פרויקט לפורים: קופסה רדיואקטיבית

אביזר לתחפושת שנבנה ברגע האחרון בעזרת הדפסה בתלת-ממד, מיקרו-בקר, אלקטרוניקה פשוטה ולוח PCB אוניברסלי מסוג יוצא דופן.

סמל הקרינה הרדיואקטיבית, מודפס בתלת ממד

בימים אלה של העשרת אורניום ואווירה נפיצה, לא פלא שנושא האטום הגיע גם לתחפושת של אחד הילדים. הוא היה זקוק לאביזר סמלי משלים, ואף על פי שאהבתי את הרעיון שלו לקנות עוגה בצבע צהוב, הוחלט שזה לא יהיה הכי מעשי להסתובב כל היום עם עוגה ביד, ועלתה הדרישה שאעצב "משהו עם אלקטרוניקה". ברגע האחרון כמובן, תוך יממה בערך.

את הרעיון הראשון שלי, להכין מתקן דמוי מונה גייגר שיתקתק בקצבים משתנים (או ניתנים לשליטה), פסלתי כי גם זה קצת מסורבל, וכי הרעש עלול לעצבן בסופו של דבר את הסובבים. החלטתי לעשות משהו פשוט ומובן יותר – משהו עם הסמל המוכר של קרינה רדיואקטיבית, ועם לדים שיגרמו לו להפיץ אור מדאיג. את הסמל עיצבתי בזריזות ב-Tinkercad, בחמישה חלקים: בסיס דק שיודפס בצהוב ושהאור יעבור דרכו, וארבעה חלקים שחורים שיודבקו עליו (בשקעים שהוכנו מראש) ויהוו את ה"גרפיקה" של הסמל.

הסמלים שהודפסו בהמשך העבודה, אחד מהם לגיבוי
הסמלים שהודפסו בהמשך העבודה, אחד מהם לגיבוי (לחצו לתמונה גדולה)

מופעי אורות אקראיים עם לדים זה קל. למעשה, עשיתי דברים כאלה כבר בתחילת הדרך במייקינג. אלא שבמקרה הנוכחי הייתה מגבלה בעייתית: המתקן כולו חייב להיות דק וקומפקטי, משהו שאפשר לתלות כשרשרת על הצוואר או אפילו לשים בכיס. לא היה זמן לתכנן ולשלוח לייצור PCB, ואני לא מייצר לוחות בבית. נאלצתי להשתמש אך ורק במה שיש בהישג יד. למזלי, היה לי משהו שחיכה הרבה זמן להזדמנות להביא תועלת: לוח PCB אוניברסלי לרכיבי SMD.

כמעט כל הלוחות האוניברסליים בשוק מיועדים לרכיבי THT, ובהתאם לכך יש בהם המון חורים, ובריווח של 2.54 מ"מ. יכול להיות שעם מספיק מאמץ הייתי מסוגל להציב את כל הרכיבים הדרושים על לוח מסוג זה, אבל לוח ה-SMD נראה מועמד הרבה יותר מוצלח למשימה. במקום חורים יש עליו המון פדים ריבועיים צפופים, שהמרכזים שלהם בריווח 1.27 מ"מ. הצד השני מצופה נחושת כולו, ויש מערך של חורים קטנים (ללא ציפוי פנימי) בריווח של 5.08 מ"מ, דרכם ניתן להעביר חוטים דקים מצד לצד.

לוח אוניברסלי ל-SMD בריווח 1.27 מ"מ
לוח אוניברסלי ל-SMD בריווח 1.27 מ"מ (לחצו לתמונה גדולה)

הלחמתי לריבועים הקטנים מיקרו-בקר ATtiny202 במארז SOIC, קבל 0805 בשבילו, נגד 0603 ושישה לדים לבנים במארז 1206. הלדים סודרו בזוגות, כאשר בכל זוג הלדים הפוכים אחד ביחס לשני. כל הזוגות מחוברים בצד אחד לקו משותף (זה עם הנגד), ובצד שני לאחד מקווי הפלט האחרים של המיקרו-בקר. כך אפשר לשלוט בשישה לדים עם 4 פינים, במעין חצי Charlieplexing. למה לא Charlieplexing מלא? כי ככה זה קצת יותר נוח לתכנות, וצריך פחות נגדים. בין כל הרכיבים קישרו חוטי Wirewrap דקים שקילפתי מהם את הבידוד. פה ושם לאורך החוטים חיזקתי אותם ללוח באמצעות הלחמות קטנות. רק חוט אחד נשאר עם בידוד – זה של פין ה-UPDI שדרכו מתבצעת צריבת הקוד.

הצד העליון של המעגל הסופי, גודלו 50x47 מ"מ
הצד העליון של המעגל הסופי, גודלו 50×47 מ"מ (לחצו לתמונה גדולה)

יכולתי בעיקרון להשתמש בסוללת LiPo קטנה ושטוחה, אך לא הייתה לי כזו זמינה, או מעגל הגנה קומפקטי מספיק שימנע פריקת יתר וסכנות אחרות. במקום זה ניצלתי את הצד האחורי של הלוח והלחמתי אליו רתק לסוללת CR2032, מעל "אי" שחרטתי בנחושת. כך הושגה הפרדה בין הפלוס למינוס, וחוטים דקים העבירו את החשמל לצד השני של הלוח. המינוס יכול היה לעבור דרך ה"אי" במקום דרך החוט השחור אם הייתי מתכנן מראש יותר טוב את מיקומי הרכיבים במעגל, אבל זה מה יש.

הצד התחתון של המעגל, עם מחזיק הסוללה
הצד התחתון של המעגל, עם מחזיק הסוללה (לחצו לתמונה גדולה)

את הקוד למיקרו-בקר כתבתי וצרבתי בזריזות: בתוך הלולאה הראשית יש לולאה שרצה X פעמים, ובתוכה לולאה פנימית שעוברת על כל לד ומחליטה אם להדליק אותו לשבריר שנייה, לפי "עוצמת התאורה" שהתוכנה קבעה עבורו (מ-0 עד X) ולפי ההתקדמות של הלולאה העוטפת. עוצמות התאורה עצמן משתנות לאיטן, וכך מתקבל אפקט של אור מתחזק ונחלש בהדרגה ובאקראי. נותר רק להכין את הקופסה.

המעגל בפעולה והקופסה, לפני הרכבה
המעגל בפעולה והקופסה, לפני הרכבה (לחצו לתמונה גדולה)

ההדפסה של הקופסה נמשכה כשעתיים, ואז עוד שעתיים לדגם נוסף עם תיקונים ושיפורים (החזקה מכנית טובה יותר של הלוח, לדים קרובים קצת יותר לפלסטיק הצהוב וכו'). קצת דבק חם, חוט נגלל של תג עובד בשביל לתלות את הכול מהבגד, והפרויקט היה מוכן. הנה סרטון הדגמה קצר, מתנצל אם תראו בו פרסומות – יוטיוב לא נתן לי אפילו אופציה להסיר אותן. חג שמח!

להרשמה
הודע לי על
0 תגובות
Inline Feedbacks
הראה את כל התגובות