כל פרויקט, גם אם הוא נראה בהתחלה פשוט וקל, יכול להיקלע לקשיים טכניים שמעולם לא נתקלנו בהם. הדרך היחידה לפתור אותם היא לשמור על ראש פתוח, להשקיע ולא לוותר – מה שעשוי להיות קשה במיוחד כשמדובר בפרויקט ללקוח. הנה דוגמה.
בשלב הראשון נדרשתי לפתח מערכת קטנה עם סוללה וחיישן מרחק. בחרתי ב-HC-SR04 המוכר ובסוללת 9V עם מייצב מתח קטן ל-5V, והכל עבד כמתוכנן. בשלב שני, הלקוח החליט לעבור לסוללה קטנה יותר (פחות מ-5V, מה שמחייב "הרמה" של המתח במקום הנחתה שלו) וכן לחיישן אולטרא-סוני עם רמקול/מיקרופון עמיד למים. המודולים האלה יקרים יותר (חפשו "waterproof ultrasonic sensor module"), אבל סידור הפינים שלהם זהה לזה של הרגילים כך שההבדל לא אמור להיות משמעותי. נכון?
הצרה הראשונה שהופיעה היתה שמסיבה תמוהה כלשהי, צריכת הזרם של המודולים העמידים למים גדולה בערך פי חמישה מזו של הרגילים, גם בזמן מנוחה. עובדה זו לבדה שינתה את כל ההסתכלות על חיי הסוללה. אולי, כדי לחסוך בחשמל, אפשר לכבות את המודול בין מדידה אחת לשניה? ובכן, מסתבר שלא כל כך. אפילו כשנתתי למודול 200 אלפיות שניה "להתחמם" לפני המדידה ו-200 לישון אחריה, הוא לא תמיד הגיב נכון (או בכלל), ודרישות המערכת לא איפשרו פרקי זמן ארוכים יותר.
אחרי שהעניין הזה התגלה, בדרך הקשה כמובן, הוחלט להמשיך עם הפעלה רצופה. וכאן צצה הצרה השניה והמוזרה עוד יותר: אחרי שכל ההלחמות הסתיימו, כשהמערכת הניסיונית הופעלה ישירות מספק כוח היא פעלה היטב, אבל כשמקור הכוח היה סוללה עם מודול Step-up סטנדרטי וזול, קריאות המרחק יצאו שגויות. החשד המיידי נפל כמובן על אספקת החשמל מהמודול: אולי היא לא יציבה, או שהמודול לא מסוגל לתת מספיק זרם. אחרי בדיקות רבות, שתי האפשרויות נשללו. מה נשאר?
לוח הזמנים כבר נמתח הרבה מעבר לרצוי, ועדיין לא מצאתי את הסיבה. כעבור ניסיונות נפל רבים, החלטתי שאי אפשר ככה: או שעוזבים הכל, או שמתחילים מאפס ממש. הרכבתי מערכת חדשה על מטריצה, בצעדים קטנים ככל האפשר, ובכל צעד וידאתי את הפעילות התקינה של כל אלמנט. זה עבד יפה, גם עם ה-Step-up החשוד. אז הלחמתי את הכל (שוב, תוך וידוא קפדני של כל פסיק) – וקריאות המרחק חזרו להיות שגויות.
הבעיה הטכנית הפכה לחידת היגיון. מה משותף לכל המקרים בהם היו תקלות, ומה מבדיל בינם לבין המקרים שבהם זה עבד? לבסוף עליתי על התשובה: הבעיות הופיעו כשמודול ה-Step-up היה קרוב, פיזית, לחיישן האולטרא-סוני! מרגע שההשערה הזו עלתה היה קל לאמת אותה, ומשם גם הפתרון היה קל – להרחיק את המודול לקצה השני של המערכת.
לא ברור לי בינתיים מה הסיבה המדויקת להפרעה – אם מודול ה-Step-up פועל בתדר ספציפי שמשבש משהו במודול החיישן, או סתם יוצר שדה מגנטי פרוע ומודול החיישן לא ממוגן כמו שצריך. כך או אחרת, זה מסוג התקלות שלא מזהירים מפניהן בשום מדריך טיפוסי למייקרים. זיכרו תמיד שבעולם האמתי יש הרבה יותר בעיות ומלכודות מאשר רק ספריית ארדואינו בעייתית או טעות בחיבור החוטים…
קניתי מודול סטפ אפ זהה לצורך פרוייקט קטן שאני עושה, ובחינה של אות היציאה בסקופ מלמדת שהמתח במוצא לא מיושר בכלל. אני חושב שהמודול הזה הוא בגדול איזשהו שיכלול של charge pump, מעגל ממותג שטוען קבל מהמקור הנמוך, ואז פורק אותו בהיפוך הרגליים ליציאה, וככה \"שואב\" מטען חשמלי למתח גבוה יותר. מה שזה אומר בפועל, זה שביציאה רואים בערך 5 וולט, שעליהם רוכב גל שן מסור של 40 מיליוולט ptp. התדר של גדל בהתאם לעומס, ממשהו כמו 1.48 קילוהרץ ללא עומס עד לעשרות קילוהרצים לעומסים זעירים, וללא שינוי של ממש באמפליטודה של הגל. בקיצור, יכול להיות שהאות הזה הוא מה… לקרוא עוד »
זה שהמודול לא משובח במיוחד, לא מפתיע. אבל כמו שכתבת בסוף, התנודות במתח המוצא הן לא המקור לבעיה שהיתה לי. יותר מזה: באיזשהו שלב מנעתי את ההפרעות על ידי עטיפת המודול בסלוטייפ מבודד ומעליו שכבה של נייר אלומיניום 🙂
אני מודה שאני לא מבין איך הסלוטייפ והאלומיניום עזרו בסינון הרעש הזה- הרעש הזה "רוכב" על אספקת החשמל שהמודול מוציא לחיישן. הכוונה היא שהחיישן מרגיש את הגל הזה דרך כניסת המתח החיובי שלו, וכניסת מתח מורעשת באמת יכולה לעשות בעיות.
אז כמו שאמרנו, אלה *לא* התנודות במתח המוצא שגרמו לבעיה בחיישן האולטרה-סוני, אלא קרינה אלקטרומגנטית כלשהי. מכיוון שמדובר בקרינה, גם המרחק הפיזי וגם נייר האלומיניום עזרו.
המממ, פספסתי את זה כנראה. צודק, סליחה.
מרגיש לי מאוד מוזר שמשהו במודול משרה זרמים כאלה בחיישן, אני לא חשבתי שהוא יודע לייצר בכלל שדות משמעותיים סביבו.
בינתיים כנראה שזה ישאר בגדר תעלומה.
כן, אין לי בינתיים את הידע והכלים שצריך בשביל להבין את זה… ואפרופו, הנה סרטון שעלה במקרה ממש עכשיו, על הפרעה מרחוק של תאורת ניאון לחיישן קרבה קיבולי: https://www.youtube.com/watch?v=fp4l4EUDpWQ
נורות פלואורוסנט ידועות לשמצה ברעש האלקטרומגנטי שהן מייצרות. בפעם הראשונה שראיתי כמה רעש זה עושה בתדרי רדיו הייתי די בהלם.
מזכיר לי סיפור יותר גרוע, היה לי פעם מחשב נייד שלא ניתן היה לשמוע רדיו לידו. מסתבר שמשהו בו יצר רעשים בתדירויות של רדיו FM אזרחי, וואני מאמין שזה קרה רק אחרי שהתעסקו לו בקרביים (אחרת משרד התקשורת בחיים לא היה מאשר להכניס אותו).
כנראה שלעולם לא תגמר מלחמתו של האדם ברעש 🙁
אולי כדאי להסתכל בסקופ על האות שמייצר הסטפ אפ ולראות מה התדר המיתוג שלו.
כדי לבטל אפשרות של שדה מגנטי (ולבחון רק רעש סוני) תוכל להכניס אותו לכלוב פאראדי קטן, אולי רשת צפופה.
בכל מקרה תקלה מעניינת. בהצלחה
אני אפילו לא בטוח שזה מודול Switching…
הדבר הנכון לעשות היה באמת לחקור את העניין הזה לעומק, אבל באותו רגע פשוט שמחתי שנמצא פתרון 🙂
ההבדל בין מהנדס לפיסיקאי… (אני לא פיסיקאי, שלא ישתמע בטעות)
טוב, אני לא זה ולא זה 🙂
+1 מעניין מאוד, תודה על השיתוף!