IK0WRB Keyer

Da quando ho iniziato a fare il radioamatore, alcuni anni fa, ho sempre desiderato costruirmi un keyer, pur non utilizzando la telegrafia molto di frequente. Di circuiti adatti allo scopo ne esistono molti e basta andare a spulciare il Radio Amateur’s Handbook o gli altri manuali che tutti conosciamo. Tuttavia molti di questi circuiti prevedono l’utilizzo di chip dedicati, relativamente costosi e non sempre reperibili con facilità, e non sono in genere privi di una certa complessità circuitale.

Seguendo la tendenza odierna, per cui i circuiti, l’hardware, tendono sempre più ad essere sostituiti dai programmi, mi sono chiesto se non si potesse realizzare un keyer semplice ed economico, in cui tutte le funzioni fossero svolte dal software.

Il problema poteva essere risolto solo utilizzando un microprocessore di basso costo, capace tuttavia di ospitare un programma non banalissimo e di gestire un certo numero di porte di input/output. La scelta è quindi caduta sul "meraviglioso" Microchip PIC 16F84, che è in pratica un computer completo, sia pure ridotto ai minimi termini. Ospita infatti una memoria di programma su Flash Ram, una memoria dati (Ram) e persino una piccola Eeprom dove memorizzare dati non volatili.

Oltre a questo ha due oscillatori interni (per quello principale serve un quarzo esterno), possibilità di gestire interrupt interni ed esterni e 13 porte di input/output, capaci di gestire carichi di circa 25 mA ognuna. Ecco dunque che con una manciata di componenti ero finalmente in grado di affrontare il progetto del keyer.

Devo confessare a questo punto che la cosa che mi ha divertito di più, visto che faccio il programmatore come lavoro, è stata più che altro l’attività di apprendimento delle caratteristiche del PIC e del relativo linguaggio assembler. Le informazioni a questo proposito sono facilmente reperibili sul sito Internet del produttore (www.microchip.com), insieme agli strumenti di sviluppo necessari, tutti gratuiti (compilatore, debugger ecc.).

Qualche giorno di lavoro, poi una bella pausa per fare altro, poi un’altra tornata di lavoro intenso per ottimizzare il tutto ed ecco pronto il keyer.

Penso di essere riuscito a rendere l’uso molto semplice ed intuitivo, ma naturalmente sono sempre pronto a ricevere consigli di qualsiasi genere da parte di chi vorrà utilizzarlo, specie naturalmente dagli appassionati del CW, che sono per fortuna ancora molti.

Il 16F84 può funzionare con tensioni da 4 a 6 Volt e se viene acquistata la versione 16LF84 il minimo scende ad appena 2 Volt. Il circuito funziona comunque bene anche con soli 3 V e con il chip standard. Per l’alimentazione si possono quindi usare 3 o 4 pile AA o ministilo alcaline o, naturalmente, la solita pila da 9 V più zener o integrato stabilizzatore. Tuttavia, viste le funzioni di autospegnimento che ho implementato, ho preferito alimentare il tutto con 4 stilo al NiCd.

Per far funzionare l’oscillatore interno che "dà il tempo" al microprocessore, basta un circuito esterno con un quarzo e due condensatori. Il quarzo va bene da frequenze molto basse fino a 10 MHz (20 MHz con il 16F84A), ma nel mio circuito le temporizzazioni sono calcolate per un quarzo da 2 MHz. Con quarzi diversi il circuito funzionerà ancora, ma le velocità di trasmissione Morse risulteranno completamente falsate.

Le connessioni del punto e della linea del tasto orizzontale sono direttamente effettuate su due pin dell’integrato (il comune è a massa), mentre, per quanto riguarda l’output, un pin pilota la base di un transistor NPN utilizzabile come commutatore per basse tensioni (un BC108 o BC109 o simile si adatta perfettamente). Quando la base è alimentata, scorre corrente nel circuito collettore-emettitore e questo equivale ad abbassare notevolmente la resistenza tra questi due punti, attivando il trasmettitore. Questo tipo di commutazione va bene per quasi tutti gli RTX "moderni" e personalmente l’ho testata con successo su un Kenwood TS-450 e su un Icom IC-706.

Se si vuole una soluzione più generale, utilizzabile anche sui vecchi RTX, bisogna collegare il collettore del transistor al polo positivo di alimentazione, attraverso la bobina di un microrelay. L’ingresso tasto del TX in questo caso andrà connesso al commutatore normalmente aperto del relay.

Altri due pin del chip vengono usati per accendere, attraverso due resistenze, un led bicolore (rosso e verde). Per i toni audio non c’è nessun oscillatore, perché anche qui viene utilizzato il PIC: una funzione software genera un’onda quadra di 976,56 Hz. E’ un valore strano, ma il più comodo da generare e in fondo quello che conta è che sia udibile chiaramente. Per l’ascolto, va bene un buzzer o anche un piccolo altoparlante o una cuffia. L’impedenza non è importante, perché comunque il pic limita l’assorbimento a circa 25 mA per ogni pin di output.

Per il settaggio dei parametri è presente un pulsante, normalmente aperto, anch’esso collegato direttamente tra massa ed un pin dell’integrato.

Per utilizzare il keyer è ovviamente necessario collegare un tasto orizzontale alla presa pin stereo in ingresso, mentre l’uscita andrà collegata all’ingresso per tasto standard del trasmettitore. Consiglio un connettore a tre poli anche per l’uscita, anche se uno rimarrà inutilizzato, per compatibilità verso i vari tipi di cavetto che avremo magari già pronti in casa.

Una volta collegata l’alimentazione il keyer suonerà il mio nominativo (IK0WRB) e la lettera R, per indicare che è pronto (ready), con il led di colore verde. Ci basterà usare il tasto nel solito modo per trasmettere in CW: vedremo la radio trasmettere, il led lampeggiare in rosso e ascolteremo il tono audio di monitor dall’altoparlante. La velocità di partenza è regolata su 20 parole al minuto (wpm).

La prima domanda che verrà in mente a molti è: "come si spegne"? Non c’è nessun interruttore perché il chip si spegne da solo dopo circa 33 secondi di inattività. Il tempo può apparire troppo breve, ma il fatto è che se il circuito è spento (in realtà addormentato…) e si preme uno dei tasti della paddle o il pulsante di Set, riparte all’istante ed esegue la funzione richiesta, esattamente come se fosse acceso. L’interruttore non serve perché durante il "sonno" il circuito assorbe meno di 10 microampere (ne ho misurati 6 a 4,8 V).

Quando il circuito viene alimentato per la prima volta, parte con la seguente configurazione: velocità di 20 wpm, peso di 3, trasmissione e altoparlante entrambi abilitati. E’ naturalmente possibile modificare questi parametri, utilizzando il pulsante Set.

Premendolo una prima volta il keyer trasmette sull’altoparlante la velocità impostata in quel momento (ad esempio: S20) e si pone in attesa, con il led di colore giallo. Premendo il tasto del punto e mantenendolo premuto ascolteremo delle linee sempre più lunghe, perché ad ogni passo la velocità scende di 1 wpm, fino ad un minimo di 4. Rilasciando il tasto il keyer ci informerà della velocità raggiunta (ad esempio: S15).

Stessa cosa se si preme il tasto destro della paddle, ma questa volta la velocità aumenterà, fino ad un massimo di 66 wpm (troppo vero?).

Premendo di nuovo il tasto Set, si tornerà nel modo normale (R, per ready). Ho fatto il programma in questo modo perché la velocità è sicuramente il parametro che si modificherà più spesso.

Per cambiare tutti gli altri parametri dovremo quindi premere una volta il tasto Set e poi, senza modificare per niente la velocità, premerlo una seconda volta.

A questo punto potremo modificare il fattore di pesatura, con il solito sistema del tasto sinistro = meno e tasto destro = più, da un minimo di 2 ad un massimo di 5, a passi di 0,5.

Premendo poi una terza volta il tasto Set si passa alla richiesta di modo trasmissione. Per tutte le domande sì/no si userà il tasto sinistro per rispondere "sì" e il destro per rispondere "no". Se rispondiamo "no", l’altoparlante sarà attivato e verrà saltata la richiesta seguente, perché vuol dire che vogliamo usare il keyer per allenarci, quindi con altoparlante abilitato, senza commutare il nostro trasmettitore.

Se invece attiviamo la trasmissione, alla successiva pressione di Set il programma ci chiederà se desideriamo comunque il monitor audio (solito metodo del sì/no).

Successivamente ci inviterà, al successivo Set, ad inserire un messaggio da inviare automaticamente, ad esempio per il cq sulle vhf o durante i contest. Per memorizzare il messaggio basta utilizzare i tasti come al solito, solo spaziando in modo netto tra i caratteri, e alla fine premere il solito Set. In memoria c’è spazio per 236 posizioni (punti, linee o spazi tra caratteri), quanto basta per un tipico messaggio di chiamata, anche piuttosto elaborato.

Premendo ancora Set il keyer chiede (solito sì/no) se vogliamo attivare il messaggio automatico e quindi (altro Set) se vogliamo che esso venga trasmesso in modalità beacon (la richiesta di beacon viene fatta solo se abbiamo attivato la trasmissione automatica).

Un ultimo Set ci riporterà finalmente nella modalità di funzionamento normale, ma se avremo attivato la trasmissione automatica partirà subito il nostro cq cq ed i tasti della paddle avranno un significato diverso dal solito: il sinistro farà partire subito la trasmissione del cq, prima che scada la pausa tra i messaggi, mentre il destro farà uscire dal modo automatico.

La differenza tra cq in modo normale e in modo beacon è la seguente: nel modo normale la pausa in ricezione è pari a 10 secondi e avviene con la portante spenta, in modo beacon la pausa dura 20 secondi ed è con la portante attiva (trasmissione continua).

Tutti i parametri di funzionamento sono salvati subito dopo la loro modifica nella memoria eeprom interna del chip e quindi non vengono persi neanche in caso di interruzione dell’alimentazione (batterie scariche, cambio batterie, black-out in una stazione beacon, ecc.). Riattivando l’alimentazione, dopo la solita presentazione, il keyer riprenderà dal punto in cui si era interrotto.

La tabella acclusa riassume le operazioni di impostazione del keyer.

Durante un contest può essere comodo passare molto rapidamente dalla modalità chiamata automatica a quella QSO e viceversa. Abbiamo visto che per uscire dal CQ automatico basta premere il tasto destro della paddle, mentre per farlo ripartire si deve passare attraverso tutta la procedura di modifica parametri. Decisamente troppo lungo quando si ha fretta di chiamare!

Ecco allora la funzione CQ, che si ottiene semplicemente collegando un altro pulsante normalmente aperto tra massa e il piedino 8 del PIC. Alla fine del QSO ci basterà premere questo pulsante per far partire all’istante una nuova chiamata.

Ho a disposizione un certo numero di PIC 16F84 con il programma del keyer e posso spedirli, al prezzo di costo, a chiunque voglia provare questo progetto. Penso inoltre che in futuro pubblicherò il programma, in formato Hex, nel mio sito Internet (web.tiscalinet.it/vcoletti/), anche con eventuali aggiornamenti o modifiche.

Per il montaggio, vista l’esiguità dei componenti, va bene una qualsiasi basetta millefori. L’integrato va ovviamente montato con il suo zoccolo, soprattutto perché può essere necessario estrarlo e programmarlo di nuovo, nel caso si voglia passare a nuove versioni del keyer.

Schema elettrico

Lo schema elettrico è anche disponibile a risoluzione più elevata.

Keyer v2.0

Keyer v2.1

Keyer v2.2

YO7LHC

Progetti PIC

IK0WRB

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