Клавиатурный датчик кода морзе
Генератор предназначен для автоматического формирования сигналов телеграфных знаков в коде Морзе и может быть использован на служебных и любительских радиостанциях, а также при обучении и тренировке радистов. Формирование сигнала знака начинается сразу после нажатия на одну из клавиш клавиатуры. Скорость формирования знака можно регулировать в широких пределах. Сигнал контролируют на слух, для чего в приборе предусмотрен телефонный капсюль. Регулятором, ручка которого выведена “под шлиц”, можно подобрать желаемый тон звучания.
От описанных ранее генератор отличается тем, что его постоянное запоминающее устройство, хранящее коды телеграфных знаков, выполнено в виде периодически опрашиваемой матрицы проводников, в узлах которой включены контакты клавиатуры. Это позволило сократить число элементов прибора и упростить его схему. Всего в генераторе использовано четырнадцать микросхем низкой н средней степени интеграции. Он питается от отдельного стабилизированного сетевого блока и потребляет ток 150 мА при напряжении 5 В. Клавиатура генератора самодельная.
Структурная схема генератора показана на 3 с. обложки (рис. 1). При нажатии на какую-либо клавишу клавиатуры кодирующий блок формирует сигнал в двоичном коде, соответствующий поступившей команде, и переписывает его в сдвиговый регистр. Логический блок анализирует записанную в сдвиговом регистре информацию и выдает команды на электронный ключ и кодирующий блок. Электронный ключ манипулирует передатчик и вырабатывает тональный сигнал в соответствии с кодом, записанным в сдвиговом регистре, а также тактирует сдвиговый регистр и формирует следующую за знаком паузу.
В кодирующий блок (см. электрическую схему на рис. 1 в тексте) входят генератор на логических элементах D1.I--D1.3, семиразрядный двоичный счетчик D2, D3, мультиплексор D4 и дешифратор D14. Импульсы генератора кодирующего блока поступают на двоичный счетчик. Сигналы трех младших разрядов счетчика управляют работой мультиплексора, а четырех старших — дешифратора. Это приводит к тому, что на шестнадцати выходах дешифратора D14 поочередно формируется сигнал логического 0, а восемь входов (DO—D7) мультиплексора D4 готовы последовательно принять этот сигнал. Но этого не произойдет до тих пор, пока не будет замкнута какая-либо одна пара контактов на контактном поле, или, иными словами, пока не будет нажата одна из клавиш. Каждое пересечение на контактном поле горизонтальных линий с вертикальными обозначает пару контактов, которой на клавиатуре может быть присвоен тот или иной символ.
Нажатие на какую-либо клавишу приведет к соединению одного из выходов дешифратора с одним из входов мультиплексора. Через промежуток времени, не превышающий 2 мс (время “поиска”), на выходе мультиплексора возникнет сигнал логической 1, который через инвертор D1.4 поступит на входы С2 семиразрядного сдвигового регистра D5, D6 и перепишет содержимое двоичного счетчика D2, 03 в сдвиговый регистр. Записанная в регистр информация и будет кодом телеграфного знака. Конденсатор С4 устраняет короткие импульсы помех, возникающие из-за запаздывания переключения мультиплексора относительно дешифратора.
Формирователь телеграфных посылок содержит тактовый генератор на элементах D10.1 — DI0.3, формирователь сигналов тире и точки на микросхеме DII и элементе D10.4, устройство совпадения на элементе D9.I, тональный генератор на элементах D12.1—D12.4, усилители мощности на элементах 013.1, DI3.2 и манипуляциониое реле К1. Работа формирователя телеграфных посылок разрешается сигналом логической 1 на входе R триггера DI1.1. Вид посылки — тире или точка — определяется уровнем напряжения на входе R триггера D11.2.
Для слухового контроля передаваемого сообщения служит встроенный в прибор телефонный капсюль В1. Контроль можно вести и на головные телефоны, включенные в линию. Генератор позволяет подключать 20—25 пар высокоомных телефонов. Резистор R6 предотвращает выход из строя элемента D13.I при случайном коротком замыкании в линии.
Логический блок, собранный на микросхемах D7, D8 и элементах D9.3, D9.4, координирует работу кодирующего устройства, сдвигового регистра и формирователя телеграфных посылок. Записанный в сдвиговый регистр код телеграфного знака обязательно содержит хотя бы один логический 0, что приводит к возникновению сигнала с уровнем логического 0 на выходе элемента D9.4. Поступая на входы V2 регистра D5, D6, этот сигнал запрещает повторное вписывание информации в сдвиговый регистр и разрешает ее сдвиг.
Одновременно на. выходе элемента D7.4 логического блока возникает сигнал логической 1. который разрешает работу формирователя телеграфных посылок (высокий уровень на входе R триггера D11.1). Формирователь начинает передавать первый элемент телеграфного знака, определяемый уровнем напряжения на выходе старшего разряда сдвигового регистра (вывод 10 микросхемы 06). Если это напряжение соответствует логическому 0, то на входе R триггера D11.2 после трехкратного инвертирования элементами D7.1— D7.3 возникнет сигнал логической I и будет передана точка, в противном случае -- тире.
После окончания первого элемента телеграфного знака на выходе элемента D10.4 появится сигнал логического 0. Отрицательный перепад напряжения поступит на входы CI сдвигового регистра D5, D6 и вызовет сдвиг записанного в нем кода на один шаг в сторону старшего разряда. На освободившееся место в младшем разряде запишется логическая 1. После паузы длительностью в одну точку начнется формирование второго элемента телеграфного знака, также определяемого уровнем напряжения на выходе старшего разряда сдвигового регистра.
Так будет продолжаться до тех пор, пока логический блок не обнаружит в сдвиговом регистре комбинацию 0111111. Тогда формирователь телеграфных посылок выработает сигнал точки (на выводе 6 элемента D7.3 возникнет сигнал 0), но на выход прибора сигнал не пройдет, так как устройство совпадения D9.I будет закрыто уровнем 0 с вывода 8 элемента D8. В результате будет сформирована пауза длительностью в две точки, а сдвиговый регистр заполнен логическими 1. Логический блок, обнаружив это состояние, запретит работу формирователя телеграфных знаков, выработав низкий логический уровень на входе R триггера D11.1, и разрешит запись новой информации в сдвиговый регистр подачей сигнала логической 1 на входы V2 микросхем D5, D6. На этом цикл заканчивается.
Если к этому моменту нажатая клавиша не будет отпущена или она будет отпущена и нажата другая, произойдет новая запись кода (старого или нового) в сдвиговый регистр и по истечении интервала в одну точку начнется формирование очередного телеграфного знака. При этом интервал между знаками составит три точки.
Соответствие между двоичным кодом, вписываемым в сдвиговый регистр, и кодом Морзе установлено следующим правилом. Двоичный код телеграфного знака получается заменой в коде Морзе точек единицами, а тире — нулями, с последующим дополнением полученного двоичного выражения нулем и столькими единицами, чтобы получилось семиразрядное число. Так, например, указанная замена в коде Морзе буквы Л дает 1011. Дополнив это выражение нулем н двумя единицами, получим 1011011 — семиразрядный двоичный код буквы Л. При считывании этого кода со старшего разряда сдвигового регистра формирователь телеграфных посылок выдаст сначала сигнал точки (логическая 1 в старшем разряде), затем содержимое регистра сдвинется на один разряд влево (0110111) и будет выдано тире (логический 0 в старшем разряде), после этого последуют две точки (1101111, 1011111), пауза (0111111) и остановка.
Легко установить, что четыре старших разряда двоичного кода определяют номер выхода дешифратора, а три младших -- номер входа мультиплексора в двоичной системе счисления. Для генерирования сигнала той же буквы Л необходимо замыкать выход 1011 дешифратора со входом 011 мультиплексора или в десятичной системе счисления — выход 11 дешифратора со входом 3 (D3) мультиплексора (рис. 1). Номера соединяемых выходов дешифратора и входов мультиплексора для генерирования всех остальных знаков азбуки Морзе и некоторых других общеупотребительных знаков, передаваемых слитно, сведены в таблицу. Конструктивно все детали прибора размещены на двух печатных платах.
Большая из них (се чертеж показан на рис. 2 в тексте) является основным конструктивным элементом клавиатуры, На этой плате монтируют микропереключатели МП7-1И (со стороны, показанной на рисунке сверху); их число равно числу клавиш.
Внешние размеры платы (она показана в масштабе 1:1) на чертеже не указаны, так как они в большой мере зависят от конструкции и размеров корпуса прибора, способа крепления платы в корпусе. Плата изготовлена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Она прикреплена к лицевой панели винтами через резьбовые стойки, расположенные по краям платы.
На этой плате (в нижней части клавиатуры) предусмотрены две клавиши, выводы от которых на рис. 2 никуда не разведены. Дополнительные клавиши могут быть использованы для разных целей. Автор, например, использует их для оперативной передачи “CQ”, для чего эти микропереключатели навесными проводниками включены параллельно соответствующим микропереключателям клавиатуры. Дополнительные клавиши можно также использовать для управления режимами “прием-передача:”, включив микропереключатели в цепь питания обмоток самоблокирующегося реле РПС32.
На второй -— меньшей — плате (ее чертеж показан на рис. 2 обложки) смонтировано большинство деталей прибора. Она изготовлена из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1 мм. Меньшая плата прикреплена к большей на четырех резьбовых стойках. При выборе места крепления следует стремиться к минимальной длине соединительных проводников.
Взаимное положение обеих печатных плат и лицевой панели с клавишами, а также способ крепления микропереключателей к большей плате показаны на рис. 3 обложки. Для повышения прочности крепления микропереключателей в отверстие каждого их вывода вставляют крючок из медного луженого провода. Второй конец крючка вставляют в отверстие платы, после чего пропаивают весь узел с обеих сторон. На рис. 4 обложки показано устройство и крепление клавиши.
На обеих платах предусмотрены места для установки блокировочных конденсаторов Св (на схеме они не показаны) емкостью 0,022...0,1 мкФ. Все отверстия на платах, имеющие разводку печатными проводниками на обеих сторонах, желательно металлизировать. Если это затруднительно, придется при монтаже пропаивать выводы деталей с обеих сторон и впаивать проволочные перемычки.
Реле К1 — РЭС91, паспорт РС4.500.560. Его можно заменить на РЭС64Б, паспорт РС4.569.744 или РЭС47, паспорт РФ4.500.419. При замене может потребоваться изменение рисунка печатной платы в месте установки реле.
Лицевую панель удобно изготовить из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (фольгой внутрь) или. другого материала. В ней просверлены четыре ряда круглых отверстий диаметром 14 мм, расположенных в шахматном порядке. В первом и третьем рядах — по 13, а во втором и четвертом — по 12 отверстий. Расстояние между центрами отверстий в ряду — 19 мм, между рядами — 20 мм.
Клавиши удерживают от выпадения из отверстий в лицевой панели проволочные фиксаторы, уложенные в пазы клавиш и припаянные к фольге панели в нескольких местах. Фиксаторы (медная .проволока диаметром 0,5 мм) не позволяют клавишам вращаться, ко допускают их осевое перемещение.
На лицевую поверхность клавиш нанесены обозначения знаков. Для этой цели наилучшим образом подходит так называемый “моментальный” шрифт, защищенный снаружи пленкой паркетного лака или прозрачной эпоксидной смолы. Лак наносят тонкими слоями несколько раз, иначе пленка может потерять прозрачность или из-за усадки испортить шрифт.
Источником питания генератора служит сетевой блок БП2-3, входящий в комплект некоторых карманных микрокалькуляторов. Можно использовать любой стабилизированный блок питания, который способен обеспечить ток нагрузки 150...200 мА при напряжении 5 В.
Регулятор скорости передачи выведен на боковую панель корпуса. На задней панели расположены гнезда линии, подключения манипуляционного входа передатчика, телефонный капсюль (W66 или ему подобный с сопротивлением постоянному току около 65 Ом) и разъем питания.
Правильно собранный генератор в налаживании не нуждается. При включении питания в сдвиговый регистр вписывается случайная комбинация логических 0 и 1, поэтому прежде чем перейти в исходное состояние, датчик выдает несколько неопределенных телеграфных посылок, соответствующих этой комбинации. В дальнейшем сигналы возникают только при нажатии на клавиши.
Л. МАЦАКОВ, г.Харьков
Материал подготовил Н.Филенко (UA9XBI).
