הכיתוב שעל אביזר הרכב הזה, "Super intelligent high LED stop beam", נשמע מבטיח ומרגש. בפועל, האינטליגנציה העילאית שלו מתבטאת בזה שכאשר מחברים אותו לחשמל (12V DC) הוא מאיר, וכשמנתקים אותו הוא לא מאיר. מדהים. אבל עם חופן רכיבים וכמה הלחמות הצלחתי להפוך אותו בכל זאת למשהו קצת יותר מעניין…

פנס הבלימה, או "אור בלם שלישי", הוא פטנט מוכר וזול. ביסודו של דבר זהו מתקן עם פס או מלבן לדים, שמציבים בחלון האחורי של הרכב (ברכבים ישנים, שאין להם כזה מובנה) ומחברים לאספקת החשמל של פנסי הבלימה הרגילים. כשהרכב בולם, האור הזה נדלק ביחד עם האורות שבפנסים האחוריים ומספק אזהרה בולטת וברורה יותר לנהגים שמאחור.

פנסים כאלה אפשר להשיג באתרים סיניים בדולרים בודדים, וכצפוי, האלקטרוניקה בהם פשוטה להחריד. בתוך הפנס שהגיע לידיי גיליתי רק PCB אחד ארוך, שחוטי החשמל התחברו ישירות אליו. אל הלוח הזה הולחמו 36 לדים אדומים 5 מ"מ פשוטים, מאורגנים חשמלית כתשע קבוצות במקביל, כשבכל קבוצה יש, בין הפלוס לאדמה, נגד של 170 אוהם וארבעה לדים בטור. זה הכול, שום רכיב נוסף.

צריכת הזרם של הפנס הזה, לדברי ספק הכוח השולחני שלי, הייתה כ-230 מיליאמפר, כלומר כ-25 מיליאמפר לקבוצת לדים. אם נכפיל את זה בהתנגדות הנגד נקבל 4.25V (שנופלים על הנגד עצמו), מה שמשאיר 7.75V ללדים, מה שאומר שכל לד בודד מפיל כ-1.95V – מספר צפוי ומקובל לצבע אדום.

נשאלת השאלה, למה לא ארגנו את הלדים בשש קבוצות של שישה, או ויתרו על לד אחד וסידרו שבע קבוצות של חמישה. בשני המקרים האלה, חלק גדול יותר מהמתח היה הולך לתאורה נטו במקום להתבזבז על הנגדים. התשובה הראשונה שקופצת לראש היא שלמי שתכנן את זה פשוט לא היה אכפת, אבל זה לא לגמרי מדויק: הרי אם היו מתכננים את המעגל לפי שש שישיות, היו יכולים לכאורה לחסוך שלושה נגדים שלמים בכל יחידה, ובייצור המוני סיני זה שיקול כבד-משקל ביותר.

ייתכן שהסיבה האמתית קצת יותר הנדסית: הלדים עצמם. כאמור, 1.95V ללד זה מספר סביר, אבל יש גם מספרים אחרים סבירים – אפילו עד 2.2V. מה עושים אם המפעל מחליף ספק, וכעת הוא יכול להשיג רק לדים של 2.1V? שישייה תצריך 12.6V, יותר מהמתח שהרכב מספק, והפנס בקושי יצליח להאיר! גם בחמישיות, שלא חוצות את גבול ה-12V, ייתכן שערכי קיצון יובילו לזרמים נמוכים והארה חלשה מדי. הרביעיות ה"בזבזניות" הן לפיכך ביטוח נגד וריאציות ברכיבים.

איך שלא יהיה, להדליק ולכבות את הפנס הזה, ואפילו ב-PWM כדי לשלוט בבהירות הנתפסת שלו, זה די משעמם. לא יהיה נחמד יותר אם אוכל לשלוט בכל רביעיית לדים בנפרד? לא בתור אביזר בטיחות לרכב, כמובן, אלא כצעצוע אלקטרוני ביתי. פתחתי את מגירות כלי העבודה ומחסני הרכיבים והתחלתי לעבוד. הרעיון היה קודם כל למתג את הזרם לכל רביעייה בנפרד דרך טרנזיסטור. אם הטרנזיסטורים יושבים "לפני" הצרכנים (הנגד והלדים), כלומר בקונפיגורציה שנקראת high-side, אז הטרנזיסטורים עצמם צריכים להיות מסוג PNP או P-Channel. עם אלה צריך להיזהר, כי אם נחבר את הבסיס/שער שלהם למיקרו-בקר וניתן למערכת מתח של 12V, יש סיכוי שהמיקרו-בקר (שעובד ב-5V או פחות) יינזק או לא יצליח לשלוט בזרם. קיימות דרכים להתמודד עם זה, אבל יותר פשוט לקחת טרנזיסטורים NPN או N-Channel ולשים אותם אחרי הצרכנים, low-side.

בעזרת חיקוי-דרמל וראש שיוף מתכתי קטן ניתקתי את פס האדמה הארוך שבפנס לתשעה מקטעים, אחד לכל רביעיית לדים, ועם ראש עדין יותר הסרתי את הציפוי מה-trace בקצה כל מקטע כדי לחשוף את הנחושת. עברתי עם מלחם וקצת בדיל על הנחושת החשופה כדי למנוע התחמצנות וקשיי הלחמה מאוחר יותר. לקחתי תשעה טרנזיסטורים מסוג BS107A, הלחמתי את רגלי ה-Drain שלהם למקטעים שיצרתי, ואת כל רגלי ה-Source הלחמתי ביחד לחוט קשיח ארוך שיהווה את האדמה המשותפת החדשה.

כיוון שכבר ידעתי מה המתחים שנופלים על הלדים בפנס הספציפי שאצלי, החלטתי לעבור למתח ראשי נוח יותר של 9V. עם נגד בערך 68 אוהם במקום 170, הזרם בכל רביעייה יהיה כ-18 מיליאמפר. כמו כן, התכנון שלי היה להפעיל את הרביעיות בסבב מהיר, לא במקביל, כך שכל המערכת תוכל להסתמך על סוללת 9V בודדה, וכך אוכל גם להשתמש בנגד אחד בלבד, בצד הפלוס! הלחמתי החוצה את הנגדים המקוריים ויצרתי "גשרים" במקומות בהם הם היו, כדי לאפשר לחשמל לעבור חופשי. ניסוי קטן אישר שכאשר השערים של הטרנזיסטורים "צפים", לא מחוברים לאדמה או למתח, הטרנזיסטורים עלולים להוליך על דעת עצמם כביכול. כדי למנוע את זה, חיברתי נגדי 10K בין כל שער לאדמה. אלה "ימשכו" את השערים למתח אפס וימנעו מעבר זרם, כל עוד אין פקודה מפורשת מהמיקרו-בקר.

המיקרו-בקר שבחרתי להכניס למערכת הוא PIC16F18346 במארז DIP, שהיה לי בהישג יד ושיש לו די והותר פיני פלט לשליטה בטרנזיסטורים. לכאורה יש לו יותר מדי זיכרון ויכולות והוא יתבזבז על יישום פשוט שכזה, אבל במחיר של פחות מתשעים סנט ליחידה (במארז SMD בכמויות גדולות), הייתי שוקל להשתמש בו גם בייצור המוני.

החיווט היווה אתגר מסוים, כי בתוך הפלסטיקה של הפנס אין הרבה מקום. הנושא הזה חיכה עד שרכשתי חוטי Wire wrap דקים וכלי עבודה מתאים – מסתבר שיש מקרים שבהם הטכנולוגיה העתיקה הזו עדיין שימושית!

בהתחלה חשבתי לסגור הכול פרט לסוללה בתוך הפלסטיק, אבל במחשבה שנייה החלטתי שנכון יותר להוציא גם ממשק צריבה כלשהו לתכנות נוח של המיקרו-בקר. כיוון שיצרתי את הממשק הזה על פיסת PCB אוניברסלי, הוצאתי אליה גם את מייצב המתח הדרוש (במקרה זה מדגם 78L05 הוותיק) ולד כתום קטן כאינדיקציה למתח תקין.

כאמור, קבוצות הלדים לא יכולות לפעול בו-זמנית, אז בתוכנה יש מערך של עוצמות תאורה (גיליתי ש-0 עד 8 זה סולם טוב), ופונקציה שקוראים לה שוב ושוב ושעוברת על קבוצות הלדים ומדליקה (או לא מדליקה) כל אחת לפי תורה בסבב ולפי עוצמת ההארה שהוקצתה לה. זה נעשה מספיק מהר כך שבעין אי אפשר להבחין בריצודים כלשהם. קוד נוסף יוכל לשנות את עוצמות התאורה במערך בדפוסים ובתזמונים כרצוננו, וכך ליצור תצוגה דינמית.

אם היה לי יותר זמן פנוי, הייתי משכלל את התכנון עוד יותר ומוסיף יציאות עבור חיישן או תקשורת כלשהם. למען האמת, אם ממש חייבים, אפשר גם ליצור ממשק בסיסי למיקרו-בקר דרך פיני הצריבה שחשופים בלוח החיצוני.