Co zde najdete

Vyhledávání


Naše anketa

Jaký režim klíčování používáte?
Počet hlasů: 91

DX Code of Conduct


Vibroplex



Begali

Kategorie: Elektronické klíče, O Morse, Tinykeyer

Analyzátor klíčování s Arduinem

Analyzátor klíčování slouží k odhalení problémů s časováním klíčovacího systému transceiveru, PA a všech zařízení v signálové cestě. Jde o velmi specializovaný přístroj, který zcela určitě nebude používán každý den. Je však velmi jednoduchý a náklady na jeho konstrukci nemusí přesáhnout 100 Kč, takže se určitě vyplatí. Použijeme ho nejen tehdy, když si potřebujeme ověřit, je-li transceiver vhodný pro CW provoz, ale i pokud je třeba sestavit staniční „setup“ pro závod či expedici. Analyzátor reaguje nejen na výstup elektronického klíče, ale je opatřen i vstupem, kam lze přivést signál z anténního konektoru, pak je vyhodnocován celý vysílací řetězec. Díky tomu se uplatní i tehdy, přibude-li např PA a s výhodou ho využijí i VKV amatéři k nastavení různých sekvencerů, používaných při přepínání koaxiálních relé na stožáru.

Důvodem k jeho konstrukci byla především skutečnost, že pásma jsou plná znehodnocených CW signálů, u kterých je zřejmé, že klíčovací systém použitého zařízení jednoduše „spolkne“ první tečku. Běžně tak lze zaslechnout třeba A7XYZ (což měl původně být EA7XYZ) nebo OA9QLF (což měl být JA9QLF). Ještě častěji je slyšet značka či slovo, začínající čímsi, co svojí délkou neodpovídá ani tečce, ani čárce – vznikne pak např. WE5XXX (namísto OE5XXX). Je to důsledkem skutečnosti, že zařízení potřebuje jistý, poměrně dlouhý čas k tomu, aby došlo k přepnutí do režimu vysílání a aktivaci klíčovacího systému. Pikantní na celé záležitosti je ovšem to, že majitel takového zařízení o této nectnosti zpravidla neví – v příposlechu je vysílaný signál v pořádku. Proto je nutné vysílaný signál analyzovat [1]. Popisovaný analyzátor poskytne nejen všechny základní parametry časování, ale i prozradí mnohé o vnitřní logice klíče. Pro správnou interpretaci výsledků označme tečku nebo čárku jako prvek a písmeno nebo číslici jako znak.

Problém se netýká pouze zastaralých zařízení nebo nepovedených konstrukcí. Naopak, vyskytuje se jak u nových, drahých zařízení nejvyšší kategorie, tak i u laciných SDR transceiverů. Jde přitom o letitý problém, který se objevil s prvními SSB transceivery, jejichž výrobci často považovali CW provoz za zastaralý a jeho možnost v zařízení ponechali spíš z nostalgických důvodů. Jenže telegrafie z pásem nevymizela, ba naopak, po počátečním poblouznění SSB došlo k její renesanci a prudkému rozmachu, který udělal z pomalého, toporného a zastarávajícího klofání moderní, rychlý, dynamický a všestranně flexibilní druh provozu, který spolehlivě funguje i za podmínek, kdy jakýkoli fonický provoz není možný.

Příčinou problémů je především zcela chybný názor, že CW je nejjednodušší z používaných druhů provozu. To spolehlivě vyvrací např. článek známého experta a recenzenta radioamatérských zařízení Roba Sherwooda, NC0B „Transceiver Performance – 10 Years of Change“ [4]. Ačkoli byl napsán již v roce 2012, shrnuje současné problémy transceiverů jak při SSB, tak i při CW provozu. Jednomu okruhu problémů však článek věnuje poněkud méně pozornosti, než by toto téma zasluhovalo - přepínání příjem/vysílání (T/R), příp. "full break-in" (QSK) a s tím souvisejícím časováním.Je totiž nutné brát v úvahu fakt, že při každém přepnutí z příjmu na vysílání (a obráceně) se mimo jiné musí např. přeladit některý z DDS (či PLL) o výšku zázněje, změnit pracovní režim některých zesilovacích stupňů apod. Samotné přeladění není jednoduchý proces, každý syntezátor potřebuje určitý čas na ustálení kmitočtu a amplitudy. Změna pracovního režimu některých zesilovacích stupňů transceiveru je spojena s časovými konstantami (např. ALC), což může způsobovat např. překmity (tzv. overshoot) okamžitého výkonu při přepínání a může se stát příčinou např. zničení koncového stupně s tranzistory LDMOS vlivem přebuzení. Přepnutí z příjmu na vysílání je tedy poměrně složitý proces, který je mj. náročný i na výpočetní výkon řídicího procesoru. Používáme-li tzv. „semi break-in“ (nesprávně nazývaný CW přes VOX), dojde k přepnutí z příjmu na vysílání s první tečkou či čárkou. Mezi prvky i mezi znaky je transceiver držen v režimu vysílání díky časové konstantě použitého T/R přepínacího systému. Znehodnocení CW signálu, zapřičiněné potlačením nebo značným zkrácením první tečky se tedy týká zařízení, využívající „semi break-in“.

Situace je však mnohem složitější, pokud požadujeme QSK (full break-in), kdy dochází k přepínání T/R po každém prvku. Samozřejmě nejde jen o vlastní transceiver, ale o celé zařízení, u kterého se de facto projevují časové prodlevy mezi okamžikem, kdy se dotkneme hmatníku páky pastičky a okamžikem, kdy se na anténě objeví vysílaný signál – proto má analyzátor VF vstup, kam lze zavést vzorek vysílaného signálu. Do měření je pak zahrnut celý signálový řetězec od klíče až po výkonový zesilovač. Efekt „první tečky“ se samozřejmě v režimu „full break-in“ neprojeví, veškeré časování limituje schopnost zařízení (především transceiveru) pracovat při CW v tomto režimu, což však často bývá nejslabším místem celého zařízení. Někteří operátoři, zpravidla ti, kteří pracují pouze v závodech, „full break-in“ nepreferují nebo jej dokonce nesnášejí, někomu naopak absence QSK bere pocit jistoty, neboť neví, co se děje na frekvenci během vysílání. Tzv. „full BK“ nabízí prakticky každý transceiver, v každém případě je však dobré QSK spíš vzácností – stalo se již tradicí, že zařízení japonské výroby mají QSK podprůměrné (i když výjimky se najdou, např. starý Icom IC-781), zatímco americké transceivery (Elecraft, Ten-Tec) mívají QSK vynikající. Hrubým vodítkem může být relé, použité pro přepínání antény – pokud jsou použity diody PIN (Elecraft), bývá QSK vynikající, velmi dobré systémy používají jazýčková relé (Ten-Tec). Hlučné anténní relé však bývá zárukou podprůměrného QSK a nápis FULL BK na panelu je tak nepravdivý. I takový transceiver však nemusí mít problémy s první tečkou a vše je vysláno korektně – odpověď nám však poskytne až popisovaný analyzátor.

Většina moderních transceiverů je vybavena vnitřním klíčem, tzn. k transceiveru je možné připojit pouze pastičku a můžeme vysílat CW. Tyto klíče bývají většinou velmi dokonalé, možnost jambického provozu (ve volitelném režimu A i B) je téměř pravidlem a pokud použijeme pouze jednopákovou pastičku, není jambický režim na závadu, nepředstavuje žádný problém. Velmi častý je i další klíčovací vstup transceiveru, kam lze připojit např. klíčovací výstup z počítače. Pak je možné klíčovat jak pomocí vnitřního klíče a pastičky, tak i z počítače. Rychlost klíčování je pak nutné nastavit zvlášť pro vnitřní klíč transceiveru a v programu (např. pro závody), ovládajícím klíčovací výstup z počítače. Popisovaný analyzátor umožňuje testovat jak transceiver s vnějším klíčem, příp. samotný klíč, tak i transceiver s vnitřním klíčem a nebo i celé zařízení včetně PA, sekvenceru apod.

Řešení problémů s časováním je mimo rámec tohoto článku, jen na okraj však připomeňme, že zavádění různých kompenzací je velmi závislé na rychlosti a většinou se problém ještě zhorší.

Morse a časování

Je nutné brát v úvahu, jak kritické je časování s ohledem na rychlost vysílání. Bude proto vhodné si připomenout délky trvání tečky, čárky a mezery při určitých rychlostech a z něj odvozené kmitočty.

Timing

Provádíme-li rozbor časování, vyplynou z něj intervaly, které musí být při uvažované rychlosti dodrženy, aby byl výsledný text čitelný bez chyb. Příklad: Při rychlosti 30 WPM (150 zn./min.) trvá tečka 40 ms. Je-li nastaven weighting klíče na 50/50, trvá i mezera 40 ms. Během těchto 40 ms tedy musíme např. uvolnit páku pastičky, aby v režimu B nedošlo k odvysílání opačného prvku apod. Zkrácení např. mezery o 10 ms (25%) tedy bude při této rychlosti působit značné problémy při klíčování i zhoršenou čitelnost signálu s ohledem na chyby..

Při posuzování milisekundových intervalů je nutné zohlednit i obtížněji definovatelné parametry, je třeba si uvědomit, co je málo a co je hodně –strohé číslo toho mnoho neprozradí. Připomeňme, že již samo posuzování rychlosti CW je velmi zavádějící – stále je např. velmi hluboce zakořeněný pohled, viděný optikou doby, kdy převládaly ruční klíče. Tehdybývalo zvykem mluvit o 20 WPM (100 zn./min.) jako o rychlé telegrafii. Tato rychlost také bývala ve většině zemí zkušebním požadavkem pro nejvyšší koncesní třídu a např. High Speed Club (HSC – německý klub rychlotelegrafistů, založený roku 1951) má jako podmínku členství bezpečné zvládnutí rychlosti 25 WPM (125 zn./min.). Dnes je však nejobvyklejší elektronický klíč, což je zařízení, založené na zcela odlišném principu. S jehomasivním nástupem, tedy přibližně od 70. let minulého století, došlo k posunu vnímání rychlosti CW provozu. Změnil se i přístup k Morse telegrafii – nyní je obvyklé k ní přistupovat jako k jazyku, tzn. příjem probíhá bez zápisu, stejně jako nic nezapisujeme, když na nás někdo mluví. Tyto dvě podmínky jsou tedy příčinou posunu rozsahu nejčastěji používaných rychlostí do oblasti 25-40 WPM (125-200 zn./min.) [3]. Pokrok je to takový, že lze skutečně hovořit o moderní telegrafii.

Zkušení telegrafisté vědí, že telegrafie není ani tak o rychlosti (samozřejmě v určitých mezích), jako o přesnosti, což mj. zdůrazňuje význam časování. Při běžném spojení zpravidla rychlost nijak zvlášť nehlídáme a za dostatečné většinou považujeme přizpůsobení rychlosti našeho vysílání podmínkám šíření, úrovni rušení a narazíme-li na méně zkušený protějšek, tak i rychlosti protistanice. Poměry (proporce) časování by však měly zůstat stejné bez ohledu na rychlost. Lze je udržet v přijatelných mezích pouze tehdy, jsou-li známé a jsou-li konstantní všechny prodlevy a zpoždění, které mají zásadní význam pro čitelnost signálu. Právě zde může popisovaný analyzátor pomoci.

Analyzátor klíčování poskytuje odpovědi na následující otázky:

  • Odpovídá rychlost ve WPM rychlosti, nastavené na klíči?
  • Jsou poměry délky čárky a tečky k mezeře 1:3, resp. 1:1?
  • Jaké je zpoždění mezi stlačením páky pastičky (spojením jejích kontaktů) a zaklíčováním vysílače?
  • Je první tečka zkrácená?
  • Jaký čas je k dispozici pro uvolnění páky pastičky předtím, než začne vysílání dalšího prvku?
  • Jaký je mód klíče (Iambic, Mode A/B, Ultimatic).

Arduino – kompatibilita napětí a logiky

Program analyzátoru stáhněte zde.

Analyzátor klíčování je založen na platformě Arduino, připojuje se k elektronickému klíči a vyžaduje pouze dvě připojení – ke vstupu klíče pro pastičku, druhým je pak jednoduchý detektor VF signálu z transceiveru (příp. včetně PA), jehož výstup je připojen k umělé zátěži. K dispozici je rovněž přímý vstup klíčovacího signálu, kam lze připojit výstup klíče – v tomto případě však nebudou zahrnuty vnitřní časové konstanty transceiveru či PA.

Arduino může přímo spolupracovat s klíčem pouze tehdy, když napětí na vstupu pro pastičku nepřesáhne 5 V. Měříme samozřejmě napětí naprázdno při nesepnutých kontaktech pastičky. U několika typů klíčů bylo naměřeno:

Klíč

Napětí

K3 (vnitřní) 5.0 V
WA5BDU 5.0 V
Super CMOS II 4.5 V
FT-991A (vnitřní) 3.3 V
Winkeyer 10 5.0 V
K3NG Arduino 5.0 V

 

Klíčovacím výstupem je většinou spínací tranzistor (FET) nebo optočlen. V textu ON znamená výstup zkratovaný proti zemi, OFF rozpojený výstup. Testovací rutina kontroluje klidový stav klíčovacího výstupu, který je oznámen jako HIGH (OFF) nebo LOW (ON).

Poznámky k logice klíče

Zatímco páku jednopákové pastičky vychylujeme ze strany na stranu, při použití dvoupákové pastičky páky stiskáváme směrem ke středu. Proto se tato „stiskávací“ technika označuje jako squeeze keying. Jeden přepínací kontakt tedy byl nahrazen dvěma spínacími, což velmi zjednodušuje mechanickou konstrukci pastičky. Logika klíče se projevuje pouze s dvoupákovou pastičkou, s jednopákovou pastičkou jsou úvahy o logice klíče bezpředmětné. Je-li klíč označován jako jambický, znamená to, že když jsou obě páky drženy stisknuté, generují se střídavé tečky a čárky.

Přestože analyzátor klíčů tyto typy klíčů kontroluje, ve skutečnosti je lze snadno identifikovat pouze pomocí pastičky.

Režim A a B jsou varianty chování jambického klíče po uvolnění obou pák. Jejich označení vychází z metodiky integrovaného obvodu Curtis 8044 (starší obvod 8043 této firmy umožňoval pouze režim A). V režimu A, pokud držíte obě páky stisknuté a uvolníte je, dokončí se aktuálně vysílaný prvek. V režimu B se po uvolnění pák dokončí aktuální prvek a navíc je přidán ještě opačný prvek.

Chování klíče vysvětlí příklad: chcete vyslat znak G. Stiskněte čárkovou páku a poté, co začne druhá čárka, klepněte na tečkovou páku. V režimu B bude požadovaná tečka přidána po dokončení čárky (není tedy nutné čekat na začátek tečky), ale v režimu A přidána nebude. V tomto režimu je nutné počkat, až tečka začne. Není to tak složité, jak se zdá, je to jen otázkou zvyku…

Jak lze nejsnáze určit režim A nebo B pouze pomocí pastičky? Zpomalte svůj klíč přibližně na 15 WPM. Stiskněte čárkovou páku, držte ji stisknutou a náhodně klepněte na tečkovou páku. Pracuje-li klíč v režim B, bude výsledkem každého klepnutí vložená tečka. V režimu A dojde k vložení tečky asi jen ve 25% náhodných klepnutí, tj. většina klepnutí bude ignorována.

Režim A je méně výhodný, protože vyžaduje přesnější synchronizaci pohybu pák pastičky a vysílaného textu. Poskytuje nejméně času pro akci operátora (např. vložení opačného prvku apod.).

Režim B je ve skutečnosti „tím pravým“ jambickým klíčováním, protože umožňuje vkládání opačného prvku – např. znaky F, L či R lze pojmout jako řadu teček, do kterého vložíme na odpovídajícím místě čárku. Podobně K, Q a Y budou řadou čárek, do kterých vložíme tečku. Režim B je v případě jambického klíčování většinový, počet uživatelů režimu B je oproti počtu uživatelů režimu A přibližně dvojnásobný. Podíl na tom jistě má i to, že byl jediným režimem klíče Accukeyer autora WB4VVF [6], který byl v 70. letech minulého století nejrozšířenějším typem elektronického klíče, ať jako vlastní konstrukce, tak i jako komerční výrobek. Většina telegrafistů, kteří jsou dnes aktivní, se naučila squeeze jambickou techniku vysílání právě na tomto klíči, což předznamenává rozšíření tohoto režimu.

Ultimatic - podle referencí [2] tento typ logiky vznikl v 50. a 60. letech minulého století a byl použit nejprve v elektronkových klíčích, později v klíčích s diskrétními tranzistory. Je to nejambický režim. Lze jej popsat takto: stiskněte čárkovou páku pastičky, klíč samozřejmě začne vysílat řadu čárek. Držíte-li čárkovou páku stisknutou a stisknete tečkovou páku, klíč se přepne do režimu vysílání teček a začne tedy vysílat řadu teček. Funguje to i obráceně, pokud stisknete tečkovou páku, klíč začne vysílat řadu teček. Držíte-li tečkovou páku stisknutou a stisknete čárkovou páku, klíč přepne do režimu vysílání čárek a vysílá tedy řadu čárek.

Tato logika umožňuje rozšířené vysílání technikou squeeze keying. Zatímco jambický klíč dovoluje vložit pouze jeden opačný prvek, jako např. ve znacích K, R, L atd., je s klíčem v režimu Ultimatic možné do znaku vložit i dva či více opačných prvků, např. ve znacích X, P, ?, [BT] apod. Nejambický režim představuje nevýhodu pouze v případě vysílání písmene C a znaku +, kdy je nutné střídavě stlačovat páky podobně, jako u jednopákové pastičky.

Režim Ultimatic je poměrně málo využívaný, i když jej preferují nejrychlejší telegrafisté světa. Je stejně tolerantní, jako režim B a díky „přepínacímu“ způsobu vysílání poskytuje největší úsporu počtu pohybů při vysílání většiny textů (je přitom brána v úvahu poměrně nízká četnost výskytu písmene C) [5]. Příčinou nízkého rozšíření jistě bude i skutečnost, že tento režim neobsahovaly obvody firmy Curtis, které sehrály rozhodující roli při rozšiřování klíčování s dvoupákovou pastičkou. Režim Ultimatic tak na 30 let prakticky zmizel ze scény, protože jej neznal žádný z běžně dostupných klíčů komerční výroby ani vlastní konstrukce a byl znovuobjeven až na přelomu 80. a 90. let minulého století. Je velmi zajímavý a z ergonomického hlediska je nejvýhodnější. Proto lze předpokládat, že se bude v budoucnosti značně rozšiřovat.

Uživatelské rozhraní

Analyzátor nemá žádný displej ani žádné ovládací prvky. Konstrukce je navržena jako co nejlevnější, proto se ovládá pomocí sériového terminálu počítače a na terminál jsou i vypisovány výsledky. Použít lze libovolný terminálový program, umožňující komunikaci se zařízením na portu počítače. Vhodný je např. PuTTY nebo terminál, který je součástí vývojového prostředí Arduino (Ctrl-Shift-M). Oba programy jsou k dispozici pro Windows i Linux. Použitá rychlost je 9600 baud. Arduino je napájeno z USB portu počítače, ten slouží také jako virtuální sériový port. Stačí tedy, když Arduino vidí počítač.

Po spuštění vypíše program Arduina hlavní nabídku funkcí:

WA5BDU Keyer Analyzer V1.0

Select:
0 - Verify functionality
1 - Timings, speed, ratios
2 - Check Iambic & Ultimatic operation
3 - Check Mode A or B
4 - Check time for same element latch
5 - Dot paddle open/close
6 - Dash paddle open/close
7 - Send PARIS for WPM
* - Send serial port text

Požadovanou funkci tedy volíme pomocí klávesnice zapsáním příslušného čísla 0 až 7 (nebo *) do terminálového okna. Funkce jednotlivých položek je následující:

0 - Verify functionality (ověření funkce)

Ověřuje se připojení tečkové a čárkové strany pastičky a klíčovacího výstupu. Program vyšle jednu tečku a jednu čárku a ověřuje reakci na výstupu klíče. Případná chybová hlášení oznamují, že vstup tečky, resp. čárky nereaguje nebo poměr tečka/čárka je nekorektní. Objevit se může i informace o tom, že vstupy pro tečku a pro čárku jsou zaměněné.

1 - Timings, speed, ratios (časování, rychlost, poměry)

Analyzátor spojí se zemí tečkový vstup a vyšle se několik teček. Pak se uzemní čárkový vstup a vyšle se několik čárek. Měří se trvání tečky, trvání čárky, trvání mezery, rychlost ve WPM, trvání první tečky a časový interval mezi spojením tečkové strany pastičky a zaklíčováním výstupu.

Pozn.: další funkce analyzátoru (kromě položky nabídky ‘0’) používají hodnoty, naměřené v tomto kroku. Proto by tento krok měl být vždy proveden jako první. Je nutné ho provést jako první i po jakékoli změně (rychlost, poměry apod.).

2 - Check Iambic & Ultimatic operation (ověření funkce jambických režimů a režimu Ultimatic)

Při ověření této funkce je simulováno stisknutí obou pák pastičky do doby, než je vytvořeno několik prvků. Pak jsou identifikovány následující 4 prvky, kdy analyzátor zkoumá, jestli dochází ke střídání teček a čárek. Pokud dochází, je hlášeno jambické klíčování (iambic mode), pokud ne, je hlášeno klíčování nejambické (non-iambic).

Pokud je zjištěna nejambická logika klíčování, zkoumá analyzátor, jestli jde o klíčování typu Ultimatic. Nejprve je spojena tečková páka pastičky a je vygenerováno několik teček. Pak je spojena čárková páka pastičky a zjišťuje se, je-li vyslána řada čárek. Pokud ano, je klíčování považováno za Ultimatic. Dále je čárková páka držena spojená, až je vysláno několik čárek. Pak je spojena také tečková páka pastičky a analyzátor kontroluje, jestli se klíč přepne na vysílání souvislé řady teček, což rovněž odpovídá režimu Ultimatic.

Jsou-li oba testy režimu Ultimatic úspěšné, hlásí program režim Ultimatic. V ojedinělých případech je úspěšný pouze jeden z Ultimatic testů a ten zbývající nikoli. I tento stav se objeví v hlášení.

3 - Check Mode A or B (ověření režimů A a B)

V tomto testu je stisknuta tečková páka a začíná řetězec teček. Poté, co je tečková páka stále stisknutá, je čárková páka stisknuta během střední třetiny tečky a znovu uvolněna. Pokud je dalším prvkem čárka, odpovídá to režimu B.

Dále je stisknuta čárková páka, čímž je generována řada teček. Během střední třetiny čárky je stisknuta a znovu uvolněna tečková páka. Pokud je dalším prvkem tečka, odpovídá to režimu B.
Pokud jsou obě výše uvedené podmínky splněny, je ohlášen režim B. Pokud tomu tak není, je ohlášen režim A. Je-li splněna pouze jedna podmínka ze dvou, jsou uvedeny podrobnosti.

4 - Check time for same element latch (test času blokování vysílání stejného prvku)

V tomto testu analyzátor měří čas od konce jednoho prvku (tečky nebo čárky) do zahájení vysílání téhož prvku. Operátor musí uvolnit páku pastičky před uplynutím tohoto času, aby nedošlo k vyslání nechtěného prvku stejného typu, a naopak, má-li být vyslán další prvek stejného typu, jak dlouho musí držet páku, aby bylo zajištěno, že požadovaný další prvek nebude chybět.

Funkce: Tečková páka je držena stisknutá, aby byly vytvořeny tři tečky, po dokončení třetí tečky je uvolněna. Program zkontroluje, zda není vytvořena další tečka. Pokud tomu tak není, prodlužuje se doba před uvolněním páky a test se opakuje, dokud není zjištěna čtvrtá tečka. Čas je pak zobrazen.

Výsledek je zobrazen jako procento trvání meziprvkové mezery, ve které je blokováno vyslání další tečky. Všimněte si, že s rozlišením 1 ms by například zpráva 102% měla být považována za 100%. To znamená, že během tohoto intervalu nedochází k zablokování, ale páka musí být přidržena, dokud neuplyne interval, nutný k zajištění vyslání další tečky.

5/6 – Dot/Dash paddle open/close (stisknutí a uvolnění tečkové nebo čárkové páky)

Tento test se používá k ověření správného připojení. Příkaz funguje jako přepínač, tzn. po zadání číslice 5 je tečkový vstup sepnut až do dalšího zadání číslice 5. Zadáním číslice 5 a následným zadáním číslice 6 lze simulovat současné stlačení pák – v tomto případě situace odpovídá současnému stisknutí s tím, že dříve byla stisknuta tečková páka. Pro současné stisknutí obou pák s dřívějším stisknutím čárkové páky volíme opačné pořadí, tj. 6-5.

7 - Send PARIS for WPM (vyslat slovo PARIS pro určení rychlosti ve WPM)

Standardním slovem pro určování rychlosti ve WPM je ‘PARIS’. Toto slovo má délku 50 časových jednotek a v tomto testu je využito k měření skutečné rychlosti. Porovnáme-li tento údaj s údaji o časování, získanými v bodě 1. nabídky, měly by se shodovat s maximálním rozdílem 0,1 WPM.

* - Send serial port text (vysílání textu pomocí sériového portu)

Analyzátor umožňuje vyslat libovolný text v Morse, je-li připojen klíč.

Výstupem je test report, obsahující naměřené hodnoty:

Key Out idle state: HIGH
Dot length ms is 61
Dash length ms is 181
Space length ms is 61
1st dot length ms is 61
Speed: 19.7
Dot Ratio: 1.0
Dash Ratio: 3.0
Time to close TX line ms is 14
Time to get off paddle is 47
This is 77% of a space.
Speed using PARIS: 19.7

Uvedený výpis je reakcí na požadavky 1, 4 a 7.

Pamatujte, že některé terminálové programy odesílají znak na port okamžitě po jeho zapsání, ale Arduino umožňuje zapsat řetězec a odeslat ho najednou stisknutímklávesy Enter. Použít lze oba způsoby s tím, že vnitřní paměť Arduina (buffer) pojmekolem 60 znaků, což limituje délku řetězce, který lze najednou odeslat.

Program také umožňuje opakovaně vysílat určitý text (opakování ve smyčce). Stačí na konec textu napsat znak %. Vysílání lze kdykoli přerušit, pokud se na sériový port odešle cokoli jiného.

Report v Morse – alternativa k terminálu

Reporty nemusejí být jen vypisovány na obrazovku terminálu, ale program je dokáže také odvysílat v Morse. Výsledky jsou rovněž odeslány na sériový port. Chceme-li použít tuto funkci, je nutné uzemnit vývod D7 Arduina při startu programu. V tomto případě nemusí být k portu nic připojeno a k provedení testu tedy ani není nutný počítač. Uzemnění D7 lze provést např. pomocí zkratovací spojky (jumperu) z vývodu proti zemi, příp. lze použít tlačítko, které držíme stisknuté po dobu startu programu.

Po spuštění programu automaticky proběhnou všechny hlavní testy. Výsledky jsou odvysílány v Morse pomocí připojeného (testovaného) klíče. Pak se program zastaví až do dalšího resetu. Report je téměř identický s reportem, získaným pomocí terminálu s tím rozdílem, že neobsahuje některé detaily, jako např. „partial“ Mode B nebo „partial“ Ultimatic. Uživatelský vstup není třeba ani není možný.

První test ověřuje správné připojenía funkci klíče (odpovídá položce nabídky ‘0’)

Pokud tento test neproběhne úspěšně, není možné odvysílat report v Morse. Stav je proto znázorněn na Arduinu blikající LED. Jedno bliknutí znamená, že není v pořádku připojení tečkové páky pastičky. Dvě bliknutí znamenají, že v pořádku není připojení čárkové páky. Trojím bliknutím je znázorněn stav, kdy nejsou v pořádku poměry tečka-čárka, tzn. není možné rozlišit mezi tečkou a čárkou, resp. výstupy pro tečku a čárku jsou zaměněné. Blikání je nepřetržité a je nutný reset Arduina před novým testem po opravě problému.

Jsou-li výsledky testů v pořádku, vyšle klíč v Morse:

FUNCTION CHECKS OK

Druhý testslouží k ověření časování, poměrů a rychlosti(odpovídá položce nabídky ‘1’)

Analyzátor nejprve určí a nahlásí klidový stav klíčovacího výstupu, jako:

IDLE STATE IS HIGH

Dále se měří a zaznamenávají časy pro tečku, čárku a mezeru. Zpráva uvádí „MS“ jako připomenutí, že údaje jsou v milisekundách. Trvání první tečky je také hlášeno samostatně. Rychlost se vypočítá z časů prvků a zaznamená se. Je uvedena doba od stisknutí páky pastičky do zaklíčování výstupu. Report v Morse bude znít např. takto:

SPEED IS 21.9 WPM
DOT MS 54
DASH MS 163
SPACE MS 56
ST DOT MS 54
DOT RATIO 1.0
DASH RATIO 2.9
MS TO TX 0

Dalším testem je ověřeníjambické, příp. nejambické logiky (odpovídá položce nabídky ‘2’)

Je-li zjištěna nejambická logika, test pokračuje s cílem zjistit, jde-li o logiku Ultimatic. Report v Morse může znít takto:

LOGIC IS IAMBIC

nebo

LOGIC IS ULTIMATIC
LOGIC IS NOT IAMBIC

V dalším testu se zjišťuje jambický režim A nebo B (odpovídá položce nabídky ‘3’). Pokud byla v předchozím testu zjištěna nejambická logika, test je přeskočen. Report v Morse bude znít např. takto:

MODE B

Posledním je test času blokování stejného prvku (tečky) (odpovídá položce nabídky ‘4’)

Test začíná tím, že klíč vyšle poměrně dlouhou řadu písmen „S“. Udává se jako čas v procentech délky mezery. Hodnotu lze interpretovat dvěma způsoby:

Jak rychle je třeba uvolnit páku, než je vyslán další nechtěný prvek

příp.

Jak dlouho je třeba držet páku, aby bylo zajištěno, že začne další prvek bez vynucené mezery

Report v Morse bude znít např. takto:

TIME TO RELEASE 98 PCT OF SPACE

Po ukončení tohoto testu je vysláno závěrečné oznámení:

END OF TESTS

a program je ukončen. Je-li třeba testy zopakovat, je nutné provést reset Arduina.

Omezení a doporučení

Program používá časovač Arduina s rozlišením 1 ms, což může vést k chybě 1 - 2% v závislosti na rychlosti klíčování. Z důvodu přesnosti je proto vhodné při měření volit spíš nižší rychlosti, např. 20 WPM.

Stavba a součástky

Schéma zapojení analyzátoru klíčování je na obr. 1.

Analyzátor - schéma

Obr. 1. Schéma zapojení analyzátoru klíčování.

Zapojení analyzátoru je velmi jednoduché, většina elektroniky je na desce Arduina. Proto nebyl vyvíjen ani plošný spoj, celý analyzátor je postaven na univerzální desce.

Arduino se vyskytuje pro napájení 3.3 V a 5 V, doporučena je 5 V verze. Arduino je napájeno z USB portu, prostřednictvím kterého také komunikuje s počítačem. Použita jsou pouze čtyři propojení: tečka, čárka, výstup klíče a zem.

Při testování vnitřního klíče transceiveru není přístupný klíčovací výstup, proto je použit monitor VF signálu.

Vstupní dělič R1/R2 upravuje úroveň signálu měřeného zařízení tak, aby výsledné napětí po usměrnění nepřesáhlo 5 V. S uvedenými hodnotami R1 a R2 vyhoví pro VF výkony 50 – 100 W. Dioda D1 by měla mít vyšší závěrné napětí a malou kapacitu, navržená BAV21 má V(BR) 250 V a CD 1,5 pF. V nouzi lze spojit do série více diod pro nižší napětí (např. 1N4148). Kondenzátor C1 (1n – 2n2) by měl být na vyšší napětí, nejméně 100 V. Tranzistor vyhoví jakýkoli NPN, např. 2N2222, 2N4401, 2N3904, apod. s h21E > 100. Další součástky jsou zcela nekritické, vyhoví rezistory 1/8 W a kondenzátor C2 (4n7 – 10n) na 50 V. Varianta VF detektoru, využívající odbočení signálu pomocí T-spojky je volena jen jako příklad, u většiny zařízení lze najít elegantnější řešení, např. odebrání vzorku VF signálu z reflektometru (wattmetru) apod. Vždy je však třeba použít signál, který napájí anténu!

Na místě SW1 je vhodné použít tlačítko s mikrospínačem bez aretace, které držíme stisknuté během startu, pokud chceme report v Morse. Nebude-li výstup v Morse použit, lze SW1 vynechat.

Měříme zpravidla na nižších pásmech, měřit však lze kdekoli, kde je zaručeno co nejlepší impedanční přizpůsobení mezi PA a umělou zátěží. Výhodnější bývá použití nižších hodnot kondenzátorů (C1 – 1n, C2 – 4n7) a měření na pásmech 30 nebo 20 m, přídavné časové konstanty jsou pak opravdu zanedbatelné. Měření probíhá poměrně rychle, je však nutné mít na paměti, že měřená sestava po jistou dobu vysílá bez zásahu operátora a jediné možné přerušení procedury je možné pomocí resetu Arduina.

Použití

Ve většině případů využíváme VF detektor výstupního signálu, protože jedině v tomto zapojení lze měřit vlastnosti celého signálového řetězce. Vstup analyzátoru, určený pro přímý výstup klíče bývá použit jen výjimečně (obr. 2), když potřebujeme měřit pouze vlastnosti klíče, např. pro srovnávací účely.

Obr. 2. Připojení analyzátoru pro měření samostatného klíče.

 

 

Obr. 3. Připojení analyzátoru pro měření transceiveru s vnitřním klíčem a PA.

 

 

Obr. 4. Připojení analyzátoru pro měření transceiveru s externím klíčem a PA.

 

Odkazy:

Program analyzátoru stáhněte zde.

[1] Nick Kennedy, WA5BDU: Arduino Keyer Analyzer
https://wa5bdu.blogspot.com/2019/07/arduino-keyer-analyzer.html

[2] Chuck Olson, WB9KZY: What’s all this iambic keyer mode A and B stuff, anyhow?
http://wb9kzy.com/modeab.pdf

[3] OK1RR – Morse: Co je rychle a co pomalu?
https://telegrafie.cz/index.php?a=o-morse/co-je-rychle-a-co-pomalu

[4] Rob Sherwood, Transceiver Performance -10 Years of Change
http://www.sherweng.com/ctu2012/NC0B-CU-2012-6a.pdf

[5] OK1RR – Morse: Klíčujeme jambicky
https://telegrafie.cz/index.php?a=vyuka/klicujeme-jambicky

[6] Garrett, James M., WB4VVF, The WB4VVF Accu-Keyer, QST Aug 1973 (str. 19) (zde)

print Formát pro tisk