מה נלמד כאן
- איך עובד כפתור ווליום, של רמקול או של מנורה
- מה זה פוטנציומטר ומה עושות שלוש הרגליים שלו
- למה סיבוב של יד הופך למספר במחשב
- לחבר פוטנציומטר ללוח עם שלושה חוטים
- לקרוא את הערך בעזרת הבלוק read analog pin
הכפתור שאתם כבר מכירים
יש כפתור עגול ברדיו הישן של סבתא. יש כפתור כזה על מנורת קריאה טובה, על גיטרה חשמלית, על תנור אפייה, ועל רמקול. מסובבים ימינה — יותר. מסובבים שמאלה — פחות.
הכפתור הזה נקרא פוטנציומטר. מילה ארוכה, רעיון פשוט: זה נגד שאפשר לשנות לו את הערך בעזרת סיבוב.
בשיעור הקודם למדנו לקרוא חיישן אור — הלוח קיבל מידע מהעולם בלי שעשינו כלום, האור פשוט נפל על החיישן. הפעם המידע מגיע מכם. אתם מסובבים, והלוח קורא בדיוק כמה סובבתם. זה הצעד הראשון לבניית שלט, בקר, או מכשיר שאפשר לכוון ביד.
הרכיבים
הפוטנציומטר
תסתכלו על הרכיב בערכה: יש לו גוף מתכת עגול, ציר שמסתובב מלמעלה, ושלוש רגליים שיוצאות מלמטה.
שלוש רגליים, שלושה תפקידים שונים — וזה קריטי להבין מי מי, כי אם מתבלבלים כלום לא יעבוד:
| הרגל | לאן מחברים | התפקיד |
|---|---|---|
| רגל שמאלית | GND | הקצה התחתון, 0 וולט |
| רגל אמצעית | פין 32 | היציאה — זו הרגל שנותנת את התשובה |
| רגל ימנית | 3.3V | הקצה העליון, המתח המלא |
כלל אצבע לזכור: שתי הרגליים החיצוניות הן ״הגבולות״, והרגל האמצעית היא ״התשובה״.
מה קורה בפנים
נפתח את הרכיב ונראה מה יש שם:
בפנים יש פס התנגדות — טבעת מחומר שמתנגד למעבר חשמל. שני הקצוות של הטבעת מחוברים לשתי הרגליים החיצוניות.
על הטבעת מונח מגע נע (באנגלית Wiper) — כמו מחוג של שעון שנוגע בפס. המגע הזה מחובר לרגל האמצעית, והוא זז יחד עם הציר שאתם מסובבים.
תחשבו על מדרגות: הרגל הימנית היא המדרגה העליונה, הרגל השמאלית היא המדרגה התחתונה, והמגע הנע הוא אתם שעומדים על אחת המדרגות באמצע. הרגל האמצעית מדווחת: ״הוא עומד בגובה כזה וכזה״.
הסיבוב הופך למתח
הציר של הפוטנציומטר שלנו מסתובב בערך 270 מעלות — לא סיבוב שלם, שלושה רבעים. הנה מה שקורה לאורך הדרך:
- עד הסוף שמאלה — המגע יושב על הקצה של ה-GND, המתח ביציאה כמעט 0 וולט
- באמצע — המתח בערך חצי
- עד הסוף ימינה — המגע יושב על הקצה של המתח, המתח ביציאה כמעט 3.3 וולט
ומה שיפה כאן: בין שני הקצוות יש רצף. לא שלושה מצבים — אינסוף מצבים. זה בדיוק אות אנלוגי, בדיוק כמו האור בשיעור הקודם.
בתרשים המעגל רואים את זה יפה: הפוטנציומטר מתוח בין GND לבין 3.3V, והחץ שיוצא מהאמצע הוא המגע הנע שהולך אל פין 32.
האם צריך כאן נגד נוסף? לא. בשיעור הקודם הצטרכנו נגד 10kΩ כדי לבנות מחלק מתח. פוטנציומטר הוא כבר מחלק מתח בעצמו — זה כל מה שהוא. לכן החיבור כאן פשוט יותר.
החיבור
צריך: לוח ESP32, לוח ניסוי, פוטנציומטר אחד ושלושה חוטים.
- תקעו את הפוטנציומטר בלוח הניסוי כך שכל רגל תיכנס לשורה נפרדת. שלוש רגליים, שלוש שורות.
- רגל ימנית → חוט אדום אל 3.3V.
- רגל שמאלית → חוט אל GND.
- רגל אמצעית → חוט אל פין 32.
⚠️ אזהרה קטנה אבל חשובה: אל תחברו שתי רגליים חיצוניות באותה שורה בלוח הניסוי. זה יוצר קצר — מחבר את 3.3V ישירות ל-GND — והלוח עלול להתחמם. אם אתם מרגישים חום, נתקו מיד את הכבל ובדקו.
אם המספר על המסך יתנהג הפוך ממה שציפיתם (יורד כשאתם מסובבים ימינה), פשוט החליפו בין החוט האדום לחוט של ה-GND. זה לא מקלקל כלום.
הבלוקים
החדשות הטובות: אין בלוק חדש ללמוד. אנחנו משתמשים בדיוק באותו בלוק מהשיעור הקודם.
start the program — הכובע שמתחיל כל תוכנית.
forever — הבלוק הכתום שעוטף. כל מה שנמצא בתוך הזרוע שלו רץ שוב ושוב, בלי סוף.
serial print [115200] (read analog pin [32]) — שולח את המספר אל חלון המסך של ACECode. המספר 115200 הוא מהירות התקשורת עם המחשב, ולא נוגעים בו.
read analog pin [32] — הבלוק העגול שנמצא בתוך החור העגול. הוא נמצא בקטגוריה Robots, והוא נותן מספר בין 0 ל-4095.
וזה הרעיון הגדול של השיעור: אותו בלוק בדיוק, חיישן אחר לגמרי. אתמול הוא קרא אור, היום הוא קורא סיבוב של יד. מחר הוא יקרא לחות קרקע או מד גובה. הלוח לא באמת ״יודע״ מה מחובר אליו — הוא רק מודד מתח והופך אותו למספר. מה שמחובר מהצד השני זה כבר העניין שלכם.
התפריט הנפתח [32] קובע מאיזה פין קוראים. אם תעבירו את החוט לפין 33, שנו גם כאן — אחרת הלוח קורא פין ריק ותקבלו מספרים מקפצים חסרי משמעות.
מריצים
⬇ להורדת הקובץ Potentiometer.sb3 — גוררים אותו לתוך ACECode ולוחצים Upload.
ההסבר המלא על צריבה נמצא בשיעור ההתקנה.
אחרי הצריבה פותחים את חלון המסך ומתחילים לסובב:
מה שאתם אמורים לראות:
- עד הסוף שמאלה → המספר יורד ל-0
- סיבוב איטי ימינה → המספר עולה בהדרגה
- עד הסוף ימינה → המספר מגיע ל-4095
תעצרו רגע באמצע ותסתכלו: המספרים קופצים קצת גם כשהיד שלכם לא זזה — למשל 2013, 2009, 2011. זה רעש חשמלי, וזה נורמלי לגמרי בכל חיישן אנלוגי. אנחנו לומדים לחיות איתו.
מה קרה כאן
היד שלכם סובבה את הציר. הציר הזיז את המגע הנע על פס ההתנגדות. המגע שינה את המתח שיוצא מהרגל האמצעית. הלוח מדד את המתח והמיר אותו למספר בין 0 ל-4095. המספר יצא אל המסך.
כל השרשרת הזאת קורית מאות פעמים בשנייה, והיא בדיוק מה שקורה כשאתם מסובבים ווליום ברמקול חכם או משנים עוצמת חום בתנור מודרני.
עכשיו יש לכם קלט רציף — משהו שהמשתמש שולט בו בעצמו. בשיעורים הבאים נחבר את המספר הזה ישירות למנוע (מאוורר עם ויסות מהירות) ולנורית (בקרת בהירות וערבוב צבעים).
תרגילים
1. מצאו את האמצע המדויק. סובבו לאט עד שתגיעו למספר קרוב ל-2048 — בדיוק חצי מהדרך. קשה יותר ממה שזה נשמע.
2. תאטו את הקריאה. הוסיפו בתוך ה-forever, מתחת ל-serial print, בלוק wait [0.5] seconds מקטגוריית Control. עכשיו המספרים זורמים בקצב שאפשר לקרוא.
3. תעבירו פין. העבירו את החוט האמצעי לפין 33, ושנו את התפריט בבלוק read analog pin מ-32 ל-33. הכול צריך לעבוד בדיוק אותו דבר.
4. סרגל אחוזים. בנו טבלה על דף: סובבו לחמש מצבים — סוף שמאלה, רבע, חצי, שלושה רבעים, סוף ימינה. רשמו את המספר בכל מצב. עכשיו חשבו: איזה מספר בערך שווה ל-50 אחוז? ואיזה ל-75 אחוז? זו בדיוק המרה שנעשה בקוד בשיעור המאוורר.
