Mikroprocesorowy klucz telegraficzny

Transkrypt

1 Mikroprocesorowy klucz telegraficzny Marek SP9XUH 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 IC- 275H?.. Z pomocą przyszła nowoczesna elektronika, a zwłaszcza małe, tanie i mające duże możliwości mikrokontrolery. Konstrukcja oparta na rozwiązaniu niemieckiego krótkofalowca 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 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

2 Procesor Przełącznik gniazd 2

3 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

4 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

5 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 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

6 Q krótkie cyfry Po włączeniu tego trybu klucz będzie nadawał cyfry w sposób jak pokazano w tabelce. Cyfra Wyjście T A U V 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 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 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