Costruire una gabbia di Faraday per un negozio di ferramenta

La maggior parte dei lettori di Hackaday ha senza dubbio familiarità con la gabbia di Faraday, almeno nel nome, e quasi tutti ne possiedono una: se sei mai rimasto a guardare un sacchetto di popcorn ruotare lentamente all'interno di un forno a microonde, hai visto l'invenzione di Michael Faraday del 1836 in azione. Eppure, nonostante sia un dispositivo così noto, l'hacker medio non ne ha ancora uno nel proprio arsenale. Ma perché?

Potrebbe darsi che ci sia una certa mistica intorno alle gabbie di Faraday, la convinzione che la loro costruzione richieda tecniche o materiali al di fuori del regno dell'hacker domestico. Anche se è vero che costruire una gabbia di Faraday perfetta per una data frequenza richiede matematica e un'attenta attenzione ai dettagli, mettere insieme un modello semplice per uso generale e sperimentazione si rivela rapido e facile.

Come esercizio di hacking minimalista, di recente ho costruito una gabbia di Faraday di base con materiali provenienti da Home Depot e ho pensato che sarebbe stato interessante non solo descriverne la costruzione, ma dare alcune idee su come metterla in pratica in casa laboratorio. Sebbene non sia certo un esemplare perfetto, funziona chiaramente e non è stato necessario nulla che non possa essere reperito localmente praticamente in qualsiasi parte del mondo.

Al livello più elementare, una gabbia di Faraday è un involucro costituito da un materiale conduttivo che blocca i campi elettromagnetici. Rispetto allo scudo di Faraday, la variante della gabbia non è un oggetto solido, ma piuttosto una rete metallica. Tra gli altri vantaggi, ciò consente l'osservazione del soggetto all'interno della gabbia. In parole povere: se volete semplicemente proteggere un dispositivo dalle interferenze (o evitare che causi interferenze) allora è sufficiente racchiuderlo in una scatola metallica; ma se vuoi qualcosa con cui sperimentare, probabilmente vorrai una gabbia.

Il trucco sta nell'assicurarsi che i fori nel materiale della gabbia siano più piccoli della lunghezza d'onda che si desidera bloccare. È lo stesso principio che ti consente di utilizzare il filo di pollo standard come riflettore RF purché lavori con frequenze relativamente basse. Ma man mano che la frequenza target aumenta, la lunghezza d'onda diventa abbastanza piccola da poter insinuarsi attraverso la rete metallica, quindi è necessario utilizzare qualcosa di più stretto. Ma quanto piccolo è abbastanza piccolo?

Per iniziare, dobbiamo trovare la lunghezza d'onda della frequenza che vogliamo bloccare. Questo può essere trovato dividendo la velocità dell'onda in metri al secondo per la sua frequenza in hertz. Dato che abbiamo a che fare con un'onda radio, sappiamo che viaggerà alla velocità della luce e per la frequenza diciamo che vogliamo bloccare 2,4 GHz. Quindi la matematica sarà simile a:

La regola pratica per una gabbia di Faraday è che le aperture non dovrebbero essere più grandi di 1/10 della lunghezza d'onda, che nel nostro caso è 12,5 mm (circa 1/2 pollice). Per fortuna, il "telaio hardware" in acciaio con maglie di dimensioni di 1/2 "e 1/4" è ampiamente disponibile. Sulla carta entrambi dovrebbero funzionare, ma alla fine ho optato per il 1/4″ per sicurezza.

Con la rete in mano, il passo successivo è costruire una sorta di cornice per essa. Si dà il caso che Home Depot abbia casse di legno nella propria sezione di stoccaggio che sono robuste e relativamente economiche. Potresti anche costruire un telaio con pezzi di legno o tubi in PVC, che potrebbero rivelarsi più economici se non ti dispiace dedicare del tempo a costruirlo.

Ho tirato fuori un paio di stecche da un lato della cassa in modo che fosse più facile vedere l'interno, ma oltre a ciò, la costruzione consiste semplicemente nell'avvolgere la cassa con il tessuto dell'hardware. Ho realizzato un pezzo lungo che iniziava dal davanti e si avvolgeva fino al retro, e poi due pezzi più piccoli per "coprire" i lati. Alla fine, non è del tutto diverso dalla confezione regalo; se la confezione regalo fosse di metallo e avesse comunque una brutta tendenza a tagliarti.

Una cosa a cui prestare molta attenzione è il punto in cui i pezzi della mesh si sovrappongono. Vuoi mantenere una buona connessione elettrica ed evitare eventuali spazi vuoti, quindi dovresti sovrapporre i pezzi di almeno un paio di pollici per sicurezza. Ho attaccato il tessuto per l'hardware alla cassa con una pinzatrice elettrica, quindi mi sono anche assicurato di inserire alcune graffette extra nelle aree in cui la rete si sovrapponeva per assicurarmi che fossero tenute saldamente insieme.