Český Morse Trenér Sinus

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

Obsah

Úvodem

Český Morse Trenér je určen k tréninku příjmu českých nebo anglických slov a vysílání 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. Pro přípravu na vysílání a k celkovému osvojení morse je možno využít zabudovaný softwarový iambický keyer Accu-keyer v režimu B.

Přednosti

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, sinusový zvuk, kvalitní slovní zásoba a přes 25 hodin provozu při napájení z dvou malých velkokapacitních Li-Ion baterií Panasonic 3,4 Ah. Připojením dvoupákového iambického nebo jednopákového klíče je možné také trénovat dávání morse při sinusovém zvuku.

Verze českého Morse Trenéru

Programy přehrávající česká nebo anglická slova jsou nyní vybaveny keyerem.

Novinka!

Pro usnadnění stavby Morse Trenéra jsou nyní k dispozici připravená víka krabičky, obrobená na CNC frézce.

Aktuální verze

Aktuální verze softwaru Morse Trenéru Sinus 3.0.124 navazuje na předchozí programy a je obohacena o možnost tréninku iambického klíčování na keyeru typu Accu-Keyer v režimu B s pamětí teček a čárek a mezerou. Logický výstup keyeru je vyveden na pin Arduina k případnému dalšímu použití.

Novinkou jsou také změny ve schématu výstupního audio obvodu, který je nyní optimalizován pro lepší zvuk morse do sluchátek. V textu je zmíněna úprava Arduina, která přinese až 25 hodin provozu na Li-Ion baterie. Zůstává funkce menších statistik přehraných slov. Počítají se slova od startu přehrávání, od přivedení napájení a celkový počet přehraných slov s možností vynulování.

Zvuková ukázka

Nahrávky se přibližují provozu na audio zesilovač. Sluchátka a zesilovač sdílí stejný Jack-konektor a výstupní audio obvod optimalizovaný pro provoz na sluchátka.

WAV znaková rychlost 18 wpm, efektivní rychlost 15 wpm, 5 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV znaková rychlost 22 wpm, efektivní rychlost 18 wpm, 4 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 32 wpm, efektivní rychlost 30 wpm, 3 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 42 wpm, efektivní rychlost 42 wpm, 2 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 48 wpm, efektivní rychlost 40 wpm, 2 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 52 wpm, efektivní rychlost 42 wpm, 3 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 52 wpm, efektivní rychlost 48 wpm, 3 mezery mezi slovy, tón ~430Hz

WAV, znaková rychlost 60 wpm, efektivní rychlost 46 wpm, 3 mezery mezi slovy, tón ~430Hz


picture source: www.giangrandi.ch [22]

Popis fungování morse trenéru

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, s přidáním až pětadvaceti mezer mezi slovy, určením okamžiku zobrazení slova na displeji a nastavením výšky audio CW tónu od 360 do 700 Hz.

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

Teoretická délka přehrávání všech osmi tisíc slov je při rychlosti 21 wpm minimálně 8 hodin.

Obsluha zařízení

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.

Tlačítka

Tlačítka umožňují zobrazení a nastavení hodnot parametrů zařízení:

Displej

Displej umožňuje zobrazení a nastavení parametrů morse. Po cca sedmi sekundách od poslední aktivity tlačítek se na displeji se zpožděním začnou zobrazovat přehrávaná slova. To uživateli umožňuje zpětnou kontrolu při rozpoznávání slov ze zvuku morse.

Konektory

Knoflík hlasitosti

Otáčením knoflíku potenciometru lze nastavit hlasitost zvuku do sluchátek nebo v omezeném rozsahu donastavit vybuzení připojeného audio zesilovače.

Sinus a redukované kliksy

Ve snaze zmírnit kliksání, je náběh a doběh značky morse tvarován Gaussovo chybovou funkcí.

Doporučení pro trénink

Při tréninku s Morse Trenérem je důležité především naslouchat zvuku morse, než-li sledovat displej. Základem úspěchu je nastavit si jen takové rychlosti, při kterých všechny znaky bezpečně zachytíme.

Pár tipů pro začátečníky

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 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.

Tento trénink rozpoznávání slov je vhodné doplňovat tréninkem jednotlivých písmen, číslic a zbylých znaků například softwarem od G4FON.

Morse poslouchejte jen s přiměřenou hlasitostí.

Programy pro Arduino

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: efuse 0xFC, hfuse 0xD0 a lfuse 0xFF.

Verze 2.0.113 a vyšší vyžadují dodržet výstupní audio filtr viz schéma níže.

Ke stažení:

Český Morse Trenér v2.0.113 Sinus.zip

HEX soubor, osm tisíc českých slov

Český Morse Trenér v2.0.113 Sinus ENG.zip

HEX soubor s osmi tisíci anglickými slovíčky

NOVINKA - trenér s iambickým KEYERem typu B:

Český Morse Trenér Sinus v3.0.124 keyer.zip

HEX soubor s osmi tisíci českými slovíčky. Verze 3 softwaru vychází z verze 2.0.113 a je obohacena o keyer.

Zapojení obvodů

Výstup sinusového zvuku pro sluchátka a zesilovač

Jako náhradu za předchozí audio obvod předkládám nové zapojení výstupního obvodu, kde je k výstupní impedanci RC filtru lépe přizpůsobena zátěž zahrnující sluchátka. Výsledkem je méně vedlejších produktů a výraznější tón značek morse při obvyklé poslechové hlasitosti do sluchátek. Záleží také na zvolených sluchátkách. Vyzkoušejte jich víc. Dobrý zvuk vykazují např. Sennheiser HD 569, která mají impedanci 50 Ohm. Naopak 32-ti Ohmová AKG K-72 zní špatně.

Pro připojení na audio zesilovač opět nechybí odpor R4, který omezuje amplitudu zvukového signálu. Při hodnotě 2 kOhm je výstupní sinusové napětí při otáčením knoflíku hlasitosti přibližně v rozmezí od 600 do 780 mV efektivních. Snížením hodnoty tohoto odporu, snížíte i výstupní napětí pro zesilovač. Pro běžný zesilovač leží hodnota R4 někde kolem 820 Ohm.

Ve větších či netlumených místnostech mohou vznikat rušivé odrazy zvuku od stěn. Provoz na sluchátka by měl být OK.

Vstup keyeru pro připojení iambického klíče

Druhý jack-konektor trenéru je vyčleněn pro připojení dvoupákového iambického klíče. Tečky jsou připojeny na pin ARD 2 (PE4) a čárky na pin ARD 3 (PE5). Pro větší odolnost proti vf rušení by možná bylo vhodné dodatečně snížit hodnotu vnitřních pull-up rezistorů, které mají 20-50 kOhm, přidáním externích pull-up rezistorů na vstupy o hodnotě 5 až 10 kOhm. Případně přidat na vstupy paralelně kondenzátory malé kapacity do max. 4n7.

Logický výstup keyeru

Výstup z keyeru v úrovních TTL se nachází na pinu ARD7 (PH4).

Volba a zapojení displeje

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.

Klasický LCD displej s podsvícením (nedoporučuji) více..

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.

 

Zapojení klávesnic

 

Způsoby napájení morse trenéru

Napájení Morse Trenéru Sinus je možné přes napájecí konektor 5.5/2.1 Arduina těmito způsoby:

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

Napájení z baterií

Pokud napětí baterií klesne pod 7.1 Volt, přestává Arduino kvůli nekvalitnímu stabilizátoru a sériově zapojené ochranné diodě 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 12 hodin provozu trenéru.

Energie skladného dvou-článkového Li-Ion akupacku se maximálně využije až po menší úpravě - po překlenutí zmiňované ochranné diody D1 na Arduinu, což celkově přinese minimálně 25 hodin provozu morse trenéru na jedno nabití. Tato volba se jeví jako nejvýhodnější řešení. Zařízení pak správně pracuje ještě při napětí baterií 6 Volt. Napájení devíti-voltovým síťovým adaptérem je bezproblémové.

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 7ks NiMH baterií by, pro jejich delší životnost, nemělo klesnout pod 6,4 Voltu. Moderní Li-Ion akumulátory Panasonic NCR18650B, které se mi osvědčily, dovolují vybití na nižší napětí - uvádí se až extrémních 2,5 Volt na článek. V této aplikaci přijde "zvukový signál", že jsou vybity při 6 Voltech - tj. při 3 Voltech na článek.

Návod k sestavení Morse Trenéru

Tento návod není nijak závazný a je zde uveden jen pro inspiraci.

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

NOVINKA pro snazší montáž!

Pro rychlejší a snazší stavbu Morse Trenéra jsou nyní k dispozici připravená víka krabičky, které byly přesně obrobeny na CNC stroji viz foto. Zbývá už jen pak příprava druhé části krabičky.

K tomuto obrobenému víku mám zásobu součástek, které do něj pasují. Další informace poskytnu na mailu.

Sestavení s využitím předpřipraveného víka krabičky

Stavba s hotovým víkem     Stavba svépomocí

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 TBM 220), 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

Kontakt

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

Pokud budete chtít být informováni novinkách, pošlete mi mail.

V případě zájmu se informujte o možnostech podpory při přípravě Arduina a dalších součástí Morse Trenéru.

Radek
OK1RAD
www.ok1rad.cz

Fotografie

Odkazy

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

[2] https://www.ok1rad.cz/oled_Raystar_REC001602HYPP5N00100.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/

[31] https://www.gme.cz/pc1221nk005

[32] https://www.czc.cz/creative-labs/reproduktory/zbozi?q-c-0-f_2025863=s2.0

 

Naprogramování a nastavení Arduina Mega 2560 rev.3

Následující informace o nastavení Arduina platí pro Arduino s převodníkem ATmega16U2. Pokud 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 nebo Hadexu, má již tyto prográmky v obou čipech naprogramovány a tak je třeba jen ve správci zařízení Windows aktualizovat ovladač z balíku Ardiono IDE [3] a 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 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. Rychlost 115200 Baud odpovídá zdroji hodin 16 MHz. Kdyby s touto rychlostí nešlo Arduino naprogramovat, je možné, že je ve fuses nastaven CLKdiv8 na aktivní (měl by být neaktivní log.1) a zdroj systémových hodin CKSEL0 až CKSEL3 nastavte na externí XTAL oscilátor (4xlog.1). Případně můžete v parametrech Avrdude dočasně uvést rychlost v závislosti na aktuálně zvoleném zdroji systémových hodin - například 57600 Baud (při hodinách 8MHz) nebo 14400 Baud (při hodinách 2MHz), apod. viz [25] strana 223 až 226 (pro UBRR=8 při U2Xn=0), aby se komunikace Avrdude <-> Arduino zprovoznila.

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 4.3V (100) 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:0xFC: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:

Kam dál?

Český Morse Trenér - Obsah

Český Morse Trenér - Začátek stránky

Prodám nové displeje OLED Raystar REC001602HYPP5N00100 s většími znaky 8.9mm.

Kvalitní profesionální vysokotlaké čističe Kränzle - eshop. Modely pro dům a zahradu, řemeslo a průmysl.

© OK1RAD 2019-2023