הרצאה 1 — מה זה ארדואינו?

תודה רבה שהצטרפתם לסדנת המייקרים של הקהילה שלנו, המחזור הרביעי. האמת שזה מדהים, כי אנחנו כבר ארבע פעמים ברצף כמעט, בלי הפסקה, פותחים עוד מחזור ועוד מחזור. ונהיים משתפרים ממחזור למחזור, וגם כיף שאנשים רוצים ללמוד באופן כללי, ואל ארדואינו בפרט.

אני אתן איזה חצי משפט על הקהילה, על מי אנחנו ומה אנחנו, ואחרי זה נתחיל לצול לפרטים.

אדמיניסטרציה: אז קיבלתם זימונים ליומן שלכם בתאריכים. אני אשלח לינק ב-WhatsApp כל מפגש, כדי שתוכלו להצטרף כמובן. כל המפגשים יהיו מוקלטים. מה שיקרה לאחר המפגש, לוקח קצת זמן ל-Cloud של Zoom לעבד את זה. ברגע שזה מוכן, אני מעלה את זה ל-YouTube, משייך את המייל שאיתו נרשמתם לסדנה כדי שזה יהיה Private, ורק איתו תוכלי לראות את הסרט. ב-Drive, שגם אליו קיבלתם הרשאה, תהיה המצגת שאתם עכשיו רואים בעיניים. למעשה היא כבר נמצאת שם, מי שנכנס ובדק יכול להוריד את החומרים ולעבור עליהם לפני. במידה ויהיו שינויים, עדכונים, טעויות שאני אגלה תוך כדי, אחרי ההרצאה אני אעלה את הגרסה המעודכנת ביותר, אבל 98-99% כבר די אפוי ואתם יכולים להוריד את זה ולהשתמש בזה.

ההקלטות ב-Drive. קיבלת הרשאה ל-Drive. אני אשלח לינק בקבוצה אם לא קיבלת את זה למייל שלך.

השימוש הוא אישי, גם כי אנחנו רוצים שתתרגישו, אני רוצה שתתרגישו בנוח לדבר פה חופשי, ולא לשתף אף אחד בהקלטות חוץ ממי שבסדנה הזאתי. תרגישו בנוח לשאול כל דבר, ובאמת לדבר חופשי.

## אודותינו ועל הקהילה

קצת על מי שמנהל את הקהילה. הגעתם אלינו מקהילת Embedded Makers, שהייתה בעבר ArduinoJS. שותף שלי רון ואני פתחנו אותה לפני משהו כמו 11 חודשים. אנחנו מאוד אוהבים Embedded, ובאופן כללי טכנולוגיה ומדע. רון הוא מהנדס חשמל ומחשבים, הוא היה ב-Intel מהנדס מה שנקרא Chip Designer, שזה ה-CPU, מה שיש לכם Intel Core i משהו, ה-Intel Inside. עבד שם כמה שנים טובות.

אני יש לי תואר ראשון בהנדסת חומרים ותואר שני במכונות, ועשיתי פיתוח תוכנה בטכניון. עבדתי ב-HP, והייתי בעוד שתי חברות של ציוד רפואי, של כל מיני דברים מוזרים ומשונים שמכניסים אותם לתוך הגוף של הבנאדם, והם אמורים להיות שם זמן ממושך.

הפשן והאהבה שלנו לעולם ה-Embedded הניעה אותנו לפתוח, רון ואני, חברה משותפת. אנחנו מכירים המון שנים. פתחנו חברה שקוראים לה interfACE R&D, שיושבת בקליפורניה בעיקרון, והלקוחות שלה הם רובם אמריקאיים. המטרה שלה זה לתת ייעוץ ושירותי הנדסה ומחקר ופיתוח בעולמות ה-Embedded. ואם צריך ללוות לקוח משלב הרעיון עד מוצר מוגמר, אם צריך ברמת הפרוטוטייפ, Mechanical Design, ה-PCB Design של הממש חומרה, וגם כמובן תוכנה. אם זה Embedded Software, Embedded Software שצורבים אותה על ה-Board, שזה ה-C++ למעשה שקשור גם לארדואינו. ואם זה אפליקציה, או אתר, או כל מה שהוא רוצה בדרך, אנחנו מכירים ואוהבים המון טכנולוגיות, זה מה שנקרא ה-cup of tea שלנו.

הקהילות בארץ זה בראש ובראשונה כי אנחנו אוהבים ללמד, אוהבים את הקהילה, אנחנו משקיעים בה, אנחנו גם רואים ערך בזה שתהיה קהילת Embedded חזקה מאוד בישראל. וכמה שיותר אנשים ייכנסו ל-Embedded, אם זה מארדואינו, אם זה מ-ESP32, ומכל דרך שיש לצרוך את המידע הזה וללמוד אותו, זה מבורך. מבחינתנו, כמה שיותר מהנדסי ומפתחי Embedded בארץ, משלב ארדואינו עד למקצועות ממש מפתחים במשרות מלאות, זה מבורך.

## שאלות ואינטראקציה בסדנה

יש לכם שאלה ואתם לא שואלים אותה? זה 10 נקודות פחות. אם יש שאלה והיא נשמרת אצלכם, לצערי, גם עם כל הכוח של AI וגם עם מחשבים קוונטיים, אין לי דרך לדעת את זה. תעשו לעצמכם ולי טובה ותשאלו. המטרה היא שתדעו את החומר, זה חשוב. לשם כך התכנסנו. אם הייתה לי יכולת להכניס לכם USB לאוזן ולהעביר לכם את כל המידע הזה בלחיצת כפתור, כולנו היינו מצליחים. אבל היות שיש פה חומר שכנראה פעם ראשונה שתפגשו אותו, כנראה שיש דברים שתצטרכו לחזור עליהם, כנראה שיתעוררו לכם שאלות, וחבל שתצאו עם תחושה שלא מיקסמתם את הפוטנציאל של הלמידה מהסדנה הזאתי.

אנחנו פה שניים. בסך הכל לכל הסדנה הזאת רשומים ארבעה. אנחנו מראש אני מגביל את זה לקבוצה מאוד קטנה, וכל מי שדיברתי איתו התחייבתי לו שאנחנו קבוצה קטנה. בקבוצה קטנה הלמידה תהיה איכותית. תיאורטית הייתי יכול לקבץ את כל ארבעת המחזורים למחזור אחד ולפתוח קבוצה עם 20 חבר'ה, כנראה שזה היה יותר רווחי, פשוט הלמידה הייתה פחות טובה. כרגע אנחנו שלושה, טל הצטרפה אלינו. תשלימי את ה-2.5 משפטים בהקלטה, ובכל שלב אם יש שאלה - לשאול שאלות.

וקצת דיברתי על AI, אז מי ששם לב, זה ג'נרטתי ב-DALL-E, וזה יצא במקום Course, קללה. אז זה מצחיק אותי, אז אני משאיר את זה. Crous זה קללה. יש לו לפעמים קצת דיסלקציה בג'נרוט של אותיות לועזיות.

## נושאי הקורס ותוכנית الלימודים

מה אנחנו לומדים בעצם? לשם מה התכנסנו?

בראש ובראשונה, כדי לגשת לארדואינו, שזה שם קוד או מילה כללית ל-stuff של כניסה לעולם ה-Embedded... Embedded בעברית זה מערכת משובצת, זה תרגום קצת גרוע לדעתי, אני כמעט ולא אשתמש במילה מערכות משובצות. אני לא יודע מי חשב לעצמו לתרגם Embedded למערכת משובצת, אני לא יודע מה פירוש משובצת. אבל הפשט של Embedded זה מוטמע, זה בעצם הקוד שאני צורב על המיקרו-בקר עצמו, זה המגע האינטימי ביותר בין חומרה לתוכנה.

אבל כדי לדעת ולהגיע מתוך ידע לעולמות האלו, חשוב שנבין בכלל מה זה מעגל חשמלי. איך חושב מחשב, איך אנחנו מתארים דברים. וידע זה כוח. ככל שנגיע לעולם הזה עם יותר ידע וז'רגון מושגים יותר נכון ומדויק, גם תוכלו לשאול ולהגדיר את מה שאתם מחפשים בצורה יותר טובה, וגם מניסיון תשרפו פחות ותעשו פחות נזק לחומרה שתתעסקו איתה, תבלו פחות זמן בבאגים וטעויות שיש לכם בקוד. זאת המטרה של ההקדמה.

בעיקר בשיעור הזה אנחנו נדבר על תאוריה, קצת בשיעור הבא, ולאט לאט נתחיל לצול hands-on לתוך ממש חיווטים ופיתוח.

נוריד יחד, למי שאין עדיין, את סביבת הפיתוח של ארדואינו. אין לכם מה לדאוג, נעשה את זה יחד, זאת הורדה די פשוטה. קוראים לזה Arduino IDE. זאת סביבת פיתוח שדי הכי נפוצה לארדואינו ו-ESP32. יש עוד שיטות לפתח, בעורכי קוד אחרים. אבל ה-Arduino IDE מאוד עבר אופטימיזציה לשימוש בארדואינו, והכי נוח לדעתי להתחיל ממנו. אם יש פה למישהו רקע בקוד, יש אקסטנשנים ל-VS Code, לאדיטור הכי נפוץ בעולם בערך של Microsoft, שאפשר גם דרכו לפתח בארדואינו. מי שזה מעניין אותו, ייתן פינג בשיעור שנדבר על זה, ואני אפנה אותו למה שרלוונטי.

אחרי זה אנחנו נתחיל חיישנים ורכיבים נפוצים. פשוט ניקח LED, ניקח סרבו, ניקח כפתור, ניקח טרנזיסטור, פוטורזיסטור, ונתחיל להבין גם איך הקוד שלהם פועל, מאיפה מביאים את הקוד שלהם, איך בכלל קוד של ארדואינו רץ, מה עושים, וכו'.

עד שנגיע בסוף לטרנזיסטור. טרנזיסטור זה אחד מהקומפוננטות, רכיבי חומרה ששינו לנו את העולם באופן דרסטי. כנראה שלא היינו נפגשים פה ב-Zoom היום אם לא היו ממציאים את הטרנזיסטור אי שם לפני כמעט 50 שנה כבר, שלפני כן הייתה שפופרת כזאת גדולה ומגושמת, או שהיו צריכים חדר שלם בשביל לעשות פעולה מאוד פשוטה חישובית, שהיום יש לנו מיליארדי טרנזיסטורים בציפ, אפילו עשרות מיליארדי טרנזיסטורים בציפ אחד. מה ש-NVIDIA עכשיו חשפו זה גם כן ובכלל ציפ... נדבר קצת על איך מודדים את זה, אבל לגמרי משנים את חוקי המשחק כל יום שעובר, על אחת כמה וכמה עכשיו עם ההתפתחויות של AI.

הסדנה הזאתי בבסיסה הורכבה על בסיס מועדון המייקרים שלנו. יש לנו מועדון מייקרים בקהילה שרץ כבר הרבה זמן, מפגש שבועי שתפקידו להקדיש שעתיים בשבוע לפשן הכי גדול שכנראה יש לכל אחד מאיתנו וצריך לצאת איתו מהארון כבר ולהיות מייקרים על מלא. אנחנו נקבל פה את הבסיס, ומי שרוצה אחרי זה להתפתח וממש לבנות פרויקטים ולחזק את העולם הזה, מוזמן להצטרף למועדון שלנו. בונים שם לו"ז וקונים חומרות, וכקבוצה יחד מתקדמים, עקב בצד אגודל עד לממש פרויקט שלם. גם בהיבט המייקרי של בניית החומרה עצמה, גם ברמת הקוד, ותמיכה כמובן אחד של השני ושלנו.

## שאלות ודרישות מערכת (Ubuntu/Linux)

שאלות אדמיניסטרטיביות עד כה?

— אני עם Ubuntu, זה לא אמור להיות בעיה?

— לא, אין בעיה. אתה יכול לתכנת ארדואינו ב-Linux. זה ידרוש ממך עבור הארדואינו להתקין driver, כי כשנצלול לארדואינו יש רכיב שקוראים לו UART שהוא מגשר בין החומרה של הארדואינו למחשב. באופן כללי כל ממשק בין חומרה לאיזושהי תוכנה נדרשת באיזה שהיא דרך עם driver, שזה ספר החוקים של איך ה-Windows או ה-Linux במקרה שלך מדבר עם הארדואינו. אז אתה תצטרך להוריד איזשהו driver כי Native, Ubuntu לא תומך בארדואינו. אבל אפשר לעשות את זה, ויש לי גם רפרנס לבחור שעשה את זה ממש לפני שבוע, הוא ישמח לעזור לך.

— סבבה, תודה.

— אבל אם את עם Linux זה אומר שיש לך רקע בפיתוח לא רע. נכון? אז למה את עם Linux?

— מכוח האינרציה, אני לא אוהבת את Microsoft... הידע שלי ב-Linux לא מאוד גדול, אבל מסתדרת, ואם צריך... יש באינטרנט מלא מדריכים.

— יפה מאוד. גישה מעניינת להיות עם מחשב ביום-יום ב-Linux.

בסדר, בואו אם אין לכם עוד איזה שהן שאלות, ואתם יכולים להרגיש בנוח ולפתוח את המיקרופונים, לא צריך בצ'אט... אפשר גם בצ'אט, יונת דואר, מה שבא לכם.

## מבוא למעגלים חשמליים - זרם חשמלי

נתחיל ללמוד על מעגלים חשמליים. על איך ארדואינו בכלל עובד, ואיך כל הקסם הזה שקוראים לו אלקטרוניקה פועל.

אז המושג הבסיסי בסיסי בסיסי ביותר שרלוונטי לכל עולם האלקטרוניקה, המחשוב, וכל מה שאפשר לעשות name dropping מפה ועד אילת - בסוף זה מסתכם לזרם.

ואם אנחנו צוללים לתוך העולם הקטן הזה של מה זה זרם, אז אנחנו נראה אלקטרונים, קטנים קטנים קטנים, שהם מה שמוגדרים נושאי המטען, והם זורמים מנקודה א' לנקודה ב'.

זרם נמדד ביחידות מידה שקוראים להם אמפר (Amperes / A). למי שאוהב fun facts על מדע ופיזיקה, תדעו ברגע שמסמנים יחידת מידה באות גדולה, זה על שם בן אדם. אמפר מצא את ההגדרה המתמטית וקיבץ את זה לידי נוסחה פשוטה של איך בעצם יודעים מה זה זרם. זה כמות הקולונים, כמות המטען, ליחידת זמן. כמה למעשה קולונים, יחידות מטען, זורמות לנו בזמן - זה הזרם.

עכשיו, אנחנו יכולים להגדיר זרם בכמה היבטים. אנחנו יכולים לקחת למעשה כל כבל חשמל עכשיו שיש בין השקע חשמל שלכם למחשב, נכון? הרי אתם טוענים את המחשב שלכם או את הטלפון שלכם, ולהגיד עכשיו: אם אני מנתק את הטלפון, מה הזרם בכבל? אם אין לי צרכן בקצה, בוא נזניח התנגדות פנימית, עוד מעט נגיע להתנגדות, אבל בוא נזניח אותה. אז כנראה שהאלקטרונים שם לא נחים, נכון? אנחנו חיים שטמפרטורה גבוהה, יש לנו אנרגיה בעולם, האלקטרונים לא נחים. אבל ברגע שיש לי זרם, זה אומר שיש איזושהי העדפה לתנועה בכיוון מסוים.

איך אני גורם להעדפה הזאת בכיוון מסוים? אני גורם לזה על ידי מתח.

אבל לפני שנעבור למתח, בוא נבין רגע את ההיסטוריה של זרמים. אם מישהו מכיר את זה, אני אשמח לדעת, שתגידו לי מי הדמויות הססגוניות שיש לנו פה...

## ברוכים הבאים למלחמת הזרמים

- טסלה ואדיסון?

- נכון. על מה אנחנו מדברים פה? על מה הם רבו?

- נראה לי זרם ישר וזרם חילופין, לא?

- נכון. הם היו באותו תקופת זמן.

באותה תקופה המציאו את הזרם הישר ואת הזרם החילופין, והיה ביניהם קרב ענקים על איזה כיוון העולם הולך, לאן העולם זורם. האם אנחנו הולכים על ה-Alternating Current (זרם חילופין), או שאנחנו הולכים על ה-Direct Current (זרם ישר).

ולמעשה זה הגיע מאוד נמוך, זה הגיע למצב שבנו כיסא חשמלי כדי להוכיח שהזרם חילופין מאוד מסוכן. בסוף בסוף בסוף, הפיזיקה מנצחת. ובאפליקציות של העברת חשמל למרחקים, יש יתרון לזרם חילופין. המשמעות היא שזרם חילופין זה למעשה... תדמיינו גל סינוס, נכון? אם אנחנו לוקחים עכשיו את הגל שלנו, אנחנו זורמים איתו, ופעם יש לנו מתח חיובי ופעם יש לנו מתח שלילי, ובממוצע אנחנו נעים סביב ה-0. כאשר Direct Current זה מתח קבוע, שהוא נמצא יותר מתאים לאפליקציות של אלקטרוניקה.

אז אם אנחנו מחלקים את שני החבר'ה האלה, השקע שלכם בבית הוא AC. נכון? הוא 230VAC. בארץ אנחנו ב-50Hz, זה אומר שהתדירות קופצת בין הפאזה ל-Ground... בין הכחול לחום למעשה, בין הפאזה ל-Neutral, 50 פעמים בשנייה. בסדר? זה ה-Hz במשמעות התדירות של זה. וככה אנחנו יכולים להעביר את החשמל שלנו למרחקים, כי תחנות כוח אנחנו לא רוצים אותם מתחת לבית.

כשאנחנו מדברים על אלקטרוניקה, על המחשבים הניידים שלנו, על הפלאפונים שלנו, כנראה שרוב המכשירים שלכם בסופו של דבר עוברים מ-AC ל-DC. ה-iRobot שלכם, ה-Dyson שלכם, כל מה שיש לו בטוח בטרייה, הוא ב-DC, כי בטרייה זה צורת אגירת אנרגיה כימית, שהתוצר שלה זה DC. פאנלים סולאריים, מאוד נפוץ היום לפרוס על גגות ולנסות להפיק כמה שיותר מהשמש, מפיקים DC. מי שיש לו בבית על הגג פאנלים סולאריים, כדי לחבר את זה ל-Grid (לרשת החשמל), יש לו מה שנקרא DC to AC converter, הוא ממיר DC ל-AC. יש שם איזה הנחתה של איזה 3%-4% בהמרה הזאתי, אבל אין מה לעשות.

וזה נמצא שזה מאוד יעיל בשימושים של אלקטרוניקה. אנחנו מדברים בעולם הארדואינו על Direct Current, על DC בלבד.

שאלות?

- מה זה השם AC, כאילו מה המשמעות של ה-AC?

- Direct Current ו-Alternating Current. Alternating זה מתח חילופין שהוא מחליף, הוא קופץ. בסדר? זה ראשי תיבות. בעברית זה חילופין ו-Direct זה ישר.

אז יש פה את הדוגמה באמת שציירתי מקודם, קצת יותר יפה. אז אנחנו יכולים לראות שציר ה-Y פה זה ה-Voltage, ואנחנו נעים בין פלוס למינוס, כאשר אורך הגל שלנו זאת התדירות. זה Alternating Current, הוא קופץ לנו. ויש לנו את ה-Direct שהוא קבוע.

יש ביניהם הבדלים תהומיים מבחינת השימושים והסכנות.

## מתח - Voltage

כדי להבין את הסכנות שיש לנו במתח, אז אנחנו צריכים לדבר על מתח. אנחנו אמרנו שאם יש לנו אלקטרונים שנעים לאין ספור כיוונים ובממוצע התנועה שלהם היא אפס, כי בוא נקח את איילון צפון, שיש לנו 10 רכבים שנוסעים מדרום לצפון, ואת איילון דרום, שיש לנו 10 רכבים שנוסעים מדרום לצפון, אז בממוצע הזרם שלי הוא אפס. אבל אם יש לי 11 רכבים שנעים צפונה, יש לי זרם חיובי של 1.

איך אני גורם לאלקטרונים הצלנים האלה לנוע ממקום למקום? מעבר לזה שאנחנו בעולם אנרגטי, אני צריך לתת להם מה שנקרא הפרשי פוטנציאלים. מתח - Voltage, שזה גם כן V גדולה, כי וולט זה בן אדם שמצא את ההגדרה הפיזיקלית של מה זה מתח. הוא בעצם מוכיח שאם אני לוקח איזשהו פוטנציאל גבוה, באופן דומה לכוח משיכה, לעומת פוטנציאל נמוך, הזרם שלי יהיה מהגבוה לנמוך. יש איזשהו עיקרון פיזיקלי שקובע שבכל העולם, וזה נכון גם לאנשים, אנחנו רוצים מינימום אנרגיה. אנחנו שואפים להגיע כמה שיותר נמוך, המצב האנרגטי הנמוך ביותר הוא המצב היציב ביותר עבורנו.

ככה שאם אנחנו עכשיו לוקחים איזשהם אלקטרונים ושמים אותם בפוטנציאל של 24V, הם יישאפו לזרום לאיפה שזה 0V, הם ישלימו את המעגל ויזרמו לפוטנציאל נמוך יותר. זה ההגדרה של וולט.

- אבל כמו שאתה אומר, זה מעגל. אז כמו שהם זורמים לכיוון האפס, בעצם הם אחר כך צריכים להתרחק ממנו, לא?

- אז אנחנו מעבירים אותם דרך צרכנים ולמעשה מבזבזים את מקור המתח. מקור הכוח. בסדר?

- אהה.

- יש לי שאלה בנוגע לקודם, לזרם. סתם מעניין אותי, כאילו מה גורם להבדל בין זרם שהוא ישירי לזרם שהוא חילופי?

- אופן הייצור שלו הפונדמנטלי. כדי לייצר זרם חילופין, למעשה כל פם מחליפים את הפאזה. ממש איך שמייצרים את זה ברמת הטורבינה בתחנות הכוח, זה שונה לחלוטין. אנחנו ניגע בזה כשנדבר על סליל, איך מייצרים מתח ישר. מתח חילופין כדי לייצר אותו, יש להם עוד פרקטיקה שאפשר לראות על זה ביוטיוב, שנגע בסליל נדבר על זה, בסדר? יש עיקרון פיזיקלי שאנחנו נוגעים בו בסליל, כשאנחנו לוקחים איזשהו מוליך ושמים אותו על ליבה מבודדת באופן צפוף. אם יצא לכם אי פעם לשבור שנאי, נכון? ראיתם הרבה מאוד סלילים כאלה. או לפרק מנוע של מברגה, זה גם כן משהו מאוד מייקרי לפרק, להרכיב זה פחות. וראיתם סלילים. הסלילים האלה מה שזה עושה, כשאנחנו מעבירים זרם במוליך חשמלי שיש לו המון המון כריכות, אנחנו יוצרים שדה מגנטי. אם אנחנו יוצרים שדה מגנטי...

- למעשה שני המנועים של AC ו-DC הם שונים, עובדים אחרת.

- שונים. הם עובדים על אותו עיקרון פיזיקלי של מה זה שדה חשמלי ושדה מגנטי, יש שם הבדל פונדמנטלי על איך שב-DC וב-AC מחליפים את הפאזות. אם אנחנו שנייה בוא ננסה... טוב, נגיע לזה בסליל, בסדר? בוא נעבור עוד קצת במונחים כדי שיהיה לנו יותר בנוח, וכשנדבר על סליל ונראה איך מנוע DC עובד, נוכל להבין איך מנוע AC עובד, בסדר? למרות שמנוע AC פחות נפוץ בארדואינו, אבל אני שם כוכבית לדבר על זה.

אז אנחנו הגדרנו גם את ההבדלים בין מתחים. גם ב-DC באופן כללי אם נעבוד על מתח גבוה, אז אנחנו עלולים לסכן את עצמנו. אנחנו מגדירים ובאופן כללי ההגדרה של מעל 24V עדיף לא להתעסק בזה בלי ידע מוקדם. ארדואינו ורוב המיקרו-בקרים, 24V זה המתח המקסימלי שלהם. מי שהתעסק אי פעם בעולם התעופה, שמה הסטנדרט זה 28V בגלל איזשהו משהו היסטורי בצורת אספקת האנרגיה שניתנה למטוסים לפני המון המון שנים וזה התקבע על 28V, והדבר הראשון שעושים זה להוריד את זה ל-24V. אבל מעבר לזה, זה דורש גם הסמכה וגם ציוד, ועדיף לא להתעסק בזה. לא הייתי עכשיו לוקח משהו מעולם המייקרים ודוחף אותו כזאת קלות ראש לשקע בבית שלי. זה גם לא מטרת הסדנה, אנחנו לא הולכים להיות חשמלאים מוסמכים. אנחנו הולכים להיות מייקרים מצוינים שיודעים מה הם עושים ולא משחקים בגורל ומנסים עכשיו, לא יודע, לקחת את הדוד חשמל שלנו ולהפעיל אותו דרך ממסר (relay) עם הארדואינו. אפשר לעשות את זה בעזרת סרטון יוטיוב, אבל זה דורש לפרק 16A, 220V מהשקע שלנו ולחבר אותו ל-relay, ככה שזה אני לא הייתי ממליץ לעשות בלי...

- עושים את זה עם קונטקטורים.

- עושים את זה, אני לא רוצה שתצאו מהסדנה הזאת שאני נתתי לכם את הביטחון לעשות ולגעת במתח גבוה, בסדר? זה לא המטרה. זה סוג של אחריות. ברגע שאנחנו מתחילים לדבר על מונחים פיזיקליים, קרה לי גם שבאחד הסדנאות מישהו חשב שהוא כבר שקע וחודש שהוא יודע הכל בחשמל והתחיל לעשות שטויות וצילם לי שטויות, ואני לא רוצה להגיע למקום שם.

בוא קצת נעשה אנלוגיה למה שאמרנו על הפרשי מתחים, אז באמת הכי קל זה גרביטציה, נכון? אנרגיה פוטנציאלית. אז אם יש לי מקור מים גבוה, יש לי איזשהו הפרש פוטנציאל בין המים במקור הגבוה למים במקור הנמוך, ותהיה לי זרימה. אם אין לי הפרשי פוטנציאלים, אז יהיה לי כלים שלובים. זה יהיה בערך כלום, הזרימה תהיה אפס, גם אם בפועל מולקולות מים ינועו מאחד לשני, אז זרימה בממוצע תהיה אפס. ולפי כלים שלובים ספציפית פה יהיה אותו גובה. אז זה האנלוגיה הכי טובה שיש לזרם.

וכשהאלקטרונים ינועו לי, אם אנחנו לוקחים את האדומים האלה כאלקטרונים, אז אנחנו יודעים בוודאות שכיוון הזרימה יהיה מלמעלה למטה, נכון? אין סיבה אנרגטית שמהם ינועו מלמטה למעלה. נכון? זה סותר את העיקרון של מינימום אנרגיה. אין סיבה לאלקטרון להגדיל ראש ולהגיד "אני אנוע נגד הזרם", אין להם אידיאולוגיה, יש להם פיזיקה.

## התנגדות - Resistance

עוד מונח שאנחנו חייבים לדעת אותו, זה התנגדות. התנגדות זה... אם אנחנו לוקחים את האנלוגיה של זרימת המים, תחשבו ש... נכון זוכרים שפעם היו חסכמים שהתקינו בברזים? שמו איזשהו רכיב שמונע מהזרם של המים לנוע בקלות ביציאה, או למעשה מקשה על המים לצאת החוצה. המטרה הייתה לחסוך במים, שכל הסרטוני "ישראל מתייבשת" האלה. אז גרמו באופן אקטיבי להעלות את ההתנגדות של זרימת המים כדי לחסוך בזרימת מים.

אז בחשמל זה לא באמת חוסך, כי לרוב נגד מתחמם ואני ממיר צורת אנרגיה חשמלית לאנרגיית חום, יש איזה המרת אנרגיה שם. אבל אני מונע באופן אקטיבי על ידי מבודד כלשהו מהזרם לנוע בקלות שהוא היה נע ללא הנגד הזה. אני מעביר אותו דרך איזשהו חומר קרמי לרוב, ואני מגדיר את זה באום. זה אוומגה. אום הוא גם בן אדם, אבל Ω זה לא משהו נוח לסמן איתו בפיזיקה, אז לקחו את זה מיוונית. בפיזיקה מאוד אוהבים יוונית, זה אוומגה קטנה. אוקיי? מי שמבין בפיזיקה הולך ליוון, ויודע לקרוא תפריטים מאוד מאוד טוב. זה אוומגה קטנה, וזאת התנגדות.

אמר אום, גם נתן לנו חוק פיזיקלי מאוד מאוד חשוב. הוא הגדיר לנו את הקשר בין המתח לבין הזרם. הוא אמר שיש ביניהם פרופורציה ישירה. רגע, סליחה על הציור, אני אצייר את זה מחדש. בפיזיקה פרופורציה מסמנים ככה, זה פרופורציוני. בסדר? זה אומר שיש ביניהם יחס ישיר. המתח שווה להתנגדות כפול הזרם ($V = R \times I$). אם אני יודע את הזרם ויודע את המתח, אני יודע את ההתנגדות. אם אני יודע את ההתנגדות ואת הזרם, אני יודע את המתח. וככה עושים לנו חיים מאוד מאוד קלים, כי התנגדות היא פרמטר שמאוד חשוב לנו כמייקרים ומאוד חשוב לנו באופן כללי באלקטרוניקה ובחשמל.

עוד מושג ששווה שנכיר אותו, אתם יודעים מה זה P? איך אנחנו מודדים בחשמל את ה... כמה חזק המוצר הזה, או... נכון קניתם מחשב או איזשהו תנור ואתם רוצים שהוא יהיה ממש טוב בחורף? מה הפרמטר שאתם בודקים?

- הספק.

- הספק, נכון? הספק באנגלית זה Power. הספק חשמלי באנגלית זה Power. בסדר? שהוא מכפלה מאוד פשוטה של $V \times I$. עכשיו, מה שאני אומר עכשיו, כל החוק אום וכל זה, תופס ל-DC. תופס ל-DC, שאלתם אותי מה ההבדלים, אז DC זה יחס ישיר, זה פרופורציה ישירה. ל-AC יש פה עוד איזה רכיב מסוים שהוא בגלל הפאזה, יש פה עוד איזה תוספת מסוימת בגלל שיש לנו איזשהו גל, אז ההתנגדות היא טיפה שונה. אבל עבור DC זה הקשר הישיר הזה, והקשר הישיר הזה. ככה שאם אני יודע ב-DC יש לי איזשהו נגיד איציק שאל אותי על 12V שנאי, 1A, אז מה ההספק המקסימלי שהשנאי הזה יודע לתת לי?

- 12?

- 12 Watt. נכון, 12 Watt זאת יחידת המידה, גם וואט היה בן אדם. עשו את זה קודם לפנינו אנשים חכמים. בסדר? 12 Watt. ומה זה אומר לי? שאנחנו בבית משלמים חשמל, לפי איזה יחידות אנחנו משלמים, אתם מכירים את זה?

- קילו-וואט.

קילוואט-שעה (kWh).

קווט"ש.

אז קילו זה 1000, באופן כללי קילו...

אוקיי, K זה קילו, נכון? בכל דבר, קילובייט,

או קילוגרם.

זה $10^3$, זה 1000.

זה דרך של פיזיקאים

לחסוך בדיו, אז הם כותבים במקום כל פעם 1000,

הם חוסכים את האפסים, כן, או $10^3$.

כמו ביוטיוב, K, 1000K.

כן, נכון. M גדול זה מגה,

יש הרבה...

הרבה דברים כאלה. אז בקילוואט-שעה,

מה הם עושים? הם כופלים את זה בזמן.

אוקיי, ברגע שאני כופל את זה בזמן, ברגע שאני כופל הספק בזמן,

זה בעצם האנרגיה שלי, כמה אנרגיה בזבזתי.

בחברת החשמל אכפת כמה אנרגיה עלינו להם.

עלינו להם הרבה אנרגיה, נשלם הרבה. עלינו להם מעט אנרגיה, נשלם מעט.

על ידי זה שאני לוקח את ה-Power וכופל אותו בזמן.

כמה זמן,

כמה הספק.

צרכתם X הספק כפול 15 שעות,

תשלמו לשקע ותקע X כסף.

זה החישוב שלהם.

שוב, ב-DC... ב-DC זה...

זה טיפה שונה, אבל...

כתפיסה זה נכון. יש...

עוד כמה תוספות שצריך. אנחנו בעיקר נתמקד ב-AC, כי זה עולם האלקטרוניקה.

הפוך, לא? בבית זה... אמרת מקודם AC זה...

נכון, נכון. תודה על התיקון. ב-AC זה שונה.

AC בגלל הפאזה זה שונה,

אז לחשב הספק זה לא ישירות מהמתח מהזרם, אלא יש עוד איזה...

מקדם הנחתה של חברת חשמל על כמה בכלל...

היעילות שלהם להביא את האנרגיה לבית, כי הרי זה עובר מוליכים, זה עובר אפילו קילומטרים על קילומטרים.

אז יש איזושהי הנחתה בדרך,

שם הם לא אומרים לי עכשיו "בוא תממן לי את ההתנגדות של הכבלים". אנחנו לא שמנו בכבלים מוליכים ממש טובים, שמנו לך את הכבל של הכמסנים, אז בוא תממן לי את זה שכל הדרך בזבזת אנרגיה.

אז הם שמים איזשהו פקטור שמתקן את זה,

וויש עוד איזו התחשבות בפאזה. בדרך כלל זה 0.95, 0.96, שזה פקטור כזה ששמים.

אבל כדי להבין את זה, אנחנו צריכים להבין מה זה מוליך

ומה זה מבודד.

הרי בחשמל, אני יודע שכבל חשמל הרוב עשוי מנחושת,

ואני יודע שאם אני אחבר לגו

בין...

סוללה לנורה, כנראה שהנורה לא תדלק.

אז יש במבודדים איזשהו מקדם דיאלקטרי קוראים לזה, שהוא אומר כמה התנגדות להולכת זרם,

לתנועה של האלקטרונים, יש.

נתנו את האנלוגיה לחסכם, לכמה מים אנחנו חוסכים, כמה אקטיבית אני ממש מתנגד לזה שהמים יצאו החוצה.

כמה אני מקשה על הזרימה הזאתי,

לעומת מוליך, שהמשחק שם זה כמה קל לאלקטרונים לנוע ממקום למקום. נגיד זהב, הוא מוליך מצוין.

אם יש לכם איזה אוזניות יקרות,

או שאתם מתעסקים הרבה באמת בסאונד,

אז אתם תראו שהקונקטורים הם מזהב.

גם בטלפונים הלחצנים...

בלחצנים?

בלחצנים בטלפונים הישנים, היום אין... המקשים, על הרעיון שזה זהב, זה מקיש יותר מהר.

כן, יש... זה שני חברים שבאיזה תואר שני לקחו הרבה אלקטרוניקה והוציאו משם זהב.

המדליות באולימפיאדה ביפן היו מזהב ממוחזר של אלקטרוניקה.

אבל... לזהב יש לו בעיות של התחמצנות, אבל לא משנה, בגדול הוא המוליך באמת הכי מצוין.

הוא מאוד אינרטי, אז הוא עמיד לתנאי סביבה. אבל...

לאורך זמן הוא נהיה כזה... הוא חומר מצוין בעיקרון, בסדר?

הוא מאוד יקר, אבל הוא חומר מצוין לעולם האלקטרוניקה, והוא נשמר יחסית טוב לאורך זמן. הרי כורים אותו די בצורתו הטבעית,

בגלל שהוא מאוד אינרטי לחיבורים אחרים מבחינה כימית.

מאוד אגואיסט, הוא לא אוהב להתחבר לשום דבר אחר. הוא אוהב להיות זהב.

אז הוא מוליך מצוין, אבל הוא יקר. אז העולם הגיע לאיזה מסקנה ש...

אנחנו לא כולנו חיים בדובאי,

אז אנחנו יכולים להשתמש בנחושת, שהיא מוליכה מצוינת,

היא מאוד מה שנקרא...

גמישה, נכון? היא אלסטית,

ו...

סליחה, היא לא אלסטית, היא עוברת דפורמציה פלסטית בצורה טובה.

ואפשר להשתמש בה, וזה חומר מוליך טוב.

מה חי לנו בין שני העולמות האלו? בין מבודד למוליך, אתם יודעים מה חי לנו?

עוד פעם, מה השאלה?

מה חי בין המבודד למוליך?

איזה עידן אנחנו חיים עכשיו?

נכון, היה עידן הקרח, עידן האבן, עידן הברונזה...

מה כל המחשוב והאלקטרוניקה...

עשה לאנושות? איך קוראים למקום הכי מפורסם בארצות הברית? איך קוראים לו? ... ואלי.

סיליקון, סיליקון.

סיליקון, אנחנו בעידן הסיליקון.

אוקיי? אנחנו בעידן הסיליקון. תרצו או לא,

העולם שלנו... Silicon Valley, זה...

בגלל שכל עולם האלקטרוניקה,

וגם המחשוב, התחיל ב-Silicon Valley. דרופ, תעשו זריקת שמות של מה שאתם רוצים:

HP, Apple,

Google, Tesla, כולם ב-Silicon Valley. לא סתם.

בסדר? קוראים לזה Silicon Valley. אנחנו בעידן הסיליקון,

ולא בגלל דברים שרצים לכם עכשיו בראש, אלא בגלל מוליכים למחצה.

## מוליך למחצה – Semi Conductor

סיליקון למעשה זה חול ים.

חול ים שבדרך כלל...

מיפן,

הופכים אותו לגביש, ל-single crystal, גביש מאוד מאוד מאוד נקי,

ולמעשה מגדלים...

בכל מיני מקומות, ומביאים אותו לאינטל נגיד, בקרית גת.

חותכים אותו ל-wafers, לדיסקים ממש ממש קטנים,

ועליהם,

כשנגיע לטרנזיסטור,

שמים כל מיני... קוראים לזה doping.

אילוח.

בסדר? והופכים את זה ממש לטרנזיסטור.

אבל אנחנו לא יכולים להגדיר את החומר הזה כמבודד, ואנחנו לא יכולים להגדיר את החומר הזה כמוליך.

כי אנחנו יודעים לשלוט בו. אנחנו יודעים לגרום לו להיות פעם מוליך

ופעם מבודד.

בסדר? וזה חומר שאנחנו יכולים לשלוט בו בטמפרטורה ובאיזה תנאים

שהם רציונליים עבורנו, כי אתם יכולים להגיד "אוקיי, גם...

במכת ברק האוויר מוליך".

אבל שם זה תופעה אחרת, זה ממש כבר מעבר פאזה, יש פלזמה.

אם אני אעביר מספיק זרם בכל דבר, הכל יוליך.

אנחנו מדברים שם על עשרות...

עשרות אלפי וולטים, אז האוויר מתחיל להיות מוליך.

אבל אנחנו מדברים באלקטרוניקה של 5V ו-3.3V, מתחים נמוכים,

אז אני יכול לגרום לסיליקון, עבור מה שאני רוצה, להוליך או לא להוליך. למה זה טוב לי?

אז מה גורם לו בעצם לא להוליך או כן להוליך, נכון? התנגדות...

אנחנו נלמד את זה בטרנזיסטור. אנחנו שמים לו או יותר אלקטרונים,

ואנחנו גורמים לו להיות מה שנקרא N-type, להיות negative,

או שאנחנו שמים לו חומר...

שיש בו יותר חורים, שזה בעצם הוצאתי אלקטרונים,

וגרמתי לו להיות P-type, חיובי. וככה אני גורם לו...

לשאוף לזרום מכיוון מסוים לכיוון שני על המשטח של הסיליקון.

מה שגורם לנו להצליח לדבר עכשיו בזום,

זה שאנחנו יכולים להפעיל את זה בעזרת הטרנזיסטור. הטרנזיסטור נותן לי 1 ו-0.

ומחשב עובד על מה שנקרא בסיס 2.

מלא מלא 1 ו-0 עכשיו

רץ לנו בתוך הרקע כדי שאנחנו נוכל לדבר, תראו אותי ב-HD, תשמעו אותי, והכל בסדר.

גם נדבר על הטרנזקציה בין הקול שלי למיקרופון ולרמקול שלכם, איך אנחנו עושים מעולם אנלוגי לעולם דיגיטלי. הכל מבוסס

על המוליכים למחצה

ועל טרנזיסטורים.

ותתפלאו או לא, Arduino עובד בזה בגבורה. בהרבה מאוד ממה שאנחנו מדברים עכשיו, Arduino זה הבסיס המדהים כדי להבין את הכל.

גם פנלים פוטו-וולטאיים מבוססים על סיליקון.

מאותה...

גישה, שזה מוליך למחצה שהוא לא הכי אידיאלי

עבור...

תא פוטו-וולטאי, כי יש עניין של פער...

פער אנרגיה ישיר או פער אנרגיה עקיף, זה לא משנה,

אבל בסופו של דבר הוא הכי זול והכי זמין,

אז פשוט משתמשים בו גם לפוטו-וולטאי.

אז הפנלים שיש לכם על הגג, שאתם עושים איתם שמש, הם גם כן באותה טכנולוגיית סיליקון,

באופן די דומה לטרנזיסטורים ולעולם המוליכים למחצה

של המחשוב.

זה עידן הסיליקון.

יכול להיות שבהמשך אנחנו...

נעבור להיות איזה סביליזציה אחרת, לא יודע, ברגע שיצליחו לעשות ניתוח...

ניתוח מימדי יותר טוב.

## מעגל חשמלי וסכימה – חיבור בטור

שאלות עד כה?

אם אין שאלות, אני ממשיך.

בסדר גמור.

בואו נבין את שתי הצורות שיש לנו כדי לחבר. נכון, אנחנו מייקרים,

אנחנו רוצים hands-on לקחת רכיבים חשמליים

ולחבר אותם למעגל.

יודעים להגיד איזה שתי צורות יש לנו?

יש להעביר את ה... פלוס מינוס לכל נורה נגיד, לכל אחד כבל בנפרד מהמתח, ויש להעביר דרך המנורה למנורה השנייה ומשם חזרה ל... ל-F.

ואם אנחנו רוצים להגיד את זה בשפה מדעית?

וואללה לא יודע.

אז יש לנו...

סגור? או שזה לא קשור?

מעגל סגור, זה מעגל סגור, אוקיי? אנחנו מדברים על שני מעגלים סגורים, כי אם הוא לא היה סגור, לא היה לנו זרם.

אולי מקבילי?

נכון. לא היינו מחברים בין הפלוס למינוס, אז זה ה-12V,

נכון?

לצורך העניין,

סליחה על הקשקוש כאן, וזה 0V.

ואמרנו שהוא שואף להגיע מגבוה...

לנמוך, נכון? אז כיוון הזרימה שלנו יהיה ככה.

ואם אני...

זה כיוון הזרימה שלנו,

נכון? מפה לפה.

ואם אני בעצם מנתק את זה, עושה פה איזשהו מפסק,

ופותח את המעגל, אז לא תהיה לי זרימה.

אז מה אנחנו מדברים? איך אנחנו מגדירים את המעגל הזה בשפה המקצועית שלנו? שהפלוס-מינוס מחובר לפלוס-מינוס? או אם תלכו לשלט של הטלוויזיה שלכם, נכון? הסוללות הן בראש-זנב.

זה בעצם ששומר על אותו אותו כמות של וואט?

לא נדבר במונח של וואט, כי המשחק פה הוא של מתח וזרם. כי זה... נגזרת מזה, אתה יכול לדבר על הספקים

פר צרכן.

אנחנו נגדיר מתח וזרם,

ואז נגזרת מזה זה ההתנגדות וה... באמת ה-Power,

אז זה straight forward.

אבל בואו נדבר על... איך קוראים לזה? זה חיבור בטור.

למה? כי הם מחוברים בטור.

כמו שמשה אמר,

זה פלוס, זה מינוס, זה פלוס, זה מינוס. הסוללות שלכם בשלט, שהן ראש-זנב,

אוקיי? מה אנחנו עושים על ידי זה שאנחנו מחברים אותם בראש-זנב? אנחנו הופכים 1.5V ועוד 1.5V ל-3V.

נכון? השלט שלנו צריך 3V.

אז המתח מהמקור מחולק בין הרכיבים, כל רכיב מקבל חלק מהמתח הכולל ביחס להתנגדות שלו.

בואו נבין את זה. אם יש לנו פה נגיד $1\Omega$,

ופה יש לנו נגיד $1\Omega$,

אוקיי? ויש לנו פה, נעשה נגיד, אתם מכירים את הסוללה הזאתי נגיד כ-9V?

כמה מתח יפול על כל אחד מהם?

יש להם התנגדות שווה. אז מה אנחנו אומרים? שהמתח מחולק בין הרכיבים

ביחס להתנגדות שלו. אם ההתנגדות שווה,

אז זה מתחלק חצי חצי לכל אחד.

נכון, אז זה יהיה 4.5V,

נכון?

וזה יהיה 4.5V. לזה אנחנו פה מסכימים?

כן, הם מתחלקים שווה.

נכון, כי ההתנגדות שלהם שווה.

מה הזרם שלהם בסיטואציה הזאתי?

$V = I \cdot R$. נכון, $V = I \cdot R$.

מסכימים על זה ש-$V = I \cdot R$ ב-DC?

ממ.

$I$...

$R$.

אז אם אנחנו עושים כזה העברה, נכון? שיש לנו את ההתנגדות, $\frac{V}{R} = I$.

נכון? $I$, מסכימים על זה? העברתי אגף, את זה לפה. כאילו חילקתי ב-$R$.

אז מה יש לי? $\frac{4.5}{1} = 4.5$, נכון? $4.5\text{A}$.

אז פה יש לי $4.5\text{A}$,

ופה יש לי אותו דבר.

מסכימים על זה?

ממ.

יפה, בואו נקשה על זה.

אם יש לי פה עכשיו $2\Omega$,

ופה $1\Omega$,

מה תהיה התשובה?

החלוקה היא 6 ו-3.

נכון.

זה... יהיה 3V או 6V?

$2\Omega$ יהיה...

6, לא?

3 נראה לי.

3V? להתנגדות יותר גבוהה...

התנגדות של 2 מגדיל אותו.

נכון. אז זה יהיה 6V, מסכימים על זה? מה יקרה לזרם?

אתה יכול להסביר למה זה 3 וזה 6?

כי ההתנגדות פה פי שניים יותר גדולה מזה. אז החלק היחסי...

אה, זו ההתנגדות... אוקיי, כן, סליחה. חשבתי...

אוקיי, זה 1, זה 1. בסדר? אוקיי, זה 1.

וזה 1.

בסדר? מה יקרה לזרם במקרה הזה?

לפי זה?

הוא יתחלק שווה, כן.

הוא יישאר זהה. אז הזרם לא משתנה בחיבור בטור. הזרם בכל הרכיבים הוא לא פונקציה של ההתנגדות. הוא נשאר זהה.

משהו הרי חייב להישאר קונסטנט. נכון? במשוואה של שלושה נעלמים, אם אני משחק עם שניים, והם משחקים ביניהם באותו יחס, נכון? הרי אם אני שם פה $3$ לחלק $1$, או במעגל הכללי למעשה, הזרם נשאר אותו זרם והוא מתחלק שווה בין שניהם. חייב להיות איזשהו רכיב שהוא עקבי... סליחה, זה עכשיו עשיתי אותו $2$, נכון? בואו תראו את המשוואה. אם אני שם פה $3$ לחלק ל-$2$, כמה זה?

אחד וחצי.

$3$ לחלק ל-$2$... לא, אבל אנחנו לא מדברים על זה ככה. כן, אנחנו מדברים על זה שהזרם פה נשאר קבוע והוא בכל הרכיבים. ברגע שאנחנו מחברים אותו בטור, הזרם בכל רכיב הוא לא פונקציה של ההתנגדות. היא נשארת זהה. אני חייב לקבע איזשהו משהו כדי ששני הפרמטרים האחרים יוכלו לזוז.

למה... למה זה קונטרסט? מה האופציה השנייה שלי לחבר דברים?

במקביל.

במקביל. נכון, זה שני הצורות שיש לי.

## חיבור במקביל

שמה הקטע פה? שאם אני לוקח פה את זה פלוס, מסכימים איתי? אני אנסה לכוון גם שהצבעים שלי יהיו נכונים, שפלוס יהיה אדום ו-GND יהיה שחור. כי אנחנו נדבר על זה שנקוות, אנחנו יכולים לעשות פאולים גדולים שאנחנו נתחיל לשרוף לעצמנו רכיבים אם לא נקפיד על color map. אז מה יש לנו פה? מה הם אומרים פה? בחיבור בטור... אם אנחנו עושים את אותו משחק, שזה $9\text{V}$,

הם יקבלו אותו דבר. לא ירד המתח.

אם... אם שניהם $9\text{V}$ והמתח הכולל בעצם הוא אותו דבר, אז מה יקרה לי פה? מה ייפול על כל אחד מהם?

תלוי בהתנגדות שלהם, לא?

אז זה יהיה $9\text{V}$, בסדר? וזה יהיה $9\text{V}$.

הם יקבלו אותו דבר.

את אותו מתח הם יקבלו. כי פה יש לי מה שנקרא צומת.

בואו אני אסמן את זה בצבע אחר כדי שלא נעשה פאולים. זה צומת, בסדר? רגע, נעשה את זה יותר יפה. זה צומת אחת, וזה צומת שנייה. וההגדרה מספרת לנו שבין כל שתי צמתים הפרשי הפוטנציאלים זהים. זה אומר שפה יהיה לי $9\text{V}$ ופה יהיה לי $9\text{V}$.

מה אנחנו אומרים על הזרם? הזרם משתנה בהתאם להתנגדות. פה המשחק הוא על הזרם. שאם ההתנגדות ביניהם היא $1\Omega$ ו-$1\Omega$, הזרם שייפול עליהם הוא אותו זרם, אבל אם ההתנגדות היא פה $2\Omega$ ופה $1\Omega$, אז הזרם יהיה פרופורציוני להתנגדות שלהם. שזה שונה מחיבור בטור. בסדר?

מה הדוגמה הטובה שיש לנו לחיבור במקביל מהעולם שאנחנו חיים בו? איפה יש לנו... איפה יש לנו סיטואציה שאנחנו מחברים משהו ותמיד יוצא לנו אותו מתח?

בבית.

בבית. נכון, הרי...

אם אנחנו רוצים שגם המפזר חום שלנו, וגם הקומקום שלנו, וגם הטלוויזיה שלנו, וגם ה... לא יודע, איזה מוצר חשמל שיש לכם בבית, כולם יעבדו על $220\text{V}$, אני לא יכול לחבר את כל השקעים שלי בטור, נכון? כי אז כנראה שאם הייתם שמים קומקום שההתנגדות שלו יותר גדולה... הרי מה המטרה של קומקום? לקחת אנרגיה חשמלית ולהפוך את זה לאנרגיה חום. הוא בעצם נגד מאוד מאוד גדול.

היית רואה אור חלש.

אז זה ש... נכון, אז הוא היה מוריד את כל המתח של הרכיבים אחריו. ההתנגדות שלו מאוד מאוד גדולה.

אז אחד אחריו היה מקבל, לא יודע, $50\text{V}$. הוא כנראה לא היה עובד. אנחנו לא רוצים להרשות את זה לעצמנו. אנחנו רוצים בבית שלנו, כל פעם שאנחנו דוחפים לשקע, לקבל $220$, מישהו תיקן אותי, אמר לי $230$, אבל לא משנה, אתם מבינים את הקטע. נכון?

ו... ושאנחנו מחברים הרבה מאוד רכיבים יחד במקביל, אז אנחנו מחלקים את הזרם שלנו ביחס להתנגדות. ובגלל זה בבית יש לנו פקקים, נכון? אנחנו מחלקים את זה לכמה פקקים. כמה זרם מותר לכל רכיב לקחת. נגיד התנור שלנו בדרך כלל שמים לו איזשהו פקק משלו, יותר גדול, נכון? כדי שהוא יהיה זללן ראשי ושקבל את מה שמגיע לו, גם אם אני מחבר לאותו קו איזשהו רכיב נוסף, אז שיהיה לו מספיק זרם לרכיב הנוסף לחיות, כי כנראה הזרם ייפול בעיקר על התנור כי הוא חתיכת זללן. כל מה שקשור בעצם לחום זה הרבה מאוד אנרגיה לוקח לנו.

אז יש שני סוגי הרכיבים שיש לנו. באופן כללי זה משהו סכמתי, גרפי, וזה הצורה הפיזיקלית, איך שמסמנים את זה. פלוס למינוס, ל-GND, מגדל לקטן, וככה מסמנים נורה ב-X. אם אי פעם תיתקלו בזה, שיהיה לכם.

## רכיבים חשמליים חשובים

מה עוד חשוב לנו ללמוד כדי להבין יותר טוב את עולם האלקטרוניקה? אילו רכיבים רלוונטיים? ופה ניכנס לסליל.

אז כנגד חמישה... חמישה רכיבים דיברה התורה. אם אתם רוצים הפסקה תגידו לי, אם לא אני מדבר, בסדר? אם מישהו רוצה הפסקה, פיפי, קפה, ייתן לי פינג. אם לא, אני מדבר ברצף.

אז מה אתם יכולים לתאר לעצמכם הרכיב הראשון שאני אגע בו מבין רכיבים אלקטרוניים הכי נפוצים שייצא לכם להיתקל בהם?

נורית.

נכון, נורה, LED. LED למעשה, אני מרמה, כי שמתי פה חמישה ויש פה ארבעה וחצי רכיבים. כי LED זה Light Emitting Diode. זאת דיודה פולטת אור. מה זה דיודה?

דיודה זה שסתום חד-כיווני של זרם. זה אומר שיש לי יכולת להעביר זרם מכיוון אחד ברחוב חד-סיטרי, ובוא נגיד שאנחנו לא בארץ, אי אפשר לעשות את זה ברברס. בסדר? אז זרם לא יכול להיכנס ברברס ולהגיד "לדעתי אין פה כניסה". הפיזיקה לא עובדת כמו ישראלים, היא עובדת ישר. אז ברגע שאני מעביר זרם מהאנודה לקתודה שלי, אני יכול להבטיח מהקתודה לאנודה לא יהיה לי זרם ברברס.

אז זה בעצם פלוס-מינוס אותו רכיב, כאשר הדיודה כשלעצמה לא פולטת אור, אבל LED זו דיודה שפולטת אור.

אבל יש לי שאלה, אם אתה מחבר בעצם פלוס למינוס, אתה לא מבטיח את הכיוון של הזרם כבר? למה בעצם אנחנו צריכים את הדיודה?

אני אתן לך דוגמה מפאנלים סולאריים. עכשיו יש לך פאנל מאוד גדול על הגג שלך, שחצי ממנו בצל.

דיברנו על חיבור בטור, חיבור במקביל, נכון? אנחנו צריכים להגיע הרי לאיזשהו מתח מסוים כדי להתחבר ל-grid. אז עושים את כל הקומבינציות של כמה לחבר בטור, כמה לחבר במקביל, עושים את כל המשוואה הזאת, סוכמים את כל הסך-הכול של כל הדברים, ויכול לקרות מצב שבגלל שבמקום אחד ההתנגדות שלי ירדה, במקום אחר ההתנגדות גדלה, יהיה לי מה שנקרא reverse current. הזרם ירצה לזרום בכיוון ההפוך.

מגנרטור הוא יתחיל פשוט להסתובב.

בגנרטור בגנרטור הוא יסתובב, הוא לא ייצר חשמל.

כן, הגנרטור עצמו יתחיל להסתובב לכיוון ההפוך.

נכון. זה מצב לא טוב. נכון? זה מצב לא רצוי. שוב, יכול להיות שזה לא יעשה בהכרח נזק, אבל הוא לא רצוי, כי אני רוצה תמיד לשמור על ערכים מסוימים. אתה זוכר שאתה... המאווררים הקטנים האלה שהיינו תופסים ביד ועושים לנו רוח? שהיינו תופסים את ה-למעלה מסובבים?

אז לא יודע, תחשוב שזה לא מה שצריך לקרות. אז שמים איזשהו שסתום שמונע את הזרימה אחורה. בעצם יש תמרור אין כניסה שהאלקטרונים מכבדים אותו. שוב, הם לא ישראלים, הם לא לוקחים רברס ואומרים "ברברס מותר", ומכבדים אותו.

ובוא נשים שנייה דאבל קליק על מה זה LED. ה-LED הכחול, זיכה את הממציא שלו בפרס נובל. הרי אנחנו יודעים שאור שאנחנו רואים אותו זה אורכי גל, נכון? אנחנו רואים בין $400$ ל-$700$.

הגבוהים, $700$ זה יותר אדום, הכחולים למטה זה אזור ה-$400$, אינפרא-רד $280$ נגיד, מה שעושה לנו נזק לעור, ואנחנו מתגוללים בעזרת קרם הגנה. ומאחר והצליח לגרום לדיודה הפולטת אור הספציפית שהוא המציא לפלוט את האור, את האורך גל של הכחול, קיבל פרס נובל. למה? סתם רעיונות?

כי מוסיפים לו צהוב והוא לבן.

היה לפני זה את ה-R, את ה-Red, את ה-Green, וברגע שהוא מצא את ה-Blue מה הצליחו לעשות? לבן. ואם אנחנו יודעים ש-LED זו צורת תאורה מאוד מאוד יעילה לעומת ליבון, שזה בעצם אלקטרונים שאני מעביר בטונגסטן ומבזבז המון אנרגיה, כי דה פקטו הוא מתחמם בעיקר ומאיר מאוד מעט, רוב האנרגיה שלי הולכת על חימום ומעט מאוד על תאורה, אז הוא הצליח להביא חשמל למקומות מתפתחים. ופתאום באפריקה הצליחו לעשות אור מגנרטורים.

ודוגמה הכי טובה, מי שנסע על כביש 40 בדרום ורואה בדואים שעובדים על גנרטורים ועל אנרגיית שמש, כל האור שם לבן. כי הם מאוד חסכוניים, אז הם עובדים עם LED-ים.

מה שעוד LED-ים נתנו לנו זה גם את מסכי LED שיש לנו. רוב כנראה המסכים שאתם רואים אותם זה LED. שזה נתן לנו המון מאוד יתרונות ביחס ל-LCD, ל-Liquid Crystal Display. כי LED ברגע שאני מכבה אותו יש לי שחור אמיתי. וזה מאוד חסכוני באנרגיה, בגלל זה פיתחו את ה... מה שנקרא Dark Mode, שכמה שיותר פיקסלים יהיו שחורים כי אני ממש מכבה את ה-LED. פיזית ה-LED לא דולק, אני לא צורך אנרגיה. שחור הוא שחור אמיתי. כי מה זה שחור? שחור זה כלום. לבן זה הכל, שחור זה כלום. בסדר? זה ככה אנלוגיה.

עוד רכיב שדיברנו עליו הרגע והוא סופר קריטי ונעשה עליו דאבל קליק נוסף, זה הנגד שלנו. שזה חומר קרמי מבודד שממיר אנרגיה חשמלית לחום. קחו איזשהו מוליך, תחתכו אותו באמצע, תשימו נגד, תמדדו טמפרטורה על הנגד, הטמפרטורה של הנגד תהיה גבוהה, והזרם או המתח שלכם, תלוי במה אתם שולטים, יירד כתוצאה מההתנגדות.

קבל. מי פה נגיד מעל גיל 30? אני מעריך שרועי ויצחק, נכון? אתם זוכרים שהדלקנו פעם מזגנים וכאילו המזגן היה אוכל לנו את החשמל בבית?

היו מחברים לזה כזה קבל, שהוא בעצם נתן את הפולס, שלא יוריד את כל האור.

נכון, אז איך שהוא הגיעו למסקנה שזה לא הגיוני שמישהו מדליק מזגן ואתה יושב בחדר ונכבה לך האור, כי בבת אחת כל הזרם הולך לשם. נכון, הרי אמרנו שזרם בחיבור במקביל מתחלק בהתאם להתנגדויות. אז תחשוב שפתאום יש לך אחד שלוקח לך התנגדות אדירה, לוקח את כל הזרם ואין מספיק זרם לכל השאר. נכון, זה קצת אפסורדי. וקצת תלוש מהמציאות במציאות של היום, כי שמים קבלים במזגנים. במזגנים יש היום שני קבלים, גם למדחס וגם למאוורר. כי בפיזיקה כדי להתחיל תנועה אתה צריך יותר אנרגיה מאשר לשמר תנועה. יש הבדל בין חיכוך סטטי לחיכוך דינמי. תמיד תחילת התנועה, בגלל שהאנושות והעולם הוא עצלן ושואפים למינימום אנרגיה, תמיד צריך להתאמץ יותר כדי להתחיל ולהכניס מומנטום למערכת מאשר לשמר מומנטום. אז ההתחלה הזאת אנחנו לוקחים קבל, אוגרים אנרגיה בצורה של שדה חשמלי, וברגע שצריך פורקים אותו בבת אחת.

אז גם כן יש לזה המון המון שימושים. זה משמש גם להגנות מכל מיני שוקים של חשמל. נגיד יצרה סיטואציה שחיברתי מתח גבוה מדי לרכיב, אני יכול להתאים קבל ולנסות להגן על רכיבים אחרים. בדרך כלל שמים מעגל של דיודה וקבל, כדי שגם הקבל לא יתפרק לכיוון השני, נכון? הרי קבל הוא לא כיווני, ואני רוצה לפרוק אותו רק בכיוון אחד. אני רוצה לפרוק את הקבל ולהדליק את המדחס, לא לפרוק את הקבל ולשרוף לי את הלוח בבית. נכון? אז אני שם דיודה לפני. וככה אני בעצם שולט במה שקורה במעגל ומונע ממנו לעשות לי שטויות ברכיבים אחרים.

ודברנו על סליל. סליל זה גם כן רכיב מאוד חשוב. אם נפל לכם שנאי ופירקתם אותו, או פירקתם מנוע DC, אז ראיתם איך זה קורה. אני כבר אגע ב-AC, נראה איזה יוטיוב על זה.

וזה עיקרון פיזיקלי שיש קשר בין אנרגיה... בין שדה חשמלי לשדה מגנטי. הווקטור שלהם הוא לרוב ב-90 מעלות, יש מה שנקרא כלל כף יד ימין. שאם אני יודע את כיוון הזרימה שלי, אז אני יודע איפה השדה החשמלי ואיפה השדה המגנטי בניצב אליו. וזה פוטטו-פוטאטו. נכון? יש לנו... מצד אחד אני יכול לסובב סליל ולצור שדה מגנטי, מצד שני אני יכול על ידי מגנט ליצור חשמל, נכון? יש לי גם גנרטור או דינמו, ויש לי גם מנוע, שזה בדיוק ההפך. אם אני לוקח מנוע ומסובב אותו אני אצור חשמל. אם אני לוקח חשמל ומסובב מנוע, אז אני אצור שדה מגנטי שיסובב לי את השאפט שלו.

## מנוע DC

זה בעצם מה שאנחנו רואים פה. זה מנוע של DC. בסדר?

ה-AC לא מייצר חשמל.

סליחה?

ה-AC לא מייצר חשמל. הוא מסובב...

ה-AC מייצר חשמל. אם אנחנו נראה שנייה, בואו נצלול לאיך AC עובד. AC...

## מנועי AC לעומת מנועי DC

בוא ננסה לראות איזה שהוא סרטון. אתם תראו שהוא הופך את הקוטביות שלו, בסדר?

האמת שפעם ראשונה שנפגשתי עם AC ו-DC, חיברתי שנאי לא נכון למנוע, חיברתי AC וגיליתי שהמנוע משתגע.

אז כן, זה לא מומלץ, לא רצוי ולא טוב. אז מה יש לנו? Welcome to the בלבלבלה, AC ו-DC. זה איך שאנחנו יודעים ש-AC עובד, נכון? שיש לו, כמו שאמרנו, גל סינוס כלשהו שרץ. ו-Direct current שיש כיוון מסוים שרץ. וההבדל ביניהם זה איך שהשדה החשמלי מתנהג, בסדר? אתם רואים, עבור Do not require commutation, יש פה איזשהו סליל שדרכו מעבירים, אתם רואים בירוק את השדה המגנטי שנוצר כתוצאה מזה. ולעומת זה, יש במנוע DC את שני ה-Brushes האלו. אתם רואים את ה-Brushes האלו, את התוספת הזאת? שלא כמו ב-AC, ששם הם למעשה מגנטים שאותם אנחנו דוחים.

בסדר, בוא נחפש אם יש פה משהו יותר טוב. motor work principle.

אז זה מנוע AC. זה בדרך כלל מנועים מאוד מאוד חזקים, תעשייתיים. והם עובדים ישירות עם הסליל, בסדר? ישר הסליל מתלבש עליהם, כמו שהראיתי לכם לגבי המבודד הזה. זה יוצר לי שדה מגנטי שנע, כמו שראינו מקודם בירוק, והשדה המגנטי הזה מסובב לי את המגנטים האלו, את המוליכים האלה, בסדר? והוא למעשה רוטט כתוצאה מזה שאני מעביר זרם בסלילים.

האופן, בגלל שזה DC, הוא כבר משנה לי את הקוטביות באופן נפרד. AC לעומת זאת, אני מוסיף לו את שני המגנטים האלה, שהמגנטים האלה מה שהם עושים לי, הם כל פעם נדחים על ידי הקוטב שהם לא אוהבים. אני בעצם יוצר את השדה המגנטי הזה, וכל פעם באופן טבעי צד אחד יהיה north וצד שני יהיה south, יהיה צפון, ותמיד ה-Brushes האלה ינסו להתנגד אליו. ועכשיו, את זה אני עושה כי הזרם הוא ישיר, ואין לי שינוי טבעי שלו כתוצאה מהפאזה שלו, כתוצאה מהסינוס. זה ההבדלים ביניהם.

## מחולל AC (AC Generator)

אם מעניין אתכם לראות איך מייצרים AC, אוקיי, AC generator. תכף נראה.

AC generator, אז זה גם כן מעניין, כי זה הפוך מעיקרון הפעולה. למעשה יש איזשהו גל סינוס שנכנס בתוכו, ואני צריך באופן אקטיבי כל פעם לשנות את זה. אוקיי? זה AC generator. EMI, Electromagnetic induction, זה סתם פילטרים הדברים האלו בדרך כלל. אז גם כן, יש לי north ו-south, אני בעצם עושה את עיקרון הפעולה ההפוך שלי. נכון, פה אני יוצר מנוע, פה אני לוקח את ה... אתם רואים? הוא מחבר את הפלוס ואת המינוס שלו ל-Shaft ישירות, לציר עצמו, ואז ברגע שהוא מסובב אותו הוא עושה את הפעולה ההפוכה ממנוע DC. למעשה הוא יוצר כתוצאה מהמגנטים האלו את השדה המגנטי ואת השדה החשמלי, סליחה, שמחליף את הפאזה שלו לפי עיקרון כלל יד ימין. נכון? אמרנו, כיוון השדה שלנו, כיוון השדה החשמלי שלנו, כיוון השדה המגנטי שלנו ואיפה כיוון הזרם שלנו. זה העיקרון הפיזיקלי.

זה בעצם די דומה למנוע DC רק ב-Reverse, נכון? אנחנו רוצים ליצור את הפאזה, שבמנוע DC, על ידי זה שאין לנו את הגל הזה, אנחנו מפצים על ידי מגנט מלאכותי שעושה לנו את הדבר הזה. מקווה שהסברתי את זה יחסית פשוט. יכולים להרחיב על זה בעוד סרטונים. וככה מייצרים טורבינות, את ה-AC שלנו, בסדר?

סבבה.

וקצב הסיבוב זה בעצם התדירות, כי כל פעם הוא מחליף את הפאזות שלנו.

זה מתקשר למה ששאלתי בהתחלה על ההבדל ביניהם?

כן. כי המטרה בסוף, כדי להניע משהו, זה להחליף אותו בתוך שדה מגנטי. אז אם יש לי זרם חשמל, אני צריך לגרום לחילוף של השדה המגנטי. נכון? אם יש לי Direct current, שזה המקרה של הסיטואציה שאני צריך להוסיף את ה-Brushes האלה, אם אני רוצה ליצור את השינוי הזה, פה אני לוקח זרם ישיר ואני מעביר אותו בתוך המגנטים כדי לגרום ל-Shaft לזוז. אם אני לוקח ישירות ומניע טורבינה בתוך הדבר הזה, ואיך שהם חיברו את זה שם, ויש עוד איזה כמה מן הסתם בקצת יותר מורכב, אני יוצר לפי קצב הסיבוב שלי את התדירות הזאתי. אז זה ניואנס, אבל זה ניואנס קריטי.

פנדמנטלית, זה בסוף שדה מגנטי ושדה חשמלי. ולפי כלל כף ימין, זה כיוון הזרם שלי, אז הזרם זורם נגיד בכיוון הזה, זה השדה המגנטי שלי, ובניצב אליו יהיה השדה החשמלי. וככה אני יודע לשלוט מה כיוון התנועה שלי.

אפשר חמש דקות?

כן, בטח. בוא נחזור ב-רבע ל-.

כן.

בסדר גמור. תנסו לתזכר אותי להמשיך את ההקלטה. אני עוצר אותה בינתיים שלא יהיו לכם פרסומות.

סבבה.

## דיון חופשי

שחר?

כן.

תגיד, איפה אתה ב-HP?

ב-Indigo ב...

אני גם ב-Indigo.

איפה?

גם ב-Indigo.

כן?

אני עכשיו ב-Indigo גם.

אה.

אני במחלקה של ה-Engine, אם זה אומר לך משהו.

סתם, ב... כן. הייתי ב-Process Mechanics לפני שפירקו אותה.

לא, לא מכיר. מתי פירקו אותה?

בבניין 10, קומה 4.

אה, אז אני קומה 2.

אה, היינו שכנים.

כן.

היינו... על המערכת של ה-Steer, זה של הקבוצה שלי של אמיר.

של מה?

ה-Sticky roller, מה שמנקה את השמיכה של ה-I2.

אוקיי.

ועשינו מחקר מאוד יפה סביב ה-EFS, ה-Electric filtration system. להחליף את הפילטרים המכניים שעולים כמה דולרים ל-HP והם רוצים להפוך את זה ל-Consumable ש... הרי הם משלמים על ה-Consumable במתכונת של ה-CPP. אז הם רצו להיפטר מזה ולעשות משהו שהוא מבוסס על שדה חשמלי. אז עשינו משהו לא רחוק מלהעביר המון המון זרם, הפרשי מתחים של כמעט 16,000 וולט, אבל זרם מאוד מאוד נמוך, כדי ליצור שדה חשמלי.

אה, אז עזבת יענו לפני יומיים.

עשיתי שם מחקר עם המון המון עבודה. עזבתי מ...

מ... לפני...

שנתיים.

אז כן. אז עבדנו פה במקביל. אני חמש שנים כבר פה.

כן. לקח לי חצי שנה רק ללמוד שיש בקומה 6 את החדר אוכל.

נכנסתי בקורונה, בתחילת הקורונה, איפשהו ב-2020... 2020 משהו כזה.

אז כן, זה...

ה-onboarding שלי היה...

כן, ה-onboarding שלי היה וירטואלי.

כולם פחדו אחד מהשני, כאילו אנחנו איזה חייזרים על הארץ.

כן, זה באסה.

כן, onboarding מבאס תחת.

למרות שזה, אתה יודע, אחרי זה זה קצת עושה את החיים יותר נוחים.

כאילו... עבודה, עבודה מהבית...

תכלס המון זמן, המון זמן להיכנס לדברים.

כי הייתי צריך, אתה יודע, לקבוע ב-calendar למלא אנשים...

תשמע, גם אתה צריך להגיע לפה פיזית לראות את הדברים, זה... יש דברים שקשה לעשות מרחוק.

כן, מעבדה, לראות...

אה, כן. טוב, איציק פה, אני ממשיך את ההקלטה.

אגב, אתה מכיר את... את Advance ו... שיושבים... Advance Technology של פיטר?

לא.

הם עובדים המון עם Arduino.

כן? פה אצלנו?

כן.

לא, לא...

לי יצא לעבוד הרבה עם Arduino ב-HP, היינו עושים prototyping וכל מיני מכונות לבדיקה של הדברים, ג'יגים כאלו לפני שאנחנו שמים אותם על המכונה.

הם תמיד מאוד היו קמצנים על המכונות... מאוד קמצנים על המכונות.

כן, זה עדיין, כן. אבל זהו, אז פה אנחנו בעיקר עובדים על דברים שקיימים כבר, אז לא יותר מדי...

היינו מסמלצים... חכה רגע, אני אחבר מטען.

היינו מסמלצים תנאים במכונה ובעצם עושים מיני מכונה מבוססת Arduino.

נשמע מגניב.

כן. אחת הסיבות שאני כבר לא עובד שם זה שהתחלף לי ה-Team Leader. הוא לא רצה שאני אמשיך לעבוד על... על הדברים האלו. כי היה בחור בשם רעה, אז היה לפניי בקבוצה, כן? והוא עבר ל...

רעה שפולדי?

כן, תמסור לו ד"ש חם משחף.

הוא לא כרגע פיזית, אבל בכללי הוא יושב כאן לידי.

איש מדהים, שהיה בקבוצה שלי ב-Process Mechanics, ועשה המון דברים שאני מאוד מאוד אוהב, ובגלל שהוא עזב את הקבוצה לא הרשו לי לעשות את זה, כי פחדו שגם אני אברח.

אז ברחתי לגמרי.

רעה חריף.

רעה חריף מאוד. אגב הצעתי לו להדריך את הקורס.

וואלה.

כן. והוא לא רצה.

סגור.

יש לנו קורס של התיאוריה שלו, התיאוריה, והצעתי לו בזמנו, לפני שעוד הייתה הסדנה, שיבוא להרצות, כי הבחור מאוד מוכשר ומאוד חכם וגם למדתי ממנו המון, וגם לקחתי את רוב הציוד שלו של Arduino ושל Raspberry.

גם אני [צחוק], מה שאמרתי לך ש... ארגנתי ציוד, זה הכל מהמגירה שלו, אבל...

נו, שהביא לך פוטנציומטר? מה הוא מתקמצן? כל הדולבים שזורקים, אתה יודע כמה טרנזיסטורים יש שם?

כן כן, לא חסר פה ג'אנק.

מה, הייתי לוקח מאווררים מהאפשהו שהבניין שם מאחורה, איפה שהמחזור אלקטרוניקה, אתה יודע איזה אוצרות הייתי מוצא שם?

סבבה, נתחיל את הסדנה ואז נראה מה צריך.

אתה יכול לבנות מכונה שלמה מהזבל של HP.

תמסור ד"ש חם, יש לך מוח חכם, רעה. אתה יכול להסתייע בו בהמון המון המון דברים שקשורים...

אני איעזר, אני איעזר.

בפייתוניסט וארדואניסט ו... וכותב בהמון שפות, ויש לו ראש פיזיקאי ומתמטי מאוד יפה.

כן, גם בר...

תגיד לו גם ש- שליאור לא הסכים לי לעשות את משהו, אז... אז נתקעתי בקבוצה של המכניקה, למרות שאהבתי מאוד את הבקרה והאלקטרוניקה.

בסדר.

המשכתי את ההקלטה. ואנחנו נדבר על PWM.

## PWM

PWM זה הדרך שלנו לשלוט במהירות של המנוע.

בסדר? אם אנחנו יודעים שיש לנו מנוע של 24V והוא צריך 24V כדי לעבוד, יכול להיות שאני אתן לו 12V והוא יעבוד בחצי מהמהירות, אבל בהרבה מהמקרים אם אני אתן את הוולט שהוא לא הנומינלי, שהוא לא מה שהמנוע שלי צריך, הוא פשוט לא יעבוד.

אז יש דרך יפה מאוד למנוע את ה- הורדה של המתח, ועדיין להוריד את המהירות של המנוע. קוראים לזה Pulse Width Modulation, PWM. זה בעצם לוקח סייקלים של הזמן ריצה של המיקרו-מעבד שלנו, ומכבה ומדליק אותם מאוד מאוד מהר.

על ידי זה שאני מכבה ומדליק מאוד מאוד מהר, תחשבו שחצי מהזמן דולק, חצי מהזמן מכובה, המהירות הממוצעת שלי, המתח הממוצע שלי, בעצם ירד בחצי. למעשה אני עושה פה לא באמת alternating current, כי אני לא לוקח גם למינוס, אבל אני מכבה ומדליק, ובממוצע אני אהיה כמו 12V. למרות שבפועל, כאשר המתח שלי פועל, אני אקבל 24V.

אז זה דרך מאוד מאוד יפה לשלוט במנוע DC בעוצמה שלו. ומי שיצא לו פעם לנסות לעשות דימר ל-LEDים בבית, ראה שזה לא מוצלח. כי אם אני מוריד ל-LED את ה- מעלה את ההתנגדות על ידי פוטנציומטר קלאסי, זה לא כמו נורה רגילה, אני צריך לעבוד ב-PWM. כי אם אני אשים מתח גבוה מדי אני אסרוף אותו, אם אני אשים מתח נמוך מדי, יש מתח סף שהוא לא יעבוד מתחתיו, בגלל ההתנגדות הפנימית שלו ובגלל כל מיני דברים פיזיקליים של ה-LED עצמו.

יש לדים ממש מסוימים שמתאימים לדימר, לא הכל מתאים.

זה לא... זה לא באמת דימר. זה יש לך circuit קטן שעושה PWM. אתה לא יכול לעשות dimming ל-LED.

אוקיי, נראה לי שזה מה ש-

בסדר, בתוך הדימר עצמו אם תפרק אותו, אל תזרוק אותו לרצפה ואל תתבאס עליי שאחרי זה אתה צריך לקנות חדש, אתה תראה שיש לך מעגל קטן שבעצם עושה PWM. יש לך איזה שבב שיודע לקחת את האות הזאתי ולכבות ולהדליק את זה מאוד מאוד מהר.

יש פה למישהו רכב חשמלי?

לא.

תקחו מצלמה עם frame rate מאוד נמוך, אתם תראו שזה מהבהב. רכב חשמלי הם מאוד צמאים לחיסכון באנרגיה, אז הם מכבים ומדליקים באיזושהי תדירות מסוימת, כי מתי שזה לא דולק, זה לא צורך אנרגיה.

תקחו הרבה אפליקציות כאלה שרגישות לאנרגיה, אתם תראו שהם... באופן כללי, לא בריא לעבוד בטווח ארוך במקסום הספק של רכיבים חשמליים, יש איזה sweet spot. נגיד בצ'אלנג'ר 300, יש איזה גוף חימום שעבדו עליו בדפוס, אז 87% היה ה-sweet spot של האורך חיים הכי ארוך שיש לרכיב הזה, 87%. אז שמו PWM של 87%, לא הגיעו ל-100% שלו. כי 100% שלו מקצר לו את האורך מדף, את האורך חיים שלו, ה-lifespan מה שאומרים, ב-X שנים. ו-HP מאוד קמצנים על... על מה שיכול להרוס להם.

ובדרך הזאתי, אז אנחנו שולטים בזה, וזה בצורה מאוד מאוד יפה. אנחנו נדבר בהמשך על ההבדל בין אות דיגיטלי לאות אנלוגי, ותזכרו את ה-PWM הזה, אנחנו ניגע בו כשנעשה דאבל קליק על ה-Arduino.

## מנוע סרבו

אם אנחנו לוקחים מנוע סרבו, משייכים אותו לגיר... אנחנו לוקחים מנוע DC ומשייכים אותו לגיר, אז אנחנו לוקחים בעצם מהירות מאוד מאוד גבוהה, ובאופן מכני אנחנו מורידים את המהירות שלו. יצא לכם פעם על אופניים להסתכל מה קורה לכם מאחורה בגלגלי שיניים?

יש לכם משהו כזה אקסצנטרי, כן? אז יש... זה פה לא בתוך עיגול, אבל יש להם את אותו ציר באופן אקסצנטרי, הם נעים סביב אותו אותו... אותו ציר. קצת יצא לי פחות ישר, אבל נעים תחת אותו ציר.

יש את התחליפי שילובים של ההילוכים.

למה למה למה אם אנחנו שמים פה עוד גלגל... איך איך אנחנו בעצם... יכול להיות שיש לנו גם גלגל גדול כזה מקדימה, שיש לו את הפדל. נכון יש פה איזה פדל? נכון? אם אנחנו מחברים את השרשרת שלנו, אנחנו מתחילים נסיעה בדרך כלל עם גלגל גדול, נכון?

ואז שווה... הכוח שווה שווה, ואם זה יותר קטן אז כל סיבוב של הפדל הוא סיבוב וחצי של הגלגל, וככה היחס.

נכון, יחסי המרה. נכון. אם זה וזה אותו גודל, אז כל סיבוב שלו יהיה סיבוב אחד שלו. אבל יש משהו שנקרא מומנט, נכון?

כן.

הדלת שלנו בבית... נכון זה דלת בבית, יש לנו פה איזשהו הציר שלה, נכון? המשקוף שאנחנו מחברים אליו את הדלת עצמה, נכון זה הציר שלנו? ויש לנו פה איזה ציר ופה איזה ציר, איפה שמו את הידית? קרוב לצירים או רחוק מהצירים?

רחוק.

כמה שיותר רחוק, נכון? כי זה קוראים לזה בפיזיקה, זה הזרוע. זאת היא הזרוע שלי. אז דלת ממוצעת נגיד זה פתח 80 סנטימטר, אז זה זרוע של 80 סנטימטר. יש איזה משפט שאומר שזרוע מספיק גדולה, אני יכול להרים את כדור הארץ. אם אני אקח מוט אינסופי ואשים אותו מתחת לכדור הארץ, אני אתן לו קטנה, הוא יזוז.

אז אותו דבר פה, ככל שאני מתרחק ממרכז המעגל שלי, יש לי זרוע יותר גדולה למשיכה הזאתי. הכוח בעצם פועל ככה, ויש לי מומנט יותר גדול.

מה זה אומר אבל? שעל כל סיבוב של זה, סיבוב אחד של זה. אם אני יורד לגלגל קטן, כל סיבוב של זה יהיה שווה חמישה סיבובים של זה. אז בפועל הגלגל האחורי שלי נע פי 5 יותר מהר, נכון? אבל המומנט שלי יותר נמוך.

יהיה לי יותר קשה.

יהיה לי יותר קשה. אז מה עושים? אמרנו שכדי להתחיל תנועה אני צריך הרבה כוח, וככל שאני אעלה מהירות, אני אלך להילוך יותר קטן פה, נכון?

כן.

זה העיקרון ככה ככה עובד.

ואיך זה בא לידי ביטוי בסרבו באמת?

אז יש לי פה DC שנע מאוד מאוד מהר, ובאופן מכני אני מאט אותו על ידי מערכת של גלגלי שיניים כדי שהוא יגיע לאיזושהי מהירות רצויה פה. על ידי זה שאני מאט אותו, אני מרוויח מומנט.

אממ.

כי ככל שאני עובד יותר לאט, המומנט שלי גדל.

יש לך יותר כוח בעצם.

יש יותר כוח. אני עבור הרבה סיבובים פה, עושה סיבוב אחד פה. תחשוב שאם זה היה מאוד מאוד קטן וזה היה מאוד מאוד גדול, הייתי מסתובב פה הרבה מאוד פעמים, משקיע הרבה מאוד כוח ומסובב אותו פעם אחת. אבל הוא היה מאוד מאוד חזק.

אממ.

נכון, זה כמו גלגל flywheel של אוטו, איך מתניעים אוטו, נכון? שיש לו גלגל תנופה כזה מאוד גדול.

אז זה העיקרון שלו. אז אני מרוויח פה מומנט. יש סרבואים שאם אני לוקח של 20 קילו... 20 קילוגרם ל-סנטימטר. מה זה אומר לי? 20 קילוגרם-סנטימטר, זה אומר שאם יש לי פה זרוע של סנטימטר, אני יכול להרים 20 קילו.

וואו.

אוקיי, הכלבה שלי שוקלת 9 קילו, זה אומר שאני יכול להשים אותה בסל, ולשים זרוע של סנטימטר, ויש סרבואים מאוד מסוימים שיכולים להרים אותה. גם כי המנוע DC יחסית חזק, וגם כי כל מערכת גלגלי השיניים פה גורמת לזה שהמומנט בקצה יהיה מאוד גבוה.

השאלה היא גם בסופו של דבר באיזה מהירות זה יהיה, באיזה מהירות זה יעלה את הסל.

זה trade-off בין מומנט למהירות.

בסדר? זה תמיד יחסים הפוכים, ככל שאינו יותר מהיר, המומנט שלי יותר נמוך.

איך בעצם ה-PWM כאילו, איך הוא מתבטא פה?

איך הוא מתבטא פה? שאלה מדהימה. כי איך אני יודע אם יש לי עכשיו סרבו שזז, בוא נגיד, יש לי שני סוגי סרבואים של 360 מעלות ו-180 מעלות. הוא קצת פחות נפוץ, בדרך כלל ב-Arduino ובאלקטרוניקה אנחנו משתמשים ב-180 מעלות. איך אני יודע שזה 0 מעלות שלי וזה 180 מעלות שלי? אני רוצה להגיד לו ללכת עכשיו ל-92 מעלות, איך אני יכול להגיד לו את זה?

על ידי אות דיגיטלי. אנחנו ניגע בזה בהמשך, אבל אני מחבר אותו לאות דיגיטלי.

אוקיי. וה- כאילו ה- הפולס הוא באורך ש- כאילו שייתן לו ש- שייקח אותו לזווית המתאימה בעצם?

נכון. אז יש mapping. אתם יודעים מה זה המרה ליניארית? או בתכנות קוראים לזה mapping. יש לי ב-PWM ב-Arduino Uno, ה-PWM שלי הוא 256 צעדים, בין 0 ל-255. שנגיד חצי מ-256 זה 50%. בסדר? 255 זה 100%, זה כמו להגיד שלם, 1, ו-0 זה כמו להגיד 0, וביניהם יש טווח של דברים בדידים, כי אני קופץ במדרגות של של integer, של כל פעם יחיד. אבל אם אני רוצה 90 מעלות, אז למעשה זה duty cycle של 50%. ככה אני מדבר איתו.

אז תעשו 250 לחלק ל-2... 256 לחלק ל-2, כמה זה, 120 ו... 7 וחצי?

אממ.

נגיד 128, כי אין... אין חצאים בעולם הזה. כי זה 128 יקח אותי ל-90 מעלות. בסדר?

ואיך אני מתרגם את זה? אז יש לי פה שני רכיבים. זה פוטנציומטר. פוטנציומטר זה נגד שמשנה את ההתנגדות שלו. יש לי רכיב, ואיזה שהוא מוליך כלשהו, אוקיי? אני יודע את ההתנגדות של הרכיב הזה כפונקציה של מרחק. אני יודע שכל סנטימטר שלו שווה 1 אוהם.

אז אם אני אסגור את המעגל הזה פה, יהיה לי 1 אוהם. אם אני אסגור את המעגל פה, יהיה לי 2 אוהם. אם אני אסגור את המעגל פה, יהיה לי 3 אוהם. ככל ש... נגיד זה מחובר לי פה ל- אנה אני סוגר את המעגל, בסדר? וזה יהיה הפלוס שלי. בוא ננסה להקפיד על צבעים. זה יהיה ה-ground, וזה יהיה הפלוס שלי, בסדר? אז ככל שאני אגדל פה והזרם שלי יעבור דרך יותר ארוכה, ההתנגדות שלי תעלה. מסכימים על זה?

אממ.

אם אני אגיע לאיילון במחלף כזה, או אני אגיע לאיילון במחלף כזה... אני נכנס לאיילון.

הוא יותר חזק. הצריכת דלק שלי תהיה יותר גדולה. ההתנגדות שלי תעלה, לצורך האנלוגיה.

אז יש לי פה פוטנציומטר. הפוטנציומטר הזה משויך לאיזה שהוא מעגל קטן שיודע להמיר ולקרוא את הערכים של הנגד הזה ולהגיד מתי להפעיל ומתי לעצור. קיבלתי עכשיו 128, PWM פולס של 128, אני צריך ללכת להתנגדות של 5 קילו-אוהם, בסדר? ככה הוא מתרגם את זה.

דרך אלגנטית ויפה לעשות את זה, ומאוד מאוד אמינה.

יש מובן?

ואז כשהוא מגיע ל-128, מה זה אומר בעצם? ש... כאילו... הוא ניצל את ה... כאילו... לא, ברור, אבל מבחינת ה... מבחינה אלקטרוניקה. שהוא ניצל את ה... את הזרם עד הסוף, נגמר לו הזרם כאילו, ואז...

זה לא עניין שנגמר הזרם, זה דרך תקשורת. הפכו את זה לפרוטוקול תקשורת שהוא יודע להמיר את הפולס הזה ולהגיד "אה, אוקיי, הוא רצה 128, אני אמיר את זה ללכת עד ל-50 קילו-אוהם".

זה לא עניין של צריכת זרם במקרה הזה, זה עניין של מניפולציה של תקשורת, של איך אני מעביר לו את המסר של לך ל-90 מעלות. על ידי שימוש מאוד יפה בפונקציית PWM.

בסדר? כשאנחנו ניגע בסרבו, אתם תראו יש לו דרייבר. בגלל שיש לו פה רכיב חומרה, אתם זוכרים שדיברנו על המכונת לינוקס שלך? אז כל פעם שיש קשר בין איזשהי חומרה לחומרה או חומרה לתוכנה, אנחנו צריכים איזשהו דרייבר שיעשה כזה נעים מאוד, אני הקונטרול סירקיט של הסרבו שלך, בוא נראה שאנחנו יודעים לדבר. אז יש איזה דרייבר שאנחנו צריכים לקרוא לו, איזו ספרייה, ונקווה כזה שנפתח על שתפתח Arduino. ונתחיל לחבר את הסרבו.

מה המנוע השלישי מאוד מאוד נפוץ באלקטרוניקה של Arduino?

סטפר.

נכון. יש לכם מדפסת תלת-ממד, מכונת ריתוק תלת-ממד של שלושה צירים, CNC. הלכת פעם לסדנה של HP שם?

לא, האמת שלא יצא לי עדיין.

תלך. וד"ש לשלמה ו... זה באמת, אחד המקומות היותר יפים שיש. יש להם שם מכונות מרשימות ביותר, שוות מאות אלפי דולרים. והמון המון המון המון Stepper Motors, כי הם צריכים רמות דיוק מאוד גבוהות של הצעדים שלהם.

## מנוע צעד

איך הם עושים את זה? יש לנו פה גם כן סליל, שבעצם מלופף על המבודד, וכל פעם אנחנו נותנים פולס. נותנים כל פעם פולס, 1, 2, 3, 4, נותנים פולסים. כל פולס הולך לי צעד.

רוב מנועי הצעד שלנו, יש להם 200 צעדים. בואו תעשו חישוב מהיר: 200 צעדים, נכון? יש לי במעגל 360 מעלות, נכון?

כמה זה אומר? כל צעד שווה 1.8. כל פולס שלי שאני נותן זה 1.8 מעלות.

ובאופן הזה אני ממש הולך באופן בדיד, צעדים מאוד מאוד מדודים, ואני יכול להגיד לו כמה צעדים כי אני יודע כמה פולסים הוא נותן. והשגיאה שלי היא לא כמו בסרבו שהוא יכול... תחשבו שהשגיאה שלי בסרבו היא בעצם 256 הצעדים סך הכל שיש לי פה. פה אני נותן פולס באופן בדיד, הכי גרוע הצעד לפני צעד אחרי, 1.8 מעלות. סרבו יכול לעצור גם 4 מעלות לפני, גם 2 מעלות לפני, גם מעלה אחרי. כי הוא קצת פחות מדויק, הוא עובד בלי באמת צורה בדידה וחד-משמעית לגבי איך המוליך הזה, איך המנוע הזה מתנהג. אז כל באמת אפליקציות שצריכים רמות דיוק גבוהות מאוד, מדפסות תלת-ממד, דברים כאלו, משתמשים ב-Stepper Motor. קצת יותר יקר, צריך דרייבר חיצוני עבורו כי בדרך כלל גם הזרם שלו מאוד גבוה, ו... ויכול להיות שתשתמשו בו. יש לא יודע, הרבה רכבים יש להם כל מיני מניפולטורים למעלה שמזיזים דברים או זרועות רובוטיות מאוד מדויקות שמשתמשים בזה, מאוד מאוד יפה.

יש עוד מנוע רביעי שקוראים לו Brushless, שזה בעצם כמו ה-DC, אם יש לכם אופניים חשמליים או מברגות אימפקט, אז ה-Brushed הזה של המנועי DC הוא נשחק. בסדר? זה בדרך כלל פחם, וסוג של מעגל מכני. לא אוהבים את זה שיש מנטננס לדברים האלו, שזה נדרש תחזוקה, אז פיתחו מנוע רביעי, קצת פחות נפוץ בעולם האלקטרוניקה. אופניים חשמליים ומברגות אימפקט משתמשים בזה כי זה עומסים אדירים. תחשבו שצריך להסיע בנאדם של 100 קילו עם מנוע סיני, אז ללונג תרם שמים שם איזה מנוע שהוא קצת יותר אמין מבחינת זה שהוא לא צריך תחזוקה, לא צריך להחליף לו חלקים. מברגות אימפקט עובדות במומנטים, בעומסים אדירים אדירים אדירים, אז יצא לי לא מעט לשחוק Brushless... להרוס את הפחמים האלו במקדחות ישנות ואז אתה מקבל כזה שני פחמים עם קפיץ בשקית קטנה כזאת להחליף לבד וזה בדרך כלל מתסכל. אז יש עוד איזה מנוע רביעי שקוראים לו Brushless, אם תיתקעו בזה תעשו לזה דאבל קליק או תפנו אליי ונרחיב אותו. הוא לא כל כך נפוץ באפליקציות כאלו של אלקטרוניקה והנעה באופן שלו.

בדרך כלל מעדיפים להסתבך שיש לך עבודה...

מה? Brushless? אה כן, הפחמים, הם אוהבים להסתבך. אה, זה לא Brushless, זה Brushed. בגלל זה המציאו את ה-Brushless. ה-Less זה בלי. בלי פחמים, זה כאילו ללא פחמים. נכון. שזה פרקטיקה אחרת שלא נצלול אליה, אם תיתקלו בזה תדעו שזה קיים. זה גם כן דורש איזשהו דרייבר חיצוני, איזשהו אמצעי חיצוני כדי להפעיל אותו, אבל הוא פחות נפוץ באלקטרוניקה כמו שאנחנו מתעסקים בה.

טוב, עברתי מאוד מאוד מהר על הרבה מאוד דברים. בואו תנסו לעשות עם עצמכם שנייה חושבים, תגידו לי אם אתם רוצים שנחזור על איזה שהם דברים. אם לא, אני אשמח להמשיך להרצות, אני אשמח להתחיל סקירה היסטורית על מה זה Arduino. ונתחיל לדבר על ה-Board הזה, אנחנו עד עכשיו נתנו רקע כללי על מה זה חשמל, סכמות, וכל מיני דברים שהם פריפריה, אבל הבטחתי לכם שאנחנו נעשה סדנה של Arduino וצריך לדבר גם על Arduino. אז אם אתם מרגישים בנוח, אפשר להמשיך. אם אתם רוצים שנייה עוד שאלות, אז תרגישו חופשי גם כן לעוד שאלות. מה אומרים? כן, נמשיך. ממשיכים.

אז בסדר גמור. רגע, מה שנעשה, נעשה משהו כזה, אני חושב שאנחנו נספיק ככה יחסית יפה ביחס לקבוצה הקודמת. אל תגידו להם את זה. הקבוצה הקודמת הייתה קצת יותר איטית, ב-off the record, למרות שזה מוקלט, אבל בסדר. אז כדי לדבר על Arduino וכדי להבין, אנחנו טיפה טיפה טיפה...

## אותות דיגיטליים ואותות אנלוגיים

...נדבר על מה ההבדל בין אות אנלוגי לאות דיגיטלי. שוב, אנחנו לא נעשה תואר בהנדסת חשמל, אין לנו כרגע ארבע שנים, יש לנו כמה שעות. אבל לקבל את האינטואיציה.

אז העולם שאנחנו חיים בו הוא עולם אנלוגי. אנחנו אנשים אנלוגיים בעולם דיגיטלי, בטח שמעתם את הקלישאה הזאתי. אומר שאנחנו אנשים רציפים. זה אומר שאנחנו חיים בעולם המשכי, שכל נקודה מחוברת לנקודה לפני זה. עולם של גלים. עולם שאם אני מדבר איתכם, אז יכול להיות קול עולה ויורד, ואתם שומעים אותי באופן של גל מסוים. האור שאנחנו רואים זה איזשהו גל מסוים. טמפרטורה שאנחנו מודדים יכולה להיות טמפרטורה של 25.12 מעלות ו-23.88 מעלות, והכול מאוד מאוד רציף. והשינוי בטמפרטורה כאשר השמש זורחת, זה לא עולה ממעלה אחת למעלה שתיים למעלה שלוש למעלה ארבע, אלא יש איזה טווח רציף מסוים שזה עולה, כשהשמש זורחת הטמפרטורה עולה עם השמש באופן חלק והמשכי, נכון? אנחנו מסכימים על האקסיומה הזאתי.

מה לעשות שמחשב הוא לא כזה, מחשב אוהב 1 ו-0. מחשב זה יצור דיגיטלי שהאדם המציא אותו כדי לפתור לו הרבה מאוד בעיות, אבל הוא יודע לעבוד עם 1 ו-0. הוא יודע לעבוד עם 1 ו-0, וזה מה שנקרא Base 2. בסדר? עולם ה-Base 2.

## אותות דיגיטליים ואותות אנלוגיים

בואו שנייה נדבר על ההבדל בין אות דיגיטלי לאנלוגי, נסכם את ה-Base 2 ואז ניכנס ל-Arduino, כי יש לו אנלוגי ודיגיטלי באופן מייצג מאוד יפה.

אז Analog I/O, ה-I/O הזה זה Input Output, זה מה שדיברנו: קול, גלי הקול, מה שנקרא גלי האתר, המתחים שלנו, בסדר? זה דבר רציף באופן רציף, אם אני עכשיו לוקח איזושהי בטרייה, הערכים שלה דה פקטו שייורדים נגיד מ-9V עד ל-0V או 2V שמתרוקנית, זה באופן רציף, היא לא קופצת.

ועולם דיגיטלי הוא עולם בדיד של מדרגות, לרוב זה 0 ו-1, אבל אנחנו עוד מעט ניגע בהבדל בין איך אנחנו מגדירים את זה. מה שנותן לנו אות דיגיטלי זה העמידות לרעשים, כי 1 הוא 1 אבסולוטי, זה 1 חד ערכי 1, 0 זה 0. נכון? מי ש-0 הוא 0, מי ש-1 הוא 1. אות אנלוגי יכול להיות 0.98, 0.99999, ויכול להיות שזה כמעט 1 וזה ייצר מה שנקרא רעש, אות אנלוגי מאוד חשוף לרעשים. להבין אם זה קצת לפני או קצת אחרי באופן חד-משמעי במשהו שהוא רציף זה מאוד מאוד קשה.

## מבוא למערכת בינארית – Base 2

אם אנחנו מדברים על 1 ו-0, אז זה נקרא Base 2. מישהו ראה פה את המטריקס? Enter the Matrix, עם המלא אפסים ו-1, אפסים ו-1? אז כל המחשוב שלנו, בוא נעשה בסוגריים "למעט מחשוב קוונטי", מיוצג על ידי אפסים ו-1. 0 - לא עובד, 1 - עובד. עכשיו יש לכם אור בחדר זה 1, תכבו את האור זה 0. אוקיי? על ידי ייצוג של 0 ו-1 למעשה זה כמו מורס, אנחנו יכולים לדבר בינינו, אנחנו יכולים להעביר המון המון מידע. וככה אנחנו ממירים תקשורת אנלוגית לתקשורת דיגיטלית. אנחנו נותנים ביטוי שמחשב, שהוא תוכי שאנחנו שולטים בו, להבין אותנו הבני אדם שאנחנו יצור מאוד מאוד קשה, יצור שמתנהג בצורה לא בדידה.

## ספרות בינאריות – Binary Digit

המציאו את ה-Binary Digit. מה שאתם מכירים אותו כ-Bit, נכון? אתם מכירים את זה Bit, זה לא רק האפליקציה של העברת כסף, אלא זה ספרה בינארית. שהייצוג שלה זה 0 ו-1.

וכל דבר אני יכול לייצר אותו בצורה בינארית. אני יכול להגיד שהספרה 10 היא תהיה $1 \times 2^1 + 0 \times 2^0$, וזה הייצוג שלי של 1 ו-0.

הקומבינציות האלו זה יכול להיות 00, 01, 10, ו-11. במקרה הזה יש לי $2^2$ קומבינציות, שני ביטים, נכון? זה כל הקומבינציות. אני יכול לעשות $1 \times 2^1$, יכול לעשות $+ 1 \times 2^1$, אני יכול לעשות $1 \times 2^0$, אני יכול לעשות את הקומבינציות שייתן לי 4 קומבינציות של 11, 00, 01, 10. ואם אני יודע ש-10 אומר לי "תעשה את האות א'", אז ברגע שאני אגיד לו 10 אנחנו נראה את זה במסך כ-א'. עכשיו תעשו המון המון המון כאלו ותראו שאפשר לייצר הרבה מאוד מידע בעזרת 0 ו-1.

הביטים האלו שעוברים אחד אחרי השני באופן טורי נקראת תקשורת סריאלית, בטח שמעתם את זה. Serial, כמו חיבור בטור, יש טור של ביטים, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, עומדים בטור ורוצים לעבור, זה המידע שאנחנו מעבירים אותו.

## דוגמא

דוגמה לאינטואיציה, שאמרנו מה זה ביטים. אז יש לי פה המיר מה שנקרא 8Bit. אם אמרנו שאנחנו עושים את זה כקומבינציות של 1 ו-0, אז יש לי שתי אפשרויות: או 0 או 1. כמה פעמים יש לי את הקומבינציות האלו? בחזקת 8. זה שיעור בקומבינטוריקה, תורה במתמטיקה, שזה יוצא לי 256, נכון? אם היה לי פה 10Bit, היה לי 1024, 12Bit - היה לי 4096. וזה בעצם וקטור שאני יכול לשמור בו את הערכים שלי. כי אם אני לוקח את זה ופורט את זה, 00000000 שמונה פעמים יוצא 0. 11111111 שמונה פעמים יוצא 255. כל הקומבינציות בדרך של 0 ו-1, זה המשחקים בין 0 ל-255. זה ה-Most Significant Bit וזה ה-Least Significant Bit, זה מה שאני סופר ביניהם את הביטים שלי.

דוגמה פשוטה: אמרנו RGB, Red Green ו-Blue, עושה לי אור לבן. אם אני רוצה לעשות אור ירוק, סליחה אור אדום במסך של לדים שכולם על ידי PWM אני יכול לשלוט בהם, נכון? הרי המסך שלנו יש בו לדים של...

RGB. בוא נגיד לדים של לפני 10 שנים, כי עכשיו זה קצת שונה. אם אני מדליק עכשיו בטלוויזיה שלי ואני רואה בן אדם אדום או איזה קבוצה? ספרד, נכון? עכשיו ביורו הם אדומים, החולצות שלהם אדומות. אני רוצה שהפיקסלים יהיו אדומים. אני צריך שהפיקסל הספציפי הזה יקבל 255, ושני הפיקסלים... שני הנורות שלידו באותו פיקסל, של ה-Green וה-Blue, יקבלו 0, ואז אני אקבל אדום.

איך אני שומר בכלל את הערכים האלה? איך מחשב יודע בכלל לשמור ערכים כאלה של הביטים?

## Registers

רגיסטרים. רגיסטר זה סוד הקסמים של המחשב, שככה הוא שומר את הערכים האלה. זה יחידות אכסון סופר מהירות שהמחשב יכול לגשת ולקחת אותם ולאבד אותם.

אוקיי? הוא לוקח את הביטים האלו, שומר אותם ברגיסטר, שזה זיכרון זמני. אוקיי, עכשיו אני אדום, אז תעשה לי על האדום 11111111, ייתן לי 255, תעשה לי על הירוק 00000000, ייתן לי 0. יפה. הפיקסל הזה יהיה אדום. אתם מבינים את האנלוגיה?

למה זה חשוב לנו? הסתכלתם פעם על ה-Arduino שלכם? בטח קיבלתם בבית Arduino, הסתכלתם עליו, ויש לו שתי שורות: Digital ו-Analog. נכון?

מה שאתם לא יודעים על ה-Arduino הזה, זה שזה מוצר פלא ששינה את ההיסטוריה והפך את כל עולם המיקרו-בקרים, את כל עולם ה-Embedded, לבאמת... גם ילדים.

## סקירה היסטורית

לפני עולם ה-Arduino, אנשים היו צריכים לתכנן מעגלים לבד. לעבוד מאוד מאוד קשה כדי לאפיין את הצרכים שלהם, ללכת למי שקוראים לו Hardware Engineer, PCB Designer – זה הירוק הזה שיש לכם, שהשלט מפעיל, או ה-Arduino למעשה עם כל הרכיבים שלו – ולהגיד מה התוצר הסופי שלהם ולתכנן מעגל.

חבורה של איטלקים ישבו בבר שקוראים לו Arduino. אחד החבר'ה אמר "בוא נעשה את התזה שלי על ידי וניצור בורד שהוא אוניברסלי למעצבים". יש לכם איזה חבר שהוא די ג'יי או חבר שהוא צלם, ולפעמים הוא רוצה לעשות תאורות או לעשות כל מיני אפקטים, דברים כאלה. אז הם גם כן רצו לעשות את זה ונמאס להם לשלם המון כסף per שימוש, והם המציאו את ה-Arduino.

הראשון שלהם, קראו לו Uno. Uno זה אחד, One. והוא נחשב היום המיקרו-בקר הנפוץ ביותר. שנה שעברה, ב-2023, הם השלימו גיוס B של 54 מיליון דולר והתחילו להיכנס למה שנקרא פרו, ל-Industrial, לעולם שהוא יותר תעשייתי ופחות מייקרי, פחות חובבני.

כי כולנו מכירים Arduino, וכמו ששמענו גם בהייטק משתמשים ב-Arduino, ובערך כל מוצר עלי אדמות שהתחיל את הדרך שלו, שנולד לפני שהוא הפך להיות מוצר בחנויות, כנראה עבר על איזה שהיא Arduino. ל-POC ולבדיקת התכנות טכנולוגית, Arduino הוא המיקרו-בקר הטוב ביותר.

בסדר? גם המדפסות של שתי מיליון דולר של HP פגשו המון המון המון Arduino בדרך, כי מאוד קל לשפוך 300,000–400,000 דולר על פיתוח, אבל יותר נכון לעשות את זה... זה בכלל להוכיח שאתה יודע לפתח את הדבר הזה לפני שאתה רץ ולפתח דברים שיכול להיות שלא תשתמש בהם אחרי זה. אז אתה לוקח את הבורד הזה, שהוא מאוד כללי.

ואז דיברנו על השורות שלנו. אז יש לנו פה את הדיגיטלי ויש לנו את האנלוגי. עכשיו אנחנו כבר יודעים מה זה דיגיטלי ומה זה אנלוגי.

במרוצת הזמן הוא טיפה שינה את המראה שלו. עדיין נשאר לנו אותו דבר: יש לנו פה את הדיגיטלי, את האנלוגי. ה-USB שלנו טיפה השתנה, זה כבר לא ה-RS-232 הזה הישן, אלא זה הפך להיות USB גדול ואפילו איציק קיבל USB אחר. וטיפה רכיבים נראו פחות מגושמים. הנגדים פסקו להיות מוטמעים בתוך הבורד. אבל המראה הכללי שלו נשאר אותו דבר. ואנחנו היום ב-Arduino R3, יש גם Arduino נוסף שעוד מעט ניגע בו.

## הגדרות יסודות

אבל אני חושב שאנחנו נספיק ב-10 דקות שנותרו להתחיל לדבר על מה זה בכלל ה-Arduino הזה, ומה זה אנלוג ומה זה דיגיטל, ומה זה כל הדברים המעניינים האלה. הסתכלתם עליו פעם? חקרתם אותו? עניין אתכם כל דבר שהוא עושה? כמה חוכמה וכמה הנדסה ומדע יש מאחורי הבורד המדהים הזה שעולה היום כמה, 10 דולר?

אפשר לקנות סינים יותר זול, כן. נכון, הסינים הפכו את זה ללא הוגן כאילו. וה-Arduino מנופיו הוא Open Source לחלוטין, זה אומר שכל המידע עליו נגיש לחלוטין. הציוד הוא אחד לאחד.

כן, מה נעשה? יש לי הרבה בורדים של Arduino מקוריים והרבה בורדים של Arduino סיניים. המקורי זה כי לפעמים, לא יודע, יוצא להם איזה בורד חדש שבא לי לבדוק אותו – עוד מעט ניגע ב-R4, או בשיעור הבא ניגע ב-R4 – והלא מקורי זה כי משתמשים הרבה ו... עושים כסף.

מה אתם רואים בבורד הזה? מה אתם כבר יכולים להגיד לי שזיהיתם מבסיס כל החפירה שנתתי לכם במשך שעה וחצי? אמרנו שעה וחצי כדי להגיע לנקודה הזאתי. אמרו לקפוץ לכם דברים לעיניים.

יש פה קבלים. יש קבלים, נכון. יש... כן, מחבר, Port.

אתם שמים לב ל-PWM למעלה? לטילדה האלה? אתם שמתם לב שמעל ה-Tab יש לכם איזה צ'ופצ'יק מוזר כזה שקוראים לו טילדה? אז יש לכם ב-3, 5, 6, 9, 10 ו-11 טילדה. ואז כתוב לכם מתחת: Digital, PWM ~.

אז זה ה-PWM שלנו, זה הדיגיטל שלנו. יש לנו למטה יציאות אנלוגיות, שאנחנו ניגע על מה זה יציאה אנלוגית ב-Arduino. יש לנו יציאות של מתח של 5V, יציאה של מתח של 3.3V, יש לנו את האפס, ה-GND. אמרנו הרי מתח צריך הפרש פוטנציאלים כלשהו. אם אני רוצה 5V, אני צריך איזשהו אפס, נכון? אם לא יהיה לי אפס, לא יהיה לי 5V, לא יהיה הפרש מתחים.

אז יש לי פה את האפס, ה-GND שלי. GND זה האדמה, זה הקרקע, הכדור הארץ שלנו הוא האפס האמיתי المוחלט. כי המסה שלו כל כך אדירה שלא משנה איזה מתח אנחנו נחבר אליו, זה תדגדג עליו, זה לא יזיז לו. אז יש הארקה שמחוברת פיזית לאדמה. נכון, גם בבית שלנו כתוב "הארקה לא לפרק", זה ליטרלי מוט מתכת שמחובר לאדמה, פשוט יושב באדמה. כי זה האפס המושלם, זה מאפס את הכול. המסה כל כך אדירה שלא משנה איזה מתח אני אעביר בה, היא לא תרגיש את זה.

אז מתח זה דבר יחסי, ואני מסנכרן אותו בתוך המערכת. אני מחבר לו את ה-GND מהסוללה, אז הוא מקבל את ה-GND של הסוללה. וכדי שכל הרכיבים יעבדו איתו, אני צריך שכל ה-GND-ים יהיו מקוצרים, כדי שהם יסכימו על אותו אפס. כי אחר כך יהיה לי סלט מתחים. כי אם אתה חושב שאפס זה משהו אחד, ואני חושב שאפס זה משהו אחר, אז יהיה לנו כאוס במקום מעגל מתפקד.

נגיד אתה עכשיו לוקח איזשהו סרוו, שיש לו פלוס, מינוס וחוט שלישי שאתה מחבר אותו ל-PWM. המינוס הזה, אתה צריך לחבר אותו ל-GND, לאותו GND, לאותו מערכת. אתה לא יכול לקחת מערכת אחרת ולחבר ל-GND שם. אוקיי? אם אתה לוקח ומחבר אותו ל-GND שם, תלקצר בין שתי מערכות, שיהיה לך אותו GND. כלומר, גם אם יש לך ספק כוח חיצוני ויש איזשהו רכיב שמחובר אליו, כל ה-GND-ים של מערכת ה-DC הזאתי חייבת שיהיה לה את אותו GND. אחר כך הם לא יסכימו על מה זה הפרש המתחים האלה, הם לא יסכימו על ה-Baseline של בכלל מה זה מתח.

בסדר? אני חושב שעם התמונה הזאתי אני אשאיר אתכם עם קצת חומר למחשבה, וקצת אגררה לכם את המחשבה שתנסו לעבור ולהרוג כמה שיותר טייטלים ממה שכתוב פה לקראת השיעור הבא. נראה שבשיעור הבא אנחנו נדבר על איך אנחנו ממירים אות אנלוגי לאות דיגיטלי, מה זה ה-PWM הקסום הזה – אם אני טוען שדיגיטל זה 1 ו-0, נכון, רגע אמרתי לכם שזה או 0 או 1 בעולם דיגיטלי, נכון, זה Base 2 – אז איך אני עושה PWM בסיטואציה הזאתי? כאילו אני הופך אות דיגיטלי לאות אנלוגי. יש פה איזה משחק מאוד יפה על ידי מניפולציה של כיבוי והדלקה. תחשבו על זה, זה מאוד מעניין.

בסדר? ותיקחו את התמונה הזאתי ותישנו איתה, תיקחו את ה-Arduino, שימו אותו מתחת לכרית, תנסו להבין מה יש בבורד המדהים הזה.

עכשיו נעשה איזה דיסקליימר כזה: כל מה שאני אומר פה על Arduino זה נכון לכל עולם ה-Embedded באופן גורף. זה לחלוטין נכון עבור ESP32, זה לחלוטין עבור Raspberry וכל ה-Raspberry Pico וכל החברים שלו, או איזה מיקרו-בקר שתחליטו לעבוד איתו ואיזה בורד שתקחו. ה-Fundamentals, הידע הבסיסי ש-Arduino הפך את זה באמת למשהו נגיש לכל אחד, תופס לכל עולם ה-Embedded.

בסדר? אז תיקחו באמת את ה-Arduino ותיתנו לו את האהבה שמגיעה לו, זה בורד שהפך את העולם הזה למאוד פשוט והנגיש אותו להמון אנשים. ותנסו לפענח, ששיעור הבא אנחנו נתחיל ותגידו לי: זה מכניסים ככה, זה עושה ככה, זה עושה ככה, זה עושה ככה. שוב, המצגת נמצאת בדרייב. אם אתם רוצים לעבור על זה, והאינטרנט גם כן מלא בחומרים.

פתחתי לכם שאנחנו מתחילים את הסדנה בלגשת מתוך ידע. תדעו מה כל דבר בבורד עושה, זה יעזור לכם לבסיס אדיר לחיווטים אחרי זה ולהבין מה אנחנו עושים. כי אם סתם נאלתר פה, זה כנראה או נשרוף אותו או שיהיה המון תסכול ושום דבר לא יעבוד.

בסדר? שאלות על דברים שלמדנו?

נשמע שהכול ברור וזה לא טוב, זה אומר שהחומר קל, או שהמוח שלכם ב-0.

אז תראו את ההקלטה, אני שחרור מהעבר, ואני אשמח שתגידו לנקודה הזאתי. מי שראה את שאולי, אז בסוף המופע שאולי אומר "אל תבואו שוב למופע שלי, כי אני מספר בדיוק את אותן בדיחות". גם את זאת אני מספר בדיוק אותו דבר. אז אם הגעתם לנקודה הזאתי, זה אומר שבאמת חזרתם על החומר, אז כל הכבוד לכם. ובואו תישנו ותסתכלו על זה. בכוונה אני מתחיל את זה שיש יום שלישי – אנחנו עושים ראשון, שלישי, ראשון, שלישי – ואני תמיד מתחיל את זה בשלישי, כדי שיהיה לכם עד ראשון לעכל את זה.

בסדר? אז תרכזו שאלות, הקבוצה פעילה. תנסו לרכז נושאים, ככל שתרכזו נושאים ותתנו לי מראש לדעת עליהם, אני אוכל להכין חומר ומראש להבין מה לא הבנתם. השקופית השלישית או הרביעית הייתה, יש לכם שאלות? תשאלו. אם לא תשאלו, תהיו מאוד מתוסכלים שלא הבנתם את החומר.

זה מה ששלחתי לך לדעתי, ה-5 מפגשים. בסדר? ה-Arduino Studio... יש לך בדרך כלל בתחילת כל מצגת או בתחילת כל נושא, יש לך את הפרקים שנגענו בהם, כמו שעשיתי פה, על מה נעבור היום. בסדר? אנחנו גם נתחיל את השיעור הבא בפרקים הקודמים, אנחנו נתחיל מפה ובריף מהיר על מה שעשינו ואיך זה מתחבר לנו.

סבבה? בסדר, גזור ושמור מה שאתם רואים פה. אני יכול להראות לכם כמה Arduino יש לי. יגיע אלייך מחר, מחר-מחרתיים. יש לי לדעתי אזור ה-30 בורדים. בסדר? אני מאוד אוהב את השטויות האלה.

טוב, תודה רבה, חברים. נהניתי לי מאוד ושמחתי להכיר. אנחנו בתחילתה של דרך מופלאה. עמסתי עליכם הרבה חומר, אתם הולכים להיות מייקרים, אתם הולכים להיות מייקרים מקצועיים למופת. מאוד חשוב לי שתדעו ותעבדו מתוך שכל ולא מתוך אלתורים. תדאגו לראות את זה, חשוב מאוד.

תודה רבה, לילה טוב.