ArPi Lab: A Low-cost Remote Laboratory for Control Education

Kalúz, Martin; Čirka, Ľuboš; Valo, Richard; Fikar, Miroslav

doi:10.3182/20140824-6-za-1003.00963

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“…Due to the limited computing power of early models of the Raspberry Pi, several researchers also began creating Raspberry Pi clusters [7,23,40]. Researchers also use Raspberry Pi clusters to create inexpensive test-beds for various applications, including IDS [26], controls education [21], and software-defined networking [24].…”

Section: Background and Related Workmentioning

confidence: 99%

Teaching Web-Attacks on a Raspberry Pi Cyber Range

Stickney

Hawthorne

et al. 2020

Proceedings of the 21st Annual Conference on Information Technology Education

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Cyber ranges are an important tool for teaching cyber security techniques. However, setting up a cyber range for classroom use can be costly. Prior work on lowering the cost of cyber ranges focuses on open source solutions and virtual machines. Yet, these solutions do not reduce the cost of physical components-namely, the underlying hardware used to build the range. In this paper, we describe a prototype cyber range built out of Raspberry Pis, a type of inexpensive single board computer. To illustrate the functionality of the range, we use Docker and Docker Swarm to deploy a vulnerable web server across four Raspberry Pi nodes and assess it in an undergraduate classroom. Our cyber range costs under $250.00 to build and consumes less than 25 Watts of power. We open-source our materials and provide pre-built Docker images on Docker Hub to enable others to use our work. Our results suggest that cyber ranges built using Raspberry Pi clusters can lower cost and enhance cyber security education. CCS CONCEPTS • Applied computing → Education; • Security and privacy → Vulnerability management; • Computer systems organization → Embedded and cyber-physical systems.

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Section: Background and Related Workmentioning

confidence: 99%

Teaching Web-Attacks on a Raspberry Pi Cyber Range

Stickney

Hawthorne

et al. 2020

Proceedings of the 21st Annual Conference on Information Technology Education

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“…It is designed for practical experimentation in automation and process control related education and provides various experiments in thermal plants, magnetic levitation, and hydraulic systems. 10…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

SEITI RMLab: A costless and effective remote measurement laboratory in electrical engineering

Zine

Errouha

Zamzoum

et al. 2018

International Journal of Electrical Engineering & Education

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e-Learning emerged as a way for enhancing the quality of education and providing accessible distance learning to allow learners to study beyond regular class time, transcending the mandatory presence of teachers and the availability of classrooms by providing the necessary resources and services. One of the main issues of e-learning, especially in engineering education, is the lack of online educational laboratories. Practical work remains a considerable burden as engineering educational programs focus on handling real equipment. These last are only accessible within a restrictive schedule and might be unaffordable for low budget institutions. The need is clear for interactive platforms that enhance the motivation and controls the regulation of workload for each student. In this paper, an overview about online laboratories is given and a simple approach of remote lab is suggested. The proposal of our research team (Team SEITI) can be used for carrying-out experiments that require neither assembly nor physical changes until the results are obtained unless a technician, that must be present in the laboratory, acts on equipment. The idea is to set up a real-time measurement retrieval laboratory that requires the involvement of a technician to act on instruments and will grant access to a large scale of students.

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“…Por ejemplo, en Colombia se han desarrollado propuestas como el desarrollo de un Control Adaptativo para optimizar una intersección semafórica en un sistema embebido [3], en donde se embebió el controlador adaptativo en la Raspberry Pi modelo B+ y se llevaron a cabo simulaciones de cómo se comporta el algoritmo en los sistemas de regulación vial, en [17] se utilizó la Raspberry Pi como sistema embebido de acuerdo a su capacidad de comunicación y de control, con la finalidad de implementar un sistema de distribución residencial, el cual permite controlar el flujo de energía entre diferentes fuentes de energía y las cargas de una vivienda. A nivel internacional también existen propuestas como la desarrollada por A. Gosh [4] en India, en la cual se evalúa la capacidad de desarrollar e implementar sistemas de control de bajo costo en la Raspberry Pi; básicamente es un laboratorio educativo en el área de control, [5] en Eslovaquia desarrollaron un laboratorio de bajo costo, cuyos experimentos se enfocaron en controlar remotamente tres procesos diferentes, a través de un servidor implementado en la Raspberry Pi; en el proyecto RapiBaBot [6] desarrollado en los Estados Unidos, se controla la estabilidad para un sistema de péndulo invertido mediante la Raspberry Pi y su puerto GPIO, que junto con un acelerómetro digital, se logra controlar la estabilidad de una estructura mecánica bajo el principio del péndulo invertido; y finalmente en Ecuador se desarrolló un proyecto [7] en el cual modelan una planta y se utiliza Octave junto con Python y C++ para evaluar el rendimiento del software en el control de velocidad para un motor DC aplicando estrategias de control analógico clásico.…”

Section: Introductionunclassified

Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico

Moreno-García¹,

Delgado²,

Castro³

et al. 2018

revuin

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Este artículo puede compartirse bajo la licencia CC BY-ND 4.0 y se referencia usando el siguiente formato: J. Fuentes, S. Castro, B. Medina, F. Moreno, S. Sepúlveda, "Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico," Rev. UIS Ing., vol. 17, no. 1, pp. 81-92, 2018. Doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v17n1-2018008 Vol. 17, no. 1, pp. 81-92, enero-junio 2018 Revista UIS Ingenierías RESUMENEste proyecto de investigación muestra la implementación de controladores digitales clásicos dentro de un sistema embebido para controlar la temperatura de un sistema térmico. El sistema embebido seleccionado fue el computador de placa reducida Raspberry Pi 2 B+ junto con una tarjeta Arduino UNO. En la etapa de medición se desarrolló el hardware para transmitir los datos de la temperatura desde la termorresistencia PT-100 hacia la Raspberry Pi. Para la etapa de implementación computacional se desarrolló un algoritmo para los diferentes controladores y con base en este, se programaron los controladores en Python 2.7. Para el actuador se diseñó una etapa de potencia que convierte el voltaje ac en un voltaje dc, a partir de una señal PWM. Este voltaje dc se utiliza para alimentar una resistencia térmica que es la que se encarga de ejecutar la acción de control del sistema. Con la implementación de los tipos de controladores se realizó un análisis comparativo destacando las características más relevantes del sistema para cada tipo de controlador y permitiendo evaluar también el rendimiento de la Raspberry Pi. Con base en los resultados obtenidos en la ejecución del proyecto, se concluye la viabilidad para controlar sistemas térmicos bajo diferentes tipos de controladores embebidos en la Raspberry Pi y con la posibilidad de desarrollar estrategias de control inteligente para futuros proyectos, a través de herramientas de software y hardware libre.PALABRAS CLAVE: Arduino UNO; controlador PID; raspberry Pi; sistema térmico. ABSTRACTThis research project shows the implementation of classic digital controllers in an embedded system to control the temperature of a thermal system. The embedded system selected was in the computer board Raspberry Pi 2 B+ together with an ONE Arduino board. In the measurement stage the hardware was developed for to transmit the temperature data from the PT-100 thermometer resistance towards the Raspberry PI. For the implementation of the computational stage was developed an algorithm for the different controllers and based on this the controllers were programmed in Python 2.7. For the actuator a power stage was designed that converts the

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ArPi Lab: A Low-cost Remote Laboratory for Control Education

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Teaching Web-Attacks on a Raspberry Pi Cyber Range

Teaching Web-Attacks on a Raspberry Pi Cyber Range

SEITI RMLab: A costless and effective remote measurement laboratory in electrical engineering

Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico

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