בתור תרגיל למתחילים בהסתכלות על מעגלים אלקטרוניים, בואו נראה מה יש בתוך גאדג'ט סיני זול, שמבטיח לזהות קירבה של כף יד (כולל דרך משטחים), ולמתג ואפילו לעמעם פס לדים.
הדימר, שנקנה במבצע מעליאקספרס בפחות מעשרה שקלים, קיים בשחור או בלבן, ויש לו שני קונקטורים, זכר ונקבה, שגם הם לבחירה – מסוג "DC Wire" (עגול) או מסוג "Dupont wire" (פינים, כמו בתמונה למעלה). מתח הכניסה והיציאה הנקוב הוא 12V-24V. אחד הקונקטורים הוא לאספקת החשמל והשני לפס הלדים. לפי התיאור באתר, אם מקרבים את היד להתקן לזמן קצר, הוא מכבה או מדליק את הלדים, ואם מחזיקים אותה לידו זמן ארוך יותר הוא מגביר או מחליש את עוצמת התאורה.
לפני שנפרק את המוצר, בואו נחשוב מה אנחנו מצפים למצוא בפנים. קודם כל, כיוון שזה פועל עם מגע קיבולי, אמורה להיות שם אלקטרודה גדולה – כלומר, בהקשר זה, איזשהו משטח מוליך – על ה-PCB עצמו או מחוברת אליו בחוט. המיתוג של החשמל ליציאה ייעשה מן הסתם באמצעות טרנזיסטור, וצריך רכיב חכם (אחד או יותר) שיזהה את המגע ושישלוט בטרנזיסטור; וכיוון שאין רכיבים אלקטרוניים חכמים שעובדים במתח של 24V, בטוח שיהיה שם גם מייצב מתח כזה או אחר ולידו הרכיבים הפסיביים שדרושים לו.
מבט ראשון: מבנה ורכיבים
מארז הפלסטיק סגור בלחץ, ללא ברגים (גם לא מתחת למדבקה), וצריך להפעיל כוח שנראה קצת מוגזם כדי לפתוח אותו. בפנים יש רק PCB. הנה הצד שקרוב למדבקה – כלומר, קרוב למשטח שלידו מעבירים את היד:
אז הנה האלקטרודה שלנו גדולה וכסופה באמצע, ולצדיה שני מקומות לא מאוכלסים לנוריות LED קטנות. נעבור לצד השני:
למה כל הרכיבים מסודרים על שולי הלוח? מן הסתם כדי לצמצם הפרעות חשמליות לאלקטרודה שבצד השני. גם כאן יש מספר מקומות לא מאוכלסים, רובם עבור נגדים וטרנזיסטור קטן (ב"שעה 5", בערך) שמתחברים ומפעילים את הלדים הלא-מאוכלסים בגרסה אחרת של המוצר.
נעקוב אחרי ה-traces שמגיעים מחוטי 12V ו-GND לכיוון שמאל. קל לנחש שזהו האזור של מייצב המתח. הכיתוב הראשי עליו הוא 7536-1, וחיפוש קצר ברשת מגלה שזהו מייצב מתח ל-3.6V מתוצרת Holtek, במארז SOT89. לידו יש יותר קבלים, לכאורה, ממה שה-datasheet מחייב, אך ייתכן שהם בעלי ערכים נמוכים ונבחרו בגלל השורה התחתונה של המחיר.
הרכיב המשמעותי הבא בתור, נגד כיוון השעון, הוא בבירור הרכיב שקורא את האלקטרודה – תראו את ה-trace שמוביל ממנו היישר למרכז שלה. אותו רכיב שולט גם בטרנזיסטור, שהוא הרכיב השחור הבא והגדול ביותר על הלוח (עם הכיתוב המסגיר 4430). לרוע המזל, על הרכיב האמצעי המנהל אין שום כיתוב. בהתחלה, כשראיתי את המארז שלו, חשבתי שזהו TTP223 הנפוץ והזול – חיישן Touch שהשתמשתי בו מספר פעמים בעצמי. אבל אז נזכרתי שאין לו פונקציונליות של דימר. קיימים מספר חיישני Touch עם פלט PWM שמתאים לעמעום, ואפילו מיקרו-בקרים עם פונקציית Touch מובנית, שנמכרים במארז SOT-23-6 כזה. רובם מתוצרת Holtek או Tontek, אבל בחיפוש שטחי לא מצאתי דגם שמתאים בדיוק מבחינת מיפוי הפינים.
מבט שני: התנהגות חשמלית
ב-Datasheet של מייצב המתח לא כתוב המתח המינימלי שהוא מסוגל לעבוד איתו. אם הייתי צריך לנחש, לפי אופי הרכיב והעומס הנמוך שמוטל עליו במעגל הזה, הייתי אומר כ-4V אם לא פחות. אז בדקתי, והוא הצליח למתג חשמל ללד קטן אפילו במתח נמוך ממתח המוצא הנקוב שלו (3.6V). זה אומר שהערך 12V שמצוין בדף המוצר הוא סתם מספר, ובתיאוריה אנחנו יכולים לעבוד בלי שום בעיה עם מקור חשמל ופס לדים של 5V (גם הטרנזיסטור יסתדר עם זה).
חיברתי את טסטר הלדים הסיניים שלי והפעלתי את המעגל ב-5V, כדי לבדוק את אות ה-PWM של הדימר. צריך לשים לב, כיוון שקו המינוס נשלט על ידי טרנזיסטור, כשהוא מנותק אז הוא בעצם "צף". למרות זאת הצלחתי לקלוט את הסיגנל בקלות בסקופ, כשהשוויתי את הקו הזה לפלוס הכללי של המערכת (לכן זה נראה כמו duty cycle גבוה בזמן שלמעשה זו עוצמת תאורה נמוכה):
הסקופ מגלה גם שתדר ה-PWM הוא כ-31KHz, מספר שראיתי ב-Datasheets של כמה מהרכיבים הייעודיים של Tontek שהזכרתי קודם.
ובתור מוצר?
כראוי למוצר סיני זול, כשמסתכלים עליו מבחוץ לא כתוב בשום מקום איזה משני הקונקטורים הוא כניסה, ואלו חוטים הם פלוס או מינוס. אז כשירות לציבור, הנה המפתח:
שני החוטים באמצע, זה שמסומן באיקסים קטנים וזה שאין עליו שום סימון, הם הפלוס והם מתחברים לאותה נקודה במעגל. האדמה הקבועה (של אספקת החשמל) היא החוט שמופיע עליון בתמונה, זה עם הקווים הלבנים הארוכים. החוט התחתון עם הקווים הקצרים הוא המינוס עבור הלדים, שעובר דרך הטרנזיסטור.
כשעובדים עם המעגל מחוץ לפלסטיק המקורי, התגובה שלו קצת קופצנית ולא אחידה, ולפעמים הלדים כבים/נדלקים לגמרי במקום שה-PWM ישתנה. לדעתי זה נובע מכך שהאלקטרודה, ואולי גם הרגישות של רכיב החישה, עוצבה עבור מרחק מינימום מסוים שקשה לשמור עליו כשהמעגל חשוף. לעומת זאת, באריזתו המקורית המוצר דווקא מגיב יפה מאוד דרך, למשל, לוח עץ בעובי 7 מ"מ.