FoxHunter — курс «Охота на лис»
Ученики ищут спрятанный радиопередатчик, «лису», с приёмником, который пищит тем чаще, чем сильнее сигнал. Потом изготавливают из медной проволоки и деревянной рейки направленную антенну Яги, проверяют её замером и берут ею пеленг во дворе школы. Курс заканчивается соревнованием с тремя лисами.
Паспорт курса
| Класс | 7 (подходит для 6–8) |
| Объём | 8 уроков по 45 минут; уроки 5–6 удобно вести сдвоенным занятием |
| Модули ФРП «Труд (технология)» | Робототехника (уроки 1–4, 8); Технологии обработки материалов (уроки 5–6); Компьютерная графика. Черчение (урок 7) |
| Углублённый блок | Уроки 9–11 о защите радиосвязи — кружок, 8–9 класс, 14+ |
| Изделие курса | Антенна Яги на 869 МГц: рефлектор, вибратор, директор из медной проволоки 2 мм на деревянной стреле |
| Где проходит | Кабинет, коридор этажа, двор школы в пределах ограды |
Как держится уровень сложности
Курс рассчитан на семиклассника без опыта в радиотехнике. Чтобы он не испугался, каждое новое понятие появляется сначала как число на его собственном приборе или на линейке. Правило из этого числа выводится потом. Формулы с логарифмами в основную линию не входят: вместо них три правила, которыми ученик пользуется до конца курса:
- Плюс 3 дБ — сигнал вдвое сильнее, плюс 10 дБ — вдесятеро.
- Расстояние удвоилось — сигнал слабеет на 6 дБ на открытом месте и на 9 дБ в здании.
- Длина волны в метрах = 300 / частота в мегагерцах. Для 869 МГц это 34,5 см.
Чтобы курс не скатился в игру, каждый урок заканчивается результатом, который можно проверить: лиса найдена; таблица замеров заполнена; антенна прошла проверку «вперёд/назад»; на плане двора линии пеленга сошлись. В каждой разработке есть раздел «Глубже» с выводом формул для тех, кто спросит, и задание повышенного уровня.
Уроки
Углублённый блок: защита радиосвязи (кружок, 14+)
Проводится только после основной линии. Использует ту же лису и охотника и прошивку «Фальшлиса». Перед уроком 11 обязательна процедура из документа 4 УМК, раздел 6.
Оборудование
| Что | Сколько | Где используется |
|---|---|---|
| Модуль E77-900MBL-01 с антенной-хлыстом, прошивка «Лиса», пауэрбанк | 3 (на уроках 1–2 хватит одной) | все уроки |
| Модуль E77-900MBL-01 с пассивным зуммером, прошивка «Охотник» | по одному на команду из 3–4 человек | все уроки |
| OLED SSD1306 128×64 на охотнике | хотя бы на половину охотников | уроки 2, 4, 6 — нужны цифры |
| Ноутбук с монитором порта | 1–2 | урок 2, если нет OLED |
Симулятор foxhunt_sim.py на компьютере учителя | 1 | урок 2 |
| Медная жила 2 мм (из кабеля ВВГ 4 мм² или голый провод), 60 см | на антенну | уроки 5–6 |
| Сосновая рейка 20×10 мм, 250 мм | на антенну | уроки 5–6 |
| Кабель RG174 или RG316 30–50 см с разъёмом под антенный вход E77 (проверьте на своей плате: SMA или IPEX) | на антенну | урок 6 |
| Ферритовая защёлка на кабель 3–5 мм | на антенну | урок 6 |
| Кусачки, плоскогубцы, тиски, надфиль, металлическая линейка, сверло 2 мм и сверлильный станок или дрель в стойке, паяльник, термоклеевой пистолет | на рабочее место | уроки 5–6 |
| Распечатанный план двора в масштабе 1:500, транспортир, карандаш | на команду | уроки 7–8 |
| Конусы или флажки для точек пеленга | 3 | уроки 7–8 |
Настройки прошивок по урокам
Охотник прошивается заранее в двух вариантах: BEARING_MODE 0
(«горячо-холодно», пять зон) и BEARING_MODE 1 (пеленг: на каждый пакет
щелчок, высота тона растёт с уровнем сигнала).
| Урок | Лиса: FOX_COUNT / FOX_TX_PWR_DBM / SLOT_MS | Охотник: BEARING_MODE | Антенна охотника |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 / 2 / — | 0 | хлыст |
| 2 | 1 / 2, затем 14 / — | 0 | хлыст |
| 3 | 3 / 2 / 20000 | 0 | хлыст |
| 4 | 1 / 2 / — | 1 | хлыст |
| 5 | — | — | — |
| 6 | 1 / 2 / — | 1 | хлыст и Яги |
| 7 | 1 / 2 / — | 1 | Яги |
| 8 | 3 / 2 / 30000 | 1 | Яги |
Урок 1 в спортзале вместо этажа: лиса FOX_TX_PWR_DBM -9, охотники
ZONE_SHIFT_DB 15.
Антенна лисы стоит вертикально — на всех уроках. Лиса, положенная набок, излучает с другой поляризацией, и направленная антенна охотника потеряет до 20 дБ.
Безопасность
- Пайка (урок 6) — по документу 4 УМК, раздел 3.2: очки, паяльник на подставке, проветривание, с 12 лет под надзором учителя.
- Концы рубленой проволоки острые. Сразу после резки их скругляют надфилем, а на готовой антенне закрывают каплей термоклея. С антенной не бегают.
- Двор — только в пределах ограды школы, учитель видит все команды. Выход за территорию требует регламента из документа 4 УМК, раздел 4.
- Модуль E77 не включают на передачу без антенны: выходной каскад перегреется.
Откуда числа
Числа в уроках 1–3 посчитаны по модели симулятора foxhunt_sim.py
(лог-дистанционная модель, антенны по 2 дБи). Размеры антенны Яги
рассчитаны программой NEC-2 для меди диаметром 2 мм на 869 МГц: усиление
8,2 дБи, отношение «вперёд/назад» 25 дБ, входное сопротивление 30 Ом, КСВ 1,7.
При вертикальных элементах в горизонтальной плоскости сигнал на 45° от оси
слабее на 3 дБ, на 90° — на 15 дБ: ширина луча около 90°. Вибратор на боковой
грани стрелы (смещение 11 мм) почти ничего не меняет: 8,1 дБи и 24 дБ.
При ошибках изготовления ±2 мм по длине и ±3 мм по расстояниям отношение
«вперёд/назад» в расчёте не падает ниже 18 дБ. На практике рука, кабель и
земля снижают его до 15–20 дБ.