215 Cassiopeia computador apocalipse solar
Cassiopeia é um computador portátil e durável capaz de operar completamente com energia solar e sem acesso à Internet. O design consiste em um Raspberry Pi 3b+, painel solar dobrável de 9 W, bateria recarregável de íons de lítio e contêiner para abrigar tudo. O projeto foi projetado e construído no semestre da primavera de 2022 por alunos da Cal Poly Humboldt matriculados em Engenharia 215: Introdução ao Design. A equipe, Suns of Community, consistia em Zane Cook, Max Cunningham e Phil Tran.
O design foi inspirado pelo desejo de dar às pessoas que vivem fora da rede e que não têm acesso à Internet a oportunidade de acessar vastos recursos de informação para otimizar as chances de sobrevivência. Cassiopeia exibe toda a Wikipédia e artigos relacionados à sobrevivência da Appropedia por meio de seu dispositivo móvel inteligente.
Conteúdo
Fundo
A turma ENGR 215 da primavera de 2022 da Cal Poly Humboldt assumiu um projeto de design em nome da Appropedia. Este site é dedicado a criar uma plataforma onde os usuários podem interagir uns com os outros para ajudar a criar soluções para sustentabilidade, redução da pobreza e desenvolvimento internacional, fornecendo aos usuários as informações para construir tecnologias apropriadas. Nossa equipe, Suns of Community, foi encarregada de construir um computador apocalíptico portátil e durável alimentado por radiação solar e usando itens baratos e/ou comumente encontrados. Emilio, o Diretor Executivo da Appropedia, foi o cliente e forneceu orientação para o desenvolvimento do design.
Declaração do problema
O objetivo do Suns of Community é criar um computador portátil alojado em um recipiente durável que seja capaz de funcionar por vários anos com radiação solar e sem acesso a uma rede elétrica nem à Internet. Cassiopeia fornecerá aos usuários informações valiosas da Wikipedia e Appropedia sobre estratégias de sobrevivência e sistemas de engenharia DIY por meio de seus dispositivos móveis que os permitirão viver fora da rede e sem uma sociedade organizada por longos períodos de tempo.
Critérios
Os critérios e respectivos pesos do Apocalypse Computer estão listados na tabela abaixo. Os critérios são as categorias gerais que orientam o design do projeto. Os Suns of Community selecionaram esses critérios para garantir que este projeto seja eficaz, útil e replicável.
| Critérios | Descrição | Peso (1-10) |
|---|---|---|
| Portabilidade | Leve e fácil de transportar. | 9 |
| Durabilidade | Duradouro, resistente a impactos e às intempéries. | 8 |
| Reprodutibilidade | Pode ser construído por um único indivíduo com ensino médio completo e acesso a computador e internet. | 7 |
| Facilidade de uso | Interface fácil de navegar e acessar informações. | 7 |
| Custo | Menos de US$ 250. | 7 |
| Capacidades | Armazena e exibe informações adequadas para cenários de sobrevivência no dispositivo móvel do usuário. | 7 |
Prototipagem
Dois protótipos principais foram feitos para mostrar dois casos de uso diferentes para nosso projeto, o primeiro sendo uma versão robusta e o segundo sendo um design elegante.
A versão robusta tem um volume muito maior para carregar equipamentos ou equipamentos extras de sobrevivência que podem ajudar você em momentos de necessidade. Os componentes desta versão são embutidos no contêiner e não devem ser removidos facilmente. Este design foi criado para ser uma bolsa/caixa de emergência e ser uma solução "tudo em um".
O design elegante é um design muito mais móvel e compacto. Aqui, não há espaço de armazenamento extra para nada além dos componentes necessários. Este design foi criado para ser armazenado em um local onde possa ser facilmente acessado quando necessário e armazenado em uma bolsa de emergência pré-fabricada.
Protótipo robusto. Grande contêiner com componentes embarcados.
Protótipo elegante. Pequenos contêineres para armazenar componentes sem espaço de armazenamento adicional.
Protótipo elegante. Os componentes devem ser retirados do case para serem acessados.
Produto final
Para nosso produto final, combinamos os aspectos mais úteis de ambos os protótipos. Usamos um contêiner maior para equipamentos extras a serem armazenados ao lado do computador, e usamos velcro para permitir fácil fixação e desmontagem de componentes.
O produto final é uma configuração que consiste em um contêiner durável, painel solar de 9 W, Raspberry Pi 3B+, banco de energia de 20.000 mah e cabos de conexão. Uma vez que o Raspberry Pi é alimentado por painel solar ou banco de energia, o usuário se conectará ao sinal do hotpot sem fio. Uma vez que a conexão é feita, o link Kiwix fornecido permitirá que o usuário acesse todas as informações armazenadas no dispositivo.
Painel solar com Raspberry Pi e banco de energia em cima de um recipiente durável.
Construção
As imagens a seguir descrevem o processo de construção do Cassiopeia, incluindo os componentes e o software necessários.
- Galeria de Construção
Etapa 1: Componentes de origem. Painel solar de 9 W, Raspberry Pi, bateria recarregável de íons de lítio (de preferência 12 V), cabo de conexão USB, cartão SD (o nosso era de 128 GB), caixa resistente para abrigar os componentes
![Etapa 2: Baixe o software que permitirá que o Raspberry Pi gere um hotspot quando ligado e envie as informações para o usuário. Baixe o software para instalar o Kiwix e os dados do wiki online (Wikipedia, Appropedia, etc.). Use estes links para downloads de software e código:[1][2] Assista a este vídeo para obter mais informações:[3]](/w/images/thumb/a/a5/Software_download.jpg/165px-Software_download.jpg)
Etapa 2: Baixe o software que permitirá que o Raspberry Pi gere um hotspot quando ligado e envie as informações para o usuário. Baixe o software para instalar o Kiwix e os dados do wiki online (Wikipedia, Appropedia, etc.). Use estes links para downloads de software e código: [1] [2] Assista a este vídeo para obter mais informações: [3]
Etapa 3: armazene os dados das bibliotecas de referência no cartão SD que será conectado ao Raspberry Pi.
Etapa 4: Insira o cartão SD no Raspberry Pi.
Etapa 5: conecte o Raspberry Pi a um banco de baterias carregado ou a um painel solar para ligá-lo.
Etapa 6: Entre no hotspot. Ele aparece como Kiwix no telefone, mas pode ser renomeado. O nosso foi renomeado para Cassiopeia.
Etapa 7: Use o dispositivo inteligente para pesquisar informações dentro das bibliotecas armazenadas. O usuário é retratado pesquisando na Appropedia maneiras de usar o sol para desinfetar água para consumo.
Etapa 8: Coloque todos os componentes no recipiente para facilitar o transporte.
![Etapa 2: Baixe o software que permitirá que o Raspberry Pi gere um hotspot quando ligado e envie as informações para o usuário. Baixe o software para instalar o Kiwix e os dados do wiki online (Wikipedia, Appropedia, etc.). Use estes links para downloads de software e código:[1][2] Assista a este vídeo para obter mais informações:[3]](/File:Software_download.jpg)
Instruções em vídeo
O vídeo a seguir descreve o processo passo a passo sobre como baixar e armazenar informações em um Raspberry Pi para uso fora da rede.
Lista de materiais
Descrição dos custos dos materiais utilizados.
| Item | Quantia | Custo por unidade | Total |
|---|---|---|---|
| Raspberry Pi 3B+ — CPU | 1 | USD 35,00 | USD 35,00 |
| Painel Solar — 9W Com duas portas USB | 1 | USD 50,00 | USD 50,00 |
| Power Bank — bateria de íons de lítio de 20.000 mAh | 1 | USD 20,00 | USD 20,00 |
| Cartão SD — Dados e código para Hotspot | 1 | USD 50,00 | USD 50,00 |
| Regulador de tensão — Para carregar ou alimentar diretamente sem controlador de carga | 1 | USD 5,00 | USD 5,00 |
| Recipiente — Componentes da caixa e proteção contra os elementos | 1 | USD 20,00 | USD 20,00 |
| Cabo de alimentação — Para conectar o Raspberry Pi e o banco de energia ao painel solar | 1 | USD 5,00 | USD 5,00 |
| Software — Instruções do Kiwix free hotspot downloader: https://www.kiwix.org/en/documentation/how-to-set-up-kiwix-hotspot/ | 1 | USD 0,00 | USD 0,00 |
| Total geral | USD 185EUR 159,10 <br />GBP 135,05 <br />CAD 229,40 <br />MXN 3.857,25 <br />INR 13.847,25 <br /> | ||
Operação
O vídeo a seguir descreve o processo passo a passo de como se conectar ao hotspot Kiwix.
Manutenção
A manutenção dos computadores Cassiopeia Solar Apocalypse é mínima. As melhores práticas de uso da bateria evitam sobrecarregar o banco de energia e deixá-lo armazenado com carga zero. O painel solar deve ser limpo antes do uso e o Raspberry Pi não deve ser armazenado em condições úmidas ou empoeiradas/arenosas. Qualquer edição do código precisará de um computador funcionando.
Cronograma de manutenção
- Diário
- Limpe o painel solar de qualquer poeira antes de usá-lo.
- Desconecte o Raspberry Pi quando não estiver em uso.
- Coloque em um saco ou recipiente à prova de intempéries durante condições úmidas, arenosas ou empoeiradas
- Mensal
- Banco de energia de carga
- A cada 3-4 anos
- Substituir o banco de potência
- A cada 7-10 anos
- A cada 25-30 anos
- Substituir o painel solar [6]
Conclusão
Resultados dos testes
Descobrimos que todos os resultados dos testes corresponderam às nossas expectativas de sucesso. Nosso dispositivo é alimentado diretamente com um painel solar ou indiretamente por meio de um banco de energia. (O painel solar também pode alimentar o dispositivo e carregar o banco de energia ao mesmo tempo). Quando totalmente carregado, o banco de energia dura 37 horas enquanto o Raspberry Pi está executando o hotspot. Quando alimentado, o dispositivo cria um ponto de acesso acessível que exibe os dados rapidamente para o dispositivo móvel do usuário.
Discussão
No geral, estamos felizes com a forma como atendemos aos critérios e abordamos o problema. Nosso dispositivo é portátil, durável e simples. Sua simplicidade permite que o usuário modifique para qualquer utilidade extra desejada. Os resultados indicam que nosso design é funcional com sucesso.
Lições aprendidas
Como forma de diminuir ainda mais os custos, o usuário deve optar por um painel solar mais simples que não tenha uma porta USB já incorporada. Com esse painel mais simples, o usuário precisará conectar um regulador de voltagem entre o cabo de conexão do Raspberry Pi e o painel solar (evita danos ao Raspberry Pi durante picos bruscos de voltagem ou mudanças 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 um Macintosh OS pode ser problemático ao baixar o software. Mudamos para o Windows para concluir os downloads.
Ao baixar as bibliotecas de referência offline da Wikipedia, Appropedia e qualquer outra coisa que o usuário decida, espere baixar por várias horas, dependendo da velocidade de download. Levamos mais de 10 horas para baixar tudo com uma velocidade de conexão muito rápida. Durante esse tempo de download, nosso computador entrou no modo de hibernação e o download foi interrompido. Evite que o computador hiberne reproduzindo mídia em segundo plano.
Próximos passos
É possível fazer com que o dispositivo não seja apenas um ponto de acesso para seus próprios dados, mas também facilite o acesso a um roteador de internet de terceiros (WIFI). A adição deste código pode significar que sempre que a internet estiver acessível e o dispositivo estiver ligado, ele pode atualizar dados na Wikipedia, Appropedia e outras bibliotecas de referência que podem estar incluídas.
O invólucro para armazenar o dispositivo pode ser mais robusto às condições ambientais. A impermeabilização pode ser melhorada adicionando juntas de borracha entre as costuras abertas dentro do recipiente. Pulsos eletromagnéticos podem ser impedidos de interferir no hardware do computador ao fazer uma gaiola de Faraday. Isso pode ser implementado aplicando fita de Faraday no interior do recipiente. [7] Uma versão mais barata pode ser criada alternando camadas de papel alumínio e plástico fino (três vezes) no interior do recipiente. [8]
O design que adotamos permite a opção de armazenar equipamentos extras. Isso deixa aberto ao usuário a otimização do design para atender às suas necessidades de sobrevivência, adicionando diferentes ferramentas ao seu conjunto de equipamentos.
Solução de problemas
A tabela a seguir fornece soluções para problemas comuns relacionados à operação e construção do computador do apocalipse.
| Problema | Sugestão |
|---|---|
| Link do ponto de acesso não abre | Toque no nome do Wi-Fi designado, selecione "Esquecer esta rede" e reinicie a CPU. |
| Painel solar não alimenta CPU | Certifique-se de que ele esteja conectado, incline o painel em direção à luz solar direta e tente fazer a conexão. |
| O computador entra em modo de espera durante um longo tempo de download | Use o gerenciador de download para fazer backup dos dados baixados. Também reproduza mídia (filme) em segundo plano para manter o computador ligado. |
Equipe
Sóis da Comunidade, Primavera de 2022
- Zane Cozinhar
- Max Cunningham
- Phil Tran
Referências
- ↑ 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 %20desperdício .
- ^ 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