Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

ผู้ชนะการประกวดอเล็กซ์ไรเดอร์: สร้างแกดเจ็ตการฟัง - มันใช้งานได้!

โดย Kris Magri ฝึกงานด้านวิศวกรรม

ขอขอบคุณอีกครั้งสำหรับทุกคนที่เข้าร่วมการประกวด Gadget ของ Alex Rider Dream! ตามที่สัญญาไว้ทีมงานของเราที่ Make: Labs ได้สร้างอุปกรณ์ที่ได้รับรางวัลนั่นคือถ้วยรางวัลซุปเปอร์ฟังลักลอบที่ออกแบบโดย Nic ผู้ชนะรางวัลใหญ่ ลองดูสิ!

ท่ามกลางผลงานที่ยอดเยี่ยมที่สร้างสรรค์อย่างมากถ้วยฟังถือว่าเป็นผู้ชนะโดยรวมเพราะมันเป็นความลับและไฮเทค แต่ก็ยังสร้างได้ มันมาพร้อมกับแผนรายละเอียดที่วาดด้วยมือแม้จะแสดงว่าจำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ประเภทใด แนวคิดดั้งเดิมคือถ้วยดื่มที่มีก้นปลอมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซ่อนอยู่ด้านล่าง - ไมโครโฟนเครื่องขยายเสียงและลำโพง - เพื่อให้บุคคลสามารถนำถ้วยไปที่หูและดักฟังการสนทนาจากระยะไกลหรือฟังผ่านผนัง

ผลการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้กับทุกคนเราพบว่าการฟังถ้วยสามารถรับเสียงใกล้เคียงได้ง่าย ๆ และทำให้เสียงดังขึ้นแม้ว่าจะไม่สามารถฟังเสียงได้แม้จะเป็นผนัง แน่นอนว่าเราคิดว่านายจ้าง MI6 ของอเล็กซ์ไรเดอร์สามารถซื้อวงจรขนาดจิ๋วที่ยอดเยี่ยมได้เช่นเดียวกับเครื่องช่วยฟังที่มีราคาแพงซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการฟังถ้วยได้อย่างมาก

โดยรวมแล้ว The Listening Cup ยินดีที่จะออกแบบและสร้าง มันทำให้เราอยู่ในรองเท้าของ Smithers ผู้ผลิตอุปกรณ์สำหรับ Alex Rider (แม้ว่าเราจะอิจฉาห้องแล็บของเขา)

การสร้าง Listening Cup หลังจากตัดสินผลงานทั้งหมดในสามเกณฑ์ (ความคิดสร้างสรรค์ความคิดยอดเยี่ยมและความสมจริงทางเทคนิค) การจัดระเบียบผลลัพธ์และเลือก Listening Cup เป็นผู้ชนะสูงสุดปัญหาของเราเพิ่งเริ่มต้น ตอนนี้วิธีการสร้างหรือไม่

เราได้เผยแพร่วงจรเครื่องขยายเสียงในนิตยสาร MAKE และสร้างอีกหลายวงจรที่ไม่ได้เผยแพร่ดังนั้นเราจึงมีวงจรที่ดีพอสมควร เราผ่านนิตยสารและระบุ 3 วงจรที่เป็นไปได้ที่อาจใช้งานได้ ในวันแรก Eric Chu วิศวกรรมศาสตร์และฉันไปถึงเพื่อสร้างแบบรวดเร็วเพื่อทดสอบว่ามันจะเป็นอย่างไรที่จะมีแอมป์พร้อมไมโครโฟนในถ้วย เราขโมยโมดูลเครื่องขยายเสียงจากโครงการที่มีอยู่นั่งอยู่บนชั้นวางของเรา: อุปกรณ์“ ฟังไร้สายแอบแฝง” ปลอมตัวเป็นหนังสือเล่มหนึ่งจาก MAKE เล่มที่ 16 ปัญหา“ Spy Tech” เราตัดหลุมในถ้วยพลาสติกสีแดงสามัญและผลักไมค์เข้ามานี่เป็นหน่วยทดสอบของเราในอีกไม่กี่วันข้างหน้า ...

ทดสอบวงจร 1 หลังจากอัดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกขโมยและอัดเทปแบตเตอรี่ลงในถ้วย Dixie ด้วยเทปสีดำเราทำการบัดกรีไมโครโฟนลงบนสายยาว 2 เส้นเพื่อให้เราลองใช้การกำหนดค่าไมโครโฟนที่แตกต่างกัน มีสายห้อยต่องแต่งมากมายที่คนคนหนึ่งต้องถือถ้วยเล็งมันและเล่นซอกับสวิทช์ในขณะที่อีกสายหนึ่งจะติดหูฟังพร้อมกับหูฟัง มันเหมือนถูกผูกเข้าด้วยกัน เราค้นพบว่ามันผิดง่ายมากที่จะชี้ไมค์ไปในทางที่ผิด เราเรียนรู้อย่างรวดเร็วว่าจะไม่ใส่หูฟังไว้ในหูของเรา

มีการชุมนุมกันอย่างมากมายเกิดขึ้นที่สำนักงานของ MAKE โดยมีพนักงานทั้งหมดในการประชุมใหญ่ตลอดทั้งวัน Eric และฉันพยายามที่จะแอบฟังการประชุมของพวกเขาด้วยสายหูฟัง มันเป็นความล้มเหลวทั้งหมด เราไม่ได้ยินอะไรเลย เราลองวางถ้วยกับประตูกระจกไปที่ห้องประชุม ผู้คนที่อยู่ในจ้องมองแล้วมองออกไปพร้อมกับ“ โอ้มันเป็นพวกฝึกหัดที่บ้ากับการคุมกำเนิดแปลก ๆ อีกครั้ง” ฉันคิดว่าพวกเขาทุกคนเคยชินกับการเห็นสิ่งต่าง ๆ เหล่านี้

หลังจากนั้นไม่นานนักฝึกงานด้านวิศวกรรม Tyler Moskowite ได้เข้าร่วมกับเราและเราก็มีความเป็นวิทยาศาสตร์มากขึ้น เขากลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงของเรา เราเดินทางไปที่ห้องต่าง ๆ และผนึกเขาไว้ข้างในคุยกับเขา จากนั้นเราก็เล่นซอและตั้งค่าไมค์ใหม่อีกครั้งและทำร้ายแก้วหูของเรามากกว่าเดิม แต่ไม่มีอะไรทำงาน

บางคนมีความคิดที่ดีว่าบางทีเราอาจต้องการรูปทรงกรวยเพื่อนำเสียงเข้าสู่ไมโครโฟน เอริคทำกรวยกระดาษและติดไมโครโฟนภายในปลายและสอดแนมในการประชุม นั่นไม่ได้ผลเช่นกัน แล้วจานพาราโบลาในถ้วยล่ะ ฉันกลับบ้านด้วยความฝันถึงวิธีที่จะงอสายตัดกระดาษแข็งหรือทำแม่พิมพ์พลาสติกให้เป็นรูปโค้ง ไม่กี่วันถัดไปถูกใช้ในการทดสอบที่คล้ายกัน ในที่สุดแอมป์ของเราก็หยุดทำงานเนื่องจากทุกสิ่งที่เราได้ลองไปบัดกรีในจุดนั้น

ข้อเสนอแนะ? แจ็คหูฟังเรามีข้อกังวลอย่างมากเกี่ยวกับข้อเสนอแนะตลอดเวลา ในความเป็นจริงฉันได้เพิ่มความกังวลในครั้งแรกที่เราดูวงจรหยาบของ Nic ซึ่งวางไมโครโฟนและลำโพงกลับไปด้านหลัง ในเวลานั้นฉันคิดว่าคำติชมเป็นปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าดังนั้นฉันคิดว่าการแบ่งปันพื้นที่เดียวกันบนแผงวงจรจะทำให้เกิดปัญหา เอริคคิดว่าคำติชมเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพจริง ๆ : คลื่นเสียงที่เปล่งออกมาจากลำโพงรับโดยไมโครโฟน ทุกอย่างขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ไมโครโฟนชี้ เอริครู้ดีว่าการตอบรับเกิดขึ้นที่ใดและระวังตัวอย่าชี้ถ้วยผิด แต่เราตัดสินใจแยกไมโครโฟนและลำโพงออกไปอีก เราจะสร้างช่องเสียบหูฟังที่ซ่อนอยู่ในถ้วย นั่นจะเป็นการดีสำหรับการฟังที่ซ่อนอยู่!

การวิจัยเพิ่มเติม ณ จุดนี้ Eric และฉันทั้งคู่นั่งลงและทำการค้นคว้าทางอินเทอร์เน็ต ฉันเจอ "ปืนลูกซองไมโครโฟน" ตั้งชื่อตามรูปร่างปืนลูกซองยาว เราสร้างของเราเองอย่างรวดเร็วโดยเพิ่มความยาวของสายไมโครโฟนและวางลงในท่อพีวีซีขนาด½นิ้วประมาณ 1 ฟุต เราไม่ได้ยินการปรับปรุงใด ๆ

ในที่สุดฉันก็นั่งลงและเรียนรู้เกี่ยวกับการทำอาหารจานพาราโบลา ฉันผ่านการคำนวณและพบว่าเนื่องจากความยาวคลื่นทางกายภาพของคลื่นเสียงจานจะต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 1 ฟุตเพื่อโฟกัสเสียงที่ไมโครโฟน สิ่งเล็ก ๆ ที่พอดีภายในถ้วยนั้นผิดกฎของฟิสิกส์ ฉันรู้สึกว่าค่อนข้างวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมในขณะนี้ นอกจากนี้เรายังได้เรียนเสียงในวิชาฟิสิกส์ระดับวิทยาลัยของฉันและในสัปดาห์นั้นฉันได้เรียนรู้ว่าเสียงนั้นเป็นคลื่นแรงดันตามยาว หูของมนุษย์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ เหล่านี้ในความดันในช่วงที่น่าทึ่งลงไปสู่การกระจัดที่มีขนาดเล็กเท่ากับระยะห่างระหว่างอะตอม มันทำให้ฉันรู้ว่าเราในห้องแล็บมีความรู้เรื่องอะคูสติกเพียงเล็กน้อย

ทดสอบวงจร 2 แต่ในวันถัดไป Eric กับฉันมาถึงข้อสรุปเดียวกัน เราตระหนักว่าสิ่งที่เราต้องการไม่ใช่เครื่องขยายเสียงขนาดใหญ่ สิ่งที่เราต้องการคือความสามารถในการรับเสียงที่เบามากและขยายพวกเขาเพียงเล็กน้อยพอที่จะขับลำโพงหูฟัง

Eric พบวงจรที่ทำสิ่งนี้ในที่เก็บถาวรออนไลน์ redcircuits.com เขาสั่งให้ชิ้นส่วนทั้งหมดและเราแต่ละคนสร้างวงจรบนเขียงหั่นขนม สองวงจร - ไม่ทำงาน ฉันตรวจสอบเขามากกว่าและพบข้อผิดพลาดหลายประการ ฉันก็ไม่ได้ทำงานเหมือนกันดังนั้นฉันจึงส่งอีเมลถึงผู้เขียนวงจรและได้รับคำตอบที่น่ารักจาก Flavio Dellepiane วันรุ่งขึ้นเมื่อฉันมาที่ Eric ทำให้วงจรของเขาทำงาน (ฉันไม่เคยไปทำงานเลย!) ดูเหมือนว่าจะมีความหวังดี - ดังนั้นเราไม่ได้ลองถ้วย Dixie เราไปถูกแล้วสำหรับของจริง

Keith Hammond บรรณาธิการของโครงการตัดสินใจวางวงจรเครื่องขยายเสียงของเราไว้ในถ้วยเดินทางที่พับได้เพื่อให้สอดแนมอุปกรณ์สอดแนมยิ่งขึ้น Eric สั่งให้ถ้วยสเตนเลสสตีลพับได้นี้ดีดังนั้นงานของฉันคือพยายามใส่วงจรลงบน PCB กลมขนาดเล็กประมาณ 1 ¾” เส้นผ่านศูนย์กลาง เราใช้ทุกส่วนผ่านรูและตัวเก็บประจุ 1uF สองตัวนั้นใหญ่มากแต่ละอันยาว 1!! สิ่งนี้จะไม่ทำ ฉันค้นหาแคตตาล็อก Digi-Key สำหรับแคปตัวเล็กและพบแคปแทนทาลัมบางตัวที่ฉันคิดว่าอาจใช้ได้ อย่างไรก็ตามก่อนที่พวกเขาจะมาถึงเราพบว่ามีแคปขนาด 1uF ด้วยไฟฟ้าในกล่องที่ถูกละเลยในห้องแล็บ เราโยนมันเข้าไปในวงจรการทำขนมปังของ Eric ดูเหมือนว่าพวกเขาจะทำงานและมีขนาดเล็กลงอย่างมากดังนั้นฉันจึงไปข้างหน้ากับงานสร้าง

ยูเรก้า! การจัดเรียงชิ้นส่วนทั้งหมดให้เป็นพื้นที่ขนาดเล็กในขณะที่ยังสามารถติดตามการไหลของวงจรได้เป็นสิ่งที่น่ายินดี ฉันเข้าสู่เซนของมันจริงๆในตอนเย็นของห้องแล็บด้วยตัวเองและมีองค์ประกอบที่สนุกสนานของงานฝีมือในงาน ฉันมีวงจรทั้งหมดในหัวของฉันและรู้ว่าแต่ละสายนำที่ด้านล่าง (ตรงข้ามกับด้านองค์ประกอบ) จะต้องมีการแนบ ฉันคิดว่าวงจรที่เสร็จแล้วค่อนข้างดีและใช้งานได้ - เป็นโบนัสเสมอ

วันถัดไปเป็นวันครบกำหนดของเราที่จะมีวงจรในถ้วยและทำงาน เอริคเจาะรูลงในถ้วยสำหรับแจ็คเสียงและเราติดตั้งวงจร วิธีที่เขาทำมันลื่นจริงๆปลอมตัวเป็นอย่างดีและยังอนุญาตให้ถ้วยพัง เราเปิดใช้งานและใช้งานได้ เราวิ่งไปทั่วออฟฟิศพร้อมกับ Listening Cup ที่ใช้งานได้ลองดู ฉันยินดีที่ได้พบกับเส้นตายของเราโดยใช้เวลา 45 นาทีก่อนจะขึ้นรถบัส!

D'โอ้! แต่แล้วปัญหา เมื่อเราแสดงให้คี ธ เขาชี้ให้เห็นว่าเราไม่ได้ปลอมตัววงจร โครงการน่าจะมีจุดผิดพลาดอยู่ด้านล่างดังนั้นคุณจึงไม่เห็นวงจรภายในถ้วย โอ๊ะ ฉันรีบตัดส่วนที่เป็นเท็จออกจากโลหะอย่างรวดเร็วและแปะไว้ที่วงจร ฉันรู้ว่าฉันไม่ได้มาในวันถัดไปดังนั้นฉันจึงต้องการกำหนดเส้นตายของเราและเสร็จสิ้นในคืนนั้น แต่ด้านล่างผิดติดขึ้นสูงเกินไปเพราะตัวเก็บประจุของเราสูงเกินไป

ฉันพยายามที่จะเร่งและยกเลิกการจัดการตัวเก็บประจุอีกครั้ง พวกเขาเป็นรูปทรงกระบอกดังนั้นฉันพยายามวางทับแทนที่จะให้พวกมันยืนขึ้น ฉันยังพบตัวเก็บประจุที่สั้นกว่าเล็กน้อยและแทนที่นั้นและมันก็ค่อนข้างพอดี จากนั้นฉันก็แทนที่ทุกอย่างและพยายามทำให้ส่วนล่างปลอมให้พอดี ฉันเหลือเวลาอีกประมาณ 10 นาที ด้านล่างผิดมีขนาดใหญ่เกินไปเล็กน้อย ฉันขัดและขัดและตรวจสอบความพอดี ฉันคิดว่ามันใช้งานได้และเวลารถบัสก็เริ่มปรากฏดังนั้นฉันจึงเสี่ยงโชคและ "ใช้ค้อนที่ใหญ่กว่า" นั่นคือชื่อของฉันสำหรับการใช้กำลังอย่างมีเหตุผล มันเข้ากันได้ดี แต่มันทำให้แจ็คหลุดออกจากรูที่ดีมากที่เอริคเจาะได้ สงสาร ฉันเสียบมันและฟังต่อไป thrum-thrum-thrum-thrum วงจรทำเสียงสั่นตุ๊บ ๆ มันหัก การพนันของฉันล้มเหลว Eric ไม่มีความสุขกับฉันและเริ่มยิงลำแสงเลเซอร์ออกจากปากของเขา ฉันวิ่งไปที่รถบัส

ชัยชนะในที่สุดวันต่อมาเอริคก็แก้ปัญหาวงจรและพบว่าในความรีบเร่งของฉันฉันได้บัดกรีในหมวก 47uF แทนฝา 470uF นั่นอธิบายปัญหานั้น นอกจากนี้เรายังลืมเกี่ยวกับวิธีการพอดีกับแหล่งจ่ายไฟปัจจุบันของเราแบตเตอรี่ AA ภายในถ้วย! เราตัดสินใจใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเซลล์ปุ่มแบบ 3V เป็นแหล่งพลังงานของเรา เราพบว่าวงจรดังกล่าวสามารถจัดการกับ 1.5V ในช่วงเวลาสั้น ๆ และดังขึ้นอย่างเห็นได้ชัด แต่เราไม่ได้ปล่อยไว้ที่ 3V เพื่อเสี่ยงต่อการทอดส่วนประกอบ เราใช้กฎของโอห์มและคำนวณค่าตัวต้านทานที่จำเป็น (ซึ่งกลายเป็นประมาณ 260 โอห์ม) เพื่อลดแรงดันลงไปที่ 1.5V ที่ต้องการ

Eric ตัดสินใจที่จะสร้างวงจรอื่นเนื่องจากวงจรแรกไม่เหมาะกับเพลตล่างเท็จ ตัวเก็บประจุแทนทาลัม 1 ยูเอฟมาถึงแล้วและเขาทดสอบพวกมันบนวงจรที่ทำขนมปังของเขา พวกมันทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบดังนั้นเขาจึงวางองค์ประกอบทั้งหมดบนโปรโตบอร์ดใหม่โดยระลึกไว้เสมอว่ามันจะบางที่สุด เราตัดสินใจใช้เทคนิคแบบเก่าที่เรียกว่าการพันลวดเพื่อเชื่อมต่อส่วนประกอบแทนการบัดกรีเนื่องจากเป็นการง่ายกว่าที่จะยกเลิกข้อผิดพลาดใด ๆ รอยบากถูกตัดออกจากบอร์ดเพื่อให้พอดีกับแจ็คเสียงและเกลียวของแจ็คนั้นถูกยึดด้วยกาวซุปเปอร์พิเศษเพื่อให้วงแหวนสกรูติดอยู่กับที่ หลังจากการแก้ไขปัญหาอีกรอบ Listening Cup ก็เสร็จสมบูรณ์และพร้อมสำหรับการสอดแนม!

หุ้น

แสดงความคิดเห็น