Братцы, вы не поверите! Я решил изучить азбуку Морзе! Вот до чего довели меня пристрастия к эфиру...
Введение. Лирика для романтиков эфира (можно пропустить)
Значит, дело было так. После того как я собрал вседиапазонный панорамный SDR-приемник, значительно улучшивший качество моего приема любительских станций, я получил возможность гораздо подробнее изучить особенности эфира на коротких волнах. Теперь я лучше понимаю особенности прохождения волн на разных диапазонах, структуру помех и некоторые детали работы в эфире. В целом, у меня сложилось удручающее впечатление. Прежнего духа радиолюбительства в эфире я не нашел! Работают люди, в основном, на покупном оборудовании. Работают с какими-то дикими мощностями в киловатты! Я слышал человека, который хвалился, что у него мощность передатчика 3 киловатта! Может врал? Не знаю! В основном, слушая диалоги, я слышал цифры от 500 до 1500 Вт, хотя разрешенная мощность всего 200 Вт. Слышно их всех очень хорошо, но это уже и любительством не назовешь! Чуть ли не вещание. На уровне мегаваттных китайских трансляционных станций.
Общение. Я молчу про соревнования, когда люди должны установить как можно больше связей за какой-то промежуток времени. А вот при обычных сеансах это выглядит так: приветствую - пятерка-девятка - вопросов нет - здоровья - 73! Ну иногда про погоду. Еще бывает про оборудование разговор идет, но неинтересный, поскольку почти все покупное...
В общем, для себя я решил, что быстро сдуюсь от скуки при таком подходе, если конечно захочу приобщиться. Поэтому долгое время я просто наблюдательствовал, и планировал этим заниматься дальше. Интерес в том, чтобы найти тихую, дальнюю или маломощную станцию и в шумах разобрать ее QTH (местоположение), или хотя бы позывной. А может наткнуться на неформальный круглый стол или на общение старых добрых друзей... Вот это интересно! Или... Но, впрочем, речь не об этом.
Благодаря этому скромному каналу у меня появляется отличная возможность заводить знакомства с очень интересными людьми, которые оставляют комментарии или пишут на почту. В один из прекрасных зимних дней судьба свела меня с Владимиром из Крыма, который буквально открыл для меня неведомый мне мир маломощной телеграфии. Владимир, привет и спасибо! С тех пор я приобрел новое увлечение.
Оказывается есть группа увлеченных людей, которые устанавливают телеграфные связи на малых, сверхмалых, ультрамалых и наномалых мощностях! Телеграфные. То есть, азбукой Морзе. Это понятно, поскольку телеграфный сигнал остается хорошо различимым даже при высоком уровне шумов. Речь идет о мощностях передатчика в единицы Ватт и даже милливатт! У радиолюбителей издавна есть сокращение - QRP, обозначающее низкую мощность. Оказывается есть еще и QRPP (еще более низкую мощность) и QRPPP и даже QRPX. Последнее - это единицы милливатт! И вот тут-то мое сердце дрогнуло! Я понял, что хочу приобщиться к этому движению настоящих энтузиастов-романтиков! Но азбуку Морзе я не знаю...
Точнее, когда-то давно, в юношестве я занимался в лаборатории автоматики и телемеханики городской станции юных техников. Даже медаль ВДНХ получил! Спасибо за это моему наставнику Егину Николаю Леонидовичу. Светлая память! И вот, рядом с нашей лабораторией действовал кружок радиосвязи. Я как-то заинтересовался их работой и попросился на несколько занятий. Там я узнал основные принципы телеграфии, изучил десяток букв, познакомился с постановкой руки на ключе. Дальше дело не пошло - на все времени не хватало. Но, тем не менее, что-то в голове осталось: важность напевов, работа кистью, соотношения точек и тире... В общем, решил, что теперь морзянка вновь обретает для меня смысл! Буду изучать. Потом соберу QRP-трансивер своими руками! И попытаюсь влиться в QRP-сообщество. Нашел несколько программ на телефоне. Владимир подкинул еще парочку для компьютера. На настоящий момент принимаю на слух 16 букв со скоростью примерно 30 знаков в минуту. Пойдет для начала! Каждый день принимаю тесты на слух по 30...40 минут. Каждые 4 дня ввожу новые 4 буквы. Но, постепенно надо и на ключе учиться работать.
С ключами такая история - в основном все работают на электронных манипуляторах, причем двухрычажных или даже ямбических. Это резко снижает нагрузку на кисть, число ошибок и повышает скорость передачи. Такой ключ сам воспроизводит точки и тире с нужной длительностью. Но все же, особым профессионализмом считается работа на классическом вертикальном ключе. Здесь все зависит только от мастерства оператора. Я решил, что начну именно с классики. И вот тут-то все и завертелось...
Телеграфный ключ найти довольно легко, как на маркетах, так и на Авито. Стоят они, примерно от 1000 рублей. А есть и по 3...5 тысяч рублей. А есть и по 3...5 тысяч долларов! Ну, для начала пойдет и за тысячу, подумал я и собрался клацнуть по кнопке "Купить с доставкой"... Стоп! Я же своими руками собрался все делать. А не пора уже? Пора! С этого я и начну - с ключа для обучения телеграфной азбуке Морзе.
Поехали!
Телеграфный ключ-вертикал своими руками на 3D-принтере
Классический телеграфный ключ с вертикальным нажимом на жаргоне называют просто вертикалом или клоподавом. Реже - молотком. Его конструкция сохранилась с незапамятных времен, и, полагаю, знакома всем. Рычаг-коромысло на устойчивой подставке с возможностью регулировки хода и усилия, контакты... Вот, собственно и все. Подробнее об этом не буду. Тем не менее, у меня возник естественный вопрос - а можно ли придумать решение изящнее, современнее, технологичнее. Размышляя над этим, я разработал три варианта ключа, объединенные единой идеологией, но несколько отличающиеся способом регулировки усилия-расстояния. Я расскажу обо всех трех и, как обычно, выложу все материалы, необходимые для повторения, в открытый доступ.
Каждый ключ состоит из трех деталей, напечатанных на 3D-принтере: корпус, коромысло и ручка. Для соединений используется стандартный крепеж M3. В корпусе размещается несложный генератор для озвучивания нажатий.
Телеграфный ключ, конструкция 1: на кнопке
А что если вместо обычных контактов использовать стандартную кнопку? Эта мысль легла в основу первой конструкции. Ведь кнопки обычно обладают надежными контактами, рассчитанными на большое количество нажатий. Может быть и режим ключа выдержат? Правда обычная тактовая кнопка не подойдет. У нее очень короткий и практически нерегулируемый ход. Поэтому мне показалось хорошей идеей приспособить кнопку включения питания компьютера диаметром 12 мм, которые я обычно использую в своих компьютерных самоделках. Ход у них достаточно большой, неплохая упругость, а контакты защищены от внешних воздействий. Чем не вариант!
Саму конструкцию я решил сделать несколько компактнее, чем классические решения. Во-первых экономия места на столе, а во-вторых экономия пластика при печати! Вот так выгляди модель в Компасе-3D.
Диаметр корпуса - 50 мм. Общая высота тоже около 50 миллиметров. Как видно, коромысло, на котором размещается кнопка вместо прямого стало Г-образным. За счет этого удалось значительно сократить занимаемую ключом площадь. Корпус круглый. Прежде всего из-за эстетики и во вторую очередь для экономии пластика. В центральной части круглого корпуса сделано отверстие для кнопки. Все детали печатались из пластика ABS.
Корпус. Толщина стенок 2 мм. Для обычной конструкции хватило бы и полтора, но тут... Кто его знает каким нагрузкам он будет подвергаться.
В центре корпуса отверстие 12 мм для самой кнопки. Сзади есть два технологических гребня для крепления коромысла. По бокам корпуса сделаны два отверстия для крепления к поверхности, в качестве которой может выступать любое массивное основание. Например, кусок металла или толстого стеклотекстолита или просто доски. Основание может быть и тонким, а ключ может крепиться к столу струбциной - самый распространенный вариант. Главное точки крепления есть! Круглое отверстие в боковой стенке предназначено для установки стандартного 3,5-миллиметрового гнезда для подключения наушников или передающего устройства.
Внутри также предусмотрены выступы, в которых сделаны пазы. Предназначены они для крепления пружины, регулирующей усилие на ключе. Дальше покажу наглядно.
Перед установкой кнопки и разъема наушников к ним лучше сразу припаять провода с установленными монтажными гнездами.
Длина проводов - около 5 см. Можно и короче. Зависит от способа укладки.
О самом генераторе сигналов речь пойдет позже. Тем не менее, сразу покажу, как выглядит окончательный монтаж изнутри.
Можно и без разъемов обойтись! Просто припаять провода. Я люблю делать конструкции ремонтопригодными с возможностью доработки, поэтому везде ставлю разъемы.
Рычаг (коромысло) и ручка печатаются отдельно и склеиваются между собой. Я использовал ацетон с растворенными кусочками ABS-пластика (так называемый ABS-сок). Рычаг тоже выполнен из желтого пластика, а вот ручку я решил сделать черной. Так, на мой взгляд изящнее, да и грязь от пальцев будет менее заметна.
В середине рычага установлен регулировочный винт. Для его перемещения с противоположной стороны установлена гайка M3. Сам винт подпружинен шайбой Гровера (пружинной шайбой). Винт M3x10. Упираясь в корпус, винт позволяет регулировать ход рычага. Отверстие в рычаге предназначено для установки рычага на ось. В нижней части рычага предусмотрен выступ для установки натяжной пружины. Под ручкой предусмотрен выступ толкателя кнопки.
Рычаг-коромысло крепится к корпусу при помощи винта M3x20мм.
С обеих сторон винта установлены шайбы. Для предотвращения раскручивания использована гайка с нейлоновым фиксатором. Туго затягивать не стоит. Нужно чтобы рычаг свободно ходил в пазах корпуса, но без больших люфтов. При необходимости можно проложить между рычагом и выступами тонкие шайбы.
В моем случае усилие нажатия кнопки было достаточны для тренировки начинающего телеграфиста. По рекомендациям в начале тренировок ход должен составлять около 2 мм и быть достаточно тугим, чтобы исключать дребезг контактов из-за неотработанной техники. Но очень туго тоже делать не стоит, иначе рука будет быстро уставать. Насколько я понимаю, здесь вопрос индивидуальных настроек.
У моей кнопки и усилие и ход был подходящим. Достаточно было отрегулировать рычаг так, чтобы в отжатом состоянии он плотно прилегал к кнопке. Пружину ставить не пришлось совсем.
На этом конструкция завершена. Но, к сожалению, в эксплуатации она меня разочаровала. Точнее, разочаровала кнопка. А еще точнее, дребезг контактов, от которого я никак не смог избавится, как не изменял силу и скорость нажатия. Сигнал получался "грязным". Других подобных кнопок у меня под рукой не оказалось, а доработать эту не представляется возможным в силу ее неразборности. Поэтому решил вернуться к классике. Сделать ключ с обычными контактами.
Телеграфный ключ, конструкция 2: на пружине
Убираем кнопку и заменяем ее на обычные контакты. В качестве которых попробуем использовать обычные винты M3. Для этого, правда, придется переделать все 3D-модели нашего ключа.
Как видно, центральное отверстие стало меньше - под винт M3. Кроме того, добавилось второе отверстие. Оно предназначено для прокладки провода от подвижного контакта, который будет размещен на коромысле.
Изнутри ничего не поменялось. А вот конструкция коромысла претерпела изменения более существенные.
Теперь ручка будет крепиться не на клеевом, а на резьбовом соединении, для которого предусмотрено расширение. Если приглядеться, то можно заметить узкий паз, предназначенный для укладки провода от подвижного контакта ключа, который устанавливается под ручкой. В остальном конструкция осталась такой же.
Конструкцией ручки предусмотрена возможность установки резьбовой латунной вставки под винт M3.
Длина вставки - до 10 мм. Вставка устанавливается паяльником. Можно попробовать вплавить гайку, а можно отверстие в ручке тоньше и использовать для крепления саморез. Лучше с круглой головкой.
Для сборки верхнего контакта с ручкой используется винт M3x12...M3x20.
Подойдет любой провод. Я использовал латунный, диаметром 0,8 мм. Можно использовать и монтажный, в изоляции, с внешней толщиной не более 1,8 мм. Провод укладывается в паз и изгибается в конце. Провод не обязательно должен быть жестким. Я использовал жесткий, чтобы он не вываливался из паза. Если будет использован мягкий и он будет вываливаться и мешать, его можно залить термоклеем.
С другой стороны винт затягивается при помощи самой рукоятки с резьбовой вставкой.
В корпус, по центру также вставляется винт. Это второй контакт ключа - неподвижный.
С другой стороны на винт надевается между шайбами сформированный из того же провода контакт.
Во избежание откручивания используем гайку с нейлоновым стопором.
Затем устанавливаем коромысло, предварительно продев провод сквозь отверстие в корпусе. Внутри провод формируется подходящим способом. Например, так.
К контактам можно припаять провода с разъемом, как и в прошлой конструкции.
Однако, в этот раз у нас нет кнопки, которая создает возвращающее усилие. Придется установить пружину, возвращающую рычаг ключа.
Пружина нужна достаточно тугая, чтобы создать необходимое усилие. При установке пришлось повозиться, что, кстати, натолкнуло на мысли о дальнейшем совершенствовании конструкции. Винт, на котором сидит пружина в других креплениях не нуждается.
Вид изнутри законченной конструкции.
А вот так второй вариант ключа выглядит снаружи.
Именно с этим ключом я начал тренировки. Звук чистый. При необходимости нужно положить мелкую шкурку между контактами, зажать их и несколько раз вытащить. Таким образом можно убрать заусенцы, если такие есть и увеличить пятно контакта.
На этом ключе я начал свои тренировки. Вот первый результат.
Пока так себе... А инженерная мысль продолжала бурлить. Мне не нравилась пружина. Как-то нетехнологично получилось. Что если попробовать заменить ее на пару неодимовых магнитов?
Телеграфный ключ, конструкция 3: на магнитах
Третья конструкция, которую я представляю на суд строгих критиков, лишена пружины. Ее роль выполняют два неодимовых магнита цилиндрической формы. Диаметр цилиндра составляет 6 мм, высота - 4 мм. Соответствующие изменения претерпели и детали конструкции. Начнем с корпуса.
Сверху видно, что в корпусе появилось установочное отверстие для магнита. Высота магнита может регулироваться от выступа на 1 мм до заглубления на 2 мм. Для этого с обратной стороны предусмотрен регулировочный винт.
Тут я поторопился и забыл сделать промежуточное фото, но думаю понятно и так. В пластик вплавлена резьбовая вставка высотой 3 мм, которая служит опорой для винта. Винт упирается в магнит и выталкивает его на нужную высоту. Обратно магнит убирается пальцем. Магнит не вывалится, поскольку сверху его будет отталкивать второй. Между головкой винта M3x10 установлена пружинная шайба для фиксации положения.
Конструкция рычага также претерпела изменения.
Поскольку снизу теперь магнит, провод уложен сверху. Последовательность такая. Вначале вставляется винт M3x18..20. С другой стороны на него надевается шайба, затем провод, затем еще шайба. И весь этот бутерброд фиксируется гайкой. Магнит выступает на 1 мм. Это нормально. Выступа для крепления пружины на рычаге нет.
Внутри контакты также размещены рядом. Кстати, обратите внимание, что разъем наушников другой. Да, подойдет и такой. Единственное, его трудно прихватить гайкой. Толщина пластика 2 мм для него велика. Но я просто туго вставил его в отверстие и слегка нагрел паяльником металлическую втулку с резьбой. Вплавился хорошо. Только не перегрейте, чтобы не расплавился корпус. Температуру паяльника достаточно сделать 200 градусов.
Регулируя высоту нижнего магнита можно добиться необходимого усилия. В моем случае я сделал практически минимальное расстояние между магнитами при замкнутых контактах. Для профессионала это будет слишком туго.
Конструкция ручки аналогична предыдущему варианту. Отдельно ее рассматривать не буду. Внутреннее устройство с установленной электроникой.
А так ключ выглядит снаружи.
Теперь это мой основной ключ! Выбор сделан. Получился чуть туже ключа с пружиной. Но для начала пойдет, а потом отрегулирую.
Электронная начинка телеграфного ключа
Первое время тренироваться придется автономно, выдерживая ритм по метроному и пытаясь настроится на правильную длительность точек, тире и пауз. Для этого потребуется простая пищалка, которую можно нагрузить наушниками или внешним выходом на компьютер. Желательно, чтобы пищалка не требовала внешнего питания и была достаточно компактной для того, чтобы разместится внутри нашего корпуса. Громкого звука я решил не делать. Не поймут этого мои домашние, хотя они тоже начали в морзянку втягиваться! А в крайнем случае можно через компьютер или активные колонки попиликать.
Перебрав какое-то количество генераторов я остановился на простом варианте на основе логических элементов. Тем более, что у меня завалялось несколько штук 74HC00 в DIP-овских корпусах. Ну когда еще представится возможность их использовать.
Микросхему 74HC00 можно заменить отечественным аналогом - К1564ЛА3, илии использовать КМОП-вариант исполнения: К561ЛА3. Да и еще наверняка аналоги есть, которые питаются от 3 Вольт. Микросхема содержит 4 логических элемента, 3 из которых использованы в генераторе.
Резистор R1 и конденсатор C1 образуют частотозадающую цепь. Их номиналы подобраны так, чтобы генератор выдавал частоту около 700 Гц. При желании можно установить любую частоту, благоприятную для слуха. Резистор R2 предназначен для снижения уровня сигнала, поступающего на наушники. Его можно уменьшить, но ставить менее 500 Ом не стоит. Нагрузочная способность логических элементов TTL 74-й серии не высока (около 5 ма). Конденсатор C3 - разделительный, на случай подключения генератора к микрофонным входам с фантомным питанием. Резистор R3 установлен для устранения остаточных переходных процессов (послезвучия) в выходных цепях при размыкании ключа.
Печатная плата размером 42 на 20 миллиметров разработана полностью в программе SprintLayout. Микросхема 74HC00 в DIP-корпусе, резисторы, конденсаторы - SMD 0805.
Вместо микросхемы в DIP-корпусе можно использовать такую же в SMD, скорректировав плату. Повторюсь - использовал DIP потому что были! Файл с печатной платой будет приложен к архиву в конце статьи. Там же будут все модели. Элемент питания типа 2032, напряжением 3 Вольта. Думаю, надолго хватит.
Печатная плата выполнена из двухстороннего стекотекстолита только потому, что он уже был заправлен в рабочий стол моего фрезерного станочка. Конечно же подойдет и односторонний.
С другой стороны пришлось раззенковать во избежание ненужного контакта с выводами.
При компоновке я немного ошибся и разместил микросхему слишком близко к краю. При монтаже пришлось ее чуть скосить в сторону от края. Иначе не вставала в корпус. Потом я компоновку доработал. В архиве будет исправленный вариант.
Покрывать плату сплавом Розе, как обычно делаю, не стал. Просто облудил дорожки припоем.
Больше половины платы занимает место под батарейку. Для ее крепления я использовал стандартный разъем, запаивающийся прямо на поверхность платы. В него можно установить не только батарейки 2032, но и 2025 и даже 2016. Общий вид монтажа, который у меня получился:
Разъем для батарейки можно заменить обычной проволокой подходящей жесткости. Если бы у меня этих разъемов не было, то использовал бы ту же латунную проволоку диаметром 0,8 мм. Вместо резистора R3 на плате можно углядеть конденсатор. Это потому, что я в начале проводил эксперименты с фильтрацией высоких частот для более приятного звучания, но потом отказался от этой идеи - различные сопротивления нагрузки очень сильно влияли на характеристики фильтра. Теперь установлен резистор на 470 Ом, как и на схеме.
С обратной стороны выведены контакты кнопки и разъема наушников. Здесь медь я не облуживал.
Смонтированная плата удерживается в корпусе естественным способом, если точно выдержать ее размеры (42x20 мм). Если будет выпадать, то можно прижать ее кусочком поролона. Для упрощения конструкции специальные крепления я не предусматривал. Не тот случай.
Буду очень признателен всем, кто оставит свои отзывы! Особенно после повторения конструкции. А я сегодня изучаю очередные 4 буквы. Это,как ни странно: Й, К, У, Х. Вот и думайте, что хотите... Кстати, глядя на свою конструкцию я новый жаргон для ключа придумал - штампушка! А чего? Штампушка Террабайт! Штамп-пушка! Звучит!
Архив с необходимыми чертежами и моделями можно скачать здесь:
Перед печатью не забудьте повернуть модели для оптимизации поддержек.
Спасибо, что читаете-смотрите Terrabyte! Подписывайтесь, если вам интересна радиолюбительская тематика, микроконтроллеры, мини-ПК, необычные компьютерные решения и инновационные разработки! Спасибо всем, кто поддерживает меня своими комментариями и лайками!
Группа ВК: https://vk.com/terrabyte
Канал на VK-Video: https://vk.com/video/@terrabyte/all
Интересные самоделки: