Антенна для расширения диапазона открывания ворот: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Когда снег на горе Худ становится действительно глубоким, это очень весело кататься на лыжах, кататься на санях, строить снежные форты и бросать детей с палубы в глубокий порошок. Но это не так весело, когда мы пытаемся вернуться на шоссе и открыть ворота, чтобы выбраться. Проблема в том, что ворота находятся на вершине склона длиной около 100 футов. Попасть внутрь не проблема, потому что сила тяжести помогает, но выйти из нее было проблемой, потому что ворота можно открыть только тогда, когда вы приблизитесь на расстояние около 40 футов от открывающей антенны, что приведет вас прямо на уклон. Даже полный привод не так хорош, когда вам нужно остановиться, чтобы дождаться ворот, а затем попытаться тронуться с места на плотном льду.

Я пытался найти коммерческое решение, но лучшим из них была простая монопольная антенна, и она у нас уже была.

Решением было построить трехэлементную антенну Яги, настроенную на частоту открывания ворот, и объединить ее с существующей антенной, чтобы расширить диапазон. Поразительно, но теперь мы можем открывать ворота с расстояния 170 футов, что дает нам достаточно места, чтобы поддерживать скорость подъема по рампе!

Запасы

Примерно 2 фута латунного стержня толщиной 0,125 дюйма

Примерно 4 фута алюминиевого стержня.125 дюймов

2 фута непроводящей трубки диаметром 3/4 дюйма для антенного луча

Трубопровод из непроводящего материала для мачты для крепления антенны (может быть такой же, как балка)

Кабель RG6 и обжимной разъем (в зависимости от вашей системы)

3D-принтер для печати PETG, ABS или чего-то еще, что не тает на солнце (не используйте PLA!)

Паяльник, припой, 4 винта, силиконовый герметик.

Шаг 1. Найдите частоту пульта ДУ

Сначала вам нужно узнать, на какой частоте работает ваш пульт. Я использовал ключ RTL-SDR и SDRSharp для определения частоты пульта дистанционного управления. Производитель часто перечисляет используемые частоты, но трудно понять, какую из них передает ваш контроллер. Я посмотрел и на 315 МГц, и на 390 МГц и обнаружил, что сигнал на частоте 390 МГц. Интересно, что, записав звуковой сигнал в SDRSharp, я смог показать его на Audacity и увидеть точный рисунок с помощью DIP-переключателей внутри пульта дистанционного управления. Точная частота пульта каждый раз немного меняется, но это часть безопасности системы.

Шаг 2: Создайте Яги

Я использовал YagiCad, программный симулятор, разработанный Полом МакМахоном (VK3DIP). Вы можете установить целевую частоту, и в моем случае я хотел всего 3 элемента, поэтому также определил рефлектор и директор. В конструкции яги отражатель находится за ведомым элементом, а режиссер - перед ним. Изменение длины и расстояния между этими двумя элементами дает диаграмму направленности в направлении директора. В моем случае смоделированное усиление составляло около 8 дБ.

Шаг 3. Создайте первую итерацию

Любое программное обеспечение для проектирования антенн дает только приблизительное представление о правильном поведении реальной антенны. В моем случае я использовал 3D-принтер для печати держателей ведомого элемента, рефлектора и директора. Вы можете увидеть их на https://www.thingiverse.com/thing:3974796. Кабель RG6 разделен на жилу и экран, которые крепятся с обеих сторон ведомого элемента. Однако помните, что экран на большинстве коаксиальных кабелей RG6 алюминиевый, и вы не сможете припаять к нему. Для этого потребуется обжим, который также соединит его с медным проводом, чтобы его можно было спаять с сердечником. Очистите латунь наждачной бумагой перед тем, как приступить к пайке, и убедитесь, что вы используете много флюса и достаточно мощный паяльник. В моем случае 400 градусов с утюгом 60 Вт работали отлично.

Установите два ведомых элемента, завяжите их молнией, а затем вырежьте и поместите отражатель и направляющую.

Шаг 4. Проверьте расчетную периодичность

Вам необходимо убедиться, что антенна резонирует на вашей расчетной частоте. Для этого я использовал векторный анализатор сети. Это мощный блок, который дает массу информации об антеннах. Я купил свой через Amazon, и сейчас их много, и они работают на разных частотах. На изображениях вверху этой статьи показаны графические и статистические результаты моей антенны после настройки. Целевой диапазон составлял 390 МГц с как можно более низким КСВ (коэффициентом стоячей волны) и импедансом, максимально приближенным к 50 Ом. Резонанс - это также когда реактивное сопротивление (X) максимально близко к нулю.

Итак, я обрезал длину ведомых элементов до тех пор, пока не обнаружил хороший резонанс, затем подключил фактическую длину обратно в Yagicad и снова оптимизировал для частоты, имитируемой для резонанса. Это дало мне фактическую длину и расстояние для отражателя и директора.

Шаг 5: сделайте его водонепроницаемым

Поскольку эта антенна будет находиться снаружи, она должна быть водонепроницаемой. Я обильно выдавил прозрачный силиконовый герметик вокруг паяных соединений, затем зажал крышку. Заполнил отверстия под болты герметиком и прикрутил. Я был счастлив увидеть, как немного герметика выдавили по краям. Затем я обжал разъем на другом конце 3-футового коаксиального кабеля.

Шаг 6: Установите и протестируйте

Я использовал опору для полки шкафа, чтобы установить антенну горизонтально на стойку ворот, вставил сумматор для этой и оригинальной антенны и протестировал ее. Вы можете просто заменить оригинальную антенну на новую, если у вас есть подход только с одной стороны. В нашем случае существующий диапазон открывающих при входе был хорош и не изменился с комбайнером.

Результаты были отличными! Возможность открыть ворота с расстояния в 4 раза оправдывает потраченное на это время.

Я буду следить за тем, как он держится в погоде и глубоком снегу, но в целом я очень оптимистичен, что это решит проблему и не потребует одного из других очень дорогих решений, которые предлагал производитель ворот.