נורית LED — המעגל הראשון בבלוקים

מה נלמד כאן

• איך נורית LED הופכת חשמל לאור, ולמה חשוב באיזה כיוון מחברים אותה
• מה זה מעגל חשמלי סגור, ומה קורה בתוכו
• למה נורית בלי נגד נשרפת, ואיך קוראים ערך של נגד
• איך בנוי לוח הניסוי ומה מחובר למה מתחת לחורים
• ארבעה בלוקים ראשונים: start the program, forever, set digital pin ו-wait

אור הוא לא רק אור — הוא הודעה

תחשבו על רמזור. אדום אומר לכם ״עצור״. ירוק אומר ״אפשר ללכת״. אף אחד לא כתב שם מילים, ובכל זאת כולם מבינים.

ככה זה בכל מקום: אור הבלימה האדום ברכב אומר למכונית שמאחור ״אני עוצר״. הנורית הקטנה בטלוויזיה אומרת ״אני דולקת״. אור הוא מידע.

הנורית שאתם מחזיקים ביד נקראת LED. היא קטנה, כמעט לא מתחממת, צורכת מעט מאוד חשמל ומחזיקה שנים. לכן היא נמצאת היום כמעט בכל מכשיר בעולם.

בשיעור הזה נבנה מעגל אמיתי, נגרור כמה בלוקים במסך, והנורית תתחיל להבהב: שנייה דולקת, שנייה כבויה. זה נשמע קטן — אבל בתוך הדבר הפשוט הזה נמצאים כל היסודות של כל מה שנבנה בהמשך הקורס.

הרכיבים

נורית LED

נורית היא רכיב שהופך חשמל לאור. כשזרם חשמלי עובר דרכה, החומר שבתוכה משחרר את האנרגיה בצורת אור.

אבל יש כאן תנאי אחד חשוב מאוד. הנורית היא דיודה, וזה אומר שהיא מעבירה חשמל רק לכיוון אחד. כמו דלת מסתובבת שאפשר לצאת ממנה אבל אי אפשר להיכנס דרכה. אם תחברו את הנורית הפוך — היא פשוט לא תידלק. היא לא תישרף, היא פשוט תישאר חשוכה.

אז איך יודעים מה הכיוון הנכון? מסתכלים על הרגליים:

• הרגל הארוכה היא הפלוס (+). קוראים לה אנודה.
• הרגל הקצרה היא המינוס (−). קוראים לה קתודה.

💡 טיפ שיחסוך לכם זמן: אם הכול מחובר והנורית לא נדלקת — הדבר הראשון שבודקים הוא אם היא הפוכה. תוציאו אותה, תסובבו, תחזירו.

מעגל חשמלי סגור

כדי שחשמל יזרום, צריך מעגל סגור — מסלול שיוצא מהמקור, עובר דרך הרכיב, וחוזר חזרה.

בכל מעגל בסיסי יש ארבעה חלקים:

זרם הוא תנועה של מטענים חשמליים בתוך החוט. מתח הוא הכוח שדוחף אותם.

הדימוי הכי טוב הוא צינור מים: המתח הוא הלחץ במים, והזרם הוא כמות המים שזורמת. ככל שהלחץ חזק יותר, יותר מים עוברים. וככל שיותר זרם עובר בנורית — היא בהירה יותר.

הנגד — השומר של הנורית

ועכשיו הבעיה: אם יעבור בנורית יותר מדי זרם, היא תישרף. פעם אחת, וזהו.

לכן מוסיפים למעגל נגד. תפקידו לצמצם את הזרם, בדיוק כמו שמחניקים קצת את הברז כדי שהמים לא יתפרצו.

יחידת המדידה של נגד נקראת אוהם, ומסמנים אותה Ω. יש גם יחידות גדולות יותר: 1kΩ שווה 1000Ω, ו-1MΩ שווה 1000kΩ.

איך יודעים כמה אוהם יש בנגד שביד? מסתכלים על טבעות הצבע שעליו. לכל צבע יש מספר.

בנגד עם ארבע טבעות: שתי הראשונות הן הספרות, השלישית היא הכופל (בכמה להכפיל), והרביעית מספרת עד כמה הנגד מדויק. בנגד עם חמש טבעות — שלוש הראשונות הן הספרות.

לשיעור הזה צריך נגד של 220Ω. בערכה יש גם 1kΩ ו-10kΩ, אז שימו לב שלקחתם את הנכון.

לוח הניסוי

לוח הניסוי (באנגלית breadboard) הוא לוח פלסטיק מלא בחורים קטנים. הוא מאפשר לחבר רכיבים בלי הלחמה — פשוט תוקעים אותם פנימה, ואם טעיתם — מוציאים ומנסים שוב.

והנה הסוד הכי חשוב בלוח הזה — מה נמצא מתחת לחורים:

מתחת לחורים מסתתרים פסי מתכת. כל פס מחבר קבוצה של חורים יחד. זה אומר ששני רכיבים שתקעתם באותה קבוצת חורים — כבר מחוברים זה לזה חשמלית, גם אם לא שמתם ביניהם שום חוט.

⚠️ רוב התקלות של מתחילים מגיעות מכאן. אם משהו לא עובד, בדקו שוב: האם הרגליים באמת באותה שורה?

החיבור

המטרה: הנורית נדלקת לשנייה, נכבית לשנייה, ושוב, ושוב.

מה צריך: לוח ESP32, לוח ניסוי 400 נקודות, נורית LED אחת, ונגד 220Ω אחד.

קודם התרשים החשמלי. תקראו אותו כמו מסלול, משמאל לימין:

הזרם יוצא מפין IO5, עובר דרך הנגד, ממשיך דרך הנורית, ומסיים ב-GND. GND (קוראים לזה ״גראונד״) הוא נקודת האפס של הלוח — הצד השלילי.

ועכשיו אותו דבר בפועל, על לוח הניסוי:

שלב אחרי שלב:

1. תקעו את הנורית בלוח הניסוי, כששתי הרגליים בשתי שורות שונות.
2. חברו את הנגד לרגל הארוכה של הנורית.
3. מהצד השני של הנגד — חוט אל פין IO5 בלוח ה-ESP32.
4. מהרגל הקצרה של הנורית — חוט אל GND.

⚠️ הנגד יכול להיות בשני הצדדים ואין לזה משמעות, אבל הכיוון של הנורית כן חשוב. הרגל הארוכה תמיד לכיוון IO5.

הבלוקים

עכשיו החלק המעניין. בקורס הזה לא כותבים קוד — גוררים בלוקים. כל בלוק הוא פקודה אחת, והצורה שלו מספרת מה הוא עושה.

הבלוק start the program

start the program נמצא במגירה Events. שימו לב לצורה שלו: יש לו גג מעוגל למעלה ואין בו חריץ — אי אפשר לחבר מעליו כלום. זה תמיד הבלוק הראשון. כל מה שתחברו מתחתיו יתבצע לפי הסדר, מלמעלה למטה.

הבלוק forever

forever נמצא במגירה Control. תסתכלו על הצורה שלו: הוא עוטף בלוקים אחרים בתוכו, כמו זרוע. כל מה שתשימו בפנים יחזור על עצמו בלי סוף — שוב ושוב, כל עוד הלוח מחובר לחשמל.

בלי הבלוק הזה הנורית הייתה נדלקת פעם אחת ונכבית פעם אחת, וזהו. עם הבלוק הזה — היא מהבהבת לנצח.

הבלוק set digital pin

זה הבלוק שבאמת מדליק את הנורית. הוא נמצא במגירה Robots, וקוראים לו set digital pin [5] to [high].

יש בו שני תפריטים נפתחים (החצים הקטנים):

• התפריט הראשון בוחר את מספר הפין. אצלנו 5, כי חיברנו את הנורית ל-IO5. אם תזיזו את החוט לפין אחר — תצטרכו לשנות גם כאן.
• התפריט השני בוחר high או low:
  • high = מתח גבוה (3.3V) → יש הפרש מתח → זרם זורם → הנורית נדלקת
  • low = מתח נמוך (0V) → אין הפרש מתח → אין זרם → הנורית כבויה

⚠️ לא כל פין יודע לשלוח אות. בלוח ה-ESP32, הפינים 34, 35, 36 ו-39 יודעים רק לקרוא, לא לשלוח. אם תבחרו אותם כאן — שום דבר לא יקרה.

הבלוק wait

wait [1] seconds נמצא גם הוא במגירה Control. הוא עוצר את התוכנית למספר השניות שתכתבו בתוך העיגול הלבן.

למה בכלל צריך אותו? כי הלוח מהיר בטירוף. בלי ההמתנה הוא היה מדליק ומכבה אלפי פעמים בשנייה, והעין שלכם פשוט לא הייתה רואה את ההבהוב — הנורית הייתה נראית דולקת חלש כל הזמן.

התוכנית השלמה

ככה זה נראה כשהכול מחובר יחד:

תקראו את זה בקול: ״הדלק את פין 5. חכה שנייה. כבה את פין 5. חכה שנייה. חזור להתחלה.״ זה בדיוק מה שהתוכנית עושה.

מריצים

⬇ להורדת הקובץ LED.sb3 — גוררים אותו לתוך ACECode ולוחצים Upload.

אחרי שגררתם את הקובץ פנימה, תראו את הבלוקים מופיעים באזור העבודה. עכשיו צריך לחבר את הלוח ולצרוב:

1. העבירו את התוכנה למצב Upload mode (הכפתור בפינה הימנית העליונה).
2. ודאו שסוג הלוח שנבחר הוא ESP32.
3. פתחו את רשימת הפורטים ובחרו את הפורט של הלוח שלכם.

💡 לא יודעים איזה פורט זה? נתקו את כבל ה-USB, תראו איזה פורט נעלם מהרשימה, חברו בחזרה — זה הפורט שלכם.

לוחצים Upload ומחכים. בחלון למטה יופיע טקסט שרץ, ולמעלה תראו את אחוזי ההתקדמות:

כשמגיעים ל-100% הצריבה הסתיימה. הלוח מפעיל את עצמו מחדש והתוכנית מתחילה לרוץ מיד.

ההסבר המלא על צריבה נמצא בשיעור ההתקנה.

מה אמור לקרות

הנורית מהבהבת: שנייה דולקת, שנייה כבויה, בלי הפסקה. אם זה קורה — הצלחתם לבנות ולתכנת את המעגל הראשון שלכם.

לא עובד? תעברו על הרשימה הזאת לפי הסדר:

• הנורית הפוכה? הרגל הארוכה חייבת לפנות לכיוון הנגד ופין IO5.
• הרגליים באותה שורה בלוח הניסוי? הן חייבות להיות בשורות שונות.
• החוט באמת בפין IO5, והתפריט בבלוק באמת על 5?
• הצריבה הגיעה ל-100%?

מה קרה כאן

הלוח עושה בדיוק ארבעה דברים, בלולאה אינסופית:

1. set digital pin [5] to [high] — שולח 3.3V לפין 5. יש הפרש מתח בין הפין ל-GND, הזרם זורם דרך הנגד והנורית, והנורית נדלקת.
2. wait [1] seconds — עוצר הכול לשנייה. הנורית נשארת דולקת.
3. set digital pin [5] to [low] — מוריד את הפין ל-0V. עכשיו שני צדי הנורית באותו מתח, אין הפרש, אין זרם, והנורית כבית.
4. wait [1] seconds — עוד שנייה של חושך.

ואז הבלוק forever מחזיר אותנו לשלב 1.

זה הרעיון שחוזר בכל הקורס: הבלוקים משנים את המתח בפין, והמתח מפעיל את הרכיב. בשיעורים הבאים הרכיב יהיה זמזם, מנוע או מסך — אבל העיקרון יישאר בדיוק אותו עיקרון.

תרגילים

1. הבהוב מהיר. שנו את שני הבלוקים wait [1] seconds למספר 0.2. מה קורה לנורית? עכשיו נסו 0.05 — מה אתם רואים?
2. פעימות לב. תנו לשני בלוקי ה-wait ערכים שונים: הראשון 0.1 והשני 1. הנורית תעשה הבזק קצר והפסקה ארוכה, כמו דופק.
3. פין אחר. העבירו את החוט מ-IO5 לפין IO18, ושנו את התפריט הראשון בשני בלוקי set digital pin ל-18. התוכנית צריכה לעבוד בדיוק אותו דבר.
4. אתגר: רמזור. הוסיפו נורית שנייה בצבע אחר על פין נוסף (עם נגד 220Ω משלה), והוסיפו לתוך ה-forever עוד בלוקי set digital pin כך שכשאחת דולקת השנייה כבויה — והן מתחלפות.