Строительство хозяйственного магазина Клетка Фарадея

Большинству читателей Hackaday, несомненно, знакома клетка Фарадея, по крайней мере, по названию, и она есть почти у каждого: если вы когда-нибудь стояли, наблюдая, как пакет с попкорном медленно вращается внутри микроволновой печи, вы видели изобретение Майкла Фарадея 1836 года на действие. Тем не менее, несмотря на то, что это такое известное устройство, средний хакер до сих пор не имеет его в своем арсенале. Но почему?

Возможно, в клетках Фарадея есть определенная загадка, предположение, что для их изготовления требуются методы или материалы, выходящие за рамки домашнего хакера. Хотя это правда, что построение идеальной клетки Фарадея для заданной частоты требует математических расчетов и пристального внимания к деталям, собрать простую модель для общего использования и экспериментов оказывается быстро и легко.

В качестве упражнения по минималистскому хакерству я недавно построил простую клетку Фарадея из материалов, полученных из Home Depot, и подумал, что было бы интересно не только описать ее конструкцию, но и дать некоторые идеи о том, как ее можно практически использовать в домашних условиях. лаборатория. Хотя это вряд ли идеальный образец, он явно работает, и для него не потребовалось ничего, что нельзя было бы достать на месте практически в любой точке мира.

На самом базовом уровне клетка Фарадея представляет собой корпус из проводящего материала, который блокирует электромагнитные поля. По сравнению с экраном Фарадея вариант клетки представляет собой не твердый объект, а металлическую сетку. Помимо других преимуществ, это позволяет наблюдать за объектом внутри клетки. Проще говоря: если вы просто хотите защитить устройство от помех (или не допустить, чтобы оно вызывало помехи), то достаточно заключить его в металлический короб; но если вам нужно что-то, с чем можно поэкспериментировать, вам, вероятно, понадобится клетка.

Хитрость заключается в том, чтобы убедиться, что отверстия в материале клетки меньше длины волны, которую вы хотите заблокировать. Это тот же принцип, который позволяет вам использовать стандартную проволочную сетку в качестве радиочастотного отражателя, если вы работаете с относительно низкими частотами. Но по мере того, как ваша целевая частота увеличивается, длина волны становится настолько маленькой, что может проникнуть сквозь проволочную сетку, поэтому вам нужно использовать что-то более плотное. Но насколько мал достаточно мал?

Для начала нам нужно найти длину волны для частоты, которую мы хотим заблокировать. Это можно найти, разделив скорость волны в метрах в секунду на ее частоту в герцах. Поскольку мы имеем дело с радиоволной, мы знаем, что она будет распространяться со скоростью света, а для частоты, скажем, мы хотим заблокировать 2,4 ГГц. Таким образом, математика будет выглядеть так:

Эмпирическое правило для клетки Фарадея заключается в том, что размеры отверстий не должны превышать 1/10 длины волны, что в нашем случае составляет 12,5 мм (приблизительно 1/2 дюйма). Как назло, широко доступна стальная «аппаратная ткань» с размерами ячеек 1/2 дюйма и 1/4 дюйма. На бумаге должно работать и то, и другое, но на всякий случай я остановился на 1/4 дюйма.

Имея сетку в руках, следующим шагом будет создание для нее своего рода каркаса. Так получилось, что в отделе хранения Home Depot есть деревянные ящики, которые прочны и относительно дешевы. Вы также можете построить каркас из кусков дерева или труб из ПВХ, что может оказаться дешевле, если вы не против потратить время на его изготовление.

Я вытащил пару планок с одной стороны ящика, чтобы было легче видеть внутри, но помимо этого конструкция просто состоит из обертывания ящика фурнитурной тканью. Я сделал одну длинную деталь, которая начиналась спереди и заканчивалась сзади, а затем две детали поменьше, чтобы «закрыть» боковые стороны. В конце концов, это не совсем похоже на подарочную упаковку; если бы подарочная упаковка была металлической и имела неприятную тенденцию порезать вас, в любом случае.

Следует обратить пристальное внимание на то, где части сетки перекрываются. Вы хотите сохранить хорошее электрическое соединение и избежать каких-либо зазоров, поэтому на всякий случай вам следует перекрывать части как минимум на пару дюймов. Я прикрепил фурнитуру к ящику с помощью степлера, поэтому я также позаботился о том, чтобы вставить несколько дополнительных скоб в места, где сетка перекрывалась, чтобы гарантировать, что они плотно скреплены.