Einstieg in die Internet-Telegrafie             

von Ralf Beesner                        

Elektronik-Labor  Projekte 



Bild: ICW-Station - Soundkarte,Keyer,Paddle

Bild: ICW-Ausrüstung - externe Sound"karte", Keyer mit Sinusausgang, Paddle


Vorwort

Dieser lange Beitrag sollte eigentlich ein selbstständiger Web-Auftritt werden. Mir eine eigene Domain und Webspace "ans Bein zu binden", erschien mir jedoch als eine zu große Baustelle.

Freundlicherweise hat Burkhard mir hier Unterschlupf gewährt. Da der Beitrag sehr lang ist, habe ich versucht, ihn mit einer Inhaltsübersicht und Navigationshilfe zu strukturieren.


Gliederung und Navigationshilfe:

1 Worum geht es hier? Ein kurzer Überblick
2 Internet-Telegrafie (ICW)
2.1 Klassische Kurzwellen-Telegrafie
2.2 Internet-Telegrafie als "Flauten-Schieber"
2.3 Weitere Einsatzmöglichkeiten

3 Betriebstechnik, Unterschiede zur KW
3.1 Kurzwelle
3.2 Internet-Telegrafie
3.3 Erst mal hinein schnuppern
3.4 Mitmachen?
3.5 Spontane Verabredungen:

4 Hardware
4.1 Soundkarten-Anschlüsse
4.2 Loopback-Device
4.3 KW-TRx als Sinus-Quelle
4.4 Und nun zu einer kleinen Falle...
4.5 Hardware mit Sinusfiltern
4.5.1 Passive Filter
4.5.2 Einen NE555 "zähmen"

4.6 Sinus-Generatoren auf Mikrocontroller-Basis
4.6.1 Warum ATtiny?
4.6.2 ATtiny13-Keyer; ein "schneller Hack"
4.6.3 Sensor-Keyer incl. Sinusgenerator
4.6.4 Zwei "standalone"-Sinusgeneratoren

5 Mumble-Konfigurationsanleitung für ICW
5.1 Eintragen der Mumble-Server
5.2 Sonstige Konfiguration
5.3 Nützliche Informationen
5.4 Einige Windows-Screenshots

6 Einige Links


1. Worum geht es hier? Ein kurzer Überblick


Der elektrische "Schreibtelegraph" wurde 1837 von Samuel F.B. Morse erfunden, das heute übliche Morsealphabet stammt jedoch von Friederich Clemens Gerke.

In der drahtgebundenen Übertragungstechnik wurde die Morsetelegrafie bereits vor langer Zeit durch effizientere Übertragungsverfahren ersetzt (z.B. Telefonie, Fernschreiber, Fax).

Details finden sich unter: https://de.wikipedia.org/wiki/Morsecode

Im Medium Kurzwellen-Funk erlebte sie jedoch eine Renaissance. Im Seefunk und im militärischen Funk war sie bis Ende der 90iger Jahre des 20. Jahrhundert verbreitet (manchmal hört man sogar heute noch russische Militärfunknetze).

Die notorisch unzuverlässige Kurzwellenausbreitung hielt sie dort lange am Leben. Gesendet wurden unmodulierte Hochfrequenzsignale ("continious wave", CW), die im Takte der Telegrafie ein und aus getastet wurden. Im Empfänger machte sie ein BFO ("beat frequency oscillator", Telegrafie-Überlagerer) als Ton hörbar. Mit einem normalen AM-Radio-Empfänger kann man sie nicht wirklich aufnehmen.

Bei Funkamateuren war und ist die Telegrafie beliebt, weil man mit ihr auf Kurzwelle (KW) mit kleiner Leistung und bescheidenen Antennen sehr viel besser "durchkommt" als per Sprechfunk. Ihre Nutzung ist jedoch rückläufig, weil moderne digitale Übertragungsverfahren mittlerweile effizienter sind. Telegrafie dient halt vielen eher als "Mittel zum Zweck".

Uns jedoch dient eher die Kurzwelle als "Mittel zum Zweck", um in einer faszinierenden "Sprache" zu kommunizieren. Sie ist wie Musik in unseren Ohren. Wir lieben zwar das "Flair" der Kurzwelle, aber wünschen uns manchmal ein zuverlässigeres Übertragungsmedium.

Der zuverlässige Übertragungskanal

Es gab bereits mehrere Anläufe, um Telegrafie im Internet zu übertragen. Der qualitativ beste Weg ist mittlerweile, einen Sprachkonferenz-Server zu verwenden (eine "freie" Software namens Mumble), also in einem Sprachkanal Telegrafie-Töne zu übertragen. Die erforderliche Soft- und Hardware wird in den folgenden Kapiteln beschrieben.




2 Internet-Telegrafie (ICW)


Bild: ICW Portabel

Bild: ICW Portabel mit Mini-Notebook und Sensorkeyer - That's all!

Es wäre albern, einen Segler zu fragen, warum er nicht ein Motorboot nimmt, um schnell von A nach B zu kommen.

Dennoch haben die meisten kleinen Jollen ein Paddel an Bord und die Fahrtenyachten einen Hilfsmotor, spöttisch "Flauten-Schieber" genannt. Fahrtenskipper sind zwar froh, wenn das "Knatter-Ding" aus ist, aber manchmal braucht man es: Um bei Flaute einen Hafen noch zu erreichen, wenn der Wind von vorn kommt und die Fahrrinne schmal ist, um auf engem Raum zu navigieren (Erreichen und Verlassen des Liegeplatzes im Hafen).

2.1 Klassische Kurzwellen-Telegrafie

Telegrafie wird in vielerlei Weise im Amateurfunk eingesetzt: z.B für Standard-Verbindungen "in die weite Welt" (DX), für Funkwettbewerbe, bei denen nur ein paar Zahlen ausgetauscht werden (Contests), für lange "Klön-Runden" (Rag Chews).

Wer gern stundenlang in flottem Telegrafie-Tempo auf Kurzwelle mit gleich Gesinnten in seiner Muttersprache plaudern möchte, braucht stabile Verbindungen.

Ohne gute Antenne wird es schwierig. Unglücklicherweise funktionieren derzeit (Sonnenflecken-Minimum; Winter) KW-Verbindungen im Nahbereich fast nur auf den langwelligen KW-Bändern, also auf 160m und 80m, tagsüber auch auf 60m und 40m.

Platz für einen 2*40m-Dipol oder 2*20m-Dipol in 10-20m Höhe werden heutzutage immer weniger Funkamateure haben.

Und selbst wenn man zu den Glücklichen zählt, die über eine gute Antenne für die langwelligen KW-Bänder verfügen: an Winterabenden kommen derzeit auch 80m-Signale erst in einigen hundert km "wieder herunter" (Tote Zone). Deutschland-Verbindungen sind derzeit abends fast unmöglich.

Früher wurde das teilweise kompensiert, weil einfach mehr "Schnelltelegrafisten" ihrem Hobby nachgingen; das steigerte die Wahrscheinlichkeit, auch unter schwierigen Ausbreitungs-Bedingungen auf jemanden zu treffen, der in einer günstigen Entfernung wohnte.

Heutzutage sind wesentlich weniger Telegrafisten regelmäßig zu hören, und oft rufen sie vergeblich und schalten nach einigen Minuten vergeblichen Rufens wieder ab.

2.2 Internet-Telegrafie als "Flauten-Schieber"

Da kommt der "Flauten-Schieber" Internet-Telegrafie (ICW) ins Spiel! Man hat jederzeit ein "S9+20dB-Signal"; und jeder, der sich eingeloggt hat, kann jeden Teilnehmer sehen, wird gesehen und kann sich in einen beliebigen Telegrafie-Kanal begeben.

ICW fehlt zwar das Flair der Kurzwellen-Verbindungen, aber es ist sehr praktisch, wenn man in Telegrafie klönen möchte - insbesondere, wenn man mehr an der Handwerkskunst Telegrafie interessiert ist als am Medium Kurzwelle.

Dann weiß man sogar zu schätzen, dass auf ICW nicht die "halbe Welt" mithören kann, sondern Informationen aus dem Privatbereich auch privat bleiben. Man kann sich dort sehr viel offener und ungezwungener unterhalten.

2.3 Weitere Einsatzmöglichkeiten




3 Betriebstechnik, Unterschiede zur KW


3.1 Kurzwelle

Auf Kurzwelle "kurbelt" man nach Einschalten des Geräts kurz über die bevorzugten Amateurfunkbänder, erfährt so, wie belebt das jeweilige Band ist und wohin die Ausbreitung gerade günstig verläuft.

Man hört kurz in bestehende Verbindungen rein, ob das Telegrafie-Tempo etwa passt und ob sich dort gute Bekannte unterhalten. Hier und da findet man jemanden, der gerade einen "Allgemeinen Anruf (CQ)" absetzt, mit dem man ein Funkgespräch (QSO) beginnen kann.

Falls nicht, sucht man sich eine freie Frequenz und startet dort selbst einen "Allgemeinen Anruf".

3.2 Internet-Telegrafie

Da man sich mit einem Benutzernamen am Mumble-Server anmelden muss (empfohlen wird als Benutzername: Vorname_Wohnort oder - so vorhanden - Amateurfunk-Rufzeichen_Vorname_Wohnort), sieht jeder den Namen und man wird unter dem Namen angesprochen. Es sollte also ein Name oder Spitzname sein, der einem selbst geläufig ist ;)

Die Amateurfunk-Rufzeichen (Calls) verwenden wir im ICW-Betrieb nur selten; und wenn, dann eher spielerisch.

Bei den Seefunk-Profis gab es ein System aus Anruf-Frequenzen und Arbeits-Frequenzen, auf die man von der Küstenfunk-Station nach der Kontaktaufnahme gelotst wurde.

Das haben wir nachgebaut: Es gibt einen Anruf-Kanal, in den man geht, wenn man Telegrafie-Partner sucht. Begibt sich jemand hinzu, wechselt man gemeinsam auf einen Arbeitskanal.

Sind bereits Kanäle in Nutzung, kann man sich (mit der gebotenen Rücksicht) dazu gesellen.

Am Ende des Eintrags mit dem eigenen Benutzernamen kann man einen "Comment" einfügen (über das gelbe "C" in der Mumble-Iconleiste). Dort kann man z.B. eine bevorzugte Telegrafie-Geschwindigkeit eintragen, damit man nicht von zu schnellen Telegrafie-Partnern "überrollt wird". Man kann übrigens auch kleine Bilder ("Avatare") in den Text einbauen.

Neben Anruf- und Arbeitskanälen gibt es weitere Hilfskanäle, ihr Verwendungszweck ist dort jeweils in "Comments" kurz erläutert.

Eine Besonderheit ist der Parkkanal. Dort kann man "abhängen", wenn man keine Zeit für Verbindungen hat, aber sehen möchte, was gerade los ist (oder in der History - links im Mumble-Fenster - nachlesen möchte, wer sich in der Zwischenzeit so alles hat blicken lassen).

3.3 Erst mal hinein schnuppern

"Mithör-Knigge" für Leute, die in einen belegten Kanal hineinschnuppern wollen:

3.4 Mitmachen?

Es ist nicht immer etwas los, aber man kann sich ja "auf die Lauer legen".

Wir treffen uns derzeit auch zu den folgenden Zeiten regelmäßig:

Tage Uhrzeit
Montags ab 21:00 Uhr
Mittwochs ab 21:00 Uhr
Freitags ab 21:00

Spontane Verabredungen:

Eine weitere Möglichkeit besteht im Beitritt zu einer WhatsApp-Gruppe, in der man spontan nach ICW-Partnern Ausschau halten und eine ICW-Verbindung verabreden kann. Sie wird von Volker, DF6IA betrieben.

Unter folgender Nr. kann man sich anmelden: +49 1525 5919 285




4 Hardware

Es warten zwei "Baustellen":

Vorweg zwei Tips für ein Rundum-Sorglos-Paket:

4.1 Soundkarten-Anschlüsse

Ganz früher gab es separate Soundkarten in den PCs; sie hatten meist 3-polige 3,5mm-Klinkenbuchsen für Line Out, Line In und Mikrofon (Mic In). Der Mikrofon-Eingang war meist für Mono-Electret-Mikrofone ausgelegt: diese erwarteten auf dem mittleren Ring des 3-poligen 3,5mm-Klinkensteckers eine kleine Hilfsspannung zur Stromversorgung der Electret-Kapsel.

Später wanderte die Sound-Hardware auf die Hauptplatine des Rechners.

Die ersten Notebooks hatten nur noch zwei Klinken-Buchsen für Line Out bzw. Kopfhörer und für Mic In.

Später wurden interne Electret-Mikrofone eingebaut. Die Umschaltung zwischen internem und externem Mikrofon erfolgte durch Messen der Mikrofon-Hilfsspannung; bei Anschluss eines externen Electret-Mikrofons brach die Spannung aufgrund des Stromverbrauchs der Electret-Kapsel etwas ein; bei Anschluss eines herkömmlichen passiven Mono-Mikrofons mit einem zweipoligen Klinkenstecker brach sie ganz zusammen.

Soundchips weisen mehrere GPIOs (General Purpose In Out) auf, die unter anderem für solche Aufgaben eingesetzt werden und sich per Soundtreiber abfragen lassen.

Die Umschaltung zwischen internem Lautsprecher und Kopfhörer erfolgte vielfach nicht mehr über einen mechanischen Schalter in der Kopfhörer-Buchse, sondern über Anlegen und Messen einer hochohmigen Hilfsspannung: ein niederohmiger Kopfhörer schloss die Spannung kurz.

Neuere Notebooks, Tablets und Smartphones haben meist eine 4-polige Klinken-Buchse für den Anschluss einer Hör-/Sprechgarnitur.

Die Belegung der Anschlüsse ist recht "außergewöhnlich":

Anschluss Verwendung
Spitze Kopfhörer links
1. Ring Kopfhörer rechts
2. Ring Masse
Body Mikrofon

Würde kein "vernünftiger Elektroniker" so machen, weil ausgerechnet das empfindliche Mikrofon-Signal am berührbaren Außen-Ring des Klinkensteckers liegt, aber Electret-Mikrofone sind recht niederohmig, daher halten sich mögliche Störsignale in Grenzen.

Die Erkennung, ob in diese Kombi-Buchse ein Kopfhörer oder eine Sprechgarnitur eingesteckt ist, erfolgt offenbar durch eine Spannungsmessung: Ein Kopfhörer schließt den 2. Ring und Body kurz.

Mit von den Hardware-Herstellern bereitgestellten Soundtreibern funktioniert die Umschalterei meist reibungslos; unter Linux gibt es mitunter Probleme, weil die freiwilligen Entwickler der Soundkartentreiber nicht "alle Hardware dieser Welt" kennen und ihre Besonderheiten berücksichtigen können.

4.2 Loopback-Device

Das extern erzeugte Sinussignal muss aufgeteilt werden: ein Teil geht in den Sendeteil von Mumble, ein anderer muss irgendwie lokal ausgegeben werden, damit man die eigenen Morsezeichen hören kann.

Manche Soundkarten verfügen über ein Loopback-Device. Das Sendesignal (Mic In) kann per interner Hardware in den Empfangszweig (Lautsprecher / Kopfhörer) eingeblendet werden. Der Software-Mixer des Betriebssystems weist für diesen Kanal einen Schieberegler auf.

Ist diese sehr nützliche Funktion nicht vorhanden, muss man mit eigener Hardware das Mumble-Empfangs-Signal und den Mithörton zusammenführen.

4.3 KW-TRx als Sinus-Quelle

Den geringsten Hardware-Aufwand (neben der Verwendung eines teuren MFJ-Keyers, wie bereits im übergeordneten Kapitel erwähnt) hat man bei Nutzung eines vorhandenen Kurzwellen-Sendeempfängers (KW-TRx), sofern er sich in einen Zustand schalten lässt, in dem man seinen Telegrafie-Mithörton auskoppeln kann, ohne versehentlich auf Kurzwelle zu senden.

Auch der Empfangszweig des KW-TRx sollte auf "lautlos" geschaltet bzw. gedreht sein.

Nachteil: man muss bei jedem Wechsel zu ICW und zurück den KW-TRx "befummeln".

Bild: TRX Looback Soundkarte

Hat man ein Notebook / Tablet / Smartphone mit internem "Soundkarten-Loop-Device", sorgt dieses für die Wiedergabe des Telegrafie-Mithörtons.

Die Hardware beschränkt sich dann auf einen Widerstand und einen Trimmer. Sie sorgen für eine grobe Einpegelung des Sendesignals und für die automatische Umschaltung des Rechners auf ein externes Mikrofon, weil durch Widerstand und Trimmer ein kleiner Querstrom fließt.

Bild: ICW Blockschaltung TRX

Hat der Rechner keinen Soundchip mit "Loop-Device", muss man das Mumble-Empfangs-Signal und das ausgekoppelte KW-TRx-Signal über Schutzwiderstände mischen und das Mischprodukt auf den Kopfhörer geben. Die Widerstandswerte sollte man ausprobieren, die vorgeschlagenen Werte sind nicht getestet und hängen zudem von der Hardware ab.

4.4 Und nun zu einer kleinen Falle...

Die passive Mixer-Schaltung ist keine "Einbahnstraße": Das Mumble-Empfangs-Signal läuft nicht nur über R1 / R3 zur Kopfhörer-Buchse, sondern über R4 / R5, P2 und R6 auf den Mikrofon-Eingang des Rechners zurück.

Es entsteht eine Rückwirkung, die sich bei ungünstiger Stellung von Hardware-Trimmer und Schiebereglern des Software-Mischpults zu einer Rückkopplung aufschaukeln kann, die zu einer Dauersendung führt.

Im Gegensatz zum bekannten Rückkopplungs-Pfeifen bei Beschallungsanlagen klingt eine Rückkopplung in Mumble anders: die Laufzeit des Signals zum und vom Server und die komprimierenden Sprachcodecs erzeugen ein eigenartiges Brodeln und Blubbern, das etwas an eine Badezimmer-Geräuschkulisse erinnert (im Jargon daher "Klo-Sound" genannt).

Meist klingt die Rückwirkung jedoch rasch ab und macht sich lediglich als eine Art "Tast-Click" am Ende jedes Telegrafie-Zeichenelements bemerkbar. Bei günstiger Pegelwahl fällt sie kaum auf.

Der "Klo-Sound" tritt übrigens auch auf, wenn man eine Mumble-Sprech-Verbindung nicht per Kopfhörer / Sprechgarnitur, sondern über das eingebaute Mikrofon und die internen Lautsprecher des Gerätes zu betreiben versucht.


4.5 Hardware mit Sinusfiltern

BILD: ICW Blockschaltbild

Viele ICW-Teilnehmer verwenden ihre gewohnte elektronische Morsetaste (Keyer), koppeln den Rechteck-Mithörton aus dem Keyer aus und schicken ihn durch ein Filter, das den Rechteck zu einem Sinus formt und die harten Ein-und Ausschwingvorgänge (Lautstärkesprünge von 0 auf 100% und wieder zurück) verrundet, damit man keine störenden "Tastclicks" hört.

Meist wird noch ein kleines Verstärker-Modul, z.B. mit dem "nicht tot zu kriegenden" NF-IC LM386, nachgeschaltet, damit man auch gerufen werden kann, wenn man den Kopfhörer abgelegt hat (im obigen Blockschaltbild fehlt die Kopfhörerbuchse).

Die Filter sind meist zweckentfremdete "aktive" Telegrafie-NF-Filter-Module mit Operationsverstärkern, z.T sind NF-Verstärker mit Lautsprecher-Ausgang auf dem Modul untergebracht.

Ein gern genutztes Modul ist das Hi-Per-Mite der "Four State QRP Group". Dank des exotischen Namens findet man es sehr leicht mit einer Suchmaschine.

Es gibt zwar weitere Module bzw. Bausätze dieser Art, aber sie scheinen etwas aus der Mode gekommen und schlecht erhältlich zu sein.

Sie basieren auf knapp 50 Jahre alten Schaltungs-Konzepten mit mehrfach gegengekoppelten Operationsverstärkern, ggf. in Verbindung mit Hoch- Tiefpassfiltern (ebenfalls mit Operationsverstärkern realisiert). Damals verwendete man OP-Amps des Typs "µA741", die eine relativ hohe Betriebsspannung benötigten, heute gibt es besser geeignete, z.B. den verbreiteten LM358.

Geübte Hobby-Elektroniker werden eine solche Schaltung leicht im Internet finden und auf Lochraster- oder Streifenraster-Platine aufbauen können.

4.5.1 Passive Filter

Keyer mit Rechteck-Mithörton erzeugen meist ein Signal von 3V bis 5V Spitze-Spitze (S-S). Wenn man das Sinussignal ohnehin über einen NF-Verstärker mit z.B. LM386 wiedergibt, ist der Pegel viel zu hoch und muss abgeschwächt werden. Man hat daher reichlich Pegelreserve, um mit einem passiven Bandpass-Filter das Rechteck-Signal zu einem Sinus zu formen.

Eine Ermunterung, das einfach mal auszuprobieren, gibt es unter diesem Link, dort werden Experimente zur "Verschönerung" von Rechteck-Mithörtönen beschrieben.

BILD: RC-filter

Die obige Schaltung war Ausgangspunkt der eigenen Experimente. Die RC-Tiefpässe haben jeder für sich eine Grenzfrequenz von ca. 1kHz; sie sind allerdings nicht rückwirkungsfrei zusammengeschaltet. Die Tiefpasswirkung wäre auch ohne Rückwirkung recht gering (theoretisch 6 dB/Oktave). Ein symmetrisches Rechteck-Signal weist vorzugsweise Obertöne mit ungradzahligen Oberwellen auf; die 2. Vielfache ist daher bereits gut unterdrückt und die 3. Vielfache dürfte jeweils um ca. 10 dB gedämpft werden.

Die Schaltung war schnell auf einem Steckboard aufgebaut. Als Tonquelle diente zunächst ein ATtiny-Morsetrainer mit Rechteck-Ausgangssignal (2,5V S-S), als Verstärker der Line-In-Eingang einer Soundkarte.

Das Spektrum des ungefilterten Rechtecksignals zeigt im Wasserfall-Diagramm von Fldigi die 3. und 5. Vielfache deutlich :

BILD: FLdigi-Rechteck

Bei 7 RC-Gliedern sieht das Spektrum recht gut aus, aber das Ausgangssignal ist schon recht leise und klingt etwas dumpf:

BILD: Fldigi 7 RC-Glieder]

Bei Tests auf den ICW-Servern stellte sich heraus, dass die OPs den Sound auch schon bei 5 Tiefpässen akzeptabel fanden; man kann die Schaltung also vereinfachen. Verwendet wurde ein alter ATtiny13-Keyer. Seine Grund-Frequenz lag etwas höher (600 Hz statt 450 Hz) und die Filterwirkung war daher etwas besser.

Schaltplan:

BILD: RC-filter-2 Schaltbild

Der "Radarblick" von oben auf die Streifenleiter-Platine (die Leiterbahnen auf der Unterseite sind blau, die Drahtbrücken auf der Oberseite sind braun):

BILD: RC-filter-2 Layout

Einen CW-Keyer mit Rechteck-Tonausgang kann man auf diesem Wege mit einem Dutzend gängiger Bauteile (die lediglich zwei verschiedene Werte aufweisen) ICW-kompatibel machen.

Man sollte die Schaltung so allerdings nur einsetzen, wenn die Soundkarte den im vorigen Kapitel erläuterten Software-Loopback ermöglicht.

Benötigt man einen Hardware-Loopback für den Mithörton, sollte man das Filter zwei mal aufbauen; einen Zweig für das "Sendesignal", einen für den Mithörton. Die beiden Zweige sind dann recht gut entkoppelt und es kann keine "Klo-Sound"-Rückwirkung auftreten.

Notfalls kann man sogar den internen "Piepser" des Keyers als Lautsprecher-Mithörton verwenden und nur die "Empfangsignale" per Kopfhörer aufnehmen.

4.5.2 Einen NE555 "zähmen"

Bild: ICW Elbug V1

Murphy's Law besagt: "Verstärker schwingen stets, Oszillatoren nie". Ein Rechteck-Generator mit NE555 ist jedoch ein recht nachbausicheres, typisches Anfänger-Projekt. Sinus-Oszillatoren mit Operationsvertärkern sind deutlich anspruchsvoller.

Dem NE555 eine RC-Filterkette nachzuschalten, erfordert zwar relativ viele Bauteile, ist aber ebenfalls recht nachbausicher.

Der NE555 erzeugt jedoch in der Grundschaltung Rechteck-Signale mit weniger als 50% Tastverhältnis, da der Kondensator schneller ent- als geladen wird. Wie weiter oben erläutert, sollte das Tastverhältnis jedoch 50% betragen, weil dann nur ungradzahlige Vielfache erzeugt werden. Zwei Dioden (D1 und D2) sorgen dafür, dass Lade- und Entladezeit etwa gleich sind. Wegen der konstanten Schwellspannung der Dioden wird jedoch die Frequenz etwas von der Betriebsspannung abhängig.

Ein NE555 hat zwar einen Reset-Eingang, an den man eine Morsetaste anschliessen kann, aber die Tastung klingt sehr hart und die Taste müsste nicht gegen Masse, sondern gegen Plus schalten.

Besser klingt es, wenn der NE555 durchläuft und die NF mit einer Diode (D3) geschaltet wird.

Schaltbild:

BILD: RC-filter

Der "Radarblick" von oben auf die Streifenleiter-Platine (die Leiterbahnen auf der Unterseite sind blau, die Drahtbrücken auf der Oberseite sind braun):

BILD: RC-filter



LC-Filter

Man könnte auch statt des passiven Filters aus RC-Gliedern einen oder mehrere Parallelschwingkreise aus 150 mH und 0,47 µF verwenden - habe ich aber nicht getestet.

Die Idee fand sich ebenfalls unter dem bereits oben genannten Link.




4.6 Sinus-Generatoren auf Mikrocontroller-Basis

ICW-Sinus-Generatoren lassen sich sehr Bauteil sparend mit Mikrocontrollern realisieren. Ein integrierter CW-Keyer fällt "nebenbei" ab, ohne den Bauteilaufwand hochzutreiben.

Als "Keyer" bezeichnet man übrigens die Elektronik der Morsetaste, der bzw. die mechanischen Tasthebel wird / werden als "Paddle" bezeichnet. Bei manchen Geräten sind Keyer und Paddle in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

Leider gibt es viele Keyer-Varianten - für Einhebel-Paddles, Squeeze-Paddles, mit Punkt- und / oder Strichspeicher, "plain iambic", "iambic-a", "iambic-b" - daher "schwören" viele Telegrafisten auf "ihren Keyer".

Daher werden hier sowohl reine Sinusgeneratoren als auch Keyer mit Sinusausgang vorgestellt.

4.6.1 Warum ATtiny?

Es gibt zahlreiche Mikrocontroller-Familien. Für den vorgesehenen Zweck genügen kleine 8bit-Mikrocontroller. Platzhirsch unter den Produzenten in diesem Segment ist Microchip mit seiner PIC-Familie.

Viele Jahre schien Microchip jedoch nicht sonderlich an Hobby-Elektronikern interessiert. Es gab zwar Compiler und Programmier-Umgebungen (IDEs), aber die meisten waren nicht Open Source, sondern Closed Source und teuer (z.T. gab es aber kostenlose "Schnupper-Versionen").

Das änderte sich, als Atmel die AVR-Serie herausbrachte. Atmel war anscheinend daran interessiert, Hobby-Programmierer als Multiplikatoren zu gewinnen. So wurden die AVRs rasch in Hobby-Kreisen populär.

Neben Open-Source-Assemblern und -C-Compilern (AVR-GCC) entstand eine Basic-IDE, die schnellen und kompakten, zu C konkurrenzfähigen Code produzierte. Sie ist zwar Closed Source nur für Windows, aber es gibt eine kostenlose "Schnupper-Version", die für kleine und mittlere Projekte völlig ausreicht. Sie hat den Charme, dass sie nur behutsam fortentwickelt wird, während der AVR-GCC eine Dauerbaustelle ist. Wenige Jahre alter Quellcode fliegt einem mit dem AVR-GCC schnell mal "um die Ohren".

Auf Basis der AVRs entstanden die weithin bekannten Arduino-Boards und die Arduino-IDE. Die Boards sind nicht auf Batteriebetrieb optimiert, die AVR-Mikrocontroller sind für viele kleine Projekte bereits überdimensioniert und die IDE erzeugt Code, der eher groß und langsam ist, obwohl er "unter der Haube" mit dem AVR-GCC erzeugt wird. Die Zwischenschicht, die die Arduino benutzerfreundlicher machen soll, schluckt viele Ressourcen.

Atmel wurde mittlerweile von Microchip "geschluckt".

Ein unprogrammierter ATtiny ist "dumm"

Man braucht also

oder einen gutmütigen Bekannten, der einem einen "dummen" Chip programmiert. ;)

Vor Erfindung der Mikrocontroller fertigte die Halbleiter-Industrie für große Elektronik-Hersteller massenweise so genannte "kundenspezifische ICs". Ein programmierter Mikrocontroller ist nichts anderes, aber mit der Produktions-Stückzahl "1".

4.6.2 ATtiny13-Keyer; ein "schneller Hack"

Unter https://www.elektronik-labor.de/AVR/icw-morsetaste.html ist eine einfache ICW-Lösung beschrieben.

Dies ist eine neuere Version der Schaltung, die Batteriebetrieb aus zwei Mignonzellen, zwei AAA-Batterien oder einer Lithium-Zelle erlaubt. Die Mikrocontroller werden in Gebe-Pausen per Software in "Powerdown" geschickt und verbrauchen dann weniger als 100 µA.

Bild: ICW Elbug V1

Der Schaltplan:

Bild: ICW Elbug V1 Schaltplan

Der "Radarblick" von oben auf die Streifenleiter-Platine (die Leiterbahnen auf der Unterseite sind blau, die Drahtbrücken auf der Oberseite sind braun):

Bild: ICW Elbug V1 Layout

Eine kurze Übersicht, die es erspart, die "Textwüste" unter dem obigen Link durch zu ackern:

Der rechte ATtiny 13 arbeitet als primitiver CW-Keyer. Neben den Anschlüssen für das Paddle gibt es nur einen Geschwindigkeits-Einsteller, einen Reset-Taster und einen optionalen Piezo-Buzzer SG1, der die Morsegeschwindigkeit in WPM (Worte pro Minute) unmittelbar nach einem Reset ausgibt. Das Telegrafie-Tast-Signal wird an Pin 8 ausgegeben.

Der Modus des Keyers ist "plain iambic" mit einer kleinen Erweiterung: Nach der "reinen Lehre" wird erst nach Zeitablauf eines Strichs PLUS Pause der Punktkontakt abgefragt. In dieser Version wird schon nach Ende des Striches geschaut, ob der Punktkontakt gedrückt ist. Es vermeidet, dass Punkte "verschluckt" werden, wenn man bereits kurz vor Ende der Pause das Punkt-Paddle schon wieder losgelassen hat.

Der linke ATtiny13 erhält das Tastsignal an Pin 2 zugeführt. An den Pins 6 und 7 liegt ein "Mäuse-Klavier", mit dem man die Tonhöhe in vier Stufen umschalten kann. An Pin 5 wird ein pulsweiten-moduliertes Rechtecksignal ausgegeben (37,5 kHz Schaltfrequenz). Mit einem einfachen Bandpass aus R1, C2, C3 und R3 wird daraus ein halbwegs gesäuberter Sinus. Der Ausgangs-Pegel ist für einen Soundkarten-Line-In- Eingang dimensioniert. Für einen Notebook-Mikrofoneingang ist der Pegel etwas zu hoch; man kann erforderlichenfalls zu R3 einen 1 kOhm-Widerstand parallel schalten oder R3 durch einen 1 kOhm-Trimmer ersetzen.

Hat der Rechner eine 4-polige Klinken-Buchse, kann auch ein 4,7 kOhm-Widerstand in der NF-Out-Leitung sinnvoll sein, um der Umschalt-Elektronik im Rechner eine eingesteckte Sprechgarnitur vorzugaukeln.

Download der neuesten Version: 2102-icw-elbug_v1_bat.zip]

Das Archiv enthält Schaltplan, Board-Skizze und die beiden Bascom-Programme im Quelltext und als Hex-Files, letztere können mit einem Programmer und einer Programmier-Software direkt in die Chips geflasht werden, ohne dass Bascom installiert sein muss.

4.6.3 Ein Sensor-Keyer incl. Sinusgenerator

Bild: ICW Sensorkeyer

Unter https://www.elektronik-labor.de/AVR/T13-ICW-Sensorkeyer.html liegt ein "proof of concept": Der Versuch, in einen winzigen Attiny 13 mit 1 kB Programmspeicher und 64 Byte Arbeitsspeicher einen Sensor-Keyer inclusive Sinusgenerator zu quetschen. Die Sensoren arbeiten nicht mit einer unzuverlässigen Messung des Hautwiderstands, sondern werten die Änderung der Kapazität aus, wenn einer der Sensoren berührt wird. Das funktioniert weitaus zuverlässiger.

Sensor-Paddle, Morse-Keyer, Sinusgenerator - alles aus einem Guss mit nur 7 Bauteilen, die unter 5 Euro kosten. Und "das Ding" ist benutzbar und völlig ausreichend, sofern man mit dem "pure iambic"-Modus zurecht kommt.




4.6.4 Zwei "standalone"-Sinusgeneratoren

Wer seinen eigenen Keyer bevorzugt oder Handtasten verwenden möchte, benötigt lediglich einen Sinusgenerator. Die erste Version ist für eine Soundkarte mit "Loopback-Device" gedacht, die zweite mixt das Mumble-Empfangssignal hardwaremäßig per Widerstandsnetzwerk mit dem Mithörton.

Besonderheit der zweiten Schaltung: Der Mikrocontroller erzeugt zwei unabhängige Sinus-Signale. Die passive Hardware-Mischung von Empfangssignal und Mithörton reicht kein Rückkopplungssignal an den Mikrofon-Eingang des Notebooks/Tablets/Smartphones durch, die beiden Signalwege sind entkoppelt. Somit kann der im Kapitel "Und nun zu einer kleinen Falle..." beschriebene "Klo-Sound" nicht auftreten.

Einen Verstärker sollte man an den Kopfhörer-Ausgang nicht anschließen, da die PWM-Impulse dort in voller Höhe anstehen und den Verstärker übersteuern dürften.

Die Pinbelegung ist jeweils abweichend vom Generator des "schnellen Hack-Keyers", weil der zweite PWM-Ausgang "freigeschaufelt" werden musste.

Software und Hex-files sind bei beiden Versionen die selbe.

Sinusgenerator für Software-Loopback

Bild: Sinusgenerator Softwareloop

Bild: Sinusgenerator Softwareloop Schaltplan

Der Mikrocontroller wird an Pin 7 (PB2) getastet, die PWM-Impulse werden an Pin 5 (PB0) erzeugt und über einen Bandpass aus R1, R2, C2, C3 geglättet. Das "Mäuseklavier" an Pin 2 und Pin 3 dient zur Tonhöhen-Umschaltung. Das PWM-Signal an Pin 6 läuft "leer" mit.

Wie beim "schneller-Hack-Keyer" ist der Ausgangspegel für einen Soundkarten-Line-In-Eingang dimensioniert. Für einen Notebook-Mikrofon-Eingang ist der Pegel etwas zu hoch; man kann erforderlichenfalls zu R3 einen 1 kOhm-Widerstand parallel schalten oder R3 durch einen 1 kOhm-Trimmer ersetzen.

Hat der Rechner eine 4-polige Klinken-Buchse, kann auch ein 4,7 kOhm-Widerstand in der NF-Out-Leitung sinnvoll sein, um der Umschalt-Elektronik im Rechner eine eingesteckte Sprechgarnitur vorzugaukeln.

Die Betriebsspannung sollte 2,5V bis 5V betragen; ideal sind 2 Mignon- oder AAA-Zellen, da sie leicht verfügbar sind. Der Stromverbrauch beträgt während der Tastung ca.3-5 mA und in den Betriebspausen unter 100 µA, so dass sich ein Ausschalter erübrigt.

Der "Radarblick" von oben auf die Streifenleiter-Platine (die Leiterbahnen auf der Unterseite sind blau, die Drahtbrücken auf der Oberseite sind braun):

Bild: ICW Softwareloop Layout

Die meisten 3,5mm-Klinken-Buchsen lassen sich nicht ohne zusätzliche Bohrungen und "Laubsäge-Arbeiten" in eine Lochrasterplatine mit 2,54mm-Raster einpassen. Es gibt jedoch bei Reichelt seit kurzer Zeit 3,5mm-Stereo-Klinkenbuchsen ohne interne Schalter, die direkt in Streifenleiterplatinen und Steckboards passen. Bezeichnung:

CLIFF FC68131 Klinkenbuchse Stereo, 3 pol, 3,5 mm

Sinusgenerator für Hardware-Loopback

Bild: Sinusgenerator Hardware-Loopback

Bild: Sinusgenerator Hardware-Loopback Schaltplan

Der Kern der Schaltung ist der gleiche wie beim obigen Generator, jedoch wird auch das Kopfhörer-Signal durch die Platine geschleift. Das zweite PWM-Signal an Pin6 (PB1) des Mikrocontrollers wird über R7, R5, R6 auf den Kopfhörer gegeben. Zum Schutz der Soundkarten-Ausgänge sind die Widerstände R2 und R3 in die NF-Leitung eingefügt.

Als Option sind eine zweite Tastenbuchse und das RC-Glied R8/C4 eingezeichnet, falls man zwei Tasten anschliessen möchte und mindestens eine davon eine Handtaste ist, deren Kontakt etwas prellen könnte. Für einen Elbug ist das RC-Glied nicht sinnvoll.

Da ein Hardware-Loopback insbesondere an modernen Notebooks bzw. Tablets mit 4-pol-Kombibuchse erforderlich werden könnte, erfolgt der Anschluss des Rechners in dieser Schaltungsvariante über einen 4-poligen Klemmenblock, da 4pol 3,5mm-Buchsen schlecht erhältlich sind.

Bild: ICW Sinusgenerator Hardware-Loopback Layout

Download der neuesten Version: 2102-icw-sinusgen.zip]

Das Archiv enthält Schaltpläne, Board-Skizzen und das Bascom-Programm im Quelltext und als Hex-File, letzteres kann mit einem Programmer und einer Programmier-Software auf den ATtiny geflasht werden, ohne dass Bascom installiert sein muss.




5 Provisorische Mumble-Konfigurationsanleitung für ICW


Bild: Mumble Clent Hauptfenster

Mumble-Software-Pakete werden unter https://www.mumble.info/downloads für die gängigen Betriebssysteme bereit gestellt (Linuxer können sie direkt über die Paketverwaltung ihres Betriebssystems auswählen und installieren).

Im Mumble-Client kann man allerlei Parameter ein- und verstellen; manche haben kaum Auswirkungen, einige führen zu unerwünschten Effekten.

Ich habe einige Screenshots meiner Einstellungen angehängt - an ihnen kann man sich "entlang hangeln". Sie sind nicht optimiert, aber wohl auch nicht völlig falsch...

Als Benutzer-Interface-Thema ist hier "Classic - Old Style" ausgewählt; unter dem Thema "Mumble Lite" weicht das "Look and Feel" etwas ab. Die Screenshots sind auf einem Linux-Rechner entstanden, daher die ungewöhnlichen "Fensterdekorationen".


5.1 Eintragen der Mumble-Server

Bild: Mumble Server-Auswahl

Zunächst sind unter "Mumble-Server-Verbinden..." mit "Server hinzufügen..." die ICW-Server händisch einzutragen (sie sind in der Liste "Internet-Öffentlich" nicht enthalten):

Dies sind die Daten "unseres" Servers:

BILD: Mumble Internet-Telegrafie-Server

Falls man auch mal den US-Server ausprobieren möchte - dies sind die Daten des US-Servers:

BILD: Mumble Main-US-Server

Mumble tauscht mit den Servern ein Zertifikat aus, mit dem sich künftig Server und Client gegenseitig identifizieren. Da die Zertifikate i.d.R. selbst signiert sind, erhält man einen (harmlosen) Warnhinweis.


5.2 Sonstige Konfiguration

Die weiteren Einstellungen erfolgen unter "Mumble - Konfiguration":

BILD: Mumble Config-Audio-Eingabe

Unter "Mumble-Konfiguration-Audioeingabe" ist zunächst die korrekte Soundkarte auszuwählen. "Übertragen" ist auf "Sprachaktivierung" einzustellen.

Der Wert für "Stimme halten" sollte auf 1 - 1,5 sec eingestellt sein, damit das Sendesignal nicht "flattert".

Darunter sieht man eine Balkendarstellung des Pegels. Die Werte für "Stille bis" und "Sprache über" müssen so eingestellt sein, dass Mumble nicht schon durch das Grundrauschen der Soundkarte auf Sendung geht, aber sicher auf das eigene Morsesignal anspricht. Die Hysterese kann klein eingestellt werden, da ja keine Sprache übertragen wird.

Die Datenrate sollte man auf mittlere Werte einstellen. 40 kBit/s sollte man nicht allzu weit unterschreiten, da dann störende Artefakte auftreten könnten.

Die Rauschunterdrückung sollte man abschalten oder nur mit Vorsicht aktivieren, da auch sie zu unerwünschten Artefakten führen kann.

Eine kleine Falle bei allen Konfigurations-Dialogen:

Die Werte werden erst nach Klick auf "Anwenden" übernommen, nur auf "OK" zu klicken, schließt das Fenster, aber verwirft die Änderungen!

Bild: Mumble Config-Audioausgabe

Unter dem Menüpunkt Mumble - Konfiguration - Audioausgabe wählt man zunächst die korrekte Soundkarte aus. Einstellbare Werte sollte man - wie auf dem Screenshot - zunächst auf mittleren Werten belassen.

Für Testzwecke ist der Menüpunkt "Rückkopplung" nützlich. Er steht normalerweise auf "keine", man kann aber auch "lokal" bzw. "Server" auswählen, um das eigene Sendesignal abzuhören.

5.3 Nützliche Informationen

Bild: Mumble Audiostatistiken

Unter dem Menüpunkt "Mumble- Selbst- Audiostatistiken" finden sich Informationen über das eigene Sendesignal.

Wichtig ist der "Spitzen Mikrofonpegel". Er sollte etwas unter -20 dB liegen, damit alle Teilnehmer etwa gleich laut sind. Die Mumble-Clients haben halt keine AGC wie ein KW-Empfänger ;)

Der Pegelbalken sollte bei Empfang nur in Rot das Grundrauschen der Soundkarte anzeigen und beim Senden den höheren Pegel mit gelber Hysterese und grüner Spitze. Den Pegel stellt man hardwareseitig in der externen Signalquelle und im Windows-/Linux-Aufnahme-Mixer ein. Der Software-Mixer des Betriebssystems sollte auf mittleren Werten stehen (mindestens 10%), da sonst die Gefahr besteht, dass bereits die Soundkarten-Hardware übersteuert wird.

In der Spektral-Darstellung sollten neben der Grundfrequenz nur wenige stark gedämpfte Spikes zu sehen sein; ein breiter "Lattenzaun" ist ein Zeichen für Übersteuerung oder ein bereits unsauber erzeugtes Keyer-Sinus-Signal.

Bild: Mumble Rechtsklick auf den eigenen Namen

Mit Rechtsclick auf einen Teilnehmer (also auch auf den eigenen Teilnehmer-Eintrag) und Auswahl des Menüpunkts "Informationen" sieht man die Paketstatistik. Es werden TCP-Steuerungspakete und UDP-Pakete verschickt. Über TCP werden z.B. Statusinformationen, Einstellungen und ein "Tot-Mann-Signal" ausgetauscht (bleiben TCP-Pakete aus, wirft der Server den Teilnehmer ab).

Per UDP wird das NF-Signal transportiert. Unter "UDP Netzwerkstatistik" sollten nur wenige Paketverluste angezeigt werden; ab etwa 1% machen sich Paketverluste durch Aussetzer oder Artefakte bemerkbar.

Paketverluste treten manchmal auf, weil der jeweilige Internet-Provider schlecht an unseren Server angebunden ist. Meist liegt es jedoch daran, dass man per WLAN am eigenen Internet-Modemrouter "hängt" und zu bestimmten Tageszeiten die Nachbarn massenhaft Youtube- oder Netflix-Videos per WLAN schauen und damit die WLAN-Kanäle verstopfen. Sofern möglich, sollte man auf das weniger belastete 5GHz-Band umziehen. Die einfachste (aber mitunter baulich schwierige Lösung) ist die Verwendung eines LAN-Kabels.

Ein LAN-Kabel ist relativ dick und schwer zu verlegen, weil es 8 Adern hat und abgeschirmt ist. Ein DSL-Router ist lediglich mit einer verdrillten Kupfer-Doppelader an den DSLAM (die graue Telekom-Kiste am Straßenrand) angeschlossen. Unter Umständen ist es daher einfacher, mit dem DSL-Router in der eigenen Wohnung so umzuziehen, dass man den ICW-Rechner mit einem LAN-Kabel anschließen kann.

5.4 Einige Windows-Screenshots

Nun noch einige Screenshots, die unter Windows und dem Thema "Mumble Lite" entstanden sind. In den folgenden Screenshots sind Werte gesetzt, die für Geschwindigkeiten jenseits von 200 ZpM / 40 WpM optimiert wurden:

Bild: Mumble Windows Audio-Eingabe


Bild: Mumble Windows Audio-Ausgabe


Bild: Mumble Windows Ohne Signal


Bild: Mumble Windows Mit Signal




6 Einige Links

Mumble-Homepage Die Homepage des freien Software-Projekts. https://www.mumble.info

AGCW Die Arbeitsgemeinschaft Telegrafie e.V.. Deren Ziel "ist es, die Morsetelegrafie und den Amateurfunk zu pflegen und zu erhalten." [Quelle: agcw.de]. https://www.agcw.de

DK5KE Eine informative Webseite rund um das Thema CW von DK5KE. https://www.qsl.net/dk5ke/index.html

DARC Deutscher Amateur-Radio-Club e.V. https://www.darc.de

Learn CW Online (lcwo) Eine der bekanntesten Webseiten, um das Morsen zu erlernen. https://lcwo.net

Funkamateure e.V. Ein Zusammenschluss nordhessischer Funkamateure. Geschrieben in launig-lockerem Stil, bietet die Website zahlreiche Tips für Telegrafie- und QRP-Freunde unter den Funkamateuren. https://funkamateure.jimdofree.com




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