אחרי שהצגתי בקצרה את דגם מחסום הזרוע, הגיע הזמן להסתכל מקרוב יותר ולהבין איך בדיוק הוא עובד. אמנם אינני יכול להציג הוראות הרכבה ותכנות מדויקות (כל הפרויקט התבסס על אלתורים ו"מציאות"), אך בהחלט יהיה כאן די מידע לכל מי שרוצה לבנות מתקן דומה.

מכיוון שאין טעם לדבר על התוכנה לפני שמבינים עם מה היא עובדת, פוסט זה יעסוק בחלקים והרכיבים בהם השתמשתי, ועל התוכנה נדבר בהזדמנות אחרת. אבל לפני הכל, הנה סרטון הדגמה של המחסום בפעולה:

תשתית

המתקן כולו מבוסס על שלושה חלקי עץ (בסיס, מתקן ראשי ועמוד לחיישן), שאת כולם מצאתי פחות או יותר ברחוב והתאמתי לצרכים בעזרת משור, משוף, מברג, מקדחה, נייר לטש ושאר כלים. לפינות הבסיס, בצדו התחתון, הצמדתי ארבע רגליות פלסטיק קטנות מהסוג שמותקן ברגלי כיסאות: זאת כדי להגן על הבסיס מרטיבות ולכלוך, ומכיוון שהיה צורך להעביר מתחתיו חוטים לחיישן והם היו מפריעים ליציבות. שני עמודי העץ מחוברים לבסיס בברגים.

הזרוע עצמה מורכבת מקטע עץ קצר עם פרופיל דמוי ח', וקשית שתיה ארוכה בקוטר שמתאים בדיוק לחלק הפנימי של ה-ח'. דבק פלסטי וסלוטייפ פשוט מחברים בין השניים.

מיקרו-בקר

לוח תואם Arduino Duemilanove מחובר בשני ברגים לבסיס העץ, מאחורי המתקן הראשי. הוא משמש לכל מטרות השליטה והבקרה, וגם כמקור כוח לכל הרכיבים צורכי החשמל. צריכת החשמל של מנוע הסרבו של הזרוע גדולה יחסית, עד כדי השפעה קלה על רמות התאורה של נוריות ה-LED; עדיף היה להקדיש לו מקור עצמאי. עם זאת, העסק בכל זאת מחזיק מעמד איכשהו, אז נניח לו…

מנוע

משקל הזרוע זניח, והיא מונעת על ידי מנוע סרבו קטן וזול בעל תמסורת פלסטית. אחד מהראשים שהגיעו עם הסרבו מוברג לחלק הפנימי של הזרוע ומתלבש על גלגל השיניים הראשי של המנוע. החיבור הזה יציב, אך הוא מתפרק (ומורכב מחדש) בקלות – יתרון כשמדובר בצעצוע לילדים שעלול לספוג חבטות מכל מיני כיוונים.

הסרבו מונח בתוך מגרעת (גסה למדי) שחפרתי במתקן הראשי, והחוטים שלו עוברים מבפנים ויוצאים דרך קדח צדדי.

אורות

המחסום כולל שלוש נוריות LED. אחת צהובה נמצאת בראש המתקן , עם חיווט שעובר גם כן דרכו, ומיועדת לשמש כ"פנס אזהרה" מהבהב. השניה, גם היא צהובה, מוצפנת בתוך הקשית של הזרוע (אפשר לראות את החוטים שלה בתמונה למעלה) ומשמשת כתאורה דקורטיבית שנדלקת כאשר הסביבה חשוכה. השלישית היא נורית כחולה חזקה, שמשמשת מקור אור לחיישן זיהוי המכשולים. ביישומים בעולם האמיתי, כגון מחסומים או דלתות של מעליות, נהוג להשתמש לצרכים כאלה באור אינפרה-אדום בלתי נראה, אך כאן – מכיוון שמדובר בצעצוע חינוכי – רציתי להפוך את אופן הפעולה של החיישן למוחשי יותר.

חיישן אור

בקצה הרחוק של המחסום, בתוך קדח בעמוד העץ, מותקן פוטורזיסטור פשוט. כוונון הגובה והזווית של העמוד נעשו פחות או יותר לפי העין: החור בעמוד כבר היה קיים, ואני ניסרתי את העץ לגובה המתאים אחרי מדידה, והסתכלתי דרכו על הנורית הכחולה הדולקת כדי למצוא את המיקום והזווית האופטימליים.

שני חוטים מובילים מהפוטורזיסטור במורד הצד האחורי של העמוד, דרך קדח בבסיס, מתחת לבסיס ובמעלה קדח נוסף אל חיבורי הארדואינו. נורית ה-LED הכחולה מספיק חזקה כדי שהשפעתה על התנגדות הפוטורזיסטור תורגש גם בתאורה סביבתית חזקה, ואפשר יהיה לזהות מתי חפץ כלשהו עובר בין הנורית לחיישן וחוסם את קרני האור.

כאשר הזרוע אינה פועלת, אותו חיישן מודד את תנאי התאורה הסביבתיים. מידע זה משמש את התוכנה בקביעה מתי להדליק או לכבות את התאורה הדקורטיבית הפנימית.

משדר ומקלט RF

בגרסה הקודמת של המחסום השתמשתי במעגלים שלמים ששלפתי מתוך פעמון דלת אלחוטי ישן. הם התקלקלו במהרה, וגם ככה המקלט היה מסורבל מדי בשביל המחסום ולא נראה טוב. לכן, עבור גרסה זו קניתי צמד משדר/מקלט RF מהסוג שנמכר באיביי בחמישה דולרים בערך (RF Kit). אלו הם רכיבים גולמיים ביותר, שמשמשים לרוב בשילוב עם מעגלים מתוחכמים יותר (כגון כניסות ויציאות התקשורת הטורית של הארדואינו). דווקא המשימה הטריוויאלית לכאורה של זיהוי סיגנל פשוט ובודד התגלתה כמכשול לא קטן, ועל כך אדבר בפוסט על התוכנה. בכלל, קיט המשדר/מקלט ראוי לפוסט משל עצמו, וגם זה יגיע…