Mikroprocesorowy klucz telegraficzny

Mikroprocesorowy klucz telegraficzny
Marek SP9XUH
www.sp9xuh.pl
[email protected]
Przyszedł czas na telegrafię i kupiłem manipulator dwudźwigniowy BENCHER BY-1.
Z podpięciem go do nowych transceiver-ów wyposażonych fabrycznie w rozbudowaną
obsługę klucza, nie ma problemu. Ale jak go podłączyć do „staruszka” IC-735,czy IC275H?. . Z pomocą przyszła nowoczesna elektronika, a zwłaszcza małe, tanie i mające
duże możliwości mikrokontrolery.
Konstrukcja oparta na rozwiązaniu niemieckiego krótkofalowca DL4YHF.
www.qsl.net/dl4yhf
Klucz zbudowany jest na mikrokontrolerze PIC 16F84-04 firmy Mikrochip. Jest on taktowany z generatora RC o
częstotliwości około 50 kHz. Prędkość nadawania znaków jest regulowana potencjometrem w zakresie 20-300
znaków/minutę. Sam układ procesora pobiera bardzo mało prądu, około 60 mikroamperów, a z sygnalizacją dźwiękową
(przetwornik piezo), około 200 mikroamperów. Dodatkowo, jeżeli przez kilka sekund nie ma zmian na wejściach
procesora, przechodzi on w stan uśpienia (zmiana stanu na wejściach powoduje przejście do normalnej pracy). Wtedy
pobór prądu wynosi około 1 mikroampera. Tak mały pobór prądu i możliwość pracy procesora na niskim napięciu
umożliwia zasilanie układu z małej bateryjki, np. CR2032 i wykorzystanie go np. do pracy w terenie. Ciągłość zasilania
procesora jest ważna w przypadku wykorzystywania pamięci RAM jako jednego z buforów do przechowywania
informacji. Po zaniku napięcia zasilania, dane przechowywane w tej pamięci ulegają skasowaniu.
Sporych rozmiarów obudowa pozwoliła na umieszczenie transformatora w jej wnętrzu i zasilanie klucza z sieci 230V.
Dodatkowy akumulator 9V, zapewnia zasilanie i podtrzymanie pamięci RAM w momencie braku zasilania z sieci. Wybór
takiego sposobu zasilania spowodowany był dużo większym poborem prądu, zwłaszcza przez sygnalizacyjne diody LED
i przekaźniki.
Do klucza poprzez gniazda TRX1 – TRX5 możemy podpiąć pięć transceiver-ów:
TRX1, TRX2, TRX3 – do podłączenia transcaivera wyposażonego tylko w wejście dla klucza sztorcowego,
TRX4, TRX5 – na te wyjścia, sygnały z manipulatora przekazywane są bezpośrednio, bez formowania przez
procesor.
Przełączania dokonujemy sześciosegmentowym Isostatem. Pięć segmentów obsługuje gniazda TRX1 – TRX5, a szósty
pozwala zamienić przypisanie kropka/kreska do prawej lub lewej dźwigni manipulatora.
Przyciski Pamięć1 (S1) i Pamięć2 (S2) służą do konfigurowania klucza oraz nagrywania i odtwarzania zawartości
buforów. Przycisk Pamięć1 steruje buforem umieszczonym w pamięci EEPROM. Możemy do niego zapisać 63 znaki,
które nie są tracone po zaniku zasilania. Drugi bufor sterowany przyciskiem Pamięc2 umieszczony jest w pamięci RAM
procesora. Jego pojemność wynosi 55 znaków, a zawartość jest kasowana (niestety) po zaniku napięcia.
Schemat ideowy
Sercem” układu jest mikroprocesor PIC16F84A-04. Częstotliwość taktowania wynika z wartości elementów R3, C2 i
wynosi około 50 kHz. Prędkość nadawania regulowana jest potencjometrem P1 (z rezystorem R2 i kondensatorem C1).
Sygnał „kropek” i „kresek” z przełącznika, podawany jest odpowiednio na wejście RB4(10) i RB5!11) procesora.
Wszystkie wejścia zablokowane są do masy kondensatorami 1nF. Sygnał kluczujący z wyjścia RA1(18), podawany jest
na tranzystory T2, T3, T5 ( w zależności od ustawień zworek):
T2 kluczuje bezpośrednio wejście klucza transceivera – standardowo,
T3 steruje przekaźnikiem miniaturowym K1. Takie rozwiązanie nie nadaje się do szybkiego kluczowania
(ograniczona ilość łączeń). Używałem go tylko do sterowania wzmacniacza w.cz. w czasie prób,
T5 to driver diody LED D7 - „TX”.
Tranzystor T1 sterowany z wyjścia RA3(2), to driver przetwornika piezo (pasywny). Jeżeli przetwornik pobiera mało
prądu można go podłączyć bezpośrednio do wyjścia procesora. Do wyjście RB2(8) podłączona jest (przez rezystor R11)
dioda D1 „INFO”.
Uwaga: Maksymalny prąd jaki może by pobierany z portu procesora wynosi 25 mA
Podłączanie manipulatora do odpowiedniego wyjścia, realizowane jest przy użyciu sześciosegmentowego przełącznika
Isostat. Z gniazda G1 (manipulator) sygnały podawane są na pierwszy segment przełącznika. Przy jego pomocy
ustalamy przypisanie ‘elementu” znaku do dźwigienek manipulatora. Segmenty I2 – I4, przyłączają manipulator do wejść
procesora RB4 i RB5 i jednocześnie załączają odpowiedni przekaźnik K2 – K4. Przez styki przekaźnika sygnał
kluczowania, podawany jest na gniazda wyjściowe G4 – G6. Przez segmenty I5, I6 sygnał z manipulatora podawany jest
bezpośrednio na wyjścia G2, G3. Diody LED D7 - D13 sygnalizują pozycję w jakiej ustawiony jest przełącznik.
Zasilacz oparty jest na scalonym stabilizatorze LM7805. TR1 to zalewany transformator o mocy 2W i napięciu 6V (strona
wtórna). Kondensatory C10 – C14 filtrują napięcie zasilania.
1
Procesor
Przełącznik gniazd
2
Płytki drukowane
Klucz zmontowany jest na trzech płytkach
- procesora
- krosowania połączeń isostatów
- gniazd wyjściowych
Procesor
Elementy
Isostaty
Gniazda wyjściowe
Wymiary płytki z elektroniką dostosowane są do obudowy KM-60. Przyciski S1 i S2, to duże przełączniki RESET
wymontowane z obudów starych komputerów. Przełącznik isostat – sześciosegmentowy; 1 segment bistabilny i 5
zależnych. Nie jest to nowoczesne rozwiązanie i dzisiaj już praktycznie nie stosowane, ale w tym układzie dobrze się
spisujące. Gniazda manipulatora i wyjściowe typu „mały” jack – stereo. Pod procesor zamontowałem podstawkę.
3
Oprogramowanie
klucz_cw_pic.hex – plik z kodem programu do procesora (DL4YHF)
Na płytce nie ma gniazda ICSP do programowania procesora w układzie . Musimy zaprogramować go bezpośrednio w
programatorze i wlutować do płytki, lub podlutować do wyprowadzeń druciki z gniazda ICSP programatora. Lepiej jest
zamontować podstawkę pod procesor, co zmniejszy kłopoty przy ewentualnym „wypadnięciu” programu.
Obsługa klucza
Sygnalizacja dźwiękowa i optyczna
Głośniczek piezo (pasywny) podłączony do procesora odtwarza sygnały CW podczas nadawania i sygnalizuje stan
klucza, np. przy zapisie do pamięci czy w trybie rozkazowym. W tym trybie częstotliwość generowanego sygnału jest
niższa, a szybkość nadawanych znaków stała (ok. 60 do 80 znaków/minutę), niezależna od ustawienia potencjometru
Prędkość.
Dioda „INFO” sterowana jest przez układ tylko wtedy, gdy generowany jest ton sygnalizacyjny. Nie jest sterowana
podczas normalnej pracy CW.
Nagrywanie i odtwarzanie
Nagrywanie zawartości bufora wywołujemy naciskając wybrany przycisk (Pamięć1, Pamięć2), na czas około 0,5
sekundy. Gotowość do nagrywania sygnalizowana jest wygenerowaniem znaku „M” (nagrywanie wiadomości) –
słyszymy sygnał dźwiękowy i mruga dioda INFO. Ponowne naciśnięcie przycisku kończy nagrywanie, co sygnalizowane
jest znakiem „S” (zapis). Jeżeli pojemność bufora zostanie przekroczona, generowany jest sygnał „F” (pełny) i
nagrywanie zostaje przerwane.
Odtwarzanie wywołujemy krótkim naciśnięciem przycisku danego bufora.
4
Nagrywanie i odtwarzanie segmentów bufora
Oba bufory mogą być dzielone na segmenty. Aby wiadomo było gdzie kończy się segment, podczas nagrywania
wstawiamy na koniec wiadomości znacznik EOM (koniec wiadomości). Każdy z buforów zapisany jest więc jako jeden
długi
tekst,
podzielony
znacznikiem
EOM
(wpisany
jako
połączone
litery
EOM
„.-----„).
Chcąc odtworzyć interesujący nas fragment, naciskamy przycisk tyle razy ile wynosi liczba oznaczająca kolejność
umieszczenia segmentu w buforze. Odtwarzanie fragmentu wiadomości kończy się po napotkaniu kolejnego znacznika
EOM,
Znacznik EOM, nie jest odtwarzany wraz z wiadomością. Aby odsłuchać całą zawartość bufora i usłyszeć w którym
miejscu zostały one wstawione, możemy posłużyć się rozkazem „L” - listowanie pamięci.
Tryb rozkazowy
Tryb rozkazowy wywołujemy jednoczesnym naciśnięcie przycisków Pamięc1 i Pamięć2. Wejście sygnalizowane jest
znakiem „C” - tryb rozkazowy. Teraz przy pomocy manipulatora wprowadzamy znak rozkazu. Dopóki znajdujemy się w
trybie rozkazów, każdy wprowadzony znak interpretowany jest jako komenda. Jeżeli rozkaz zostanie rozpoznany
nadawany jest sygnał „R” – potwierdzam, a jeżeli nie „?” – znak zapytania („..--..”).
Wyjść z trybu rozkazów możemy na dwa sposoby; naciskając jednocześnie przyciski Pamięc1 i Pamięc2 lub
wprowadzając z manipulatora znak „D” – gotowe.
Lista rozkazów
„A” – wyłączona pamięć kropki/kreski – „Lambic Mode A”
Naciśnięcie manipulatora podczas nadawania kropki lub kreski nie powoduje niczego po zakończeniu aktualnie
nadawanej kropki/kreski; np. jeżeli nadawana jest kreska a naciśniemy kropkę to po nadaniu kreski, kropka nie
zostanie nadana.
„B” - włączona pamięć kropka/kreska – „Lambic Mode B”
Zapamiętywany jest „przeciwny” element podczas nadawania drugiego elementu; np. po naciśnięciu kropki podczas
nadawania kreski, spowoduje nadanie kropki po zakończeniu kreski.
„C” – włączenie ciągłego odtwarzania bez limitu czasu – tryb beaCon
Służy do współpracy z beaconami.Tryb podobny do „E” – ciągłe odtwarzanie pamięci, z tą różnicą że nie ma
ograniczenia powtórzeń do 255.
„D” – wyjście z trybu rozkazów, powrót do normalnego trybu pracy klucza.
„E” – włączenie ciągłego odtwarzania pamięci
Umożliwia wielokrotne odtworzenie zapamiętanego bufora. Samo wywołanie rozkazu nie powoduje jeszcze
odtwarzania bufora, dopiero naciśnięcie jednego z przycisków rozpoczyna nadawanie. Przerwanie transmisji
następuje, po odtworzeniu bufora 255 razy lub w momencie naciśnięcia dźwigni manipulatora. Podanie drugiego
rozkazu „E” wyłącza tryb ciągłego odtwarzania pamięci.
„L” – tryb listowania
Umożliwia sprawdzenie zawartości całego bufora. Podczas odtwarzania nie następuje konwersja znaków
sterujących; EOM, NNN i ANN. Powrót do trybu normalnego następuje po wysłaniu rozkazu „M”.
„M” – tryb makro
Domyślny tryb pracy klucza; znaki EOM, NNN, ANN traktowane są w sposób specjalny:
EOM – podział bufora na segmenty,
NNN – 3-cyfrowy numer seryjny (praca w zawodach),
ANN – zwiększenie zawartości licznika (praca w zawodach).
„N” – ustawianie numeru seryjnego
Ustawia numer seryjny w zakresie 000-999. Wywołanie tego rozkazu potwierdzane jest przez klucz sygnałem „NR” i
czeka on teraz na wprowadzenie z manipulatora trzycyfrowej liczby.
Prawidłowe wprowadzenie ostatniej cyfry potwierdzane jest sygnałem „R”.
5
„Q” – krótkie cyfry
Po włączeniu tego trybu klucz będzie nadawał cyfry w sposób jak pokazano w tabelce.
Cyfra 0 1 2
Wyjście T A U
3
V
4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 N
Tryb ten ma zastosowanie tylko przy interpretacji makra „NNN”. Jeżeli klucz oczekuje wprowadzenia cyfry, rozumie
oba formaty; normalny i skrócony.
„S” – standardowe cyfry
Włączenie tego trybu powoduje, że wszystkie cyfry generowane przez klucz będą 5-elementowymi znakami
Morse’a.
„T” – strojenie
Włącza na 30 sekund nadawanie w celu zestrojenia nadajnika. Wyłączenie nadawania następuje w chwili
naciśnięcia manipulatora lub przycisku, albo po upłynięciu 30 sekund. W pierwszym przypadku wychodzimy z trybu
strojenia. W drugim pozostajemy w tym trybie i kolejne naciśnięcie manipulatora spowoduje rozpoczęcie nadawania
na kolejne 30 sekund.
Przykład wykorzystania makr ANN i NNN
Do zautomatyzowania pracy, np. w zawodach, możemy wykorzystać podział bufora na segmenty lub lepiej, dwóch
buforów oraz makr ANN i NNN.
W pierwszym buforze wywoływanym przyciskiem Pamięć1, przygotujemy wiadomość zawierającą makro NNN (w
pamięci zapisywane jako „-.-.-.”), np.
599/ >NNN< 599/ >NNN< BK >EOM<
Znacznik EOM („.-----„) informuje program, że w tym miejscu kończy się wiadomość.
W drugim (Pamięc2), wiadomość z makrem ANN, np.
73 >ANN< QRZ? >EOM<
W trybie rozkazów; „N” – numer seryjny, możemy ustawić wartość początkową licznika np. 001
Teraz, jeżeli łączność doszła do skutku możemy nadać, np. znak korespondenta i nacisnąć przycisk Pamięć1. W eter
zostanie wysłane 599/001 599/001 BK. Kolejne naciśnięcie przycisku Pamięć1 powoduje wysłanie dokładnie takiej samej
wiadomości. Powodem tego jest to, że makro NNN pobiera tylko wartość licznika nie powodując jego zwiększenia.
Jeżeli QSO jest kompletne, nadajemy wiadomość z drugiego bufora, naciskając przycisk Pamięć2. W eter zostaje
wysłane 73 QRZ?, a licznik za sprawa makra ANN zostaje zwiększony o 1 (znaki ANN nie są wysyłane).
Przy kolejnej łączności, po naciśnięciu Pamięć1 klucz wyśle w eter wiadomość 599/002 599/002 BK.
Pliki do pobrania
klucz_procesor_sch.pdf
klucz_przelacznik_sch.pdf
klucz_procesor_bottom_pcb.pdf
klucz_procesor_top_pcb.pdf
klucz_procesor_elementy.pdf
klucz_isostat_bottom_pcb.pdf
klucz_isostat_top_pcb.pdf
klucz_isostat_elementy.pdf
klucz_gniazda_bottom_pcb.pdf
klucz_gniazda_top_pcb.pdf
klucz_gniazda_elementy.pdf
klucz_cw_pic.hex
klucz_opis_panel.pdf
Klucz_opis_panel_neg.pdf
klucz _cw_artykuł.pdf
klucz_cw.zip
schemat ideowy - procesor
schemat ideowy - przełącznik
płytka drukowana - procesor
odbicie lustrzane
rozmieszczenie elementów
płytka drukowana – isostat
odbicie lustrzane
rozmieszczenie elementów
płytka drukowana – gniazda
odbicie lustrzane płytki
rozmieszczenie elementów
kod programu klucza
opisy – przód i tył
negatyw opisów
opis w formacie Acrobat Reader
wszystkie pliki
6