Solar XO Laptop 213E/th

บทสรุปสำหรับผู้บริหาร: "แล็ปท็อป XO" จาก "มูลนิธิหนึ่งแล็ปท็อปต่อเด็กหนึ่งคน" เป็นแล็ปท็อปราคาประหยัดที่ออกแบบมาเพื่อช่วยให้เด็กๆ ในประเทศกำลังพัฒนาได้แสดงออกถึงความคิดสร้างสรรค์เพื่อการศึกษา น่าเสียดายที่ครัวเรือนโดยเฉลี่ยในประเทศกำลังพัฒนาเหล่านี้ไม่มีไฟฟ้าใช้ จึงจำเป็นต้องออกแบบเครื่องชาร์จแล็ปท็อปพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อให้เด็กๆ เหล่านี้สามารถนำแล็ปท็อปกลับบ้านไปใช้ได้อย่างสะดวก

เนื่องจากกลุ่มผู้บริโภคหลักของที่ชาร์จแล็ปท็อปคือเด็ก ดังนั้นการออกแบบที่ชาร์จจึงต้องทนทาน ใช้งานได้จริง และใช้งานง่าย นอกจากนี้ เนื่องจากจะวางจำหน่ายในประเทศกำลังพัฒนา จึงต้องมีราคาไม่แพงและเข้าถึงได้ง่าย การออกแบบขั้นสุดท้ายต้องตรงตามข้อกำหนดทั้งหมดนี้และต้องมีโครงสร้างที่ค่อนข้างง่ายด้วย

การออกแบบขั้นสุดท้ายมีลักษณะคล้ายหนังสือรูปตัว 'L' และครอบคลุมเกณฑ์การออกแบบที่จำเป็นทั้งหมด เมื่อปิดเครื่องชาร์จ แผงโซลาร์เซลล์จะได้รับการปกป้องจากทุกด้านและปิดสนิทด้วยเวลโคร เมื่อเปิดออก ผู้ใช้ควรวางตัวเครื่องพิงกับวัตถุเพื่อให้ได้มุมที่มีประสิทธิภาพสูงสุด การออกแบบนี้มีที่ยึด 'แท่งเงา' ที่ช่วยให้หามุมที่เหมาะสมที่สุดในการผลิตพลังงานได้ การออกแบบนี้จะใช้แผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมด 6 แผง ซึ่งจะให้กำลังไฟ 12 วัตต์ที่ประสิทธิภาพสูงสุด ต้นแบบนี้ใช้งบประมาณไม่เกิน 80 ดอลลาร์ ในขณะที่เมื่อผลิตจำนวนมากอาจมีราคาต่ำกว่า 30 ดอลลาร์

ข้อเสนอโครงการ APSC-100 โดยกลุ่มที่: 213 E

สมาชิกทีม

• เอริค รอสส์
• อดัม ฮอลล์
• อเล็กซ์ เพียร์ราโตส
• อเล็กซานเดอร์ โมนาฮาน

รายงานฉบับนี้จัดทำขึ้นสำหรับ:

อาจารย์ที่ปรึกษา: ดร. เพียร์ซ ผู้จัดการโครงการ: นาเบล อัลอัซซัม ผู้สนับสนุนจากชุมชน: กลุ่มวิจัยด้านความยั่งยืนประยุกต์ มหาวิทยาลัยควีนส์ วันที่ส่ง: 15 มีนาคม 2553 ลิงก์ไปยังรายงานฉบับเต็มของเราอยู่ที่นี่:

"เราขอรับรองว่ารายงานฉบับนี้เป็นผลงานของเราเองทั้งหมด และประกอบด้วยแนวคิด แนวคิดหลัก และการออกแบบที่เป็นต้นฉบับของเราเอง ไม่มีส่วนใดของรายงานนี้ที่คัดลอกมาจากแหล่งอื่น ไม่ว่าทั้งหมดหรือบางส่วน เว้นแต่ในส่วนที่มีการอ้างอิงอย่างถูกต้อง"

โครงการ One Laptop Per Child เปิดโอกาสทางการศึกษาให้กับเด็ก ๆ ในประเทศกำลังพัฒนาโดยการจัดหาแล็ปท็อป XO ที่ราคาไม่แพง เชื่อถือได้ และมีประสิทธิภาพ [5] แล็ปท็อปเหล่านี้เต็มไปด้วยซอฟต์แวร์ที่น่าทึ่งซึ่งสามารถพัฒนาไปพร้อมกับเด็กได้ และมีฮาร์ดแวร์ขั้นสูง เช่น ความสามารถในการสร้างเครือข่ายแบบ Mesh และหน่วยความจำแฟลช [5] อย่างไรก็ตาม แล็ปท็อปเหล่านี้ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เป็นแหล่งพลังงานเพิ่มเติม

แผงโซลาร์เซลล์สามารถแปลงพลังงานเป็นพลังงานได้โดยใช้ซิลิโคนผลึกที่ไม่บริสุทธิ์ที่เรียกว่าชนิดลบและชนิดบวก โดยการนำซิลิโคนชนิดลบ (N) และชนิดบวก (P) สองชิ้นที่แยกจากกันมาสัมผัสกัน จะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้น ทำให้อิเล็กตรอนด้าน N เคลื่อนที่ไปยังด้าน P เพื่อเติมเต็มช่องว่าง แต่ที่จุดเชื่อมต่อจะเกิดสิ่งกีดขวางขึ้น ส่งผลให้อิเล็กตรอนด้าน N เคลื่อนที่ไปยังด้าน P ได้ยากขึ้น เมื่อถึงสภาวะสมดุล สนามไฟฟ้าจะทำหน้าที่เหมือนไดโอด ทำให้อิเล็กตรอนด้าน P ไหลไปยังด้าน N ได้ แต่ในทางกลับกันไม่ได้ เมื่อพลังงานในรูปของโฟตอนของแสงกระทบกับแผงโซลาร์เซลล์ จะเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกและปลดปล่อยคู่ของอิเล็กตรอนและโฮลออกมา ซึ่งจะรบกวนสมดุลของสนามไฟฟ้า และอิเล็กตรอนด้าน N จะเคลื่อนที่ไปยังด้าน P ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นจากการไหลนี้ ในขณะที่สนามไฟฟ้าทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าและส่งผลให้เกิดพลังงาน [7]

การออกแบบแผงโซลาร์เซลล์มีตั้งแต่แบบเรียบง่ายแต่ราคาแพงคล้ายสมุดโน้ต ไปจนถึงแบบซับซ้อนแต่ราคาไม่แพงคล้ายหนังสือ ผลลัพธ์ที่ได้คือการผสมผสานแนวคิดต่างๆ ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัสดุในการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เหมาะสมกับงบประมาณ และสามารถจ่ายไฟได้อย่างน้อย 10 วัตต์เพื่อชาร์จแล็ปท็อป XO

แล็ปท็อป XO ต้องการแหล่งพลังงานไฟฟ้านอกระบบโครงข่าย โครงการนี้มีเป้าหมายที่จะติดตั้งเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ให้กับแล็ปท็อปเครื่องหนึ่ง เพื่อให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นได้ในราคาต่ำกว่า 80 ดอลลาร์สหรัฐ

การออกแบบต้องมีคุณสมบัติหลายประการ ประการแรก ต้องมีความทนทานเพื่อให้ใช้งานได้นานและต้องปกป้องแผงโซลาร์เซลล์และสายไฟเมื่อตกหรือถูกกระแทก ประการที่สอง ต้องมีน้ำหนักเบาและพกพาสะดวก เพราะเด็กบางคนต้องเดินทางไปกลับโรงเรียนเป็นระยะทางไกล ประการที่สาม การออกแบบควรสามารถสร้างได้ด้วยเครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว (Rapid Prototyping Machine) เครื่องเหล่านี้สามารถสร้างเคสพลาสติกสำหรับที่ชาร์จได้อย่างง่ายดายและในพื้นที่ โดยมีต้นทุนเพียงแค่ค่าพลาสติกเท่านั้น สุดท้าย ต้องมีราคาไม่แพง เพื่อไม่ให้ต้นทุนรวมของแล็ปท็อป XO เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

เนื่องจากแล็ปท็อป XO ต้องการพลังงานประมาณ 10 วัตต์ในการชาร์จ แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้จึงต้องมีกำลังไฟสูงสุดอย่างน้อย 10 วัตต์ นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาวิธีการเพื่อให้แน่ใจว่าขณะใช้งานเครื่องชาร์จ สามารถวางในมุมที่เหมาะสมที่สุดได้ และจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งหากเด็กๆ ที่ใช้เครื่องชาร์จนี้สามารถหามุมที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างง่ายดาย

ตารางที่ 1 สรุปคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ สามหมวดหมู่ (ต้นทุน ความเหมาะสม และความทนทาน) ได้รับการให้คะแนนเต็มสิบ และมีการถ่วงน้ำหนักเพื่อช่วยในการพิจารณาว่าการออกแบบใดเหมาะสมที่สุด คะแนนโดยรวมจะคำนวณได้จากการคูณคะแนนของการออกแบบด้วยปัจจัยน้ำหนัก แล้วนำคะแนนถ่วงน้ำหนักทั้งหมดมารวมกัน

ตารางที่ 1: เกณฑ์การออกแบบ

การออกแบบแรกประกอบด้วยฝาครอบเพื่อป้องกันและขาตั้งเพื่อรักษาประสิทธิภาพสูงสุด (รูปที่ 1.1)

หลักเกณฑ์สำคัญในการออกแบบนี้คือความเรียบง่าย ประกอบด้วยฐานสำหรับยึดแผงโซลาร์เซลล์ 6 แผง ฝาครอบเพื่อป้องกันแผงโซลาร์เซลล์ และขาตั้งที่ช่วยให้สามารถเอียงแผงโซลาร์เซลล์ได้ (ภาพที่ 1.2) ฐานถูกตัดแต่งให้มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยแบ่งออกเป็นสองส่วนเพื่อให้สามารถผลิตได้ด้วยเครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ส่วนหนึ่งจะมีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อยเพื่อให้สามารถสอดเข้าไปในอีกส่วนหนึ่งได้ ใช้สกรูสองตัวและซิลิโคนซีลในการเชื่อมต่อฐานทั้งสองส่วนเข้าด้วยกัน

จะมีการวางชั้นโฟมป้องกันไว้ใต้แผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงเพื่อป้องกันไม่ให้แผงโซลาร์เซลล์แตก จากนั้นจะวางแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงในตำแหน่งที่เหมาะสม แผงโซลาร์เซลล์ทั้งหกแผงจะผลิตพลังงานได้สิบสองวัตต์และจะเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อให้แน่ใจว่าเมฆจะมีผลกระทบน้อยที่สุด หากแผงใดแผงหนึ่งถูกเงาบดบัง แผงอื่นๆ ก็จะยังคงทำงานต่อไปได้ [4] ฝาครอบทำจากโครงซึ่งจะผลิตโดยเครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเป็นสองส่วน โดยมีแผ่นพลาสติกที่จะสอดเข้าไปในโครงนี้ (รูปที่ 1.3)

แผ่นพลาสติกมีราคาถูกกว่าการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วมาก และจะช่วยลดต้นทุนโดยรวมของการออกแบบ [3] ขาตั้งจะติดอยู่ด้านหลังของฐานในพื้นที่ที่จัดสรรไว้ (รูปที่ 1.4)

จะมีการวางแผ่นอะคริลิกป้องกันรังสียูวีไว้เหนือแผงโซลาร์เซลล์เพื่อยืดอายุการใช้งาน ซึ่งจะช่วยปกป้องแผงจากสภาพอากาศ เช่น รอยขีดข่วนและความเสียหายจากน้ำ โดยจะใช้ซิลิโคนเป็นกาวในการยึดแผ่นอะคริลิกให้ติดแน่น

คะแนนด้านต้นทุนอยู่ที่ 6 จาก 10 เนื่องจากดีไซน์นี้ใช้ชิ้นส่วนที่สามารถผลิตต้นแบบได้อย่างรวดเร็วด้วยตัวเลือกที่ถูกกว่า คะแนนด้านการใช้งานจริงอยู่ที่ 6 จาก 10 แม้ว่าจะใช้งานได้หลากหลาย แต่ก็พกพาลำบาก คะแนนด้านความทนทานอยู่ที่ 4 จาก 10 เนื่องจากมีชิ้นส่วนหลายชิ้น เช่น ขาตั้งและฝาครอบ ที่อาจแตกหักได้ ดังนั้น คะแนนโดยรวมของดีไซน์นี้จึงอยู่ที่ 5.6 จาก 10

การออกแบบที่ 2 ถูกคิดขึ้นมาเนื่องจากความสามารถในการใช้งานที่หลากหลาย โดยการทำให้ฝาครอบทำหน้าที่เป็นขาตั้งด้วยนั้น หวังว่าจะช่วยลดการใช้วัสดุลงได้ (ภาพที่ 2) อย่างไรก็ตาม การออกแบบนี้กลับมีราคาแพงพอๆ กับการออกแบบอื่นๆ เนื่องจากโครงสร้างบานพับที่ซับซ้อน

นอกจากนี้ บานพับในภาพก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะผลิตโดยใช้เครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ดังนั้น การออกแบบจึงจำเป็นต้องมีการออกแบบบานพับใหม่ ซึ่งจะช่วยลดเวลาที่ใช้ในการออกแบบโดยรวมลงได้

การออกแบบนี้ช่วยลดต้นทุนโดยใช้โครงพลาสติกที่หุ้มด้วยแผ่นอะคริลิก อย่างไรก็ตาม อาจต้องใช้วัสดุเสริมในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ ซึ่งจะทำให้ต้นทุนโดยรวมสูงขึ้น

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ในทางทฤษฎีแล้วแบบจำลองนี้จึงใช้งานได้ดีมาก แต่ไม่เป็นไปตามเกณฑ์ที่กำหนดทั้งหมดสำหรับโครงการนี้ (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2: การให้คะแนนแบบที่ 2

การออกแบบแบบเปิดคล้ายหนังสือประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์สองแถว แถวละสามแผง ซึ่งจะพับเข้าหากันเมื่อไม่ใช้งาน (ภาพที่ 3) これにより、แผงโซลาร์เซลล์จึงมีความทนทานสูงสุดเมื่อไม่ได้ใช้งาน นอกจากนี้ การออกแบบนี้ยังกะทัดรัด มีขนาดครึ่งหนึ่งของการออกแบบอื่นๆ เมื่อพับเก็บ ทำให้ขนส่งได้ง่ายกว่า และจัดเก็บได้ง่ายกว่ามาก

น่าเสียดายที่การปรับมุมของแผงโซลาร์เซลล์ในแบบจำลองที่เปิดออกนั้นทำได้ยากกว่าแบบอื่นๆ และมีการใช้พลาสติกมากกว่าในแบบจำลองต้นแบบอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ เสาแผงโซลาร์เซลล์ทั้งสองต้องเชื่อมต่อกันจากภายนอกแบบจำลอง ทำให้มีโอกาสที่สายไฟจะเสียหายได้มากขึ้น

การออกแบบนี้ใช้พลาสติกประมาณ 18 ลูกบาศก์นิ้วเมื่อทำการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและมีค่าใช้จ่ายประมาณ 120.00 ดอลลาร์ [6] จำเป็นต้องใช้โฟมเพื่อยึดแผงโซลาร์เซลล์ให้อยู่กับที่และรองรับแรงกระแทกเพื่อป้องกันแผงโซลาร์เซลล์ นอกจากนี้ยังจะใช้แผ่นอะคริลิกป้องกันรังสียูวีเพื่อป้องกันแผงโซลาร์เซลล์ บานพับจะเชื่อมต่อแผงเข้าด้วยกัน และจะมีการเจาะรูที่ด้านข้างของตัวเรือนเพื่อให้สายไฟผ่านเข้าไปเชื่อมต่อแผงกับแล็ปท็อป นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้สารกันรั่วซึมเพื่อกันน้ำให้กับการออกแบบด้วย

L-Book มีลักษณะคล้ายกับการออกแบบหนังสือมาก แต่แต่ละด้านของ 'หนังสือ' จะมีแผงโซลาร์เซลล์ 3 แผงในรูปทรงตัว 'L' (รูปที่ 4) มีข้อดีทั้งหมดของการออกแบบหนังสือ แต่สามารถผลิตได้ในเครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วโดยใช้ชิ้นส่วนพลาสติก 2 ชิ้นแทนที่จะเป็น 4 ชิ้น (เครื่องสามารถผลิตชิ้นส่วนได้เฉพาะในกล่องขนาด 10 x 10 นิ้วเท่านั้น) [6] เพื่อแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนมุมของแผงโซลาร์เซลล์ อาจเสียบแท่งบังเงาเข้าไปในรูของการออกแบบเพื่อช่วยให้ผู้ใช้หามุมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ได้ตลอดเวลา ฐานขนาดใหญ่ยังช่วยลดจุดศูนย์ถ่วงของการออกแบบและทำให้มีความมั่นคงเมื่อวางพิงกับหินหรือด้านข้างของบ้านเพื่อรองรับ

ข้อเสียที่เห็นได้ชัดอย่างหนึ่งของการออกแบบนี้คือ ด้านทั้งสองของหนังสือต้องเชื่อมต่อกันจากภายนอก ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาได้ง่ายกว่ามาก เพราะจะทำให้วงจรขาดได้ง่าย ส่งผลให้แผงโซลาร์เซลล์ครึ่งหนึ่งใช้งานไม่ได้จนกว่าจะได้รับการซ่อมแซม เพื่อแก้ปัญหานี้ สายไฟต้องวิ่งจากแผงหนึ่งไปยังอีกแผงหนึ่งผ่านบานพับ วิธีแก้ปัญหานี้มีต้นทุนสูงเกินไปสำหรับต้นแบบ แต่จากมุมมองของการผลิตจำนวนมากแล้ว ถือเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้ได้

ราคา – 10/10

ราคาถูกมาก ประมาณ 40 ดอลลาร์สหรัฐ ใช้พลาสติกน้อยที่สุดในขั้นตอนการสร้างต้นแบบ วัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในการออกแบบก็มีราคาถูกมากเมื่อซื้อในปริมาณมาก

ความเหมาะสมในการใช้งาน – 8/10

ใช้งานง่ายและชาร์จแล็ปท็อปได้อย่างมีประสิทธิภาพ อาจถือว่ามีขนาดใหญ่และค่อนข้างเทอะทะ

ความทนทาน – 9/10

ทนทานมากเมื่ออยู่ในปลอกหุ้ม โอกาสที่สายไฟจะขาดมีน้อยมาก

ต่อไปนี้คือวัสดุที่ใช้ในการสร้างต้นแบบ ตารางนี้ประกอบด้วยข้อมูลจำเพาะทั้งหมดและเหตุผลในการเลือกชิ้นส่วนต่างๆ (ตารางที่ 3: ชิ้นส่วน)

ตารางที่ 3: ชิ้นส่วน

• 2 วัตต์
• 2 โวลต์
• 1 แอมแปร์

• ป้องกันรังสียูวี

• 2 ขา

จิ๊กซอว์

เจาะ

ปืนบัดกรี + ตะกั่วบัดกรี

กระดาษทราย

คัตเตอร์กล่อง

คีมตัดลวด

เทปพันสายไฟ

ต่อไปนี้เป็นภาพประกอบอย่างง่ายของ L-Book เพื่อให้เห็นภาพรวมของการออกแบบ

1. ส่วนล่างของกรอบพลาสติกต้นแบบถูกนำไปติดกาวเข้ากับชิ้นส่วนอะคริลิก
2. มีการวางแผ่นกันกระแทกสองชั้นไว้ด้านในกรอบบนแผ่นอะคริลิก
3. นำแผ่นกระดาษแข็งรูปตัว L มาวางทับบนแผ่นกันกระแทก
4. แผงโซลาร์เซลล์ถูกติดกาวเข้ากับแผ่นกระดาษแข็งรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส จากนั้นจึงติดกาวแผ่นกระดาษแข็งเหล่านั้นเข้ากับแผ่นกระดาษแข็งรูปตัว L
5. แผ่นโลหะเหล่านั้นถูกเชื่อมติดกันด้วยการบัดกรี
6. แผ่นอะคริลิกถูกติดตั้งและติดกาวไว้ภายในกรอบ

ต่อไปนี้คือคำแนะนำโดยละเอียดทีละขั้นตอนสำหรับการสร้าง L-Book

1) โครงต้นแบบ

1. มีการใช้เครื่องสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วในการผลิตเฟรม
2. กรอบมีขอบที่เว้าลงเล็กน้อย เพื่อให้แผ่นอะคริลิกด้านบนสามารถวางลงในกรอบได้โดยไม่สัมผัสกับแผงโซลาร์เซลล์

2) ชิ้นส่วนฐานอะคริลิก

1. แผ่นอะคริลิกสองแผ่นด้านล่างนั้นผลิตขึ้นโดยการวางกรอบพลาสติกลงบนแผ่นอะคริลิกแล้วทำการวาดตามเส้นกรอบนั้น

2. จากนั้นจึงใช้เลื่อยจิ๊กซอว์ตัดชิ้นส่วนนั้นออกมา

3. จากนั้นจึงนำไปขัดให้เรียบเพื่อให้พอดีกับกรอบพลาสติก

4. จากนั้นจึงนำชิ้นส่วนเหล่านั้นไปติดกาวที่ด้านล่างของกรอบแต่ละอัน

3) กระดาษแข็งและแผ่นกันกระแทก

1. แผ่นกันกระแทกแบบฟองอากาศถูกตัดเป็นสี่ชิ้นให้พอดีกับกรอบ (สองชิ้นสำหรับแต่ละกรอบ)
2. ตัดกระดาษแข็งสองชิ้นให้พอดีกับกรอบ (ชิ้นละหนึ่งกรอบ)
3. จากนั้นจึงนำแผ่นกันกระแทกสองชั้นมาติดกาวเข้ากับแผ่นกระดาษแข็ง

4) การเจาะ

1. มีการเจาะรูที่มุมด้านล่างของแต่ละกรอบเพื่อให้สามารถร้อยสายไฟเชื่อมต่อกรอบทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์

5) แท่งอายแชโดว์

1. ตัดแผ่นอะคริลิกออกมาสองชิ้น (ยาว 1 นิ้ว กว้าง 0.5 นิ้ว)
2. แผ่นอะคริลิกรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส (กว้าง 0.5 นิ้ว) ถูกตัดออกมา
3. แผ่นอะคริลิกสองแผ่นถูกติดกาวเข้าด้วยกันที่มุมของกรอบรูป
4. ชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมจัตุรัสถูกติดกาวเข้ากับชิ้นส่วนอื่นๆ เพื่อประกอบเป็นฐาน

6) บานพับ

1. นำกรอบรูปทั้งสองมาวางซ้อนกันแล้วใช้เทปกาวติดเข้าด้วยกัน จากนั้นวางบานพับลงบนกรอบรูปและลากเส้นตามตำแหน่งเพื่อให้แน่ใจว่าติดกาวในตำแหน่งที่ถูกต้อง
2. ใช้กาวร้อนติดลงบนกรอบรูปอันหนึ่ง แล้วติดบานพับครึ่งหนึ่งเข้าไป
3. ใช้กาวร้อนทาที่อีกด้านหนึ่ง แล้วจึงติดบานพับอีกครึ่งหนึ่งเข้าไป

7) แผงโซลาร์เซลล์

1. มีการวาดแบบแผงโซลาร์เซลล์ลงบนกระดาษแข็ง
2. แผ่นกระดาษแข็งรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสถูกตัดออกมาและติดกาวอย่างระมัดระวังที่ด้านล่างของแผงโซลาร์เซลล์เพื่อเพิ่มความแข็งแรง วิธีการนี้ใช้กับแผงทั้งหกแผง
3. แผงโซลาร์เซลล์สองแผงถูกติดกาวเข้ากับแผ่นกระดาษแข็งรูปตัว L

8) การประกอบ/การบัดกรีโครงด้านขวา

1. แผ่นกระดาษแข็ง แผ่นกันกระแทก และแผงโซลาร์เซลล์ถูกวางซ้อนกันภายในโครง และติดกาวอย่างถาวรกับโครงนั้น
2. สายไฟหุ้มฉนวนและสายชาร์จถูกสอดผ่านรูเข้าไปในกรอบ
3. ได้ทำการบัดกรีสายไฟหุ้มฉนวนเข้ากับขั้วลบของแผงแรก (วงกลมสีแดง)
4. ขั้วบวกของแผงแรกถูกบัดกรีเข้ากับขั้วลบของแผงที่สอง (วงกลมสีน้ำเงิน)
5. สายชาร์จสีดำต่อเข้ากับขั้วบวกของแผงที่สาม ซึ่งงอไว้ใต้แผ่นรองและวนไปอีกด้านหนึ่งของแผง (วงกลมสีชมพู)
6. แผงที่สามถูกติดกาว และขั้วบวกของแผงที่สองถูกบัดกรีเข้ากับขั้วลบของแผงที่สาม (วงกลมสีเขียว: ขั้วของแผงที่สอง)

9) การประกอบ/การบัดกรีโครงด้านซ้าย

1. แผ่นกระดาษแข็ง แผ่นกันกระแทก และแผงโซลาร์เซลล์ถูกวางซ้อนกันภายในโครง และติดกาวอย่างถาวรกับโครงนั้น
2. สายไฟหุ้มฉนวนและปลายสายชาร์จสีดำที่เป็นขั้วบวกถูกสอดผ่านรูเข้าไปในกรอบ
3. ขั้วลบของแผงแรกถูกบัดกรีเข้ากับสายชาร์จสีดำ (วงกลมสีเขียว)
4. ขั้วบวกของแผงแรกถูกบัดกรีเข้ากับขั้วลบของแผงที่สอง (วงกลมสีแดง)
5. ได้ทำการบัดกรีสายไฟหุ้มฉนวนเข้ากับขั้วบวกของแผงที่สามที่อยู่ใต้แผ่นกระดาษแข็ง (วงกลมสีชมพู)
6. แผงที่สามถูกติดกาว และขั้วบวกของแผงที่สองถูกบัดกรีเข้ากับขั้วลบของแผงที่สาม (วงกลมสีฟ้า: ขั้วของแผงที่สอง)

10) โฟม

1. มีการใช้โฟมสีดำอุดรอบแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและป้องกันการกระแทกที่อาจเกิดขึ้น (ลูกศรสีเขียว)

11) ชิ้นส่วนท็อปโต๊ะอะคริลิก

1. แผ่นอะคริลิกสองแผ่นด้านบนนั้นทำขึ้นโดยการวางกรอบพลาสติกลงบนแผ่นอะคริลิกแล้วทำการวาดตามเส้นกรอบนั้น

2. ใช้เลื่อยจิ๊กซอว์ตัดส่วนด้านในของเส้นที่วาดไว้ เนื่องจากแผ่นอะคริลิกต้องเลื่อนเข้าไปในกรอบและวางอยู่บนขอบ

3. จากนั้นจึงนำไปขัดให้เรียบเพื่อให้พอดีกับกรอบพลาสติก

4. ใช้กาวร้อนทาลงบนขอบ และกดแผ่นอะคริลิกลงไปให้แน่น

12) ขั้นตอนสุดท้าย

1. กาวส่วนเกินทั้งหมดถูกกำจัดออกหมดแล้ว
2. รูทั้งหมดถูกอุดด้วยวัสดุอุดรอยรั่วเพื่อป้องกันความเสียหายจากน้ำ
3. ติดแถบตีนตุ๊กแกเพื่อป้องกันไม่ให้แผงเปิดออกโดยไม่คาดคิด

การทดสอบเครื่องชาร์จจะต้องต่อเข้ากับแล็ปท็อป XO แล้ววางไว้กลางแดด หากแล็ปท็อปเริ่มชาร์จ แสดงว่าเครื่องชาร์จผลิตพลังงานได้เพียงพอต่อการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย จึงไม่สามารถทดสอบต้นแบบได้ แต่ได้มีการทดสอบแล้วว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านต้นแบบหรือไม่ การทดสอบนี้ยืนยันว่าวงจรสมบูรณ์แล้ว และเป็นการยืนยันความถูกต้องว่ามันจะใช้งานได้

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เครื่องชาร์จไม่เคยได้รับการทดสอบเนื่องจากสถานการณ์ที่ควบคุมไม่ได้ ทำให้เกิดความไม่แน่ใจว่าเครื่องชาร์จจะจ่ายไฟได้เพียงพอสำหรับแล็ปท็อปหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีแล้วเครื่องชาร์จจ่ายไฟได้ 12 วัตต์ ซึ่งมากเกินพอที่จะใช้งานแล็ปท็อปได้ สาเหตุเดียวที่จะทำให้ต้นแบบใช้งานไม่ได้คือวงจรไม่สมบูรณ์ และดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ วงจรนี้ได้รับการทดสอบแล้วและสมบูรณ์แล้ว

การออกแบบที่เลือกใช้นั้นง่าย รวดเร็ว และสร้างได้ง่ายมาก สามารถพิสูจน์ได้จากการตรวจสอบกระบวนการออกแบบ เนื่องจากไม่มีปัญหาใดๆ เกิดขึ้นระหว่างการก่อสร้าง และสามารถสร้างเครื่องชาร์จได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ส่วนที่ใช้เวลานานที่สุดในการก่อสร้างคือการสร้างต้นแบบเปลือกหุ้มอย่างรวดเร็ว และนี่คือส่วนที่จะทำให้กระบวนการก่อสร้างล่าช้า ด้วยเหตุนี้ การออกแบบจึงมีความเป็นไปได้สูงสำหรับการผลิตจำนวนมากหากนำไปผลิตจริง

ตารางที่ 3 แสดงรายละเอียดของวัสดุที่ใช้ในโครงการนี้และต้นทุนที่เกี่ยวข้อง

ตารางที่ 4: วัสดุและต้นทุน

ต้นทุนรวมในการผลิตต้นแบบของเราอยู่ที่ 76.00 ดอลลาร์ ซึ่งต่ำกว่างบประมาณทั้งหมดของโครงการที่ตั้งไว้ 80.00 ดอลลาร์ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือ วัสดุที่เราเลือกใช้นั้นสามารถผลิตได้ในปริมาณมากอย่างง่ายดาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เครื่อง RepRap

เครื่อง RepRap คือเครื่องจักรผลิตชิ้นงานอัตโนมัติที่สามารถผลิตแม่พิมพ์พลาสติกตามสั่งโดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD และสามารถผลิตชิ้นส่วนได้เองมากถึง 50% ตัวอย่างของเครื่อง RepRap รุ่นปัจจุบัน ดังแสดงในรูปที่ 4 สามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกทุกชิ้นที่ประกอบเข้ากับโครงเครื่องได้เอง

รูปที่ 16 ตัวอย่างเครื่องพิมพ์ 3 มิติ RepRap รุ่นปัจจุบัน ชิ้นส่วนพลาสติกสีขาวทั้งหมดสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องจักรนี้เอง

ส่วนประกอบอื่นๆ ของเครื่อง เช่น ตัวรองรับโลหะ มอเตอร์ และวงจร สามารถซื้อได้ในราคาประมาณ 500.00 ดอลลาร์ แม้ว่าการออกแบบ RepRap ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนาให้สมบูรณ์ แต่ก็เป็นเครื่องมือที่มีเอกลักษณ์และมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการผลิตสินค้าจำนวนมากของเรา [8]

กลยุทธ์การนำไปใช้ที่เป็นไปได้คือ ชุมชนในประเทศกำลังพัฒนาจะผลิตเครื่อง RepRap ของตนเอง จากนั้นพวกเขาสามารถใช้เครื่องนี้ในการผลิตเครื่องจักรอื่นๆ และเปลือกพลาสติกต้นแบบอย่างรวดเร็ว โดยใช้ตัวเลขที่พบในออนไลน์ ราคาที่คำนวณได้สำหรับการผลิตเปลือกต้นแบบลดลงเหลือเพียง 1.76 ดอลลาร์สหรัฐ [8] ซึ่งถูกกว่าการดำเนินการที่มหาวิทยาลัยควีนส์ถึงกว่า 34 ดอลลาร์สหรัฐ ไม่เพียงแต่ถูกกว่าเท่านั้น แต่เมื่อผลิตเปลือกทั้งหมดแล้ว ชุมชนสามารถใช้เครื่อง RepRap ในการผลิตสิ่งของใดๆ ที่พวกเขาต้องการได้ ซึ่งอาจรวมถึงตะขอแขวนเสื้อ ของเล่น และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ ในราคาประหยัด เครื่อง RepRap ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนได้ในท้องถิ่น ซึ่งช่วยลดความจำเป็นของระบบขนส่งที่ซับซ้อนและต้นทุนที่สูงขึ้นเนื่องจากผู้จัดจำหน่าย ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังต้องการเพียงคนเดียวในการฝึกอบรมวิธีการใช้งานและประกอบเครื่องจักรเพื่อช่วยเหลือชุมชนทั้งหมด

ตารางที่ 4 แสดงต้นทุนของชิ้นส่วนหากมีการผลิตจำนวนมากและใช้เครื่อง RepRap เราได้เห็นจากเว็บไซต์ของผู้ผลิตแล้วว่า ราคาวัสดุจะลดลงเมื่อซื้อในปริมาณมากในครั้งเดียว ต้นทุนเหล่านี้ได้รับการประมาณการเพื่อคาดการณ์ต้นทุนของการออกแบบของเราได้ดีที่สุด

ตารางที่ 4. วัสดุและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง โดยคำนวณจากกรณีการผลิตจำนวนมาก

โดยรวมแล้ว การออกแบบนี้อาจมีต้นทุนต่ำกว่า 30 ดอลลาร์สหรัฐต่อหน่วย โดยใช้วิธีการที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งเป็นต้นทุนที่ประหยัดมากสำหรับประเทศกำลังพัฒนาที่ตั้งใจจะนำการออกแบบนี้ไปใช้

แม้ว่าต้นแบบปัจจุบันจะเป็นแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพมาก แต่ก็สามารถปรับปรุงบางอย่างได้ก่อนที่จะผลิตในปริมาณมากเพื่อให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์มีคุณภาพ สิ่งแรกที่ควรเปลี่ยนคือสายไฟเปลือยที่เชื่อมต่อรูปตัว L สองตัว สายไฟนี้เด็กๆ สามารถดึงได้ง่าย หรืออาจไปเกี่ยวติดกับสิ่งต่างๆ ในสภาพแวดล้อมและขาดได้ มันเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบและต้องได้รับการแก้ไข วิธีแก้ปัญหานี้คือการสร้างบานพับที่รวมอยู่ในเปลือกที่สร้างด้วยต้นแบบอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะช่วยให้สายไฟผ่านจากครึ่งหนึ่งไปยังอีกครึ่งหนึ่งได้ วิธีนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายไฟจะไม่เสียหายหรือขาด นอกจากนี้ บานพับที่ใช้ในปัจจุบันนั้นติดกาวไว้กับโครงเท่านั้น บานพับนี้ควรจะสร้างขึ้นในเปลือกที่สร้างด้วยต้นแบบอย่างรวดเร็วหรือขันสกรูเข้ากับโครงเพื่อเพิ่มความมั่นคงและความทนทาน

อีกปัญหาหนึ่งคือขอบที่ยื่นออกมาในต้นแบบปัจจุบัน เมื่อทำการวัดขนาด ความหนาของแผ่นอะคริลิกยังไม่ทราบ ดังนั้นจึงมีการเพิ่มความสูงให้กับขอบเพื่อให้มั่นใจว่าแผ่นอะคริลิกจะพอดี อย่างไรก็ตาม ความสูงที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้ขอบนั้นใหญ่เกินไป ขอบนี้ควรเล็กลงเพื่อให้เรียบเสมอกับด้านบนของแผ่นอะคริลิก

การเปลี่ยนแปลงประการที่สามที่สามารถทำได้คือ การเอาแผ่นอะคริลิกด้านล่างออก แล้วสร้างเปลือกหุ้มที่ไม่เพียงแต่แสดงขอบเขตของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังห่อหุ้มผลิตภัณฑ์จากด้านล่างด้วย ซึ่งจะช่วยลดจุดอ่อนที่เกิดจากการติดกาวของอะคริลิก

แล็ปท็อป XO มีความต้องการแหล่งพลังงานทางเลือกสูง แม้จะมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมและความทนทานสูงก็ตาม เนื่องจากแล็ปท็อปเหล่านี้จะถูกส่งออกไปยังพื้นที่ที่ไม่มีไฟฟ้าใช้ แผงโซลาร์เซลล์ภายนอกจึงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่าย

อุปกรณ์นี้ต้องสามารถสร้างต้นแบบได้ง่ายด้วยต้นทุนต่ำ ทนทาน และใช้งานง่าย ต้องมีราคาไม่แพงเพราะสินค้าจะถูกส่งไปยังประเทศกำลังพัฒนา การออกแบบต้องง่ายต่อการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เนื่องจากในอนาคตเครื่องจักรเหล่านี้อาจถูกส่งออกไปยังประเทศต่างๆ และผู้คนสามารถลอกเลียนแบบการออกแบบได้เอง สุดท้ายนี้ ต้องมีความทนทานและใช้งานง่าย เนื่องจากเด็กเป็นผู้ใช้หลักของผลิตภัณฑ์นี้

ต้นแบบนี้มีดีไซน์ที่ทนทานและประหยัดต้นทุน ด้วยการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ต้นแบบก็พร้อมสำหรับการใช้งาน นอกจากนี้ยังได้อธิบายวิธีการนำดีไซน์นี้ไปใช้โดยใช้เครื่อง RepRap วิธีการนี้มีศักยภาพที่จะลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมากและช่วยเหลือชุมชนในประเทศกำลังพัฒนาได้

[1] BestPrice "แผ่นโฟม" Best-price.com 2010 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://www.best-price.com/search/landing/query/foam+pads/s/google/cv/872022/adid/734736/koid/9385510129/ [เข้าถึงเมื่อ 9 กุมภาพันธ์ 2010]

[2] Butilier, Cody. แล็ปท็อป XO ที่ใช้พลังงาน แสงอาทิตย์ : 213C . 21 ธันวาคม 2009 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: https://www.appropedia.org/Solar_XO_Laptop_213C [เข้าถึงเมื่อ 9 กุมภาพันธ์ 2010]

[3] Home Hardware. HomeHardwate.ca . 2010. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://www.homehardware.ca/index/splash [เข้าถึงเมื่อ 9 กุมภาพันธ์ 2010]

[4] Karcira, Murat. "การกำหนดมุมเอียงและทิศทางที่เหมาะสมที่สุดของแผงโซลาร์เซลล์ใน Sanliurfa ประเทศตุรกี" 21 ธันวาคม 2546 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://www.sciencedirect.com/ [เข้าถึงเมื่อ 6 กุมภาพันธ์ 2553]

[5] OLPC. "ฮาร์ดแวร์แล็ปท็อป".หนึ่งแล็ปท็อปต่อเด็กหนึ่งคน. 1999. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://laptop.org/en/laptop/software/index.shtml [เข้าถึงเมื่อ 30 มกราคม 2010]

[6] คณะวิทยาศาสตร์ประยุกต์ มหาวิทยาลัยควีนส์ “ห้องปฏิบัติการสร้างต้นแบบ: เครื่องพิมพ์ 3 มิติ” 2001 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://appsci.queensu.ca/ ilc/rooms/ prototyping/ printer.php [เข้าถึงเมื่อ 9 กุมภาพันธ์ 2010]

[7]มูลนิธิ RepRap. Reprap.org. 3 เมษายน 2553. [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://reprap.org/wiki [เข้าถึงเมื่อ 30 มีนาคม 2553]

[8] Solar Winds USA. 1 เมษายน 2553 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก http://solarwindsuca.com [เข้าถึงเมื่อ 6 กุมภาพันธ์ 2553]

[9] Toothman, Jessika. "How Solar Cells Work" How Stuff Works.com. 1 เมษายน 2543 [ออนไลน์] เข้าถึงได้จาก: http://www.howstuffworks.com/solar-cell.htm [เข้าถึงเมื่อ 24 มกราคม 2553]

ทุกคนมีส่วนร่วมอย่างเท่าเทียมกันในการสร้างสรรค์แบบและการให้เหตุผลเบื้องหลังแบบเหล่านั้น การมีส่วนร่วมถูกแบ่งออกเป็นว่าใครทำอะไรในรายงานข้อเสนอและในรายงานฉบับสุดท้าย เนื่องจากในหลายกรณีเป็นการต่อยอดจากสิ่งที่เขียนไว้แล้วเพื่อจัดทำรายงานฉบับสุดท้ายให้เสร็จสมบูรณ์

รายงานข้อเสนอ:

ฉันเขียนบทสรุปสำหรับผู้บริหารและคำอธิบายเกี่ยวกับการออกแบบที่ 1 นอกจากนี้ ฉันยังช่วยจัดรูปแบบรายงานโดยรวม รวมถึงสารบัญ การอ้างอิง และหน้าปก ฉันยังช่วยจัดระเบียบการประชุม บันทึกสิ่งที่พูดคุยกันในแต่ละการประชุม และเผยแพร่บันทึกเหล่านั้นผ่านทาง Facebook ให้กับสมาชิกคนอื่นๆ ในกลุ่ม

รายงานฉบับสุดท้าย:

• ปรับปรุงข้อมูลทางเศรษฐศาสตร์ ข้อสรุป และเอกสารอ้างอิง เขียนโดย ขั้นตอนต่อไป
• จัดทำรายงานฉบับสุดท้ายให้เสร็จสมบูรณ์

รายงานข้อเสนอ:

ในโครงการนี้ ฉันได้ช่วยค้นคว้าข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์และแล็ปท็อป XO นอกจากนี้ ฉันยังได้มีส่วนร่วมในการวิเคราะห์ศักยภาพ ศึกษาด้านเศรษฐศาสตร์ และช่วยจัดทำวิเคราะห์ต้นทุนการสร้างต้นแบบสำหรับการออกแบบส่วนใหญ่ สำหรับการนำเสนอข้อเสนอ ฉันได้กล่าวถึงด้านเศรษฐศาสตร์ทั้งในระยะสั้นและระยะยาว รวมถึงเกณฑ์การออกแบบของโครงการ ส่วนรายงานข้อเสนอนั้น ฉันได้เขียนบทนำ การกำหนดปัญหา และบทสรุป

รายงานฉบับสุดท้าย:

• เขียนการออกแบบและการนำไปใช้

รายงานข้อเสนอ:

ฉันได้เขียนบทวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจ คำอธิบายสำหรับแบบร่างที่ 3 และคำอธิบายสำหรับแบบร่างขั้นสุดท้ายของเราแล้ว

รายงานฉบับสุดท้าย:

• บทสรุปผู้บริหารฉบับปรับปรุง, บทนำ

รายงานข้อเสนอ:

ฉันเป็นผู้สร้างแบบจำลองขอบทึบทั้งหมดที่ปรากฏในรายงานนี้ รวมถึงแบบจำลองอื่นๆ ที่ไม่ได้นำมาใช้ นอกจากนี้ฉันยังเขียนคำอธิบายสำหรับการออกแบบที่ 2 ด้วย

รายงานฉบับสุดท้าย:

• เขียนบทวิเคราะห์และการทดสอบเชิงทดลอง