Český Morse Trenér

Autor těchto článků a programů neručí za žádné škody způsobené provozem zde uvedených zařízení a programů.

Český Morse Trenér je určen k tréninku příjmu českých slov morseovky pro všechny, kteří již uspokojivě ovládají příjem všech znaků abecedy. Začátečníkům, kteří by v této fázi již měli začít s tréninkem morse bez zápisu - s “příjmem do hlavy“, Morse Trenér pomůže k prohloubení schopnosti rozlišit a rozpoznat jednotlivé znaky ve slově a k získání potřebného návyku pro rozpoznání celého slova. Všem operátorům pak zařízení slouží k postupnému odblokování příjmu morse směrem k vyšším rychlostem.

Oproti morse programům pro PC, které se neobejdou bez počítače nebo pevným zvukovým audio nahrávkám, je výhodou Morse Trenéru jeho připravenost, mobilita, okamžitá přizpůsobivost parametrů, solidní zvuk a uspokojivá provozní doba při napájení z baterií.

Verze Českého Morse Trenéru:

NOVINKA! Nová verze 2.0.74 se sinusovým zvukem zde.

Verze 1.0 Obdélníky a základní informace

Protože se zajímám o telegrafii a asi nejbližší je mi programování jednočipů AVR, rozhodl jsem se k využití Arduina Mega 2560 rev.3 [1] pro trénink příjmu české morseovky. Zařízení prakticky vyhoví snad každému začátečníkovi, který již ovládl celou abecedu nebo poslouží středně pokročilému telegrafistovi.

Zařízení přehrává 8 tisíc českých slov o délce pět až osm znaků s možností nastavení rychlosti znaků a efektivní rychlosti (rychlost mezer mezi znaky) v rozsazích od 5 do 60 wpm paris, s přidáním až pětadvaceti mezer mezi slovy a nastavení výšky audio CW tónu.

Na displeji 2x16 znaků se se zpožděním zobrazují jednotlivá slova a tlačítky 1 až 4 a plus/minus je kdykoliv možné nastavit čtyři zmíněné parametry. Morse je možno spustit a zastavit tlačítkem START/STOP. Při takovém to zastavení se do trvalé paměti EEPROM uloží všechny parametry zařízení a index posledního přehrávaného slova, od kterého se pak po startu pokračuje.

Díky plynulému nastavení rychlostí a mezer je zajímavé zjistit, kde se v příjmu morse momentálně nacházíme. Kdykoliv tak můžeme okamžitě přizpůsobit parametry výuky morse našim aktuálním potřebám. Pro začátky je vhodné nastavit rychlost znaků co možná nejvyšší a efektivní rychlost cca poloviční, než je znaková rychlost s několika mezerami mezi slovy navíc tak, abychom morseovce bezpečně rozuměli. Díky tomuto nastavení je možno postoupit v příjmu morse bez zápisu za krátký čas výrazněji vpřed. Čas na porozumění morse se dá také získat při vyšší efektivní rychlosti přidáním několika mezer mezi slovy. Teoretická délka přehrávání všech osmi tisíc slov je při rychlosti 21 wpm paris minimálně 8 hodin.


picture source: www.giangrandi.ch [22]

Výstupy

Pro výstup morse jsou na Arduinu vyčleněny tři logické pětivoltové výstupy. Jeden je obdélníkový audio výstup morse 250 až 990 Hz na pinu 10 (PB4), na který se dají přes odpory připojit běžná nízkoimpedanční sluchátka viz schéma zapojení. Další výstupy jsou dva pětivoltové TTL logické výstupy pro možnost případného ovládání nějakého jednoduchého externího nízkofrekvenčního sinusového oscilátoru v rytmu morseovky. Jeden výstup je pozitivní pin 11 (PB5) a druhý negovaný pin 12 (PB6). Nikdy nepřipojujte zesilovač do zdířky pro sluchátka!

Displej jsem zvolil alfanumerický žlutý OLED 2x16 znaků Raystar optronics rec001602hypp5n00000 s řadičem RS0010 (kompatibilní s HD44780), připojený k Arduinu klasicky osmi datovými a třemi řídicími signály, napájený pěti volty z paluby Arduina. Výška znaku je 8,9mm. Celková spotřeba zařízení s tímto OLED displejem se při provozu pohybuje kolem 100 mA. Vyhovět by měl prakticky každý displej 2x16 znaků s uvedenými řadiči a 14-ti nebo 16-ti pinovým konektorem. Displeje OLED mají oproti běžným starším LCD displejům lepší obraz, menší spotřebu a nepotřebují zvlášť napájet podsvícení a vypínat ho ve stand-by režimu Morse zařízení. Aktuální nabídka displejů OLED např. u TME je na odkazu [2].

 

Zapojení klávesnice a displeje

Naprogramování Arduina Mega 2560 rev.3

Zde je ke stažení poslední verze .HEX souboru, který je nutno nahrát do programové paměti Arduina Mega 2560 rev.3 [1]

Morse_CZ_Trener_OK1RAD_v1.0.56.zip

Poslední verze HEX programu Morse Trenéru 2.0 Sinus je ke stažení zde.

Po naprogramování lze morse zařízení vyzkoušet i bez připojení displeje takto: Na pin č.10 (PB4) Arduina připojte proti zemi přímo piezorezonátor nebo nízkoohmová sluchátka (s 10 kOhmovým odporem v sérii na každý kanál). Pak vezměte propojovací kablík [14] a nastartujte přehrávání morse krátkým spojením pinu č.43 (PL6) Arduina se zemí GND. Měla by být slyšet morseovka. Schéma Arduina Mega 2560 viz [10].

Čeho se vyvarovat

Špatného zapojení napájení. Přetížení palubního napájení a logických výstupů Arduina. Současného přivedení napájení do Arduina na USB a na konektor pro externí zdroj! Příliš vysokého napájecího napětí z externího zdroje (optimálně 8 až 9 Volt). Nastavení zdroje hodin procesoru ve FUSES, který na desce není - znefunkční to celé Arduino. Připojování audio zesilovače do zdířky pro sluchátka jen přes sériový odpor - nutný napěťový dvouodporový dělič pro snížení napětí z 5Vpp na řádově desítky až stovky milivolt eff. Nenapájejte podsvícení běžných displejů z palubního napájení Arduina, ale raději z externího zdroje - nutno přidat do série výkonový odpor k omezení proudu. Doporučuji display OLED.

Seznam součástek

Když je hotovo

Po přivedení napájení do Arduina se jako screensaver na displeji zobrazuje pohybující se tečka. To je znamení, že je vše v pořádku a je třeba pro spuštění přehrávání morse jen stisknout tlačítko START/STOP. Na displeji se po chvíli začnou zobrazovat slova. Kdyby zařízení po úspěšném naprogramování HEX souboru nefungovalo, překontrolujte zapojení vodičů.

Pár tipů pro začátečníky

O nové verzi Sinus 2.0 čtěte dále..

 

 

Český Morse Trenér verze 2.0 Sinus

Nová verze Českého Morse Trenéru 2.0 Sinus vychází z obdélníkové verze 1.0. Liší se od ní především sinusovým zvukem morse a novým slovníkem osmi tisíc českých slov, který byl sestaven a zkontrolován s větší pečlivostí. Další novinkou je program s 8 tisíci anglickými slovíčky.

Zapojení audio výstupu

U nové sinusové verze je malá změna ve výstupním obvodu, kde přibyl RC člen, který vyhlazuje zvuk do sinusovky, oddělovací kondenzátor a změnila se hodnota odporu a potenciometru viz následující schéma zapojení.

Naprogramování Arduina Mega 2560

Zde je ke stažení HEX soubor, který se zavádí do programové paměťi například programem Avrdude přes USB, se kterým je přechod na aktuální verze nejpohodlnější - bez nutnosti dále otevírat krabičku Morse Trenéru viz článek "Naprogramování a nastavení Arduina Mega 2560 rev.3" dále.

Před připojením USB k PC nejprve odpojte napájení Arduina z externího síťového zdroje nebo od baterií!

Nastavení fuses Arduina je stejné jako u obdélníkové verze.

Ke stažení:

Český Morse Trenér OK1RAD v2.0.74 Sinus.zip

Verze s osmi tisíci českými slovíčky

Český Morse Trenér OK1RAD v2.0.74 Sinus ENG.zip

Verze s osmi tisíci anglickými slovíčky

Volba displeje a způsoby napájení

Napájení Morse Trenéru Sinus je možné těmito způsoby

Provoz na powerbanku a USB (není možný) více..

Klasický LCD displej s podsvícením (nedoporučuji) více..

Jaký displej?

Doporučuji zvolit displej OLED, který je sice o něco dražší, ale má za každých podmínek dobrou čitelnost a malou spotřebu. Proto se dá napájet z palubního napětí Arduina. Zařízení je tak možno provozovat na Ni-MH nebo Li-Ion baterie. Pokud napětí baterií klesne pod 7.1 Volt, přestává klon Arduina bohužel dostatečně stabilizovat pětivoltové palubní napětí a začíná se projevovat rušení zvuku morse OLED displejem, což je signál pro dobití baterií. U 7ks Ni-MH baterí se tak využije většina jejich energie. U uvedených Li-Ion baterií je to podle jejich vybíjecí křivky cca polovina kapacity, což je zhruba 10 hodin provozu trenéru. Provoz na síťový adaptér 8 až 9 Volt je bezproblémový.

Alfanumerický displej [2] by měl mít rozvržením 16x2 (16 znaků x 2 řádky), s řadičem kompatibilním s HD44780 (HD44780, RS0010 a WS0010) o maximální celkové velikosti do 122 x 44 mm, aby se vešel do krabičky. Může mít i menší rozměr a tím pádem i menší zobrazované znaky.

Napájení z baterií

Velkokapacitní aku-pack s napájecím souosým konektorem 5.5/2.1 je možné si nechat vyrobit u firmy www.aku-bat.cz , kde vám doporučí i vhodnou nabíječku. Provozní napětí baterií by, pro jejich delší životnost, nemělo klesnout pod 6,5 Voltu.

Sinus a redukované kliksy

Sinusový průběh zvuku znaku morse při rychlosti 60 wpm paris:

Malé doporučení

Při tréninku s Morse Trenérem je důležité především naslouchat zvuku morse, než-li sledovat displej.

Předchozí verze 1.0 s obdélníkovým výstupem

Pokud jde o obdélníkový průběh audio signálu u verze 1.0, úplně bych jej nezavrhoval. Jedná se o ověřenou verzi, kterou jsem používal rok, jež mi pomohla výrazněji pokročit v rychlosti příjmu morse. Kromě základního tónu, má zvuk bohatý na liché harmonické. Některé zdroje uvádějí nevhodnost obdélníků pro špatný návyk sluchu nebo bolesti hlavy, což jsem při poslechu s přiměřenou hlasitostí za celou dobu užívání nezaznamenal. Byl to ale pro mne impuls pro vytvoření nové verze se sinusovým zvukem, kterou Vám tímto nabízím.

Většinu informací mají obě verze společných, proto se podívejte i na verzi s obdélníkovým zvukem, kde najdete popis fungování Morse Trenéru, zapojení klávesnice a displeje a další informace. Za dodatkem níže následuje návod k sestavení trenéru, odkazy a článek o naprogramování Arduina.

Dotazy a připomínky posílejte na: ok1rad /na/ seznam.cz. Budu rád za zpětnou vazbu.

Přeji Vám pokroky v příjmu morse!

Radek
OK1RAD
www.ok1rad.cz

Dodatek

Pro zvýšení užitné hodnoty Morse Trenéru, neberou zde uvedená doporučení příliš ohled na celkovou cenu. Z více než roční zkušenosti s tréninkem příjmu morse na tomto trenažéru mohu s jistotou tvrdit, že toto efektivní cvičení vede u nás začátečníků k výraznému pokroku, což je k nezaplacení. V případě omezeného rozpočtu, lze malý LCD displej s podsvícením sehnat již pod 100,- Kč na odkazech [28] a [29]. Jeho použití ale může přinést určitá omezení, jak je uvedeno v textu.

I když by začátečník neuměl všechna písmena stejně spolehlivě, užíváním Morse Trenéru se to s nastavenou nižší efektivní rychlostí po nějakém čase vylepší. Důležité je nastavit si jen takové rychlosti, při kterých všechny znaky bezpečně zachytíme - to je základem úspěchu.

U sinusové verze prosím omluvte vždy krátkou, mírně zhoršenou kvalitu zvuku při nastavování výšky tónu.

Občas se mi ozve zájemce o hotový Morse Trenér. Takže kdyby se našel někdo šikový, kdo odvede precizní práci, tak by to telegrafisté přivítali.

Návod k sestavení Morse Trenéru

Sestavení spočívá v zabudování připravených součástí zařízení do krabičky, následném zapojení elektrických obvodů a nahrání HEX programu Morse Trenéru do Arduina.

Vyplatí se pracovat s rozvahou a přesně. Zabere to nějaký čas.

Do krabičky je nutno zabudovat tyto součásti

Budete potřebovat tyto nástroje

Otvory v krabičce

Někdy je možno pro řezání závitů do plastu využít malé stojanové vrtačky (např. vrtačky Proxxon), kde se po odpojení řemenu od pohonu a upeveněním závitníku do vřetene, dá ručním otáčením řemenice řezat závit ideálně kolmo. Šroubky v plastu utahujeme s citem.

Hledání pozice součástí

Zapojení vodičů

Krabičku položíme zadní stranou na stůl a víko zajistíme ve svislé poloze - jako by se otevíralo dle zadní hrany krabičky. Postupujeme podle schématu zapojení. Vodiče umísťujeme takovým způsobem, aby se při uzavření víka krabičky pokud možno vzájemně mechanicky neovlivňovaly a nedocházelo k rozpojení nebo namáhání konektorů. Při zapojování pomůže vždy malá zkouška přivřením víka.

Máme čtyři skupiny vodičů

Konektory male a female zasunujeme s citem a ve všech směrech pravoúhle. Může totiž dojít k nenávratnému mechanickému poškození konektoru Arduina, což se těžko napravuje.

K displeji je třeba připájet 16-pinovou kolíkovou lištu delšími kolíky směrem do vnitřku krabičky, ne naopak.

Postup sestavení

Postup stavby může být v podstatě libovolný, je ale třeba dodržet tyto body:

Seznam součástek verze Sinus

Odkazy

[1] https://www.hadex.cz/m381-mega2560-16au-r3-precizni-klon-arduino/

[2] https://www.tme.eu/cz/katalog/alfanumericke-oled-displeje/f9523188ad2686f4a26952f2d0e8f8f9.html

[3] https://www.arduino.cc/en/Main/Software

[4] https://www.nongnu.org/avrdude/

[5] https://www.nongnu.org/avr-libc/

[6] https://www.microchip.com/mplab/avr-support/atmel-studio-7

[7] https://www.microchip.com/developmenttools/ProductDetails/FLIP

[8] http://stefanfrings.de/avr_tools/libusb.html

[9] http://www.neven.cz/kategorie/elektronicke-soucastky/elektronicky-vyvoj/programatori-a-prislusenstvi-k-programovani/avr-usb-programator-avrisp-mkii-avr-isp-mk2/

[10] https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-mega2560_R3-sch.pdf

[11] https://arduino-shop.cz/arduino/1006-arduino-klavesnice-membranova-1x4.html

[12] https://arduino-shop.cz/arduino/4998-ardiuno-klavesnice-membranova-1x3.html

[13] https://www.gme.cz/lcd-alfanumericky-displej-winstar-wh1602l1-yyh-et

[14] https://arduino-shop.cz/308-kabely-oboustranne-osazene-konektory/

[15] https://www.tme.eu/cz/details/z-58j-ps/univerzalni-krabicky/kradex/z58j-ps/

[16] https://www.gme.cz/pc1221nk025 

[17] https://www.ges.cz/cz/kn-11-6-GES06800120.htm

[18] https://www.ges.cz/cz/elektronicke-soucastky/konstrukcni-prvky/srouby-podlozky-a-matice-z-plastu/podlozky-bez-srazeni-hrany-polyamid-6-6/SALK_P.html

[19] https://www.gme.cz/kdr03

[20] https://www.tme.eu/cz/details/klb-4/konektory-jack/lumberg/klb-4/

[21] http://eleccelerator.com/fusecalc/fusecalc.php?chip=atmega2560

[22] http://www.giangrandi.ch/electronics/radio/morse.shtml

[23] https://www.gme.cz/napajeci-adapter-sitovy-9v-1000ma-5-5-2-1mm-vigan

[24] https://www.ges.cz/cz/b-6815-GES06500316.html

[25] https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/atmel-2549-8-bit-avr-microcontroller-atmega640-1280-1281-2560-2561_datasheet.pdf

[26] https://www.tme.eu/cz/details/zl201-16g/konektory-hrebinky/connfly/ds1021-1-16sf11/

[27] https://www.ges.cz/cz/ta-010-GES07700230.html

[28] https://www.gme.cz/alfanumericke-maticove-lcd-displeje-s-radicem?tech_par[113][0]=8252&tech_par[128][0]=17787&tech_par[128][1]=17803&tech_par[409][0]=8211&showFilter=409&page=1#products

[29] https://www.laskarduino.cz/lcd/?order=price

[30] https://www.svetsoucastek.cz/kabel-s-vypinacem-a-konektory-5-5-x-2-1mm-2x-15cm-p78790/

© OK1RAD 2020



Naprogramování a nastavení Arduina Mega 2560 rev.3

Následující informace o naprogramování Arduina mohou být neaktuální, berte je s rezervou. Nejsou výčtem všech možných způsobů, jakými je možné program do flash paměti nahrát. Rovněž tak se dají použít různé klony Arduino MEGA 2560 s jiným USB/serial převodníkem - např.CH340G. Následující popis platí jen pro Arduina s převodníkem ATmega16U2. Fundovanější postupy jak naprogramovat a nastavit Arduino naleznete na internetu. Pokud to ovládáte nebo máte někoho, kdo vám Arduino nastaví a naprogramuje, není třeba to číst.

Nalití HEX programu je možno provést buď nějakým fyzickým programátorem např. Atmelem AVRISP mkII [9], připojeným na šesti-pinový ICSP konektor např. z prostředí Atmel Studia [6], nebo využít nalévacího programu AVRDUDE [4], který přesune do Arduina HEX kód programu morse přes virtuální sériový USB/COM port (ve windows: správce zařízení / COM porty / Arduino 2560 COMxx/ - aktualizovat ovladač z balíku Arduino IDE [3]). K tomu je nutné, aby v čipech desky Arduina mega 2560 rev.3 byl nahrán firmware (v ATmega16U2) a bootloader - nalévací program (v ATMega2560). Klon Arduina Mega 2560 rev.3 [1], který je momentálně k dostání u GME (Hadex je nejlevnější), má již tyto prográmky v obou čipech naprogramovány a tak je třeba jen ve správci zařízení Windows aktualizovat ovladač z balíku Ardiono IDE [3] zjistit, na jakém virtuálním COM portu se připojené Arduino nachází. Tento port pak použít v parametrech pro nalévací program AvrDude v příkazovém řádku viz dále.

Když by prográmky v čipech na desce Arduino nahrány nebyly, což bývá běžné u italského originálu Arduina Mega 2560 rev.3, je pro následné užití zaváděcího software Avrdude [4] nejdříve nutno nahrát tyto dva prográmky ze sw balíku Arduino IDE [3] do obou čipů desky Arduino Mega 2560 rev.3 takto:

Lepší je oba prográmky do čipů Arduina Mega 2560 zavést - to umožní do budoucna aktualizovat software Morse CZ Trenéru přes konektor USB bez užití fyzického programátoru a nutnosti otevření krabičky. Zařízení je tak možné programovat i současně napájet jen přes USB. Finálně pak HEX kód pro trénink morse nahrajete softwarem AVRDUDE [4] přes USB do Arduina, například s použitím těchto parametrů v příkazovém řádku:

avrdude.exe -p m2560 -c wiring -P COM3 -b 115200 -D -U flash:w:"c:\cesta\nazev_souboru.hex":i

S těmito parametry Avrdude překontroluje správnost nahraného HEX programu jeho opětovným přečtením z mikroprocesoru ATMega 2560. Hlášení Avrdude napoví o zdaru či nezdaru naprogramování Arduina. Kdyby s touto rychlostí 115200 Baud nešlo Arduino naprogramovat, je možné, že je ve fuses nastaven CLKdiv8 na aktivní, měl by být neaktivní (log.1) viz [25].

Před naprogramováním bootloaderu nebo morse softwaru je pro správnou funkci zařízení potřeba nastavit fuses Arduina. Nastavte fuses CLKdiv8 na neaktivní (log.1), BootRST na aktivní (log.0), BootSZ na 4096 (2x log.0), EESave na aktivní (log.0), BODLEVEL vypnutý (3xlog.1) a CKSEL0 až CKSEL3 na externí XTAL oscilátor (4xlog.1) viz obrázek.

Aktuální nastavení fuses přečteme takto:

avrdude.exe -p m2560 -c wiring -P COM3 -b 115200

Nastavení fuses se nahraje do mikropočítače softwarem Avrdude v příkazovém řádku nějak takto, což z nějakého důvodu nefunguje:

avrdude.exe -p m2560 -c wiring -P COM3 -b 115200 -u -v -U efuse:w:0xFF:m -U hfuse:w:0xD0:m -U lfuse:w:0xFF:m

Fuses jsem tedy nastavil mým programátorem AVRISP mkII [9] z prostředí Atmel Studia následovně:
(extended registr nastavte na hodnotu 0xFF, BODLEVEL=111 .. vypnutý BOD)

Kam dál?

Český Morse Trenér - verze Obdélníky

Český Morse Trenér - nová verze Sinus!

Český Morse Trenér - fotky

Český Morse Trenér - návod na sestavení

Český Morse Trenér - odkazy

Český Morse Trenér - nastavení a naprogramování Arduina

Kvalitní vysokotlaké čističe Kränzle

na začátek stránky

© OK1RAD 2020