6月21日訊，聲學(xué)工程師 Peter Riccardi 設(shè)計(jì)了自己的實(shí)驗(yàn)室級(jí)麥克風(fēng)，可以 3D 打印和組裝，價(jià)格不到 30 美元。

高端實(shí)驗(yàn)室級(jí)麥克風(fēng)是聲學(xué)家或聲學(xué)工程師的基本工具，可提供在實(shí)驗(yàn)期間捕獲精確物理信號(hào)所需的性能水平。不過(guò)PCB Piezotronics 等知名制造商提供的傳統(tǒng)電容式麥克風(fēng)售價(jià)約為 1000 美元重。Riccardi 在他的 Hackaday 項(xiàng)目頁(yè)面上寫(xiě)道：“這種麥克風(fēng)的質(zhì)量非常好，但對(duì)于業(yè)余愛(ài)好者和發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，還有其他選擇可以讓您以一小部分成本獲得。”

Riccardi 的本土設(shè)備具有 3D 打印外殼和四個(gè)內(nèi)部 MEMS 麥克風(fēng)，旨在成為那些高端系統(tǒng)的可訪問(wèn)替代品。盡管成本僅為 30 美元，但麥克風(fēng)的設(shè)計(jì)目的是在 20Hz 至 20kHz 的音頻頻帶中提供類(lèi)似的本底噪聲、頻率響應(yīng)、平坦度和靈敏度。

3D 打印麥克風(fēng)的總成本不到 30 美元。照片來(lái)自彼得里卡爾迪。

設(shè)計(jì)和 3D 打印麥克風(fēng)

對(duì)于他的原型，工程師將電子設(shè)備分成兩塊板，第一塊是 MEMS 載板。四個(gè) MEMS 麥克風(fēng)安裝在圓形 PCB 上，其中包括一系列小通孔焊盤(pán)，用于所有所需的電源和信號(hào)連接。第二塊板是主板，它容納了 MEMS 輸出的所有輸入和信號(hào)調(diào)節(jié)。

然后需要將電路板固定到機(jī)械組件上——這就是 3D 打印的用武之地。Riccardi 在 SolidWorks 中設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的圓柱形外殼，并使用 PLA 將組件分為兩部分進(jìn)行了 3D 打印。機(jī)箱的形狀和尺寸旨在模仿直徑僅為 0.5 英寸的市售麥克風(fēng)。他補(bǔ)充說(shuō)：“由于整個(gè)機(jī)械組件是弧形的，因此非常堅(jiān)固，可以隨意折騰而不必?fù)?dān)心損壞或破裂外殼。 MEMS 載板的開(kāi)口將需要在未來(lái)進(jìn)行修改，因?yàn)樽饔迷趯娱g粘合上的材料非常少且應(yīng)力集中。目前，它工作得很好?！?/span>

3D 打印的 PLA 外殼分為兩部分。照片來(lái)自彼得里卡爾迪。

它的性能是否優(yōu)于商用麥克風(fēng)？

一次使用四個(gè) MEMS 麥克風(fēng)的決定是經(jīng)過(guò)深思熟慮的。帶有電壓降的組件的電氣系統(tǒng)將不可避免地產(chǎn)生電噪聲，這會(huì)破壞信號(hào)并使它們更難讀取。這種噪聲是隨機(jī)的，但可以將其平均以減少其影響。通過(guò)將四個(gè) MEMS 元件（噪聲源）與小電阻并聯(lián)在一起，可以降低麥克風(fēng)的輸出本底噪聲，從而輕松提高系統(tǒng)的信噪比。典型的電容式麥克風(fēng)具有出色的信噪比，靈敏度約為 50mV/Pa。為了測(cè)試 3D 打印麥克風(fēng)的性能，Riccardi 在半消聲室（一個(gè)非常安靜的房間）中完成了測(cè)試。他使用 NI NI 4431 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將該設(shè)備的頻率響應(yīng)和噪聲測(cè)量值與 PCB Piezotronics 378B20 自由場(chǎng)電容式麥克風(fēng)進(jìn)行比較。

至少可以說(shuō)，結(jié)果令人印象深刻。 Riccardi 的低成本麥克風(fēng)在音頻頻帶中具有足夠平坦的頻率響應(yīng)，而其靈敏度被證明對(duì)于實(shí)際測(cè)量來(lái)說(shuō)足夠高，盡管低于 PCB 產(chǎn)品。然而，在 200Hz 以下，3D 打印麥克風(fēng)的性能實(shí)際上比其商業(yè)同類(lèi)產(chǎn)品略好。他寫(xiě)道，“需要進(jìn)行額外的實(shí)驗(yàn)來(lái)更嚴(yán)格地表征麥克風(fēng)。但是，初步結(jié)果非常有希望，而且價(jià)格讓人無(wú)法忽視?！?/span>

正在半消聲室中測(cè)試的 3D 打印麥克風(fēng)。照片來(lái)自彼得里卡爾迪。

消費(fèi)級(jí) 3D 打印技術(shù)的興起使世界各地的創(chuàng)意人員和愛(ài)好者能夠以相對(duì)較低的成本開(kāi)發(fā)可訪問(wèn)的產(chǎn)品版本。今年早些時(shí)候，業(yè)余玩具制造商 Riskable 開(kāi)發(fā)了一種用于 PC 鍵盤(pán)的創(chuàng)新鍵開(kāi)關(guān)機(jī)制。這種基于磁鐵的設(shè)計(jì)名為“Void Switch”，完全開(kāi)源，可以使用任何普通的 FFF 3D 打印機(jī)在家中制造。

在其他地方，YouTuber Akaki Kuumeri 之前為他的 Xbox Series X/S 控制器設(shè)計(jì)并 3D 打印了一個(gè)新穎的操縱桿附件，將其變成了一個(gè)功能齊全的飛行桿。 最近，他繼續(xù)構(gòu)建了一個(gè) 3D 可打印部件的開(kāi)源庫(kù)，這些部件連接到游戲控制器以實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)的手部位置，使身體殘疾的人更容易玩視頻游戲。

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來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)