כך בניתי פנס שמנטרל מצלמות
מצלמות ופלאשים יכולים לפעמים להטריד ולהביא לתמונות מביכות בפייסבוק. גאדג'ט קטן קולט את האור מהפלאש ומיד מייצר אור משלו ששורף את התמונה
אחד החסרונות בלהיות כותב של טור מייקינג הוא, כמובן, עדר צלמי הפפראצי שמתחילים לרדוף אחריך בכל מקום. ככל הידוענים, גם אני משתדל כמיטב יכולתי לחמוק מאור הזרקורים (הפלאשים של המצלמות, ליתר דיוק), וכך נזכרתי בהמצאה הגאונית של אדם הארווי, ה-Camoflash. מדובר בגאדג'ט אלקטרוני, שמזהה הבזקי פלאש שמכוונים אליו ומגיב מיידית בהבזק פלאש משלו, שמסנוור את המצלמה והורס את התמונה.
מכיוון שהמוצר הנ"ל עדיין בפיתוח, ומכיוון שזהו טור עשה-זאת-בעצמך ולא טור קנה-זאת-בעצמך, החלטתי לבנות לבד מתקן אנטי-פפראצי שמבוסס על אותו עיקרון. אפרופו, כדי להקדים תרופה לטוקבקים, אני מבקש להזכיר שוב: הרעיון פה הוא לא להציג מוצר מוגמר או פתרון מעשי למשהו, רק להסביר ולהדגים עקרונות טכנולוגיים באופן חווייתי.
החומרים הדרושים
1. לוח ארדואינו כלשהו. נכון, אפשר להסתדר גם בלעדיו, אבל קראו שוב את סוף הפסקה הקודמת.
2. נגד רגיל בעל ערך גבוה, נאמר 10K אום.
3. נגד תלוי אור (LDR – Light Dependent Resistor), שמכונה גם "פוטורזיסטור". זהו רכיב אלקטרוני זול ופשוט, שההתנגדות החשמלית שלו פוחתת ככל שמגיע אליו יותר אור.
4. מקור אור בהיר. כאן ניעזר, לצורך ההדגמה בלבד, בשלוש נוריות LED בעלות תפוקה גבוהה.
5. טרנזיסטור מסוג n-channel שמסוגל להעביר מתחים וזרמים גבוהים מספיק עבור מקור האור שבחרנו. הדגם BS170 יתאים לנו כאן והוא עולה כחצי דולר ליחידה, או קצת יותר אם קונים בודד. טרנזיסטורים כאלה פועלים באופן דומה לטרנזיסטור NPN בו נתקלנו בפעם שעברה – קיראו שוב את הכתבה שבקישור כדי להבין איך הוא פועל.
עיקרון הפעולה של המערכת
במערכת שנבנה, הארדואינו יקרא ברציפות את רמת התאורה בסביבה (כפי שהיא נקלטת על ידי הפוטורזיסטור), וכאשר הוא יזהה קפיצה חדה – שיכולה להעיד על פלאש מצלמה – הוא יפעיל לזמן קצר (חמש אלפיות השניה) את הטרנזיסטור, שיעביר לנוריות ה-LED חשמל. פשוט, נכון?
אבל כרגיל, יש בעיה קטנה. הפוטוטרנזיסטור משנה אמנם את ההתנגדות החשמלית שלו, אך הארדואינו אינו מסוגל לקרוא התנגדויות או זרמים, רק שינויים במתח חשמלי. כאן באה לעזרתנו התיאוריה הבסיסית, שמאפשרת לנו לתרגם בקלות התנגדות למתח.
כמו טורבינות שמחלישות את הרוח
כדי להבין איך מתרגמים התנגדות למתח, בואו ניזכר בשני מאפיינים של חשמל: זרם, שהוא (בהפשטה גסה) כמות האלקטרונים שעוברים מדי שניה בנקודה מסוימת, ומתח, שהוא האנרגיה הפוטנציאלית שטמונה בתנועת האלקטרונים הללו. התקנים חשמליים אינם "צורכים אלקטרונים" – האלקטרונים לא נספגים ולא הופכים משהו אחר. כל פעולה שמבוצעת על ידי חשמל מקורה אך ורק בניצול של האנרגיה.
להמחשה, דמיינו טורבינת רוח. הרוח היא תנועה של אוויר: להבי הטורבינה לא סופגים את האוויר עצמו ולא מעלימים אותו, רק מחלישים את עוצמת הרוח (האנרגיה). אם נציב טורבינות בטור, כל אחת מהן תנצל חלק מאנרגיית הרוח שנותרה, עד שהרוח תיחלש מכדי להניע משהו. כך גם לגבי רכיבים אלקטרוניים שמחוברים בטור: כל אחד צורך חלק מהאנרגיה, "מפיל" חלק מהמתח, עד שמגיעים למתח אפס שהוא, כמובן, מה שיש לנו בהדק המינוס של הסוללה.
אם נחבר שני נגדים בטור, הזרם שעובר דרכם יהיה אותו הזרם, אך כל אחד מהם יפיל חלק אחר מהמתח הכללי. איזה חלק? זה כבר תלוי בהתנגדות: ככל שערך נגד אחד גדול יותר ביחס לשני, כך הוא יפיל נתח גדול יותר מהמתח הכולל, ונוכל לראות את זה אם נמדוד את המתח בנקודה שבין שני הנגדים. סידור כזה נקרא "מחלק מתח" (Voltage divider), והחישוב המדויק מבוצע כמו באיור למעלה.
אם כן, כאשר נחליף את אחד הנגדים שבשרטוט בנגד תלוי האור, נקבל בנקודת האמצע מתח שמשתנה בהתאם לתאורה, ואת זה כבר אפשר לקרוא באמצעות הארדואינו.
הערה לאנשים חושבים, שתוהים עכשיו איך בעצם מנוצלת אנרגיה בתוך נגד (שלכאורה לא עושה כלום חוץ מלהגביל את הזרם): היא מתפזרת בצורת חום. לכן, אם מעבירים זרם חזק מדי בנגד שלא בנוי לכך, הוא עלול להישרף, פיזית.
קוד התוכנה
מרגע שבנינו את מחלק המתח, העסק נהיה פשוט לכל מי שנגע אי-פעם בארדואינו. הפקודה analogRead בקוד קוראת את המתח שנקלט בפין A0 ומחזירה ערך בין 0 (כלומר 0 וולט) ל-1023 (מתח מלא – 5 וולט).
אנחנו לא יודעים מה יהיו תנאי התאורה המדויקים בסביבה וכיצד ישתנו לאורך זמן, אז הקוד שלנו יחפש קפיצות משמעותיות במתח – של יותר מחצי הטווח שבין המתח שמתקבל מהתאורה הנוכחית לבין מתח מלא. הנה קישור לקוד המלא, מותאם לסביבת הפיתוח של ארדואינו.
אלמנט התאורה
כשהארדואינו מזהה הבזק פלאש הוא שולח אות הפעלה לפין מס' 2, למשך חמש אלפיות השניה – קרוב למשך הזמן בו פלאש רגיל פועל. פין 2 מחובר לרגל ה-Gate של הטרנזיסטור, שהיא "רגל ההפעלה" שלו, והפעלתה גורמת לטרנזיסטור להעביר לנוריות ה-LED חשמל ממקור חשמל במתח של 12V.
אפרופו, אם בכוונתכם להזין את הארדואינו עצמו מאותו מקור, היזהרו מאד ובידקו שבע פעמים שחיברתם את הפלוס לפין Vin ולא לשום מקום אחר, אחרת הארדואינו יחוסל. חשוב מאד גם להקפיד על חיבור נכון של רגלי הטרנזיסטור Drain (שמתחברת למתח החיובי) ו-Source (שמתחברת ל"אדמה").
למה בחרתי דווקא 12V? מכיוון שכל LED כזה מפיל כ-2.7 וולט, ויש כאן שלושה בטור, אז צריך מינימום של 8.1 וולט כדי שיידלקו. לשלישיית נוריות ה-LED חיברתי בטור גם נגד, שתפקידו להגביל את הזרם שעובר דרכן ולמנוע את שריפתן. כזכור, כשהזרם חזק צריך לבחור נגד קשוח בהתאם, אבל מכיוון שכאן מדובר על חמש אלפיות השניה בלבד ובתדירות נמוכה, נתעלם מהעניין באלגנטיות ולא ניכנס לפרטים.
שיפורים ושיפצורים
כפי שרואים בסוף הסרטון, שלישיית נוריות ה-LED אינה מהווה תחרות לפלאש המצלמה (אף על פי שהיא בהירה בערך כמו פנס כיס חזק), וכדי להילחם בפפראצי בעולם האמתי נצטרך להחליפה במקור אור משמעותי הרבה יותר. אחת האפשרויות היא מודול פלאש שמיועד למצלמות מקצועיות, ושניתן להתממשק אליו די בקלות, אלא שזה יהיה כבד ומסורבל.
סרבול נוסף נובע מהשימוש בלוח ארדואינו שלם, מטריצה וחוטים. אם מתכנתים מיקרו-בקר קטן (כגון ATtiny85, לו מוקדשת סדרת הפוסטים "הלו טייני" שרצה בבלוג שלי) ומלחימים את הרכיבים כמו שצריך, אפשר למזער את כל העסק לגודל של קצת יותר מסוללת 9V – כולל הסוללה.
כרגיל, באתר makers.co.il תוכלו ללמוד עוד ולהציג עבודות, ותחרות הפרויקטים לפורים עדיין ממתינה לכם.
