Перейти к содержимому

Урок 6. Яги: сборка и проверка

Класс7
МодульТехнологии обработки материалов
Тема урокаИзготовление антенны Яги: сборка, пайка, контроль качества изделия
Урок6 из 8, 45 минут (удобно сдвоить с уроком 5)

Целеполагание

Цель урока: создать условия, при которых ученик собирает антенну по технологической карте и проверяет её работу измерением.

Планируемые результаты

Личностные: принимает результат замера, даже если он хуже ожидаемого, и ищет причину.

Предметные — ученик:

  • собирает антенну, паяет кабель к вибратору;
  • проверяет мультиметром, что в узле питания нет замыкания;
  • измеряет RSSI спереди, сзади и сбоку и вычисляет отношение «вперёд/назад».

Метапредметные:

  • регулятивные: сверяет изделие с критерием приёмки и при неудаче проходит список проверок;
  • познавательные: объясняет результат замера устройством антенны;
  • коммуникативные: сравнивает свою антенну с антеннами других пар.

Инструментальный блок

Задачи урока

  1. Ответить на вопрос урока: «Как проверить, что антенна работает, если её не видно в работе?»
  2. Выполнить задание: операции 7–13 технологической карты.
  3. Проверить результат: отношение «вперёд/назад» не меньше 10 дБ.

Тип урока: практическая работа по технологической карте, контроль качества.

Учебно-методический комплекс

  • Оборудование на пару: детали с урока 5; кабель RG174 или RG316 30–50 см с разъёмом под антенный вход охотника; ферритовая защёлка; две пластиковые стяжки 2,5 × 100; на класс — паяльники 60 Вт с подставками, припой с флюсом, термоклеевые пистолеты, стриппер, мультиметры, очки.
  • Для замера: лиса 2 дБм с вертикальной антенной на стуле; охотники с OLED, BEARING_MODE 1. Место — двор или спортзал, расстояние до лисы 15 м.
  • Источники информации: чертёж и технологическая карта (урок 5).
  • Дидактическое сопровождение: протокол испытаний (ниже).

Задание

Базовый уровень. Собрать антенну, пройти проверку мультиметром, заполнить протокол испытаний.

Повышенный уровень. Перевести отношение «вперёд/назад» и выигрыш по сравнению с хлыстом в разы.

Организационно-деятельностный блок

Основные понятия: узел питания, коаксиальный кабель, центральная жила, оплётка, пайка, короткое замыкание, контроль качества, отношение «вперёд/назад».

Межпредметные связи: физика — проводники и изоляторы, электрическая цепь; математика — разность, перевод дБ в разы.

Организация пространства и формы работы: фронтальная — инструктаж, итог; парная — сборка и замер. Паяльные места у вытяжки или открытого окна. Замер — во дворе или спортзале, по одной паре у лисы.

Ход урока

ЭтапМинДеятельность учителяДеятельность учеников
Вопрос урока2«Антенна собрана. Как узнать, что она работает?»Предлагают способы проверки.
Инструктаж по ТБ3Пайка: очки, паяльник на подставке, не тянуться через паяльник. Термоклей горячий.Повторяют правила.
Сборка20Обходит пары, проверяет полярность вибратора и зазор до пайки.Выполняют операции 7–12.
Проверка мультиметром3Показывает, что считать нормой.Операция 13: прозванивают узел питания.
Замер12Стоит у лисы, следит за очерёдностью.Операция 14: снимают значения, считают отношение.
Итог и рефлексия5Собирает отношения всех пар на доску. Разбирает антенну с худшим результатом по списку проверок.Сравнивают результаты, называют причину худшего.

Оценивание

  • антенна собрана по чертежу, концы элементов закрыты;
  • проверка мультиметром пройдена;
  • протокол испытаний заполнен, отношение «вперёд/назад» посчитано;
  • антенна принята: отношение не меньше 10 дБ во дворе (в спортзале — не меньше 6 дБ, отражения от стен мешают).

Безопасность

  • Пайка — по документу 4 УМК, раздел 3.2: очки, паяльник только на подставке, проветривание, мытьё рук после работы.
  • Медь 2 мм долго отдаёт тепло: после пайки вибратор не трогать 1 минуту.
  • Термоклей не трогать до застывания.

Материал к уроку

Технологическая карта, операции 7–14

№ОперацияИнструментКонтроль
7Установка рефлектора и директора: вставить в отверстия, выровнять так, чтобы концы выступали поровну вверх и вниз, закрепить каплей термоклея с двух сторон стрелы.линейка, термоклейвыступы равны ±2 мм, элементы перпендикулярны стреле
8Подготовка вибратора: залудить по 5 мм на одном конце каждой половины.паяльник, припойприпой лёг ровно, без капель
9Разделка кабеля: снять оболочку на 15 мм, оплётку скрутить в жгут, с центральной жилы снять изоляцию на 5 мм, залудить жгут и жилу.стриппер, паяльникжгут и жила не касаются друг друга
10Крепление вибратора: прижать обе половины к боковой грани стрелы на отметке 180 мм, лужёными концами друг к другу, зазор 4 мм. Закрепить стяжками выше и ниже зазора.стяжки, линейкаполовины на одной прямой, зазор 4 ± 1 мм
11Пайка: центральную жилу — к верхней половине, оплётку — к нижней. Кабель уложить вдоль стрелы к ручке, ферритовую защёлку — на кабель у вибратора, закрепить термоклеем.паяльник, термоклейпайка блестящая, кабель не тянет пайку
12Закрыть концы всех шести торцов каплями термоклея.термоклейострых торцов нет
13Проверка мультиметром в режиме прозвонки: центральный контакт разъёма — верхняя половина вибратора; корпус разъёма — нижняя половина; центральный контакт — корпус.мультиметрпервые две — звонятся; третья — обрыв
14Испытание: замер RSSI по протоколу.охотник, лисаотношение «вперёд/назад» ≥ 10 дБ во дворе

Почему в операции 13 между центральным контактом и корпусом должен быть обрыв: половины вибратора не соединены, между ними зазор. Если прибор звонит — где-то перемычка из припоя, и антенна работать не будет.

Как проводить замер

  • Лиса на стуле, антенна вертикально. Между лисой и парой никого нет.
  • Охотник в режиме пеленга, расстояние 15 м.
  • Антенну держат за ручку на вытянутой руке, элементы вертикально, на уровне груди. Рука за рефлектором почти не мешает.
  • На каждое положение — три значения с экрана, по одному после каждого щелчка. В протокол идёт среднее по величине: самое большое и самое маленькое отбросить, записать оставшееся. Так один случайный скачок не испортит замер.

Чего ожидать во дворе:

ПоложениеОтносительно хлыста
Хлыст0 дБ (опорное значение)
Яги директором на лисуна 4–6 дБ сильнее
Яги боком (90°)на 10–15 дБ слабее, чем прямо
Яги рефлектором на лисуна 15–20 дБ слабее, чем прямо

В спортзале отражения от стен приходят и сзади, и отношение «вперёд/назад» получается меньше, 6–12 дБ. Так влияет зал, антенна при этом исправна.

Если антенна не прошла

ПризнакПричинаЧто сделать
Сигнала нет совсемобрыв в пайке или разъёмеповторить операцию 13
Сзади сильнее, чем спередиантенну держат наоборот или перепутаны рефлектор и директорсверить с чертежом: длинный элемент у ручки
Спереди и сзади почти одинаковоэлементы горизонтально, а лиса вертикальноповернуть антенну элементами вверх
То же, элементы вертикальнокабель идёт вдоль вибратора; нет феррита; рука на элементахуложить кабель вдоль стрелы назад, надеть феррит, держать за ручку
Слабее хлыста на 10 дБ и большезамыкание в узле питанияоперация 13: центр — корпус должен быть обрыв

Что сказать на итоге

Антенна не показывает, работает ли она. Проверить можно только замером. Мы сравнили два положения антенны при одних и тех же условиях: то же место, та же лиса, тот же охотник. Разница и есть характеристика изделия. Разброс между парами показывает, насколько точно каждая выдержала чертёж и как держала антенну во время замера.

Глубже

Отношение «вперёд/назад» 20 дБ — это в 100 раз. Выигрыш 6 дБ по сравнению с хлыстом — в 4 раза по мощности. Расчёт NEC-2 для вертикальной антенны в горизонтальной плоскости: на 45° от оси сигнал слабее на 3 дБ, на 90° — на 15 дБ, сзади — на 24 дБ (в 250 раз). Реальная антенна теряет часть отношения на руке, кабеле и отражении от земли.

Кабель — несимметричный: снаружи у него оплётка, внутри жила. Вибратор — симметричный. По наружной стороне оплётки может течь ток, и тогда кабель сам начинает работать как антенна и портит диаграмму. Феррит гасит этот ток.

Задача. Хлыст −52 дБм, Яги прямо −47 дБм, Яги назад −66 дБм. Найдите выигрыш и отношение «вперёд/назад».

Ответ

Выигрыш −47 − (−52) = 5 дБ, около 3 раз. Отношение «вперёд/назад» −47 − (−66) = 19 дБ, почти в 80 раз.

Протокол испытаний

ПоложениеЗамер 1Замер 2Замер 3Среднее по величине, дБм
Хлыст
Яги прямо на лису
Яги боком
Яги назад

Выигрыш над хлыстом: прямо − хлыст = ____ дБ.

Отношение «вперёд/назад»: прямо − назад = ____ дБ. Антенна принята: да / нет.

Если нет — причина по таблице проверок: ________________________________.