איך זה עובד: נר אלקטרוני
התחליף החדשני מנסה לשחזר את התאורה הרומנטית, השלווה והנוסטלגית של נרות אמיתיים, מינוס הסכנות של שריפה והרעלת פחמן דו חמצני. איך הוא נכבה כשנושפים עליו?
עוד דברים שעובדים ב-ynet מדע:
- ספיישל צעצועי ילדים: האוניברסיטה לפירוק
לאחרונה התחילו למכור גם נרות נשמה סולריים, שאוגרים חשמל שמקורו באור שמש ביום ודולקים בלילה. אפרופו, יש הגיון כלכלי ונדל"ני רב
בהתקנת תאים פוטו-וולטאיים על קברים וניצול אור השמש שנופל עליהם (כל הזכויות שמורות, תמלוגים לח"מ בבקשה) – אך הפעם נדבר על נר חשמלי מסוג אחר, שנפוץ בשנים האחרונות באתרי הגאדג'טים והמתנות. מוצר זה, שנקרא "נר אלקטרוני" (או "flameless candle"), מנסה לשחזר את התאורה הרומנטית, השלווה והנוסטלגית של נרות אמיתיים, מינוס הסכנות של שריפה והרעלת פחמן דו חמצני. בנוסף, רבים מהדגמים נדלקים וכבים כאשר נושפים עליהם. איך הם עושים את זה?
מקור האור בנר האלקטרוני הוא נורית LED פשוטה, עם טוויסט: במקום התאורה היציבה שאנחנו מקבלים בדרך כלל מנוריות LED, יצרני הנרות האלקטרוניים טרחו והוסיפו אפקט הבהוב שמזכיר מעט את התנודות האקראיות בבהירות ובגודל של להבת הנר. אמנם אפשר לשנות את עוצמת ההארה של נורית LED באמצעות שינוי הזרם החשמלי שמסופק לה (עד לסף העליון שיגרום ל"שריפת" הנורית) - אך הטכניקה שבה משתמשים בפועל בנרות האלקטרוניים היא אחרת.
הנר האלקטרוני נשלט על ידי מיקרו-בקר זעיר, אשר מדליק ומכבה את הנורית במהירות גבוהה עד כדי כך, שאיננו מסוגלים לראות את השינויים בעין. היחס בין משך הזמן בו הנורית מאירה לבין משך הזמן בו היא כבויה קובע את כמות האור הנתפסת, ושינוי מהיר מספיק של היחס הנ"ל לטובת ההדלקה או הכיבוי יוצר את אפקט ההבהוב. בשפה המקצועית, האות הזה שהמיקרו-בקר שולח הוא תוצר של PWM – קיצור של Pulse Width Modulation. שעון פנימי מגדיר מחזורי פעולה, שכל אחד מהם באורך של שתי אלפיות השניה (המספרים הם לצורך ההמחשה בלבד). שעון נוסף מחלק כל מחזור שכזה ל-256 חלקים. אם נגדיר PWM של 16, אות ההדלקה יופעל במשך 16 החלקים הראשונים של כל מחזור, ובשאר 240 החלקים הוא יושבת.
אם יש לכם עכבר מחשב אופטי, יכול להיות שכבר שמתם לב לאפקט PWM דומה. בתחתית העכבר יש נורית LED שמאירה את פני השטח לטובת המצלמה הזעירה שקוראת את תנועות העכבר. ברוב המקרים, כעבור כשניה של אי-תנועה, עוצמת ההארה של הנורה הזו פוחתת עד לתנועה הבאה: השבב ששולט בעכבר שולח לה אות שמבוסס עלPWM נמוך יותר.
נעבור לטריק השני של הנרות האלקטרוניים הנפוצים – הדלקה וכיבוי בנשיפה. מי שהפעיל נר כזה בוודאי הבחין שהוא מגיב גם למכה חדה בשולחן, מה שמעלה את ההשערה שמדובר בגלאי זעזועים כלשהו, רגיש מספיק כדי להבחין ברעד שיוצרת הנשיפה. בפועל יש שם מיקרופון קטן, שמסתתר מאחורי חור זעיר לצד הנורית, אך זה לא אומר שההשערה היתה שגויה לחלוטין: הנר האלקטרוני אינו מצויד במעגלים משוכללים להגברה ולעיבוד של צלילים. במקום זה, הוא מנצל את המיקרופון בדרך הפשטנית והגסה ביותר, ככלי להבחנה בין "מעט תנודות באוויר" לבין "הרבה תנודות באוויר".
גם חבטה של הנר במשטח קשה יוצרת תנודות שנקלטות על ידי המיקרופון, ואז המיקרו-בקר הופך את מצב הנורית מדולקת לכבויה או להיפך.
זהו סוף הסיפור מבחינת הנר האלקטרוני הממוצע, אלא שלי היתה עוד שאלה. מיקרופונים מהסוג שמותקן בנר נחשבים איכותיים יחסית, ואפשר למצוא אותם ביישומים רגישים בהרבה. האם אין אפשרות, תוך שימוש באותם רכיבים פחות או יותר, לבנות נר אלקטרוני חכם ודומה יותר לדבר האמיתי – לדוגמה, שיהבהב חזק בנשיפה חלשה ויכבה לגמרי רק בנשיפה חזקה?
מכיוון שאין לי ניסיון בעבודה עם מיקרופונים, והמידע ברשת לא היה זמין או ברור במיוחד, נאלצתי להסתפק בניסוי-וטעייה מהסוג הכי מפרך. הסתבר שעם קבל במקום הנכון, התקבל מהמיקרופון מתח שהשתנה במידה מובחנת כאשר נשפתי עליו. סכימה של מספר מדידות רצופות הפיקה די מידע כדי להבחין בין נשיפה רגילה לחזקה, וזה כל מה שהייתי צריך. המיקרו-בקר מפעיל את נורית ה-LED באמצעות PWM עם תנודות אקראיות מוגבלות, מחליש את העוצמה הממוצעת כשהוא קולט נשיפה רגילה ומכבה או מדליק את האור מחדש בנשיפה חזקה. הנה, תראו:
