Урок 6. Яги: сборка и проверка
| Класс | 7 |
| Модуль | Технологии обработки материалов |
| Тема урока | Изготовление антенны Яги: сборка, пайка, контроль качества изделия |
| Урок | 6 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
- Ответить на вопрос урока: «Как проверить, что антенна работает, если её не видно в работе?»
- Выполнить задание: операции 7–13 технологической карты.
- 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
| Этап | Мин | Деятельность учителя | Деятельность учеников |
|---|---|---|---|
| Вопрос урока | 2 | «Антенна собрана. Как узнать, что она работает?» | Предлагают способы проверки. |
| Инструктаж по ТБ | 3 | Пайка: очки, паяльник на подставке, не тянуться через паяльник. Термоклей горячий. | Повторяют правила. |
| Сборка | 20 | Обходит пары, проверяет полярность вибратора и зазор до пайки. | Выполняют операции 7–12. |
| Проверка мультиметром | 3 | Показывает, что считать нормой. | Операция 13: прозванивают узел питания. |
| Замер | 12 | Стоит у лисы, следит за очерёдностью. | Операция 14: снимают значения, считают отношение. |
| Итог и рефлексия | 5 | Собирает 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
| № | Операция | Инструмент | Контроль |
|---|---|---|---|
| 7 | Установка рефлектора и директора: вставить в отверстия, выровнять так, чтобы концы выступали поровну вверх и вниз, закрепить каплей термоклея с двух сторон стрелы. | линейка, термоклей | выступы равны ±2 мм, элементы перпендикулярны стреле |
| 8 | Подготовка вибратора: залудить по 5 мм на одном конце каждой половины. | паяльник, припой | припой лёг ровно, без капель |
| 9 | Разделка кабеля: снять оболочку на 15 мм, оплётку скрутить в жгут, с центральной жилы снять изоляцию на 5 мм, залудить жгут и жилу. | стриппер, паяльник | жгут и жила не касаются друг друга |
| 10 | Крепление 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, линейка | половины на одной прямой, зазор 4 ± 1 мм |
| 11 | Пайка: центральную жилу — к верхней половине, оплётку — к нижней. Кабель уложить вдоль стрелы к ручке, ферритовую защёлку — на кабель у вибратора, закрепить термоклеем. | паяльник, термоклей | пайка блестящая, кабель не тянет пайку |
| 12 | Закрыть концы всех шести торцов каплями термоклея. | термоклей | острых торцов нет |
| 13 | Проверка мультиметром в режиме прозвонки: центральный контакт разъёма — верхняя половина вибратора; корпус разъёма — нижняя половина; центральный контакт — корпус. | мультиметр | первые две — звонятся; третья — обрыв |
| 14 | Испытание: замер RSSI по протоколу. | охотник, лиса | отношение «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:
| Положение | Относительно хлыста |
|---|---|
| Хлыст | 0 дБ (опорное значение) |
| Яги директором на лису | на 4–6 дБ сильнее |
| Яги боком (90°) | на 10–15 дБ слабее, чем прямо |
| Яги рефлектором на лису | на 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
| Признак | Причина | Что сделать |
|---|---|---|
| Сигнала нет совсем | обрыв в пайке или разъёме | повторить операцию 13 |
| Сзади сильнее, чем спереди | антенну держат наоборот или перепутаны рефлектор и директор | сверить с чертежом: длинный элемент у ручки |
| Спереди и сзади почти одинаково | элементы горизонтально, а лиса вертикально | повернуть антенну элементами вверх |
| То же, элементы вертикально | кабель идёт вдоль вибратора; нет феррита; рука на элементах | уложить кабель вдоль стрелы назад, надеть феррит, держать за ручку |
| Слабее хлыста на 10 дБ и больше | замыкание в узле питания | операция 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
| Положение | Замер 1 | Замер 2 | Замер 3 | Среднее 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: ________________________________.