질 때마다 Wikipedia, Appropedia 및 포함될 수 있는 기타 참조 라이브러리의 데이터를 업데이트할 수 있음을 의미할 수 있습니다.
장치를 보관하기 위한 하우징은 환경 조건에 더 견고할 수 있습니다. 컨테이너 내부의 열린 솔기 사이에 고무 개스킷을 추가하여 방수 기능을 향상시킬 수 있습니다. 전자기 펄스는 패러데이 케이지를 만들어 컴퓨터 하드웨어를 방해하지 않도록 할 수 있습니다. 이는 컨테이너 내부에 패러데이 테이프를 적용하여 구현할 수 있습니다. [7] 용기 내부에 알루미늄 호일과 얇은 플라스틱을 번갈아 가며(3회) 더 저렴한 버전을 만들 수 있습니다. [8]
우리가 선택한 디자인은 추가 장비를 보관할 수 있는 옵션을 허용합니다. 이를 통해 사용자는 기어 세트에 다양한 도구를 추가하여 생존 요구 사항에 맞게 설계를 최적화할 수 있습니다.
문제 해결
다음 표는 Apocalypse 컴퓨터의 작동 및 구성과 관련된 일반적인 문제에 대한 솔루션을 제공합니다.
| 문제 | 제안 |
|---|---|
| 핫스팟 링크가 열리지 않음 | 지정된 Wi-Fi 이름을 누르고 '이 네트워크 지우기'를 선택한 다음 CPU를 다시 시작하십시오. |
| 솔라 패널이 CPU에 전원을 공급하지 않음 | 플러그가 꽂혀 있는지 확인하고 패널을 직사광선을 향하게 한 다음 연결을 시도하십시오. |
| 긴 다운로드 시간 동안 컴퓨터가 절전 모드로 전환됨 | 다운로드 관리자를 사용하여 다운로드한 데이터를 백업하십시오. 또한 백그라운드에서 미디어(동영상) 재생 컴퓨터를 켜두려면. |
팀
Suns of Community, 2022년 봄
- 제인 쿡
- 맥스 커닝햄
- 필 트란
참조
- ↑ 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-Conductive/dp/B07CRLCGCH?th=1
- ↑ https://www.wikihow.com/Make-a-Faraday-Cage