215 Cassiopeia solar apocalypse computer/215 Cassiopeia computador do apocalipse solar

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Cassiopeia é um computador portátil e resistente, capaz de operar completamente com energia solar e sem acesso à internet. O projeto consiste em um Raspberry Pi 3B+, um painel solar dobrável de 9W, uma bateria recarregável de íon-lítio e um recipiente para abrigar todos os componentes. O projeto foi concebido e construído no semestre da primavera de 2022 por alunos da Cal Poly Humboldt matriculados na disciplina de Engenharia 215: Introdução ao Design. A equipe, Suns of Community, era composta por Zane Cook, Max Cunningham e Phil Tran.

O projeto foi inspirado pelo desejo de dar às pessoas que vivem isoladas e sem acesso à internet a oportunidade de acessar vastos recursos de informação para otimizar suas chances de sobrevivência. O Cassiopeia exibe todo o conteúdo da Wikipédia e artigos relacionados à sobrevivência da Appropedia em seu dispositivo móvel.

A turma de ENGR 215 da Cal Poly Humboldt, do semestre da primavera de 2022, desenvolveu um projeto para a Appropedia. Este site é dedicado à criação de uma plataforma onde os usuários podem interagir uns com os outros para ajudar a criar soluções para a sustentabilidade, redução da pobreza e desenvolvimento internacional, fornecendo informações para a construção de tecnologias apropriadas. Nossa equipe, Suns of Community, foi incumbida de construir um computador portátil e durável para o apocalipse, alimentado por energia solar e utilizando itens baratos e/ou comuns. Emilio, o Diretor Executivo da Appropedia, foi o cliente e orientou o desenvolvimento do projeto.

O objetivo do projeto Suns of Community é criar um computador portátil, alojado em um invólucro resistente, capaz de funcionar por vários anos apenas com energia solar, sem acesso à rede elétrica ou à internet. Cassiopeia fornecerá aos usuários informações valiosas da Wikipédia e da Appropedia sobre estratégias de sobrevivência e sistemas de engenharia faça-você-mesmo, por meio de seus dispositivos móveis, permitindo que vivam fora da rede elétrica e sem o apoio da sociedade organizada por longos períodos.

Os critérios e seus respectivos pesos para o Computador do Apocalipse estão listados na tabela abaixo. Os critérios são as categorias gerais que orientam o projeto. A organização Suns of Community selecionou esses critérios para garantir que este projeto seja eficaz, útil e replicável.

Foram criados dois protótipos principais para demonstrar dois casos de uso diferentes para o nosso projeto: o primeiro, uma versão robusta, e o segundo, um design elegante.

A versão robusta possui um volume muito maior para transportar equipamentos de sobrevivência extras ou itens que podem ser úteis em momentos de necessidade. Os componentes desta versão são integrados ao recipiente e não foram projetados para serem removidos facilmente. Este design foi concebido como uma mochila/caixa de emergência completa, uma solução "tudo-em-um".

O design elegante é muito mais portátil e compacto. Aqui, não há espaço de armazenamento extra para nada além dos componentes essenciais. Este design foi concebido para ser guardado em um local de fácil acesso quando necessário e para ser armazenado em uma mochila de emergência pré-montada.

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  Protótipo robusto. Recipiente grande com componentes integrados.
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  Protótipo elegante. Pequenos recipientes para armazenar componentes sem necessidade de espaço adicional.
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  Protótipo elegante. Os componentes precisam ser retirados da caixa para serem acessados.

Para o produto final, combinamos os aspectos mais úteis de ambos os protótipos. Utilizamos um recipiente maior para guardar equipamentos extras junto ao computador e usamos velcro para facilitar a fixação e remoção dos componentes.

O produto final é uma configuração composta por um recipiente resistente, um painel solar de 9W, um Raspberry Pi 3B+, um power bank de 20.000mAh e cabos de conexão. Após o Raspberry Pi ser alimentado pelo painel solar ou pelo power bank, o usuário se conecta ao sinal do hotspot sem fio. Uma vez estabelecida a conexão, o link Kiwix fornecido permite o acesso a todas as informações armazenadas no dispositivo.

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  Painel solar com Raspberry Pi e bateria externa instalados em cima de um recipiente resistente.

As imagens a seguir descrevem o processo de construção da Cassiopeia, incluindo os componentes e o software necessários.

• Galeria de Construção
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  Passo 1: Reúna os componentes. Painel solar de 9 W, Raspberry Pi, bateria recarregável de íon-lítio (de preferência 12 V), cabo de conexão USB, cartão SD (o nosso era de 128 GB), caixa resistente para acomodar os componentes.
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  Passo 2: Baixe o software que permitirá ao Raspberry Pi gerar um ponto de acesso quando ligado e exibir as informações para o usuário. Baixe o software para instalar o Kiwix e dados wiki online (Wikipedia, Appropedia, etc.). Use estes links para baixar o software e o código: ^{[ 1 ] [ 2 ]} Assista a este vídeo para mais informações: ^{[ 3 ]}
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  Etapa 3: Armazene os dados das bibliotecas de referência no cartão SD que será conectado ao Raspberry Pi.
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  Passo 4: Insira o cartão SD no Raspberry Pi.
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  Passo 5: Conecte o Raspberry Pi a uma bateria carregada ou a um painel solar para ligá-lo.
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  Passo 6: Conecte-se ao hotspot. Ele aparece como Kiwix no celular, mas você pode renomeá-lo. O nosso está renomeado para Cassiopeia.
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  Passo 7: Use o dispositivo inteligente para pesquisar informações nas bibliotecas armazenadas. O usuário é mostrado pesquisando na Appropedia maneiras de usar o sol para desinfetar a água para consumo.
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  Etapa 8: Acomode todos os componentes no recipiente para facilitar o transporte.

O vídeo a seguir descreve o processo passo a passo de como baixar e armazenar informações em um Raspberry Pi para uso fora da rede elétrica.

Como instalar o Kiwix Hotspot e baixar dados

Processo passo a passo sobre como baixar e armazenar informações em um Raspberry Pi para uso fora da rede elétrica.

Palavras-chave: Kiwix Hotspot , Conteúdo Estático , Appropedia

Autores: Zane Cook

Data: 03/05/2022

Localização: Califórnia

Idioma: Inglês (en)

Licença: CC-BY-SA-4.0

Descrição dos custos dos materiais utilizados.

O vídeo a seguir descreve o processo passo a passo de como se conectar ao hotspot Kiwix.

Vídeo operacional de Cassiopeia

Como usar o hotspot Kiwix para acessar informações armazenadas para uso fora da rede elétrica.

Data: 03/05/2022

Localização: Califórnia

Idioma: Inglês (en)

Licença: CC-BY-SA-4.0

A manutenção do Cassiopeia Solar Apocalypse Computers é mínima. As melhores práticas de uso da bateria incluem evitar sobrecarregar o power bank e armazená-lo com carga zero. O painel solar deve ser limpo antes do uso e o Raspberry Pi não deve ser armazenado em locais úmidos ou com poeira/areia. Qualquer edição do código exigirá um computador em funcionamento.

Diário

• Limpe o painel solar de qualquer poeira antes de usar.
• Desconecte o Raspberry Pi quando não estiver em uso.
• Em condições de chuva, areia ou poeira, guarde o produto em um saco ou recipiente à prova de intempéries.

Mensal

• Carregue o power bank

A cada 3-4 anos

• Substitua a bateria externa.

A cada 7 a 10 anos

• Substitua o Raspberry Pi ^{[ 4 ]}
• Substitua o cartão SD ^{[ 5 ]}

A cada 25-30 anos

• Substitua o painel solar ^{[ 6 ]}

Os resultados dos testes atenderam a todas as nossas expectativas de sucesso. Nosso dispositivo é alimentado diretamente por um painel solar ou indiretamente por meio de um power bank. (O painel solar também pode alimentar o dispositivo e carregar o power bank simultaneamente). Quando totalmente carregado, o power bank dura 37 horas enquanto o Raspberry Pi executa o hotspot. Ao ser ligado, o dispositivo cria um ponto de acesso Wi-Fi que exibe os dados rapidamente no dispositivo móvel do usuário.

No geral, estamos satisfeitos com a forma como atendemos aos critérios e resolvemos o problema. Nosso dispositivo é portátil, durável e simples. Sua simplicidade permite que o usuário o modifique para qualquer funcionalidade adicional desejada. Os resultados indicam que nosso projeto é funcional e eficaz.

Para reduzir ainda mais os custos, o usuário deve optar por um painel solar mais simples, que não possua uma porta USB integrada. Com esse painel mais simples, será necessário conectar um regulador de tensão entre o cabo de conexão do Raspberry Pi e o painel solar (para evitar danos ao Raspberry Pi durante picos de tensão ou mudanças bruscas nas condições de carga).

Ao baixar o software Kiwix e o código do hotspot, certifique-se de que haja pelo menos 20 GB de espaço disponível no disco rígido do computador. Além disso, usar o sistema operacional Macintosh pode apresentar problemas durante o download do software. Nós optamos por usar o Windows para concluir os downloads.

Ao baixar bibliotecas de referência offline da Wikipédia, Appropedia e outras fontes escolhidas pelo usuário, espere que o download leve várias horas, dependendo da velocidade da sua conexão. Levamos mais de 10 horas para baixar tudo, mesmo com uma conexão muito rápida. Durante esse período, nosso computador entrou em modo de suspensão e o download foi interrompido. Evite que o computador entre em modo de suspensão reproduzindo mídia em segundo plano.

É possível configurar o dispositivo para que ele não apenas funcione como um ponto de acesso para seus próprios dados, mas também facilite o acesso a um roteador de internet de terceiros (Wi-Fi). A adição desse código poderia significar que, sempre que a internet estiver acessível e o dispositivo estiver ligado, ele poderá atualizar os dados na Wikipédia, na Appropedia e em outras bibliotecas de referência que possam estar incluídas.

A caixa para armazenar o dispositivo poderia ser mais resistente às condições ambientais. A impermeabilização pode ser melhorada adicionando juntas de borracha entre as aberturas dentro do recipiente. Os pulsos eletromagnéticos podem ser impedidos de interferir com o hardware do computador criando uma gaiola de Faraday. Isso pode ser implementado aplicando fita de Faraday na parte interna do recipiente. ^{[ 7 ]} Uma versão mais barata pode ser criada alternando camadas de folha de alumínio e plástico fino (três vezes) na parte interna do recipiente. ^{[ 8 ]}

O design que escolhemos permite armazenar equipamentos extras. Isso possibilita ao usuário otimizar o design de acordo com suas necessidades de sobrevivência, adicionando diferentes ferramentas ao seu conjunto de equipamentos.

A tabela a seguir fornece soluções para problemas comuns relacionados à operação e construção do computador do apocalipse.

Sóis da Comunidade, Primavera de 2022

• Zane Cook
• Max Cunningham
• Phil Tran