Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Alex Rider Contest Võitja: Kuulmismeeskonna vidina ehitamine - see toimib!

Kris Magri, inseneriteadlane

Tänan veelkord kõiki, kes sisenesid Alex Rider Dream Gadget Contest! Nagu lubas, on meie meeskond Make: Labsil ehitanud võitnud vidina: super-stealth Listening Cup, mille on välja töötanud Grand Prize'i võitja Nic. Vaata järgi!

Rohkete väga loominguliste kirjete hulgas peeti kuulamismeistrivõistlust üldiseks võitjaks, sest see on salakaval ja kõrgtehnoloogiline, kuid siiski ehitatav. Sellega kaasnesid üksikasjalikud käsitsi koostatud plaanid, mis isegi näitavad, milliseid elektroonilisi osi oleks vaja. Algne idee oli joogipudel, mille all oli vale põhja ja elektroonika peidetud - mikrofon, võimendi ja kõlar - nii, et inimene võiks panna tassi kõrva ja kuulata vahemaadevahelisi vestlusi või kuulata seinu.

Tulemused Kasutades igaühele kättesaadavat elektroonikat, leidsime, et kuulamismeeskond saab kergesti kõrvale jäävaid helisid kätte saada ja neid valjemaks teha, kuigi see ei suutnud kuulda, isegi kui need olid paberile õhukesed. Loomulikult näeme, et Alex Rideri tööandja MI6 võib endale lubada mõningaid fantastilisi miniatuurseid ahelaid, nagu need, mis on kallid kuuldeaparaadid, mis suurendaks tohutult kuulamismeeskonna jõudlust.

Üldiselt oli kuulamismeeskond rõõm kujundada ja ehitada. See pani meid Alex Rideri vidina tegija Smithersi kingadesse (kuigi me oleme oma labori kadedus).

Kuulmismeeskonna loomine Pärast kõigi kandideerimist kolmel kriteeriumil (idee loovus, jahe tegur ja tehniline realism), tulemuste tabelisse andmisel ja lõpliku võitjana kuulamise karika valimisel olid meie mured alguses. Kuidas ehitada?

Ajakirjas MAKE oleme avaldanud üsna vähe võimendusahelaid ja ehitanud mitu muud, mis ei olnud avaldatud, nii et meil oli proovida proovida üsna häid ahelaid. Läksime läbi ajakirjade ja tuvastasime 3 võimalikku ahelat, mis võiksid töötada. Esimesel päeval jõudsime inseneritöötaja Eric Chu'le ja me jõudsime kiiresti üles ehitama, et testida, milline oleks võimendi koos oma mikrofoniga tassi sees. Me varastasime võimendimooduli olemasoleval projektil, mis istus meie riiulil: "Covert Wireless Listening" seade, mis on varjatud raamatuna MAKE Volume 16, "Spy Tech" küsimusest. Lõigasime tavalise punase plastikust Dixie tassiga ava ja lükkasime mikrofoni sisse. Sellest sai meie testerite üksus järgmisteks päevadeks…

Test Circuit 1 Pärast varastatud elektroonika klammerdamist ja patareide kleepimist Dixie tassiga musta lindiga, joodisime mikrofoni kahele pikale juhtmele, et saaksime proovida erinevaid mikrofoni konfiguratsioone. Seal oli nii palju rippuvaid juhtmeid, et üks inimene pidi tassi hoidma, suunama ja viigistama lülititega, teine ​​aga koos kõrvaklappidega. See oli nagu kokku sidumine. Avastasime, et mikrofoni oli väga lihtne suunata valesti ja saada tagasisidet! Me õppisime kiiresti kõrvaklappe meie kõrvadesse mitte panema.

MAKE kontorites toimus palju kogunemisi, kogu töötajatega kogu päeva jooksul. Eric ja mina püüdsime koos kõrvaklappide juhtmega kokku oma koosolekutel. See oli täielik ebaõnnestumine. Me ei saanud midagi kuulda. Üritasime tassi konverentsiruumi klaasukse vastu. Inimesed vaatasin, siis vaatasid ära, "Oo, need on need hullad internijad, kes on oma paaritu kontraktsioonid jälle." Ma arvan, et nad kõik on päris harjunud nägema neid asju.

Mõne aja pärast liitus meiega inseneriteadlane Tyler Moskowite ja me saime rohkem teaduslikke. Ta sai meie heliallikaks. Me sõitsime erinevatesse ruumidesse ja sulgesime temaga, rääkides iseendaga. Siis lõime ja muutsime mikrofoni ümber ning haiget meie kõrvaklapid rohkem, kuid midagi ei töötanud.

Keegi oli hea mõte, et võib-olla me vajasime lehtri kuju, et suunata heli mikrofoni. Eric tegi paberikoonuse ja paigaldas otsakule mikrofoni ja püüdis kohtumistel. See ei töötanud ka. Kuidas oleks tassi sees paraboolne roog? Ma läksin koju, unistades, kuidas juhtmeid, tükeldatud papist või hallituse plastist painutada paraboolseks kujuks. Järgmised paar päeva veetsid sarnaseid teste. Lõpuks peatasime võimendi töö kõikide asjade tõttu, mida oleme selleks ajaks proovinud jootmiseks.

Tagasiside? Kõrvaklappide pesa Meil ​​oli kogu aja jooksul suur tagasisidet; Tegelikult olin ma selle probleemi esmakordselt tõstatanud, kui me vaatlesime Nic's töötlemata ahelat, mis pani mikrofoni ja kõlari tagasi. Tol ajal arvasin, et tagasiside oli elektriline nähtus, nii et ma arvasin, et sama ruumi jagamine trükkplaadil põhjustaks probleeme. Eric arvas, et tagasiside on tõesti füüsiline nähtus: kõlarist väljuvad helilained saavad mikrofoni kätte. Kõik sõltub sellest, kus mikrofon osutab. Eric sai päris hea, kui ta teadis, kus tagasiside tekib, ja olles väga ettevaatlik, et tass ei suunaks valesti. Kuid me otsustasime mikrofoni ja kõlari eraldada veelgi; me ehitaksime tassi varjatud kõrvaklappide pesa. See oleks ikkagi parem varjatud kuulamine!

Rohkem uuringuid Sel hetkel istusime Eric ja mina ja tegime mõned Interneti-uuringud. Ma tulin kohale "haavlipüss", nimega nende pika haavli barreli kuju kohta. Me tegime kiiresti omaenda, pikendades mikrofoni juhtmeid ja asetades selle ½-tollisele PVC-torule umbes 1½ jalga pikk. Me ei saanud mingeid parandusi kuulda.

Lõpuks ma istusin ja õppisin paraboolsete toitude valmistamisest. Läksin läbi arvutused ja sain teada, et helilainete füüsilise lainepikkuse tõttu peab tassi läbimõõt olema vähemalt 1 jala läbimõõt, et keskenduda heli mikrofonile. Miniatuurne, mis sobiks tassi sisse, oli füüsika seaduste vastu. Ma tundsin praegu väga teaduslikku ja inseneritööd. Veelgi enam, me õppisime oma kolledži füüsika klassis heli, ja just sel nädalal olin õppinud, et heli on pikisuunaline surve laine. Inimese kõrv võib tuvastada neid pisikesi rõhu muutusi hämmastava vahemiku juures, kuni niisama väikese nihkeni nagu aatomite vaheline kaugus. Mulle tundus, kui vähe me laboris tõesti akustikast teadsime.

Test Circuit 2 Aga järgmisel päeval jõudsid Eric ja mina sama järelduseni. Mõistsime, et see, mida me vajame, ei olnud suur hulk võimendust. Selle asemel, mida me vajasime, oli võime võtta väga nõrgad helid ja võimendada neid vähe, piisavalt, et juhtida kõrvaklappide kõlarit.

Eric leidis ringi, mis tegi seda online-arhiivis redcircuits.com. Ta tellis kõik osad ja me kõik ehitasime lauale lauad. Kaks ahelat - ei töötanud. Ma kontrollisin tema üle ja leidsin mitmeid vigu. Miin ei töötanud kas nii, et ma saatsin ringkirja autorile ja sain Flavio Dellepiane'lt tagasi vastuse. Järgmisel päeval, kui ma Ericisse tulin, sai oma ringi tööle (ma ei saanud kunagi minu tööd tegema!). See tundus väga paljutõotav - nii paljutõotav, me isegi ei proovinud Dixie tassi. Me läksime tõelise asja juurde.

Projekti eest vastutav toimetaja Keith Hammond otsustas paigutada meie võimendusahela kokkuvolditava reisikoti sisse, et muuta see veelgi spioon-vidinaks. Eric tellis selle suurepärase roostevabast terasest kokkuklapitava tassi, nii et minu ülesanne oli proovida vooluahela paigaldamist väikese ümmarguse PCB-ga umbes 1 ¾ läbimõõduga. Me kasutasime kõiki läbivaid osi ja kaks 1uF kondensaatorit olid suured - mõlemad olid 1 ″ pikad! See lihtsalt ei tee. Ma piserdasin Digi-Key'i kataloogi väiksemateks mütsideks ja leidsin mõningaid tantalikapsleid, mida ma arvasin, et need töötavad. Enne kui nad saabusid, leidsime aga õnne löögil labori hooletusse jäetud kastis mõned elektrolüütilised 1 uF korgid. Me viskasime need Erici lauaplaadile. Nad tundusid töötavat ja olid tunduvalt väiksemad, nii et ma läksin ehitamisega edasi.

Eureka! Kõikide osade paigutamine väikestesse ruumidesse, kuid siiski võimeline järgima vooluahelat, oli rõõm. Ma tõesti sattusin selle Zeni, õhtul õhtul laboris, ja muljetavaldav osa käsitööst. Mul oli kogu vooluahel peas ja teadsin, kus iga alumine külg (vastandina komponendi küljele) tuli lisada. Ma arvasin, et valmis ring oli üsna kena ja see toimis - alati boonus.

Järgmine päev oli meie tähtaeg, et kontuur tassil oleks ja töötaks. Eric puuris augu pesa tassi ja paigaldasime selle. See, kuidas ta seda tegi, oli tõesti libe, kenasti varjatud ja võimaldas veel tassil kokkuvarisemist. Me pöörasime selle sisse ja see töötas. Me jooksime büroo ümber töötava kuulamismeeskonnaga, proovides seda. Ma olin väga rahul, et olen täitnud oma tähtaja, 45 minutit või nii, et enne bussi tulekut säästa!

D'oh! Aga siis, probleem. Kui me seda Keithile näitasime, märkis ta, et me ei suutnud seda ringi varjata. Projekti pidi olema vale põhja, nii et sa ei suutnud näha tassi sees olevat vooluahelat. ARGH. Ma lõikasin metallist kiiresti vale põhja ja kleepisin seda vooluahelasse. Ma teadsin, et ma ei tule järgmisel päeval, nii et ma tõesti tahtsin oma tähtaega teha ja teha sel ööl. Aga valepõhi jäi liiga kõrgele, sest meie kondensaatorid olid liiga kõrged.

Ma püüdsin kondensaatorit kiirustada ja desoldereerida. Nad on silindrikujulised, nii et ma püüdsin neid paigutada, selle asemel et neid püsti tõusta. Ma leidsin isegi kondensaatori, mis oli veidi lühem ja asendas selle ning see sobib üsna kenasti. Siis asendasin ma kõike ja püüdsin valepõhja sobitada. Mul oli jäänud umbes 10 minutit. Vale põhja oli veidi liiga suur. Ma lihvitud ja lihvitud ja hoida kontrolli. Ma arvasin, et see toimiks, ja bussiaeg oli ähvardav, nii et ma võtsin õnnemängu ja „kasutasin suuremat haamrit.” See on minu nimi jõu jõuliseks kasutamiseks. See sobib, kuid see katkestas selle väga kena kinnitusava, mille Eric oli puurinud. Kahju. Ma ühendasin selle niikuinii ja kuulasin. Thrum-thrum-thrum-thrum. Ringlus tegi uudishimuliku müra. See oli katki. Minu õnnemäng oli ebaõnnestunud. Eric ei olnud minuga rahul ja hakkas laorest tulistama oma suust. Ma jooksin bussist ära.

Võit viimati Järgmisel päeval Eric muretses ringi ja avastas, et minu kiirustades olin ma jäänud 47uF-i korgile, mitte 470-tollise korki. See selgitas seda probleemi. Me unustasime ka, kuidas sobitada meie vooluallikas, AA patarei, tassi sees! Me otsustasime kasutada meie toiteallikana 3V nupp-raku liitiumakut. Leidsime, et vooluahel suudab lühikese aja jooksul ületada 1,5 V ja oli märgatavalt valjem, kuid me ei jätnud seda 3 V juures komponentide praadimise ohtu. Me kasutasime Omi seadust ja arvutasime vajaliku takisti väärtuse (mis osutus umbes 260 oomi), et pinge langeks nõutud 1,5 V-ni.

Eric otsustas ehitada teise ringi, kuna esimene ei sobinud valepõhja plaadiga. Tantal 1uF kondensaatorid saabusid ja testis neid oma lauaplaadil. Nad töötasid suurepäraselt, nii et ta pani kõik komponendid uude protoboardi, pidades silmas, et see oleks võimalikult õhuke. Me otsustasime kasutada jootmise asemel komponentide asemel vanu tehnikat, mida nimetatakse traatide pakkimiseks, kuna vigu oli lihtsam tühistada. Plaadist lõigati välja, et see sobiks helipistiku ümber ja pesa lõngad kinnitati veidi liimiga, et kruvitud rõngas paigal hoida. Pärast teist veaotsingu vooru oli kuulamismeeskond lõpuks valmis ja valmis spiooniks!

Osa

Jätnud Kommentaari