מה נלמד כאן
- מאיפה מגיע קול — ולמה כל קול מתחיל ברטט
- מה זה זמזם אקטיבי ואיך מזהים אותו בערכה
- מה זה טרנזיסטור ולמה קוראים לו ״ברז של חשמל״
- לחבר מעגל של זמזם עם טרנזיסטור ונגד
- לגרום ללוח לצפצף בקצב קבוע בעזרת בלוקים
המכשירים שמדברים אליכם
תחשבו כמה מכשירים בבית שלכם משמיעים קול. השעון המעורר בבוקר. המיקרוגל כשהאוכל מוכן. המכונת כביסה כשהיא מסיימת. גלאי העשן בתקרה. הקופה בסופר בכל מוצר שעובר.
לכולם יש רכיב אחד משותף, קטן ושחור: זמזם. הוא הדרך הכי זולה ופשוטה שיש למכשיר להגיד לכם משהו.
עד עכשיו הלוח שלנו סיפר לנו דברים באור. עכשיו הוא ילמד לספר לנו בקול — וזה הרבה יותר חזק, כי קול מגיע אליכם גם כשאתם לא מסתכלים.
הרכיבים
איך בכלל נוצר קול
לפני שנחבר משהו, שנייה של פיזיקה.
קול נוצר מרטט. כשעצם רוטט, הוא דוחף את האוויר שסביבו. הדחיפה יוצרת גלים באוויר, הגלים מגיעים לאוזן שלכם, ועור התוף רוטט גם הוא. המוח מתרגם את הרטט הזה לקול.
נסו רגע: שימו אצבע על הגרון שלכם ותגידו ״אההה״. אתם מרגישים את הרטט. אין רטט — אין קול.
הזמזם
זמזם הוא רכיב שיודע לרטוט בפקודה. בתוכו יש סליל חשמלי, מגנט ודיסקית מתכת דקה:
כשזרם עובר בסליל, נוצר שדה מגנטי שמושך את הדיסקית. הזרם נפסק, הדיסקית חוזרת. זה קורה אלפי פעמים בשנייה — והדיסקית שרוטטת מהר יוצרת את הצליל.
אקטיבי מול פסיבי — איך מבדילים
בערכה שלכם יש שני זמזמים, והם נראים כמעט זהים. חשוב מאוד לבחור את הנכון:
תהפכו את שניהם על הגב:
- הגב אטום ושחור → זה האקטיבי. זה שלנו בשיעור הזה.
- הגב פתוח, רואים לוח ירוק קטן → זה הפסיבי. אותו נשאיר לשיעור הבא.
מה ההבדל באמת? לזמזם האקטיבי יש מעגל קטן בפנים שמייצר את הרטט בעצמו. אתם רק נותנים לו חשמל, והוא כבר יודע לצפצף. פשוט מאוד — אבל הוא יודע רק צליל אחד קבוע, כמו פעמון שמצלצל תמיד באותו טון.
לזמזם יש פלוס ומינוס, כמו נורית: הרגל הארוכה היא הפלוס, ויש גם סימן ״+״ קטן על הגוף.
הטרנזיסטור
כאן נכנס רכיב חדש ומאוד חשוב. הפינים של הלוח יכולים לתת רק זרם קטן מאוד. מספיק לנורית, לא מספיק לזמזם רועש. אם נחבר את הזמזם ישירות לפין, נקבל ציוץ חלש ומאכזב.
טרנזיסטור פותר בדיוק את זה. יש לו שלוש רגליים:
- בסיס (Base) — רגל הפיקוד
- קולט (Collector) — הכניסה של הזרם הגדול
- פולט (Emitter) — היציאה של הזרם הגדול
והדימוי הכי טוב בעולם בשביל זה הוא ברז מים:
- הבסיס הוא הידית של הברז. סיבוב קל ביד — מעט כוח.
- הקולט הוא הצינור העבה שמגיע מהקיר, עם כל הלחץ.
- הפולט הוא הפיה שממנה זורמים המים.
אתם מפעילים כוח קטן על הידית, ומקבלים זרימה גדולה של מים. בדיוק ככה: זרם קטן מהפין נכנס לבסיס, ובתגובה זרם גדול מ-5V עובר דרך הקולט אל הפולט ומפעיל את הזמזם חזק.
הטרנזיסטור בערכה שלכם מסומן S8050. ולמה צריך לידו נגד 1kΩ? כדי להגן על הבסיס. בלי הנגד יעבור בבסיס יותר מדי זרם והטרנזיסטור יישרף.
החיבור
צריך: לוח ESP32, לוח ניסוי, זמזם אקטיבי, טרנזיסטור S8050, נגד 1kΩ וכמה חוטים.
הסדר, צעד אחר צעד:
- תקעו את הטרנזיסטור בלוח הניסוי. שימו לב לצד השטוח שלו — הוא עוזר לזהות מי הבסיס, מי הקולט ומי הפולט.
- נגד 1kΩ — רגל אחת בשורה של הבסיס, הרגל השנייה בשורה חופשית.
- מהשורה החופשית הזאת — חוט אל פין 5 בלוח.
- הפולט → חוט אל GND.
- הרגל השלילית של הזמזם → לשורה של הקולט.
- הרגל החיובית של הזמזם (+) → חוט אל 5V.
אם אין קול בכלל, בדקו בסדר הזה: האם הזמזם מחובר הפוך? האם זה באמת הזמזם עם הגב האטום? האם הרגליים של הטרנזיסטור בסדר הנכון? האם הנגד באמת נוגע בשורה של הבסיס?
הבלוקים
הבלוק המרכזי של השיעור הוא כבר ותיק שלנו — אותו בלוק שהדליק נוריות:
set digital pin [5] to [high] — ״שים בפין 5 מתח גבוה״. הבלוק נמצא בקטגוריה Robots, ויש בו שני תפריטים נפתחים:
- התפריט הראשון [5] — מספר הפין. אם העברתם את החוט לפין אחר, שנו כאן בהתאם.
- התפריט השני [high / low] — המצב. high פותח את הברז (3.3 וולט, יש קול), low סוגר אותו (0 וולט, שקט).
זה מדהים כשחושבים על זה: אותו בלוק בדיוק שהדליק נורית עכשיו מפעיל צליל. הלוח לא יודע מה מחובר לפין — הוא רק מרים ומוריד מתח. מה שקורה בצד השני תלוי במה שחיברתם.
והנה התוכנית המלאה:
בתוך הזרוע של ה-forever יושבים ארבעה בלוקים, וסדר ההרכבה שלהם הוא כל הסיפור:
- set digital pin [5] to [high] — הזמזם מתחיל לצפצף
- wait [1] seconds — ממתינים שנייה. הזמזם ממשיך לצפצף כל הזמן הזה!
- set digital pin [5] to [low] — הזמזם משתתק
- wait [1] seconds — שנייה של שקט
ואז החץ בתחתית ה-forever מחזיר אותנו לשלב 1, וזה נמשך בלי סוף.
הנקודה החשובה ביותר בשיעור: בלוק wait לא ״עוצר״ את הזמזם. הוא רק אומר ללוח ״אל תעשה שום דבר חדש במשך שנייה״. מה שכבר קורה — ממשיך לקרות. לכן ההמתנה אחרי ה-high היא אורך הצפצוף, וההמתנה אחרי ה-low היא אורך השקט.
מריצים
⬇ להורדת הקובץ Active_buzzer.sb3 — גוררים אותו לתוך ACECode ולוחצים Upload.
ההסבר המלא על צריבה נמצא בשיעור ההתקנה.
מיד אחרי שהצריבה מסתיימת תשמעו: ביפ — שקט — ביפ — שקט. בדיוק כמו שעון מעורר.
מה קרה כאן
הלוח מרים את פין 5 ל-high. הזרם הקטן הזה עובר דרך הנגד אל הבסיס של הטרנזיסטור — ופותח את הברז. זרם גדול מ-5V זורם דרך הזמזם, המעגל הפנימי שלו מתחיל לעבוד, הדיסקית רוטטת, והאוויר נושא את הקול לאוזניים שלכם.
שנייה אחר כך הלוח מוריד את הפין ל-low, הברז נסגר, הרטט נפסק, ונהיה שקט.
זה בדיוק הרעיון מאחורי כל אזעקה ובכל שעון מעורר בעולם. ההבדל היחיד הוא מה מחליט מתי לצפצף. אצלנו — השעון של הלוח. בשיעורים הבאים נחבר את ההחלטה הזאת לחיישן: חיישן תנועה, חיישן מרחק, או חיישן אור.
תרגילים
1. שנו את הקצב. החליפו את שני בלוקי ה-wait מ-1 ל-0.2 שניות. תקבלו צפצוף עצבני ומהיר, כמו טיימר של מיקרוגל שנגמר.
2. ביפ קצר, שקט ארוך. שימו ב-wait הראשון את הערך 0.1 וב-wait השני את הערך 2. עכשיו זה נשמע כמו גלאי עשן שהסוללה שלו נגמרת.
3. ביפ-ביפ כפול. הכפילו את ארבעת הבלוקים כך שיהיו שמונה בתוך ה-forever. את ארבעת הראשונים כוונו ל-0.1 שניות, ובסוף השאירו wait [1] seconds ארוך. התוצאה: ביפ-ביפ, הפסקה, ביפ-ביפ.
4. אור וקול יחד. הוסיפו נורית לפין 18 (עם נגד 220Ω כמו בשיעור הראשון), וגררו לתוך ה-forever עוד שני בלוקי set digital pin [18] — אחד ל-high ליד הצפצוף ואחד ל-low ליד השקט. עכשיו יש לכם אזעקה שגם מצפצפת וגם מהבהבת.
