איך זה עובד: צעצועי תינוקות

ההורים מביניכם לא יופתעו כשאספר על תעשיה עצומה של צעצועים ומשחקים לתינוקות שקיימת היום. וזה לא רק המבחר: יש סביב המוצרים הללו פולקלור שלם. חלק מהצעצועים הם קלאסיקה שמונצחת דור אחרי דור באדיקות דתית. ישנם משחקים שנחשבים חיוניים להתפתחות עד כדי כך שחייבים להשיגם בכל מחיר, ולא ברור איך ילדים הצליחו בכלל להתפתח בלעדיהם בשנים עברו. אחרים מצוינים אבל רק ל"חלון זמן" מסוים של גיל: יום לפני או אחרי החלון הזה הם כבר מעכבים גדילה, מעקמים זחילה או משבשים יניקה, לא עלינו. וכמובן, כמה שיותר אורות וצלילים בכל מקום – כנראה מתוך הנחה סבירה שבהייה באורות והאזנה לצלילים מכינה היטב את הילדים לחיים הבוגרים, אותם יעבירו ככל הנראה בבהייה באורות ובהאזנה לצלילים.

עוד דברים שעובדים ב-ynet מדע:

•  פטיפון: ככה שמנון מוזיקה בשנות השמונים
• דיסקמן: ככה שמענו מוזיקה בשנות התשעים
• מקלדת: ככה אנחנו כותבים היום
  

התינוקות עצמם נוטים לאבד עניין בצעצועים המתוחכמים תוך שעות או ימים ספורים, והם ממשיכים להתלהב בעקשנות מאיזו בובה פשוטה או אטב כביסה. השגעונות של ההורים שורדים קצת יותר (עד לידתו של צאצא נוסף), והצעצועים הישנים - או מה שנשאר מהם - נודדים אחר כבוד אל הבוידעם ומשם לפח האשפה. הזדמנות מצוינת לבדוק מה יש בתוכם.

החוג להנדסת אלקטרוניקה באוניברסיטה (צילום: עידו גנדל)

הנוריות וחיישן הרעידות, עם החוטים שלהם, היו טמונים בתוך החלק המרופד ז"ל. המיקרו-בקר, שמסתתר תחת "טיפת" הפלסטיק השחורה במעגל המשולב, האזין לקלט מהחיישן. כאשר הקלט הצביע על תנודה חדה, הוא הפעיל את תוכנית הצלילים והאורות או את תוכנית המוזיקה בהתאם למצב המתג הבורר (שאינו נראה בתמונה). כל "קובצי" הקול צרובים בזיכרון של אותו שבב.

חש ברעד

אם כן, איך עובד חיישן הרעידות? יש המון טכנולוגיות לזיהוי תנועה, כיוון וזעזועים, אך ישנם כמה רמזים שמסגירים את הטכנולוגיה הספציפית שבה נעשה שימוש כאן: זיהוי הרעידות אינו תלוי בזווית הראשונית של החיישן (הוא עובד גם הפוך), רק תנועות חדות יחסית מורגשות, ואנחנו יודעים בוודאות שזהו רכיב זול במיוחד, אחרת לא היו מתקינים אותו בצעצוע כזה.

חיישן רעידות/תנודות מכני פשוט (איור: עידו גנדל)

השרטוט לעיל מדגים את עקרון הפעולה של חיישני רעידות מכניים זולים. בתוך המעטפת החיצונית הקשיחה יש מוט מתכת דק ש"יושב" על קפיץ עדין. מוט זה מחובר לאחד משני חוטי החשמל של החיישן, וכאשר החיישן זז, המוט רוקד קצת על הקפיץ שלו. מסביב למוט יש טבעת מתכת, שקוטרה הפנימי גדול מזה של המוט, והיא מחוברת לחוט החשמל השני. כאשר המוט רועד, הוא יוצר מגע עם הטבעת והמעגל החשמלי נסגר. כשהחיישן במנוחה, לעומת זאת, הקפיץ מחזיר את המוט פחות או יותר לאמצע הטבעת והמעגל נפתח. בסרטון הבא עקרתי את החיישן (דגם SW-18020P, מסתבר) מהצעצוע האומלל וחיברתי אותו ללוח ארדואינו כדי להדגים את אופן הפעולה שלו. שימו לב לנורית הצהובה על הלוח הכחול:

תנו לחיות לקפוץ 

הצעצוע הבא הוא משחק מכני ידוע, שזכה לשם הגנרי "חיות קופצות". שורה של חיות מסתתרות מתחת לכיסויים פלסטיים, וכל אחת מהן קופצת החוצה כאשר העולל מבצע את הפעולה המתאימה על המתג שמתחתיה. התחכום של המשחק טמון בעובדה שכל מתג מחייב פעולה אחרת: לחיצה, סיבוב, משיכה וכדומה. לחיצה על הכיסוי של החיה מחזירה אותה למקום, עד הפעם הבאה. אז מה מפעיל את הקסם הזה?

חיות קופצות (צילום: עידו גנדל)

מ שקורה הוא שה"מושב" של כל חיה מסתובב על ציר, ויש קפיץ דק למטה שדוחק את המושב – ואת החיה שעליו – כלפי מעלה למצב פתוח. מה שמחזיק את החיות במצב הסגור הוא לשונית פלסטיק ארוכה, שנתקעת בבסיס המושב (לרגלי כל חיה) ומונעת ממנו להסתובב על הציר. המתגים השונים, כל אחד בשיטה הייחודית לו, בעצם מבצעים פעולה זהה - הם דוחפים את הלשונית הזאת קצת למטה, כדי שהמושב ישתחרר ויעלה בכוח הקפיץ. כך זה נראה בשטח:

הקרביים של החיות הקופצות (צילום: עידו גנדל)

בתמונה, החיה האמצעית מוחזקת בעזרת מברג במצב "סגור", ואילו החיה שמשמאלה היא במצב "פתוח". הפסים הלבנים המוארכים למטה הם הלשוניות שמחזיקות את המושבים הסגורים. שימו לב שהחלק התחתון של התמונה הוא למעשה תמונת-ראי, כדי שכל לשונית תופיע מתחת לחיה המתאימה לה. שימו לב גם לבסיס השונה של כל לשונית. כל אחד מהם מעוצב בהתאמה למתג שמעליו כך שפעולת המתג תגרום ללשונית לעלות ולרדת, ולא משנה איך המתג עצמו מיועד לנוע.

המתג האמצעי, למשל, הוא לחצן פשוט, מלמעלה למטה, והוא מעביר את הכוח כמו שהוא אל בסיס הלשונית. המתג שמימין, לעומת זאת, הוא "סליידר" שזז ימינה ושמאלה. הבליטה שעליו והבליטה התואמת בבסיס הלשונית חופפות במידת-מה בגובה שלהן, ולכן, כשהן מחליקות זו על פני זו, הלשונית נדחקת למטה והחיה משתחררת.

דוגמה למנגנון שחרור של חיה קופצת, מבט מהצד (איור: עידו גנדל)