איך עובד סורק?

אנשים ששמעו שאנחנו מפרקים דברים בחוג, התחילו להתעניין אם אפשר להביא לנו דברים לפירוק. התשובה הקבועה היא "בטח!". אחד מהאנשים הביא לי סורק שולחני ישן, ואותו חקרנו היום.

מה זה סורק?
הסורק שקיבלנו היה מקולקל, ולכן לא ראינו אותו בפעולה. חלק מהילדים ידעו מה סורק עושה והסבירו לילדים האחרים שזה מכשיר שמאפשר להעתיק תמונות או מסמכים אל המחשב. את התמונה מניחים על משטח זכוכית, סוגרים את המכסה ולוחצים על הכפתור. מתחת למכסה אפשר לראות אור חזק עובר מקצה לקצה, ובמחשב מתקבלת התמונה. איך זה עובד בדיוק? נברר בהמשך.





מהם החלקים העיקריים בסורק?
לפני הפירוק ראינו שלסורק יש מכסה שבתחתיתו משטח לבן ומתחתיו ספוג. הילדים הסבירו שהמשטח הלבן משמש רקע למה שסורקים. הספוג עוזר ללחוץ את מה שסורקים אל המשטח ולקרב את הרקע אל מסך הזכוכית. את מה שסורקים מניחים על משטח זכוכית, שמתחתיו עוברת "עגלה", שהיא (כנראה) אחראית לסריקה. מהמכשיר יוצא כבל USB אל המחשב. אל המכשיר נכנס חשמל משנאי (טרנספורמטור), שאותו לא ראינו.



מפרקים את הסורק!
התחלנו בפירוק. קודם כל חיפשנו חלקים שמתפרקים בלי הברגות - פרקנו את המכסה. התבוננו במכשיר מכל הכיוונים כדי להבין איך לפתוח אותו בלי לעשות נזק. ראינו שזה די פשוט: מצד אחד יש שני ברגי פיליפס (ברגים עם ראש "צלב"), ומהצד השני שתי בליטות פלסטיק שנכנסות אל תוך שקעים בחלק התחתון של הסורק. הילדים הבריגו ובמהרה פרקנו את החלק העליון של הסורק, שמכיל את לוח הזכוכית שעליו מניחים את התמונה לסריקה. ראינו שלוח הזכוכית מודבק אל החלק העליון של הסורק בדבק.
החלק התחתון של הסורק נראה די ריק: אנחנו רואים את ה"עגלה", את המנגנון שמסיע אותה קדימה ואחורה ואת ה"מוח" העיקרי של המכשיר - מעגל מודפס גדול ועליו מעבדים זעירים ("ג'וקים") וחלקים אלקטרוניים אחרים. וזהו.

איך העגלה נוסעת?
ההעגלה מחליקה לאורך קופסת הסורק לאורך מוט חלק, מבריק ומשומן. חלק מהילדים נגע במוט הזה והרגישו תחושה שמנונית, לא נעימה. הילדים הסבירו שצריך את השמן כדי שהתנועה של העגלה תהיה חלקה. אם לא - התמונה תצא "מעוכה, הרגליים יהיו מחוברות לראש". מה שמסיע את העגלה זו רצועת גומי, שמתוחה בין שני גלגלים (כמו שרשרת של טנק). את הגלגלים מניע מנוע חשמלי קטן באמצעות כמה גלגלי שיניים. הילדים נהנו מאוד להסיע את העגלה קדימה ואחורה.




איך נוצרת התמונה?
לא מצאנו דרך קלה לפרק את העגלה :-( . אחד הילדים הבחין שהמכסה העליון של העגלה בעצם מודבק והוריד אותו - כך יכולנו להציץ פנימה אל העגלה. ראינו שיש בתוך העגלה מראות וצינורית לבנה קשה וארוכה. אל הצד האחורי של העגלה מוברגים שני מעגלים מודפסים.
התחלנו עם הצינורית - הוצאנו אותה מהמקום והיא נשברה לשניים! זו צינורית זכוכית עדינה מאוד. הילדים ניחשו שזו המנורה - וצדקו: זו מנורת פלורוסנט קטנטנה, כמו נורות הפלורוסנט הגדולות בכיתה. הנורה מאירה את מה שסורקים באור חזק, כמו פלאש במצלמה.
את המראות לא הצלחנו להוציא. המראות משקפות את מה שסורקים ומרכזות את האור אל המצלמה. הנה הדגמה מהאתר המצויין How Stuff Works שמסבירה איך עובדות המראות. לחצו על הכפתור הירוק כדי להפעיל את האנימציה. המצלמה נמצאת על אחד מהמעגלים המודפסים, ונראית כמו ג'וק קטן ושקוף.

התמונה בסורק נוצרת בצורה כזו שהעגלה נוסעת לאורך התמונה שסורקים ומצלמת הרבה מאוד תמונות. כל תמונה נראית כמו פס קצר ורחב, שמראה רק חלק קטן ממה שסורקים. המצלמה מעבירה את התמונות האלו אל המוח המרכזי של הסורק - מעגל מודפס גדול שעליו מספר מעבדים ("ג'וקים"), ושם מתחברות כל הרצועות לתמונה אחת גדולה שנשלחת אל המחשב.




עושים כמו סורק
כדי להבין קצת יותר איך הסורק "סורק" את התמונה, עשינו משימה נחמדה: כל ילד קיבל תמונה של סוס ועליה רשת של קווים אופקיים ואנכיים מסומנים באותיות וספרות. לכל ילד גם היתה רשת זהה, אבל בלי סוס... עברנו טור טור (כמו הסורק שנוסע לאורך התמונה) והשחרנו את המשבצות ברשת הריקה לפי מה שראינו בציור של הסוס:






לקריאה נוספת:
איך עובד סורק ב-How Stuff Works

איך עובד עכבר של מחשב?

מפגש ראשון

למפגש הראשון הבאתי שני עכברים כדוריים ישנים שמצאתי מתגלגלים במשרד. עכבר כדורי הוא מצד אחד מכשיר די פשוט, ומצד שני כיף לראות איך הוא עובד וקל מאוד לפרק אותו.

הילדים זיהו בקלות שמדובר בעכבר ישן: גם כדורי ולא אופטי, גם חסרה הגלגלת וגם תקע PS/2 במקום USB. הם מכירים היטב את השימוש בעכבר - לכוון ולהקליק. הילדים הסבירו שכאשר מזיזים את העכבר, הכדור מתגלגל וככה העכבר יודע לאן לזוז.


מתחילים לפרק
הוצאנו החוצה את הכדור. הוא כבד בצורה מפתיעה - עשוי מתכת ומצופה גומי. השילוב הזה נועד להבטיח שהכדור יתגלגל בצורה חלקה ושתהיה לו אחיזה טובה במשטח עליו הוא מתגלגל - הגומי מוסיף חיכוך. ראינו שהכדור נוגע בשלושה גלילים - שניים שחורים ואחד לבן. הילדים ניחשו ששני הגלילים השחורים קולטים את התנועות קדימה-אחורה וימינה-שמאלה. אלכסון נוצר משילוב של שתי התנועות (למשל: קדימה וימינה). לא ידענו למה משמש הגליל השלישי, הלבן.

הילדים הבריגו בשמחה את הברגים שמחברים את שני חלקי הקופסא. למי שלא זוכר: בורג רגיל פותחים לכיוון שמאל, סוגרים לכיוון ימין (עם השעון). המברג היה מגנטי, כך שהיה קל לשלוף את הברגים (טיפ: אם המברג שלכם לא מגנטי, אפשר להצמיד לו מגנט וזה יעבוד נהדר).

המעגל המודפס
בתוך הקופסא מצאנו כרטיס אלקטרוני, אליו מתחבר גם החוט באמצעות שקע - כך קל יותר לפועלים במפעל לחבר את החוט למעגל המודפס. על הכרטיס נמצאים שני מפסקים - אחד לכל כפתור של העכבר. לחצנו על המפסקים עם האצבע וגילינו שה"קליק!" מגיע מהמפסק ולא מהכפתור. הילדים הסבירו שצריך את ה"קליק!" בשביל שנדע שבאמת לחצנו. ליד המפסקים נמצא גם "ג'וק" - מעבד זעיר, שהוא המוח של העכבר.




מתנועה לאלקטרוניקה
בדקנו גם את שלושת הגלילים. שני הגלילים השחורים מסובבים גלגל המכיל חריצים רבים. הגליל השלישי (הלבן) מחובר לקפיץ. נראה שהתפקיד שלו הוא ללחוץ את הכדור אל שני הגלילים השחורים. החלק המעניין ביותר הוא הקישור בין תנועת העכבר לאלקטרוניקה. העכבר מסובב את הגלילים השחורים. הגליל השחור מסובב את הגלגל עם החריצים. הגלגל הזה נמצא בין שני חלקים אלקטרוניים - נורת לד LED ותא פוטו-אלקטרי. תא פוטו-אלקטרי הוא רכיב אלקטרוני שמגיב לאור. משתמשים בו, למשל לאזעקות: שולחים קרן אור (אפשר לייזר?) מפינה אחת של החדר אל הפינה השניה, שם נמצא התא הפוטו-אלקטרי. ברגע שהגנב נכנס לחדר, הוא "חותך" את קרן האור. התא הפוטו-אלקטרי מגיב והאזעקה מתחילה לצרוח. בעכבר, האור שיוצא מה-LED עובר דרך החריצים ומגיע לתא הפוטו-אלקטרי. בכל פעם שמופיע אור (כלומר, שהגלגל מסתובב והחריץ מגיע מול התא) התא הפוטו-אלקטרי שולח אות אל המעבד הזעיר של העכבר. המעבד כבר עושה את החישוב מה כיוון וקצב התנועה ושולח את המידע אל המחשב דרך החוט.

מרכיבים את העכברים
לא האמנתי, אבל בסוף המפגש הילדים הצליחו להרכיב בחזרה את העכברים מהחתיכות הקטנטנות שהיו לנו על השולחן! כל הכבוד להם על ההבנה ועל היכולת הטכנית.

חומר נוסף
איך פועל עכבר כדורי
איך פועל עכבר אופטי