Электронный ключ морзе. Простые электронные устройства на кмоп-микросхемах

Большое число схем телеграфных ключей опубликовано в средствах периодической печати и в Интернете, но не все способны удовлетворить привередливого телеграфиста. То ключ собран на большом числе комплектующих элементов, то эти элементы слишком "серьёзны" для такой несложной конструкции.

Например, если ключ выполнен на микроконтроллере, потребуются его приобретение и программирование, что не всегда доступно. А то схема слишком простая, и устройство, собранное по ней, обладает не всеми требуемыми возможностями.

Принципиальная схема

Поискав уже "готовую простенькую" схему ключа для своего нового будущего трансивера, я так и не смог найти желаемую (ни в периодической печати, ни в Интернете). Мало того, в Интернете встретил немало постов с вопросами, именно по этой теме. Однако моё внимание всё же привлекла схема одного телеграфного ключа, уже давно ставшая почти классической .

Собран он на трёх микросхемах К176ЛЕ5, К176ЛА7 и К176ТМ1. И минимальный сервис у ключа в наличии, и схема не очень сложная, и питание - 9 В, поэтому не нужно отдельного источника питания в трансивере для телеграфного ключа. А если применить микросхемы серии К561, то подойдёт и 12 В, что ещё удобнее.

Хотя мне и встретилась схема ключа, выполненного всего на двух микросхемах К561ИЕ11 и К561ЛЕ5 , но вот отзывы пользователей о его работе были не очень лестные, к тому же микросхема К561ИЕ11 не столь распространена, как хотелось бы. Поэтому я предпринял попытку упростить схему ключа , выполненную на трёх микросхемах, которая взята в качестве прототипа.

Рис. 1. Электронный телеграфный ключ, схема.

В результате этой модернизации был разработан телеграфный ключ, схема которого показана на рис. 1 и основные параметры которого практически совпадают с параметрами прототипа.

Использовано то же самое напряжение питания, скорость передачи - 30...270 знаков в минуту, её интервал немного расширен вниз с целью получения минимальной скорости, принятой в качестве начальной при профессиональном обучении телеграфной азбуке.

Применены широко доступные микросхемы малой степени интеграции и, кроме всего прочего, их число, как и транзисторов и диодов, меньше.

При этом устройство снабжено как звуковой, так и световой сигнализацией допускает подключение внешнего реле для управления различными узлами с гальванической развязкой и позволяет управлять работой телеграфных гетеродинов.

Имеется выход на УЗЧ приёмника для организации самопрослу-шивания во время передачи телеграфных сигналов, возможно и управление другими устройствами с помощью логических уровней.

Звуковой контроль формируемых сигналов осуществляется с помощью телефонного капсюля BF1, визуальный - с помощью светодиода HL1.

На элементах DD1.1, DD1.2 собран импульсный RC-генератор с регулируемой частотой. Резистором R2 можно регулировать скорость передачи в указанном выше интервале. На триггере DD2.1 собран формирователь точек, на триггере DD2.2 совместно с триггером DD2.1 - формирователь тире.

На диодах VD3, VD4 собран элемент ИЛИ, на логических элементах DD1.3, DD1.4 - генератор звуковой частоты, на транзисторе VТ1 - ключ.

Работает ключ следующим образом. В нейтральном положении манипулятора SA1 на один из входов (вывод 2) элемента DD1.1 и на один из входов (вывод 6) элемента DD1.2 через резистор R3 поступает напряжение, соответствующее уровню лог. 1, поэтому импульсный генератор заторможен и на входе С (вывод 3) триггера DD2.1 - лог.

0. Одновременно лог. 1 на входе R триггера DD2.2 устанавливает такой же уровень и на его инверсном выходе (вывод 12). При переводе манипулятора SA1 в положение "Точки" (влево по схеме) на выводы 2 и 6 микросхемы DD1 поступает лог.

0, и импульсный генератор начинает работать. Его выходные импульсы поступают на вход С (вывод 3) триггера DD2.1, который формирует сигнал точки, поступающий через диод VD3 на базу транзистора VТ1, последний периодически открывается, и светодиод HL1 начинает светиться в такт этим сигналам.

Инвертированные импульсы с коллектора транзистора VТ 1 через резистор R7 поступают на вход (вывод 9) элемента DD1.3. В результате звуковой генератор начинает формировать телеграфные посылки 34 сигнала с частотой около 1 кГц. Частота звукового генератора определяется номиналами элементов R8 и С7. Состояние триггера DD2.2 при этом не изменяется, поскольку на его вход R (вывод 10) через резистор R4 поступает уровень лог. 1. Ключ обеспечивает формирование сигнала точки нормальной длительности даже при кратковременном замыкании манипулятора SA1.

При переводе манипулятора SA1 в положение "Тире" (вправо по схеме) генератор импульсов и триггер DD2.1 работают, как и в положении "Точки", однако на входе R триггера DD2.2 присутствует лог. 0, поэтому он изменяет своё состояние под действием импульсов с выхода триггера DD2.1.

Импульсы с выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 через диоды VD3, VD4 поступают на резистор R5, где суммируются, формируя сигнал тире. Ключ обеспечивает передачу тире нормальной длительности даже при кратковременном замыкании манипулятора. Длительность точки равна длительности паузы, длительность тире - длительности трёх точек.

Конденсатор С4 блокирует цепи управления по ВЧ, он подавляет наводки, что позволяет вынести светодиод на некоторое удаление от каскада, например, на переднюю панель, конденсатор С5 обеспечивает мягкость передачи телеграфной посылки (в случае электронного управления телеграфным гетеродином), от его ёмкости зависят фронт и спад телеграфной посылки. Устройство собрано на макетной печатной плате с применением проводного монтажа. Микросхемы серии К176 можно заменить аналогичными серии К561 (К564), при этом напряжение питания можно увеличить до 15 В. Резисторы - МЛТ, С2-23, оксидные конденсаторы - К50-35 или импортные, остальные - керамические К10-17 или плёночные серии К73.

Транзистор - любой серий КТ315, КТ3102. Реле можно применить любое малогабаритное с номинальным напряжением, соответствующим напряжению питания ключа, и током срабатывания не более 100 мА. Подойдут, например, отечественные РЭС10 (паспорт РС4.524.303 или РС4.524.312), РЭС15 (исполнение РС4.591.002 или ХП4.591.009), РЭС49 (исполнение РС4.569.421 -02 или РС4.569.421-08).

Светодиод можно применить маломощный любого свечения, его желательно разместить на передней панели трансивера. Телефонный капсуль BF1 - ТА56М с сопротивлением катушки 1,6 кОм, можно применить аналогичный высокоомный капсуль ТОН-2.

Потребляемый устройством ток в режиме молчания - 0,3 мА, в режиме "Точка" - 10 мА, в режиме "Тире" - 15 мА, что несколько больше, чем у прототипа, но того "требуют" световая и звуковая сигнализации.

Телеграфные гетеродины

Ключ может управлять кварцевыми телеграфными гетеродинами по цепи коллектора (рис. 2), истока (рис. 3) и эмиттера (рис. 4). Все три генератора выполнены по схеме ёмкостной трёхточки.

Рис. 2. Схема кварцеванного телеграфного гетеродина.

Рис. 3. Схема кварцеванного телеграфного гетеродина (вариант 2).

Рис. 4. Схема кварцеванного телеграфного гетеродина (вариант 3).

Подстроечные конденсаторы, включённые в цепь кварцевого резонатора, обеспечивают подстройку частоты генерации, а такие же конденсаторы, установленные на выходе, обеспечивают регулировку уровня сигнала, поступающего на последующие каскады.

Владимир РУБЦОВ (UN7BV), г. Астана, Казахстан. Радио-12-17.

Литература:

1. Раудсепп X. Экономичный телеграфный ключ. - Радио, 1986, № 4, с. 17.
2. Васильев В. Ключ на двух микросхемах. - Радио, 1987, № 9, с. 22, 23.

Телеграфный ключ в эпоху сотовой связи, спутникового телевидения, Интернета и цифровых видов связи?! А почему бы и нет. Давайте не будем думать о чрезвычайных ситуациях, когда все это перестанет функционировать. Очень хочется верить, что человечество сможет избежать глобальных катаклизмов, когда телеграф может оказаться единственным доступным средством дальней связи.

Возьмем другой пример. Что лучше - речной круиз на комфортабельном лайнере или рыбалка с резиновой лодки, уха у костра и ночевка в палатке. Во всем есть свои прелести и одно отнюдь не исключает другого. Также, имея возможность с комфортом передвигаться в автомобиле, мы иногда предпочитаем спокойную прогулку пешком.

Гонки на автомобилях не заменили соревнований по бегу. Человеку важно знать, что его возможности безграничны, что он может очень многое благодаря своему опыту, умению, тренировке. А умение передавать и принимать на слух азбуку Морзе можно, наверное, сравнить с игрой на гитаре или бальными танцами. Не каждый может, но хотелось бы...

Это небольшое вступление, теперь ближе к делу. Решил я вспомнить телеграфную азбуку, которую изучал много лет назад. С тренировкой в приеме сейчас нет вопросов - для этой цели есть компьютерные программы, а вот для передачи нужен реальный телеграфный ключ. Быстрее и проще освоить работу на автоматическом ключе, освоение классического ключа требует длительных тренировок под руководством опытного наставника.

Собственно манипулятор автоматического телеграфного ключа, если позволяют средства и (или) нет навыков точных слесарных работ, лучше приобрести готовый. Можно без проблем заказать прямо из Америки на фирме Виброплекс Даже с учетом стоимости пересылки обойдется дешевле, чем покупать в Москве.

А вот электронику можно сделать своими руками. Есть множество конструкций автоматических телеграфных ключей, начиная от простых на микросхемах 155 серии, популярных в 70-80 годы прошлого века до «супернавороченных» телеграфных процессоров на микроконтроллерах. Изобретать тут уже нечего, вопрос в том, что выбрать. В результате длительных поисков в Интернет и печатных изданиях, я пришел к выводу, что наиболее подходящим, как для обучения, так и для работы в эфире является «Ямбический ключ с памятью», разработанный Александром Клюихиным RU3GA . Адрес странички с авторским описанием ключа http://ra3ggi.qrz.ru/UZLY/key.shtml .

Сразу чувствуется, что программист, схемотехник и пользователь – одно лицо. Только нужные функции, никаких рекламных «наворотов», все удобно и ничего лишнего. Регулировка скорости осуществляется переменным резистором, питание от батареи 3...5 В, причем выключатель не требуется, а работоспособность сохраняется до 1,5...2 В. Это очень удобно, меньше лишних проводов на столе и ключ постоянно готов к работе. В процессе работы он потребляет около 1 МА, а в ждущем режиме потребляемый ток практически равен нулю, так что батареи хватит надолго. Кроме того – отключаемый самоконтроль, память элемента знака, четыре ячейки памяти по 30 букв и некоторые другие, очень полезные функции.

Исходный текст программы автор не выложил в свободном доступе, но он и не нужен. Все равно лучше не сделать! Я только добавил в схему “на всякий случай” несколько блокировочных конденсаторов и разработал свой вариант печатной платы. На плате размером 52x54 мм размещены все элементы, кроме батареи питания. Для питания я использовал два широко распространенных элемента типоразмера AA. Контроллер PIC16F628A в DIP корпусе, все резисторы и конденсаторы в корпусах для поверхностного монтажа 1206 или 0805. Переменный резистор R8 регулятора скорости передачи от аудио плеера, разъемы для кабеля подключения к трансиверу и к манипуляторам 3,5 мм аудио. Громкость сигнала самоконтроля можно регулировать подбором номинала R10.

Переключатель SA1, которым можно изменять соотношение длительности точек, тире и пауз работает в двоичном коде (его марка неизвестна). Вместо него с небольшой коррекцией платы можно использовать DIP переключатели или не ставить его вообще. В этом случае соотношение длительности точка-пауза-тире будет стандартное 1-1-3. При коде «1» (соединен с землей вывод RA2 контроллера) это соотношение будет 1-1-3,5; при «2» – 1-1-4; при «3» (соединены с землей RA2 и RA3) – 1-1-4,5; при «4» – 0,75-1,25-3. Другие кодовые комбинации не используются. Резисторы R2…R4 должны быть установлены даже при отсутствии SA1.

Кнопки SB1…SB4 выведены на лицевую панель, они необходимы для оперативного доступа к ячейкам памяти. SB5 – это кнопка сброса, выводить ее на лицевую панель не нужно, просто в корпусе сверлится отверстие, через которое ее можно нажать, например, спичкой. Автор ввел эту кнопку на случай зависания контроллера для возможности его перезапуска без отключения батареи питания. За несколько месяцев эксплуатации телеграфный ключ у меня ни разу не зависал, но потенциально такую возможность исключить нельзя.

Разъем X1 – выход для подключения к трансиверу, к X2 подключается манипулятор, а к X3, при необходимости, можно подключить классический телеграфный ключ. Разводка платы сделана с учетом того, что манипулятор можно подключить как к этому ключу, так и непосредственно к моему трансиверу FT-817ND.

Прежде, чем изготавливать плату, убедитесь, что разъемы, кнопки, пьезоизлучатель и другие элементы вписываются в нее, ведь гораздо проще скорректировать конфигурацию дорожек, чем «курочить» уже вытравленную плату. Плата и батареи питания помещаются в корпус, спаянный из фольгированного гетинакса. Фольга выполняет роль экрана – надо учитывать, что ключ может эксплуатироваться в условиях сильных электромагнитных полей от передатчика.

Описание работы с ключом я дословно цитирую с сайта RU3GA.

Работа с ключом

Запись в ячейку памяти.
Нажимаем на нужную кнопку памяти и удерживаем её в течение 2 сек. Устройство передаст «WR» и перейдет в режим ожидания ввода буквы. При записи паузы между буквами распознаются автоматически. Для установки паузы между словами нужно сделать паузу в передаче на 2 сек, при этом ключ передаст «R» – это значит, что он понял раздел между словами и переходит в режим ожидания дальнейшего ввода. Он ждет, пока вы не начнете вводить следующее слово. Так что в паузах между словами можно сходить выпить кофе и потом с новыми силами продолжить запись. За три буквы до окончания памяти ячейки тон передачи меняется – это сигнал к тому, что пора заканчивать запись. Окончание записи – нажатие на любую кнопку.

Исправление ошибок при записи.
Если был введен ошибочный символ, даем серию точек больше шести. Ключ передаст «R», это означает, что он перешел в режим коррекции, далее он передает «LAST», затем последнюю правильно введенную букву и переходит в режим ожидания ввода текста. Если ошибка была на первой букве, то ключ передаст «LAST NO».
Пример: надо ввести в память «CQ DE RU3GA». При вводе получилось «CQ DI»… Даем серию точек и ждем, ключ передает «R», затем «LAST D» и переходит в режим ожидания – вводим дальше «E RU3GA» и нажимаем на любую кнопку для выхода из режима записи. Можно править не только последнюю букву, но и все предыдущие.
Пример: надо ввести в память «CQ DE RU3GA». При вводе получилось «CQ NI»… Даем серию точек и ждем, ключ передает «R», затем «LAST N» и переходит в режим ожидания. Даем еще серию точек – ключ передает «R», затем «LAST Q» и переходит в режим ожидания. Вводим «DE RU3GA» и нажимаем на любую кнопку для выхода из режима записи.

Воспроизведение из ячейки памяти – короткое нажатие на соответствующую кнопку ячейки.

Остановка воспроизведения из памяти – нажатие на любой контакт манипулятора или «клоподав».

Отключение/включение самопрослушивания – нажимаем кнопку SB1, затем, не отпуская ее, нажимаем кнопку SB2 и удерживаем их около 4 сек. Ключ передаст «OFF» и отключит самопрослушивание. Для включения повторяем те же действия – ключ передаст «ON» и включит звук. Эта опция «запоминается» – при повторном включении останется нужный режим.

Включение режима «настройки РА» – нажимаем SB1, затем SB3 и удерживаем их в течение 4 сек. Отключение – нажатие на манипулятор, «клоподав» или любую кнопку.

Реверс манипулятора – нажатие SB1, затем SB4 и удержание их в течение 4 сек. Ключ передаст «REV» и сменит раскладку манипулятора на противоположную. Эта опция запоминается и при повторном включении будет нужная вам раскладка точек-тире в манипуляторе.

определяется установленной скоростью. Аналогично при переводе манипулятора в верхнее по схеме положение формируются “тире".

Кнопки SB1 и SB2 предназначены для изменения скорости передачи сигнала. Установленная скорость записывается в первую ячейку EEPROM. При следующем включении устройства программа считывает значение этой ячейки и устанавливает скорость.

Такое решение, а также применение кварцевого резонатора позволяет всегда и с высокой точностью устанавливать скорость передачи, которая мало зависит от температуры и питающего напряжения. Манипуляция осуществляется активным низким сигналом с коллектора транзистора VT1.

При разработке устройства основной целью ставилась простота и минимум деталей. Возможность записи в память не разрабатывалась ввиду того, что сейчас на любительской радиостанции в основном применяются компьютеры.

А в компьютерных программах работа с так называемыми “макросами" реализована на таком уровне, что в “железе" это воплотить практически нереально. Поэтому ключ применяется, как правило, при повседневных радиосвязях или в полевых условиях.

Ключ имеет память на один знак - так называемый “ямбический" режим. То есть, если в момент воспроизведения, например, тире, будет нажата точка, то по окончании воспроизведения тире эта точка также прозвучит. И наоборот. Скорость можно регулировать от самой низкой до примерно 120 часов в минуту.

В связи с тем что ключ предназначен для встраивания в трансивер, в нем не предусмотрен тональный выход. Контроль осуществляется по цепи QSK трансивера.

При применении ключа в виде отдельного устройства можно для самоконтроля добавить звуковой генератор и управлять им с вывода 6 микроконтроллера DD1. Другой вариант - использовать так называемый “зуммер" от компьютера. Это небольшого размера капсюль, который при подаче на него напряжения излучает тональный сигнал в диапазоне 0,8...2 кГц.

На рис. 2 показана печатная плата для устройства, собранного из обычных деталей, а на рис. 3 - для деталей поверхностного монтажа (типоразмер 0805). Расположение деталей показано в масштабе 2:1.

При программировании микроконтроллера необходимо установить флаги FOSCO и WDTE. Данные для программирования приведены в таблице 1. При первом включении микроконтроллер считывает значение скорости из первой ячейки EEPROM. Если микроконтроллер раньше не программировался, то в этой ячейке, скорее всего, будет записано шестнадцатеричное число FF. Это соответствует самой маленькой скорости. При желании на этапе программирования в эту ячейку можно занести другое шестнадцатеричное число, например, 2А, что будет соответствовать средней скорости.

Таблица 1.

Электронный стабилизатор 78L05 можно заменить на КР142ЕН5А в обычном исполнении, при этом, возможно, придется увеличить размеры печатной платы. Если предполагается работа от батареи гальванических элементов, можно вообще не устанавливать стабилизатор. Разумеется, напряжение батареи не должно превышать 5,5 В. Питающее напряжение для микроконтроллера PIC16F84, поданным производителя, может лежать в пределах 4,5...5,5 В при использовании в качестве задающего генератора кварцевого резонатора с высокой частотой (HS).

Скачать прошивку Р1С-контроллера.