Alex Rider Contest Winner: Lytte Cup gadget build - det virker! - 💡 Fix My Ideas

Alex Rider Contest Winner: Lytte Cup gadget build - det virker!

Alex Rider Contest Winner: Lytte Cup gadget build - det virker!


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Af Kris Magri, ingeniør

Tak igen til alle, der kom ind i Alex Rider Dream Gadget Contest! Som lovet har vores team på Make: Labs bygget den vindende gadget: Super-stealth Listening Cup designet af Grand Prize-vinderen Nic. Tjek det ud!

Midt i en flot store indlæg, der var yderst kreative, blev Listening Cup anset for den samlede vinder, fordi det er stupet og højteknologisk, men stadig byggbart. Det fulgte med detaljerede håndtegnede planer, selv om det viste sig, hvilken type elektroniske dele der ville være behov for. Den oprindelige ide var en drikkekop med en falsk bund og elektronik gemt under - en mikrofon, en forstærker og en højttaler - så en person kunne lægge koppen til deres øre og aflytte samtaler fra en afstand eller lytte gennem vægge.

Resultater Ved hjælp af elektronik til rådighed for alle, fandt vi, at lyssningskoppen let kan hente svage nærliggende lyde og gøre dem højere, selvom det ikke kunne lytte om vægge, medmindre de var papirtynde. Selvfølgelig, vi regner Alex Riders arbejdsgiver MI6 kunne have råd til nogle fantastiske miniaturiserede kredsløb, som dem i dyre høreapparater, der ville øge listenening Cups ydeevne enormt.

Samlet set var lykkekoppen en fornøjelse at designe og bygge. Det satte os virkelig i skoene af Smithers, gadget maker for Alex Rider (selvom vi er misundelig over hans lab).

Opbygning af lyskupen Efter at have bedømt alle indgange på tre kriterier (ideel idé, cool faktor og teknisk realisme), tabulering af resultaterne og valg af Listening Cup som den ultimative vinder, var vores problemer lige begyndt. Nu, hvordan man bygger en?

Vi har udgivet en hel del forstærkerkredse i MAKE magazine, og bygget flere flere, der ikke blev offentliggjort, så vi havde et godt stykke kredsløb for at prøve. Vi gik gennem magasinerne og identificerede 3 potentielle kredsløb, der kunne fungere. På den første dag nåede ingeniørstuderingen Eric Chu og jeg til hurtigopbygningen for at teste, hvordan det ville være at have en forstærker med sin mikrofon inde i en kop. Vi stjal forstærkermodulet fra et eksisterende projekt på vores hylde: "Covert Wireless Listening" -enheden forkælet som en bog fra MAKE Volume 16, "Spy Tech" -problemet. Vi skåret et hul i en almindelig rød plastik Dixie cup og skubbede mikrofonen ind. Dette blev vores testenhed de næste par dage ...

Testkreds 1 Efter at have bragt i den stjålne elektronik og bundet batterier på Dixie-kopen med sort tape, lod vi en mikrofon på 2 lange ledninger, så vi kunne prøve forskellige mikrofonkonfigurationer. Der var så mange dinglende ledninger, at en person måtte holde koppen, sigte på den og fatte med omskifterne, mens den anden ville mærke sammen med øretelefonerne på. Det var som at blive bundet sammen. Vi opdagede, at det var meget nemt at pege mikrofonen på den forkerte måde og få feedback på hovedet! Vi lærte hurtigt ikke at sætte øretelefonerne i ørerne.

Der var meget congregating på MAKE-kontorerne, med hele personalet i store møder hele dagen. Roped sammen af ​​hovedtelefonledningen, Eric og jeg forsøgte at aflytte på deres møder. Det var en total fejl. Vi kunne ikke høre noget. Vi forsøgte at placere koppen mod glasdøren til konferencelokalet. Folk stirrede ind og så væk væk med en slags "Åh, det er de skøre praktikanter med deres ulige contraptions igen." Jeg antager, at de alle er smukt vant til at se disse slags ting.

Efter et stykke tid kom teknikingeniør Tyler Moskowite sammen med os, og vi blev mere videnskabelige. Han blev vores lydkilde. Vi rejste til forskellige lokaler og forseglede ham inde og talte til sig selv. Så vi fiklede og rekonfigurerede mikrofonen og skadede vores trommehinde mere, men intet fungerede.

Nogen havde en god ide om, at vi måske havde brug for en tragtform for at lede lyden ind i mikrofonen. Eric lavede en papkegle og monterede mikrofonen inde i spidsen og snooped på møder. Det fungerede heller ikke. Hvad med en parabolisk skål inde i koppen? Jeg gik hjem med at drømme om måder at bøje ledninger, skære pap, eller forme plast i en parabolisk form. De næste par dage blev brugt i lignende test. Vores forstærker ophørte endelig med at arbejde på grund af alle de ting, vi havde forsøgt at lodde på den på det tidspunkt.

Feedback? Hovedtelefonstik Vi havde store bekymringer for feedback hele tiden; Faktisk havde jeg rejst bekymringen første gang vi kiggede på Nics grove kredsløb, der lagde mikrofonen og højttaleren bagud. På det tidspunkt troede jeg, at feedback var et elektrisk fænomen, så jeg troede, at det ville medføre problemer at dele det samme rum på printkortet. Eric fandt ud af, at feedback er virkelig et fysisk fænomen: lydbølgerne fra højttaleren bliver hentet af mikrofonen. Alt afhænger af, hvor mikrofonen peger. Eric blev ret god til at vide, hvor tilbagemelding ville ske, og være meget forsigtig med ikke at pege på kop den forkerte måde. Men vi besluttede at adskille mikrofonen og højttaleren endnu længere; vi ville bygge en skjult hovedtelefonstik i koppen. Det ville være bedre for lunken lytter alligevel!

Mere forskning På dette tidspunkt satte både jeg og jeg nogle internetforskning. Jeg kom på tværs af "shotgun mics", der hedder deres lange shotgun-tønde form. Vi lavede hurtigt vores egen ved at forlænge mikrofonens ledninger og placere den i et ½ "PVC-rør omkring 1 meter lang. Vi kunne ikke høre nogen forbedringer.

Endelig satte jeg sig og lærte om at lave parabolske retter. Jeg gik gennem beregningerne og fandt ud af at på grund af lydbølgernes fysiske bølgelængde skulle skålen være mindst 1 fod i diameter for at fokusere lyden på mikrofonen. En miniature, der passer ind i en kop, var imod fysikkens love. Jeg følte mig ret videnskabelig og ingeniørvirksomhed i øjeblikket. Desuden er vi ved at studere lyd i min kollegium fysik klasse, og den week jeg havde lært, at lyden er en langsgående trykbølge. Det menneskelige øre kan opdage disse små ændringer i tryk over et fantastisk område, ned til en forskydning så lille som afstanden mellem atomer. Det begyndte mig, hvor lidt vi i laboratoriet virkelig vidste om akustik.

Test Circuit 2 Men den næste dag var Eric og jeg ankommet til samme konklusion. Vi indså, at det, vi havde brug for, ikke var en stor mængde forstærkning. I stedet var det nødvendigt at hente meget svage lyde og forstærke dem bare lidt nok til at køre en højttaler til hovedtelefonerne.

Eric fandt et kredsløb, der gjorde dette i online arkivet redcircuits.com. Han bestilte alle dele og vi byggede hver krets på brødbræt. To kredsløb - hverken arbejdede. Jeg kontrollerede sin over og fandt flere fejl. Mine arbejdede heller ikke, så jeg mailede forfatteren af ​​kredsløbet og fik et dejligt svar tilbage fra Flavio Dellepiane. Den næste dag da jeg kom ind, havde Eric fået sit kredsløb til at arbejde (jeg fik aldrig min til at arbejde!). Det syntes meget lovende - så lovende, vi forsøgte ikke engang Dixie-cupen. Vi gik lige efter den rigtige ting.

Keith Hammond, redaktør med ansvar for projektet, besluttede at huse vores forstærkerkreds inde i en sammenklappelig rejsekop for at gøre det endnu mere spion-gadget-esque. Eric bestilte denne store rustfrit stål sammenklappelig kop, så min opgave var at forsøge at passe kredsløbet på en lille runde printplade omkring 1¾ "i diameter. Vi brugte alle gennemgående huller, og de to 1uF kondensatorer var store - hver var 1 "lang! Dette ville simpelthen ikke gøre. Jeg slog Digi-Key-kataloget for mindre hætter og fandt nogle tantal caps, som jeg troede kunne fungere. Før de ankom, fandt vi imidlertid et flertal lykke i elektrolytiske 1uF caps i en forsømt boks i laboratoriet. Vi smed dem i Erics brødbrættet. De syntes at arbejde og var betydeligt mindre, så jeg gik videre med bygningen.

Eureka! Arrangere alle dele i et lille rum, mens du stadig kan følge kredsløbet, var en fornøjelse. Jeg kom virkelig ind i Zen af ​​den, i den sene aften i laboratoriet af mig selv, og der var et behageligt element i håndværk i opgaven. Jeg havde hele kredsløbet i mit hoved og vidste, hvor hver ledning på bundsiden (i modsætning til komponentsiden) skulle tilsluttes. Jeg troede det færdige kredsløb var ganske rart, og det fungerede - altid en bonus.

Den næste dag var vores deadline for at få kredsløbet i koppen og arbejde. Eric borede et hul i koppen til lydstikket og vi monterede kredsløbet. Den måde, han gjorde det på, var virkelig fladt, pænt forklædt og tillod stadig, at koppen kollapsede. Vi tændte det og det fungerede. Vi løb rundt på kontoret med arbejdsløshedskampen og prøvede det. Jeg var meget glad for at have mødt vores deadline, med 45 minutter eller så at spare før min bus kom!

D'oh! Men så et problem. Da vi viste det til Keith, påpegede han, at vi havde undladt at forkæle kredsløbet. Projektet skulle have en falsk bund, så du kunne ikke se kredsløbene inde i koppen. ARGH. Jeg skar hurtigt en falsk bund ud af metal og klæbende-tapede den til kredsløbet. Jeg vidste, at jeg ikke kom i den næste dag, så jeg virkelig ønskede at lave vores deadline og blive gjort den nat. Men den falske bund lagde sig for høj, fordi vores kondensatorer var for høje.

Jeg forsøgte at rush og desolder-resolder kondensatorerne. De er cylinderformede, så jeg forsøgte at lægge dem over i stedet for at få dem til at stå op. Jeg fandt endda en kondensator, der var lidt kortere og erstattet, og det passer ret pænt. Så erstattede jeg alt og forsøgte at få den falske bund til at passe. Jeg havde omkring 10 minutter tilbage. Den falske bund var lidt for stor. Jeg slibede og slibede og holdt kontrol med pasformen. Jeg troede, det ville fungere, og bustiden var truende, så jeg tog en gamble og "brugte en større hammer." Det er mit navn for den dårlige brug af magt. Det passer, men det busted jacken ud af det meget flotte monteringshul, som Eric havde boret. Medlidenhed. Jeg plugged det i alligevel og lyttede. Thrum-thrum-thrum-thrum. Kredsløbet lavede en nysgerrig bankende støj. Det blev brudt. Min gamble havde mislykkedes. Eric var ikke tilfreds med mig og begyndte at skyde lazor bjælker ud af munden. Jeg løb væk på bussen.

Sidste sejr Den næste dag bekymrer Eric sig for kredsløbet og finder ud af, at jeg i haste havde loddet i en 47uF hætte i stedet for en 470uF cap. Det forklarede det problem. Vi har også glemt, hvordan du passer til vores nuværende strømforsyning, et AA-batteri, inde i koppen! Vi besluttede at bruge et 3V knapcelle lithiumbatteri som vores strømkilde. Vi fandt ud af, at kredsløbet kunne klare over 1,5V i en kort periode og var mærkbart højere, men vi forlod det ikke ved 3V for at risikere at stege komponenterne. Vi brugte Ohms lov og beregnet den nødvendige modstandsværdi (som viste sig at være omkring 260 ohm) for at tabe spændingen ned til den nødvendige 1.5V.

Eric besluttede at bygge et andet kredsløb, da den første ikke passer til den falske bundplade. Tantalum 1uF kondensatorerne ankom, og han testede dem på hans breadboarded kredsløb. De arbejdede perfekt, så han lagde alle komponenter på en ny protoboard, idet man husk at gøre det så tyndt som muligt. Vi besluttede at bruge en gammel teknik kaldet wireindpakning for at forbinde komponenterne i stedet for lodning, da det var lettere at fortryde fejl. En hak blev skåret ud af brættet for at passe rundt på lydstikket, og jackens tråde blev sikret med en smule superlim for at holde skruen på plads. Efter en anden runde med fejlfinding var Listen Cup endelig færdig og klar til nogle spionere!



Du Kan Være Interesseret

Disse "Glemte Giants" Skjul i Almindelig Sigt

Disse "Glemte Giants" Skjul i Almindelig Sigt


Ugens tips: Afstanden mellem to huller, butiks etiketter og ikke overkørsel af din stemme

Ugens tips: Afstanden mellem to huller, butiks etiketter og ikke overkørsel af din stemme


Maker Pro News: Industrial 3DP, Kickstarter's Hardware Studio på CES og More

Maker Pro News: Industrial 3DP, Kickstarter's Hardware Studio på CES og More


Spiselige innovationer: Brug kaffe grunde til at dyrke svampe

Spiselige innovationer: Brug kaffe grunde til at dyrke svampe