Klíč na míru?

Když jsem nedávno utíral prach ze svého Winkeyeru USB, uvědomil jsem si, že se ho vlastně nedotknu, jak je rok dlouhý, dokonce i potenciometr na nastavování rychlosti má zaprášený knoflík. Přitom pracuji pouze CW a klíč je tak pro mě jednou ze zásadních součástí vybavení. Jenže není důvod se ho dotýkat, veškeré jeho funkce totiž ovládám z klávesnice počítače. Navíc, ono toho moc k ovládání není, v podstatě jen rychlost, všechny zbylé parametry jsou nastavené jednou provždy a pokud všechno funguje, jak má, není důvod je měnit.

Když se podíváte na svůj klíč a na jeho schéma, zjistíte, že je na něm spousta zbytečností, které jste si sice zaplatili, ale nevyužijete je. Je logické, že pokud se rozhodnete postavit si svůj klíč, omezíte se jen na to, co skutečně využijete. Stačí jen si uvědomit své provozní zvyklosti a podmínky, za jakých klíč používáte a máte jasno. Přitom platí pravidlo, že klíč musí být přizpůsoben vám a nikoli, že si pořídíte klíč, učíte se ho ovládat a fakticky se podřizujete vy jemu. Taková součást zařízení je jen pro zlost, možná máte dost už toho, že se musíte učit ovládat svůj transceiver, poznávat, co která položka v menu znamená a co to dělá, takže ještě totéž dělat s klíčem? Asi ani náhodou, že... Ale takový klíč nakonec může mít menu složitější, než celý transceiver a aby také neměl, když stál tolik peněz...

Opravdu dobrý klíč však může být velmi levný a přitom značně propracovaný - mám teď na mysli klíč, postavený na mikrokontrolérové bázi Arduino. Co ušetříte na klíči, o to víc vám zbude na dobrou pastičku, postavit si klíč je tedy jednoznačným krokem vpřed. Jenže co by takový klíč měl umět? Nechcete se přeci předem připravit o některou vychytávku, kterou možná v začátcích nepotřebujete, ale později se vám bude velmi hodit. Asi tedy nebude od věci si předem zmapovat funkce a konstrukční zásady, které obvykle najdete u klíčů a to nejen koupených hotových nebo jako stavebnice, ale i u publikovaných konstrukcí. Než se do toho pustíme, bude nutné si připomenout, jestli a jak využíváte počítač při svém vysílání.

Jsem přesvědčen, že dnes nemá smysl vést papírový deník, papírové přehledy udělaných zemí a zón pode pásem, papírové seznamy stanic, které platí pro diplom, o který usilujete. Dnes není problém získat počítač buď úplně zadarmo nebo jen za symbolickou cenu. Operační systém i programy budou opět zadarmo (a lepší, než za jaké jsou ti hloupější zvyklí platit) a když si spočítáte čas, který byste jinak strávili papírovou administrativou (a který může třeba student věnovat brigádě, kde si vydělá třeba na starší FT-897 a i ten počítač), je volba jasná. Přitom si uvědomíte, že všechno, co jste si v minulosti napsali do papírového deníku, budete jen velmi těžko zpětně hledat a někdy, když je toho opravdu hodně, to prostě nenajdete. Když budete třeba potřebovat vědět, kolik zemí máte na 40m CW, kolik SSB a co z toho máte potvrzené, padne na to víkend a stejně to nebude přesné, o něco se připravíte nebo (Bože nedopusť!) si započítáte něco, co ve skutečnosti nemáte a vznikne ostuda, diskvalifikace a dlouhodobý problém. Ona vás nakonec ta "papírová klasika" může přivést až k naprostému zoufalství, když třeba jedete závod, všechno nádherně odsejpá a po delší době zjistíte, že jste zapomněli do papírového deníku vyznačit změnu pásma. To pak i zarytý staromilec a odpůrce počítačů začne uvažovat o tom, že papír půjde do šuplíku a bude se to dělat jinak.

Je tedy nutné zmapovat svoje provozní návyky a udělat si klíč na míru. To si můžete dovolit, když jste schopní buď vyvinout vlastní zapojení klíče nebo použijete-li konstrukci tak flexibilní, že bude velmi jednoduché ji adaptovat podle svých potřeb. Vyvíjet vše určitě nemá smysl, navíc by výsledek pravděpodobně byl takovým pokusným zapojením na věčné časy, něčím, co nikdy nebude hotové. Zvolíme tedy druhou cestu a je velmi snadné přitom využít hardwarové jednoduchosti klíče a případné změny dělat programově.

Už slyším námitky - k čemu vůbec dělat klíč, když máme počítač? Odpověď je ukrytá ve vlastnostech (zejména časování) moderních multitaskingových operačních systémů. U nich si nemůžete nastavovat libovolný časový interval, systém vám totiž nabídne pouze výběr z diskrétních hodnot, odvozených od kmitočtu vzorkování (přepínání mezi jednotlivými paralelně běžícími procesy). Existuji sice programovací postupy, umožňující proces klíče vyjmout z multitaskování a nechat ho běžet trvale. Takový proces je však zdrojem neustálých problémů, zpravidla nemáte k dispozici pastičku (výjimky se však najdou) a jen těžko od vysílaných impulsů odvodíte signál PTT se všemi potřebnými kompenzacemi a přesahy, což potřebujete, pokud nemáte zařízení s perfektním QSK, které do klíčování a přepínání RX/TX nezanáší nežádoucí prodlevy. A to ještě nebyla řeč o možnosti nastavit weighting, mezislovní mezery proměnlivé délky (při závodech nutnost), poměry tečka/čárka/mezera (univerzální hodnoty 1:3:1 nejsou vždy ideální), Farnsworthovu rychlost (od určité rychlosti výš se "natáhnou" mezery mezi elementy) apod. Pokud tedy program umí sám klíčovat, nabízí toho většinou velmi málo a klíčování může (samozřejmě ale nemusí) být méně kvalitní, což se nutně projeví např. na výsledcích v závodech nebo na tom, jak snadno se dovoláváte na DX. Je tedy mnohem pohodlnější použít samostatný externí klíč, propojený s počítačem zpravidla přes USB port, který z deníku dostává de facto pouze ASCII znaky, které si sám zpracovává, ať jsou to příkazy nebo samotný vysílaný text. Proto má většina moderních závodních programů a staničních deníků zabudovanou podporu externího klíče. Určitým standardem se stal Winkeyer USB, který používá dobře zdokumentovaný protokol. Ostatní klíče jsou pak konstruovány (programovány) tak, aby byly s tímto klíčem kompatibilní.

Připustíme-li, že v dnešní době je počítač nedílnou součástí ham shacku, pak je paměťový klíč s tlačítky jen historickou připomínkou "zlatých osmdesátých", kdy byly paměti v klíči opravdu přínosem. Trochu nepraktické bylo jen cvičení rukou při obsluze tlačítek a ještě o něco horší bylo mít rozměrný klíč s vestavěnou pastičkou někde na stole. Někdy v roce 1978 jsem doplnil svůj Accu Keyer podle WB4VVF pamětí (stála peněz jak za kozu) a tuhle variantu jsem si vyzkoušel sám na sobě. Něco méně pohodlného si jen stěží umím představit.

CW Sendin' Machine.
Tlačítka, spínače, přepínače, knoflíky - k čemu?

I to je však zbytečné - máme-li počítač, k čemu jsou tlačítka? Proč pracně nahrávat makra do klíče, proč v něm mít rutinu, obstarávající přidávání zvyšujícího se čísla spojení u závodů, kde je "serial" součástí soutěžního kódu? Všechno přeci můžeme pohodlně editovat z klávesnice a závodní programy a staniční deníky s tím počítají. Z toho všeho vychází, že první zbytečností moderního klíče jsou tlačítka pamětí, paměti samotné a veškeré rutiny na ně navázané. Jenže prakticky každý klíč tato tlačítka má...

Částečným řešením je panel s tlačítky přímo na pastičce,
která je s klíčem propojená mnohažilovým kabelem.

Určitě bychom se obešli i bez prvku k nastavení rychlosti. Některé klíče ho rafinovaně obcházejí tak, že se klíč jediným tlačítkem uvede do příkazového módu, v něm zahrajeme příkaz (určité písmeno a rychlost pak plynule měníme pastičkou - jedna strana zvyšuje rychlost, druhá snižuje). Samozřejmě zatočit knoflíkem je mnohem pohodlnější a proto prvek k nastavení rychlosti zbytečný není, pokud nechceme ve standalone režimu (tj. bez počítače) absolvovat výše zmíněnou klopotnou proceduru. Určitou výhradu bych měl k použití potenciometru pro nastavení rychlosti. Otáčet jím můžeme pouze v rozsahu 270^o, proto bývá nutné rozsah rychlostí omezit např. na 10 - 40 wpm. Většině operátorů to nevadí, ale pokud potřebujeme pracovat pomaleji nebo rychleji, máme smůlu. Všechno vyřeší použití rotačního enkodéru místo potenciometru. Enkodér se točí dokola, není problém mít k dispozici velmi široký rozsah rychlostí (v nově připravovaném klíči to je 1 - 99 wpm) a navíc je menší, spolehlivější a většinou i levnější, než potenciometr.

Řada klíčů umožňuje přímé připojení počítačové klávesnice, ať AT, PS2 tak i USB. Opět další zbytečnost - budete si připojovat klávesnici a psát deník na papír? Staniční deník i závodní program vám umožňuje dávat přímo z klávesnice a tutéž klávesnici používáte k vedení deníku a ovládání dalších funkcí. Zde je nutné znovu připomenout fakt, že v případě remote zařízení je leccos jinak. Pokud je k dispozici místo, porty a kapacita paměti, není od věci mít např. konektor PS2 (Mini DIN) na zadní straně klíče. V lokálně ovládaném ham shacku ho však stěží využijete.

Begali CW Machine má dokonce joystick.

Některé klíče umožňují různé kuriozity, např. použít myš místo pastičky nebo pastičku nahradit herním joystickem či kapacitními senzory. Podobné možnosti jsou však spíš z kategorie ptákovin a někdy můžou způsobovat závažné problémy - např. pokud budeme chtít použít místo pastičky kapacitní senzory, nelze do vstupu pastičky zapojit blokovací kondenzátory. To může způsobit, že nám do klíče "poleze" vf a klíč se začne chovat naprosto nepředvídatelně. Tohle samozřejmě není jen doména QRO, tyhle problémy jsou časté i s QRP výkony, pokud používáte anténu LW, Windom, Fuchs apod. Samozřejmě tím neodsuzuji bezkontaktní pastičky, ty ale musí být konstruovány jako samostatné, "vf těsné" jednotky, které mají na výstupu např. logické úrovně. Klíč je vždy nutné konstruovat jako "vf těsný", s pečlivě zablokovanými a "zatlumivkovanými" vstupy a výstupy.

Další zbytečností jsou výstupy, oddělené pomocí optočlenů. Všechna dnešní moderní zařízení jsou klíčována spínáním kladného napětí (velmi často 5 V) proti zemi. Sepnutým klíčovacím obvodem protéká velmi malý proud, většinou méně, než 1 mA. Přitom bývá důležité, aby sepnutý výstup skutečně představoval "zkrat", což neplatí pro spínací obvod s bipolárním tranzistorem, na kterém zůstává 0,5 - 0,7 V. Transceiver tedy není dokonale zaklíčován, případně není možné takovým výstupem zaklíčovat transceiver vůbec. Z praxe je známo, že jsou na to citlivé některé transceivery ICOM. Totéž platí pro výstup běžného optočlenu, který představuje v podstatě tranzistorový výstup. Proto bývá např. u Winkeyeru USB optočlen Toshiba TLP627 nahrazován tzv. Solid State Relay NAIS AQW210EH, čímž ze standardní verze klíče vznikne tzv. verze HV. Zpravidla však nejde o vyšší klíčované napětí, ale o fakt, že Solid State Relay (díky menšímu odporu sepnutého výstupu resp. menšímu zbytkovému napětí na zaklíčovaném výstupu) uklíčuje to, co běžný optočlen nezvládne. Mnohem lepším řešením je prostý spínací obvod s tranzistorem FET. Takový BS170 má Rds(ON) typicky kolem 1,2Ω. 2N7002 v provedení SMD má Rds(ON) kolem 3Ω a oba maximálně 5Ω, uklíčují tedy opravdu všechno. Země není nutné oddělovat - když si uvědomíte, jak máte prodrátovaný hamshack, máte téměř jistotu, že zem klíče je spojená se zemí transceiveru. A představa, že optočlen oddělí klíč od vf je naprosto iluzorní. Vždycky, když máte problém s "cestující" vf nebo rozdíly potenciálů, se nakonec budete muset zabývat zeměmi, smyčkami a potenciály - a nejen kvůli klíči. Představa, že na tom něco změní klíčovací výstupy, oddělené optočleny, je přinejmenším velice naivní.

 Nanokeyer DJ0MY se svými "psychedelickými" LED.

Jednou z věcí, která mi velmi vadí, jsou různé LED na čelním panelu. Po nějakých 30 hodinách závodu vám "psychedelické" blikání LEDky začne vadit tak, že ji raději přelepíte lepicí páskou. Přitom např. Nanokeyer DJ0MY (prezentovaný sloganem "professional contest keying for anyone") se svými 3 LED na čelním panelu (jedna indikuje zapnutí, druhá bliká v rytmu klíčování a třetí bliká v rytmu spínání PTT a to i tehdy, když tento výstup není využit) přitom ani nemá LED, indikující, že je tenhle zázrak přepnut do příkazového režimu! Plyne z toho jediný závěr - konstrukce je dělaná spíš na efekt, než pro praktické použití. Díky, tohle nechci, mě opravdu stačí jediná LED, indikující, že je klíč přepnut do příkazového režimu - tohle totiž opravdu nemám možnost zjistit nějak jinak a když zapomenu opustit příkazový mód, mohu si přepsat pracně vyladěné nastavení.

Zbytečné jsou také dva (nebo více) přepínatelné klíčovací výstupy, resp. dvě klíčovací linky, obsahující klíčovací výstup a PTT. Je sice hezké, že to konstruktér vymyslel údajně pro SO2R, ale stejně potřebujeme kromě klíčovacího výstupu přepínat i sluchátka, takže jakýsi (byť minimalistický) SO2R box budeme potřebovat tak jako tak. Navíc nelze počítat s tím, že příslušný závodní program dokáže synchronně vložit do výstupu z počítače do klíče (zpravidla USB) příkaz k přepnutí výstupu a zároveň se někde objeví napětí, které půjde využít k přepnutí nf cesty. Vždy to dopadne tak, že počítač nakonec ovládá SO2R interface, které přepíná všechno, včetně klíčovacího výstupu.

TinyKeyer - tady si milovníci tlačítek a knoflíků na své nepřijdou.

Pokusil jsem se tedy tyto poznatky uplatnit v praxi a výsledkem byl TinyKeyer, pokus o nejmenší, plně vybavený klíč na světě. Samozřejmě za tím byl tak trochu hec a i fakt, že jsem na eBay objevil miniaturní krabičku, která se přímo nabízela. Fór je samozřejmě v optimálně vyladěném kódu, který musí zaručovat plnou kompatibilitu s většinou deníků a contestových programů a musí být jednoduchý.

Co klíč umi?

• Nastavitelná rychlost CW 1 až 999 WPM (5 - 4995 zn./min)
• Připojení k počítači a programování pomocí USB portu
• Nastavení rychlosti pomocí rotačního enkodéru
• Příkazový režim pro nastavení provozních parametrů pomocí pastičky
• Kompatibilní s většinou deníků a contestových programů pomocí protokolu K1EL Winkey 1.0 and 2.0
• PTT výstup s nastavitelnými časy náběhu, držení a doběhu
• Jambické režimy Curtis A a B
• Možnost časování jako CMOS Super Keyer (v jambickém režimu B)
• Režim Ultimatic
• Režim Bug
• Režim ručního klíče
• Obrácení pastičky
• Farnsworthovo časování
• Nastavitelná frekvence příposlechu
• Kompenzace klíčování (prodlevy kvůli relé v PA nebo v LNA na stožáru apod.)
• Nastavitelný poměr tečka/čárka
• Nastavitelný weighting (poměr tečka/mezera)
• Hlídání spícího operátora (po 100 tečkách se vypne)
• Vypínatelná automatická mezera
• Nastavitelná mezera mezi slovy
• Uložení nastavených parametrů v non-volatile paměti
• Režim spánku
• Režim QLF (spíš z recese)

Knoflík na čelním panelu má dvojí funkci - otáčením se nastavuje rychlost a stisknutím lze přejít do příkazového režimu (rozsvítí se LED na panelu). Použití rotačního enkodéru má dvě výhody - nejsou zde žádné dorazy jako u potenciometru, není tedy nutné omezovat rozsah rychlostí od-do. Výchozí rychlost klíče je nastavena na 27 WPM, enkodér má tzv. "rádlo", tj. otáčí se v krocích, mezi kterými je cítit jemné cvaknutí. Jeden krok znamená změnu rychlosti o 2 WPM. Druhou výhodou je vestavěný spínač, stlačením knoflíku lze přejít do příkazového režimu.

Klíč má opravdu jednoduché menu:

Pozn.:

* levá páka sníží hodnotu, pravá ji zvýší, stisknutí obou ukončí nabídku

** status je odvysílán v Morse, údaje jsou v tomto pořadí:
1. rychlost (WPM)
2. režim klíče (A = Curtis A, B = Curtis B, G = Bug, S = jednopáková pastička, U = Ultimatic)
3. weighting (výchozí hodnota 50)
4. poměr čárka/tečka (výchozí hodnota 3)

*** funguje pouze v Ultimatic mode, hlásí se jako ON či OFF (výchozí hodnota je OFF).
Pokud zapnete, jste v novém režimu „Ultimatic B“. V ostatních režimech se hlásí ERR.

Pro úplnost ještě schéma:

A na závěr snad jen příslib: vše bude zveřejněno v časopise PE-AR (12/2016) a také zde, na tomto webu (samozřejmě něco jiného než v časopise, mnohem podrobnější popis atd.). Bude tu nejen detailní popis konstrukce a stavby, ale i fotogalerie, kód ke stažení, Gerber data plošných spojů (nelze vyrobit doma) a rada, kde koupit věci, které běžně nejsou v maloobchodní síti. V případě zájmu budou k dispozici desky plošných spojů, případně i celé stavebnice.