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Eine elektronische Taste mit Curtis-IC

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Daß CW auch heute keineswegs eine antiquierte Betriebsart ist, zeigt der Nachwuchs im HSC und der AGCW. Wer mit Tempo 60 gerade seine Prüfung für die A- oder B-Lizenz hinter sich brachte, hat eine gute Grundlage für höhere Geschwindigkeiten, er braucht nur "am Ball" zu bleiben. Bei Tempo 100 BpM kann man sich in CW schon flüssig unterhalten - es ist bestimmt kein langer Weg dorthin -, mit 120 (oder höher) macht es aber erst richtig Spaß.

Früher klopfte man diese Tempi mit der Handtaste, und das war - auf die Dauer einer Stunde gesehen - schon etwas ermüdend. Das Geben mit dem "El-Bug" hingegen überwindet diese Schwierigkeit, denn er erlaubt ermüdungsfreies Geben.

Es ist nicht jedermanns Sache, einen El-Bug selber zu bauen, vor größeren Schaltungen scheut mancher zurück. Die Firma Curtis(1) hat den Schaltungsaufwand mit der integrierten CMOS-Schaltung 8044 dermaßen vereinfacht, daß es wirklich leicht ist, eine elektronische Taste selbst aufzubauen.

Seit Jahren schon bringt das Handbuch der ARRL(2) eine Beschreibung des "lambic Keyer", dessen Platine nur 48 x 61 mm mißt, die mit nur einem IC, dem 8044, und einigen wenigen Bauteilen zu bestücken ist. Da die Idee wirklich gut und die Ausführung recht einfach ist, sollte man sie auch dem Leser in Deutschland publik machen. So habe ich die Platine auf europäische Bauteile umgestrickt.

Das Curtis-IC, das Herz der Schaltung

Das IC 8044 enthält folgende Eigenschaften:

Somit enthält dieses einzige IC schon alles, was man von einem zeitgemäßen El-Bug erwartet. Für die praktische Anwendung sind nur noch wenige Bauteile zusätzlich erforderlich.

Anwendungen der Schaltung

Es gibt vier Ausführungen des ICs:

Die 18-Pin-ICs haben zwei zusätzliche Anschlüsse für die Schaltung eines Drehspulinstruments zur Messung der Tastgeschwindigkeit und sind sonst kompatibel mit den anderen.

Das meistverwendete IC ist das 8044, bei ihm wird ein angetippter Punkt oder Strich vollendet. Die 8044-B-Ausführung weicht in der Squeezetastung etwas ab. Dieses IC vollendet den Punkt oder Strich und sendet nach Freigabe des Gebers einen Strich nach einem Punkt oder einen Punkt nach einem Strich. Es bleibt dem Geschmack des Operators überlassen, welche Art er bevorzugt.

Bei allen vier Arten kann eine Squeezetaste oder ein einarmiger Geber Anwendung finden. Mit etwas Geschick kann man auch den Geber selbst anfertigen; es lohnt sich, denn die am Markt angebotenen sind relativ teuer. Tasten werden angeboten von Schurr, Bencher, Vibroplex u. a.

Die Schaltung

Da vom IC alles gesteuert wird, gruppieren sich die wenigen Bauteile darum herum (Abb. 1).

Abb 1
Abb. 1: Die Schaltung des El-bugs mit Curtis-IC 8044.

Das IC kann an Pin 16 mit 4 bis 10 V gespeist werden, Curtis empfiehlt 5 bis 9 V. Mit vier Mignon-Akkus erhält man 5 V und hat einen geringen Strombedarf. Der einzige Nachteil ist das größere Volumen, verglichen mit einer 9-V-Blockbatterie. Stattdessen kann man aber auch einen 9-V-Akku mit 110 mAh verwenden. Schließlich kann man auf Batterien oder Akkus ganz verzichten, wenn man die Spannung, die am Transceiver ohnehin vorhanden ist, von dort einspeist. Es entfällt dann S1; x und x' werden mit einer Brücke verbunden. Anstelle der Schutzdiode D1 tritt ein Spannungsregler 78L05 oder 78L08.

Pin 1 des ICs ist der Massebezugspunkt, Pin 2 ist der Punkteingang von der Taste her. Pin 3 und 4 enthalten Abblockungen des Punkteinganges. Pin 5 bis 7 sind wie vor beschaltet, diesmal für den Stricheingang. Pin 8, 9 und 10 dienen der Einstellung der Tastgeschwindigkeit bzw. der Zeichendauer, die mit dem Potentiometer R5 stetig verändert werden kann von Tempo 40 bis 250 BpM.

Das Potentiometer müßte negativ logarithmisch sein, um einen linearen Geschwindigkeitsanstieg zu erhalten. Leider werden solche Potentiometer nicht im Handel angeboten, so daß man ein lineares Potentiometer verwenden muß. Hierbei werden die hohen Geschwindigkeiten aber starkzusammengedrängt. Deshalb wird empfohlen, die Höchstgeschwindigkeit nicht höher zu wählen, als man hören kann. Mit R6 läßt sich diese Begrenzung durchführen.

Bei einer Betriebsspannung von 9 V wählt man R6 mit

Bei einer Betriebsspannung von 5 V und 150 kOhm für R6 war Tempo 170 BpM erreichbar.

Die Höchstgeschwindigkeit ist aber auch abhängig von der Toleranz von C5, sie sollte nicht größer als 10% sein.

Pin 13 liefert den Mithörton, ein Rechteck-signal von 8 Vss.

Über C6 wird zur Tonhöheneinstellung nach Pin 11 und 12 gekoppelt. Der Mithörton kann ohne Verstärkung über einen Kondensator und ein Trimmpoti direkt in die NF-Stufe des Empfängers eingeführt werden.

Beim Aufbau des El-Bugs nach Schaltbild wird der Mithörton durch den NF-Transistor T2 verstärkt und entweder über Buchse 3 einem Kopfhörer oder über den übertrager Ü1 (nicht auf der Platine) einem Lautsprecher zugeführt. Die erzielte Lautstärke ist ausreichend, sie läßt sich mit dem Trimmpoti R15 variieren. Eine Lautstärkenregelung an der Frontplatte ist nicht notwendig.

Der getastete Ausgang des ICs liegt an Pin 14, ihm folgt überRl 2 der SchalttransistorT1, der nach Abb. 2 für drei verschiedene Tastarten beschaltet werden kann. T1 und T2, beide BC337, sind Schalter- und Verstärker-transistoren, sie können durch gleichartige Kleinwertetransistoren anderer Type ersetzt werden.

Abb 2
Abb. 2: Drei Tastarten sind mit dem EI-Bug möglich: a) Relaistastung, b) positive Transistortastung, c) negative Transistortastung.

An Pin 15 liegt Weight, die Gewichtskontrolle. Sie dient dazu, bei höheren Tastgeschwindigkeiten die Zeichen etwas zu verlängern. Wer meist Tempo 200 und mehr gibt, sollte für R14 ein Potentiometer an der Frontplatte vorsehen. Wer Weight nicht so schwer haben will, kann C7 verkleinern oder ganz weglassen.

Werden nur Geschwindigkeiten unter 200 BpM gegeben, kann auf Weight verzichtet werden. Es entfallen dann die Bauteile R13, R14 und C7. Stattdessen ist von Pin 15 zu 16 ein Widerstand von 5,6 kOhm zu legen. Das Punkt-/Strichverhältnis wird so auf genau 1:3 elektronisch festgelegt.

Welche Tastart wählt man?

Drei Möglichkeiten bietet die Platine alternativ an (Abb. 2):

Die Transistortastung ist die beste, man sollte sie bevorzugen. Hingegen ist die Relaistastung universell. Transistoren schalten am schnellsten, nämlich elektronisch. Sie sind schneller als ein Reedrelais, und sie sind billiger.

Bei Relaissteuerung braucht man sich nicht erst zu fragen, welche Tastung der Sender verlangt, positiv oder negativ, dem Relais ist es egal. Reedrelais sind auch schnelle Schalter, doch jedes Relais prellt, und wenn HF eindringt, können die Kontakte auch kleben. Alle 12-V-Transistorsender erfordern positive Tastung, Sender mit Gitterblockierungstastung erfordern negative Tastung.

Bei allen drei Tastarten kann am Ausgang eine Diode liegen. Sie wirkt als Freilaufdiode, wenn eine induktive Last (Relaiswicklung) getastet wird. Auf die richtige Polung der Diode ist zu achten, siehe Ausführungen über positive und negative Tastung.

Die Relaistastung

Der Schalttransistor (Abb. 2a) steuert das Tastrelais K1 im Rhythmus der Ansteuerung aus Pin 14 des ICs. Ungetastet fließt kein Ruhestrom, getastet aber 13 mA bei 5 V Betriebsspannung. Bei Relaistastung mit NF-Verstärkung fließt ein Ruhestrom von 4, ein Arbeitsstrom von 27 mA. Der geringe Relaisstrom wird erreicht, indem R16 so groß wie möglich dimensioniert wird, und dazu trägt auch C11 bei. Durch Einsatz von C11 kann R16 in der Regel doppelt so groß wie ohne den Kondensator sein.

Diese Sparschaltung nutzt die Tatsache, daß die Haltespannung des Relais erheblich niedriger als die Anzugsspannung ist. Der Kondensator ermöglicht es, die Anzugsspannung zu übergehen und mit der niedrigeren Haltespannung zu arbeiten.

Auf der Platine ist kein Platz für C11 vorgesehen. Sie bietet aber dort Raum an, wo eine Baugruppe nicht bestückt wird, z. B. bei Verzicht auf die Geschwindigkeitsanzeige mittels Drehspulinstrument bei R7 oder bei Wegfall von Weight bei C7 oder R13 auf Masse. Die Platine ist für Bestückung mit SDS-Reedrelais ausgelegt. Es wird die Type SDS-Relais RH5 empfohlen. Es hat einen Ruhekontakt -1- und einen Arbeitskontakt -7-, die Arbeitsspannung darf nur über Kontakt -3-zugeführt werden.

Bei einer Betriebsspannung von 9 V ist R16 180 Ohm ohne C11 (höherer Strom), 470 Ohm mit C11 (220 pF 10V), bei 5 V 82 Ohm ohne C11 (höherer Strom), 180 Ohm mit C11 (220 µF 6 V) zu wählen.

Bei 9 V Betriebsspannu ng läßtsichauchdas SDS-Relais RH12 verwenden. R16 beträgt dann ohne C11 100 Ohm, mit C11 220 µF/10 V 330 Ohm. Die Freilaufdiode D2 schützt den Transistor T1 vor der hohen Gegenspannung, welche die Relaisspule bei der Abschaltung erzeugt.

Moderne Amateursender (selbst ältere wie Kenwood TS 820S oder Drake T-4XC) weisen so gute Tasteigenschaften auf, daß Vorkehrungen für Funkenlöschung im Relaisausgang entfallen können (Wegfall von R17, C10).

Für Sender mit Gittersperrspannungstastung kann ein zusätzlicher Relaiskontaktschutz (R18) erforderlich sein. Bei Tastspanpupgen von -70 V (bis -200 V) wäre R18 mit 100 Ohm (bis 800 Ohm) einzusetzen.

In der Regel wird R18 nicht gebraucht. Es wird eine Brücke dafür in der Platine eingesetzt. Bei einem höheren Wert für R18 lassen sich niederohmige Geräte nicht tasten. Für sie müßte der Widerstand durch einen Schalter überbrückt werden.

Positive Transistortastung

Der Schalttransistor T1 (Abb. 2b) steuert den Tasttransistor T3.

Bei dieser Tastart fließt ein Ruhestrom von 4 mA, ein Arbeitsstrom von 6 mA. Der Nachteil der Schaltung liegt darin, daß sich damit nur Sender mit positiver Tastung und nicht mit negativer bedienen lassen. Doch keine Angst, wird aus Versehen ein Sender mit negativer Tastung angeschlossen, passiert nichts. Es gibt einen Dauerton, der TX wird hochgetastet, weil die negative Spannung über D4 kurzgeschlossen wird.

Der 2N2222A ist als Tasttransistor ausreichend dimensioniert. Seine Kollektor-BasisSperrspannung beträgt 75 V.

Negative Transistortastung

Der Schalttransistor 1 (Abb. 2c) steuert den PNP-Tasttransistor T3. Der Ruhestrom der Schaltung beträgt 4,6 mA, der Arbeitsstrom 7 mA bei 5 V Betriebsspannung. Mit dieser Schaltung kann kein Sender mit positiver Tastung bedient werden. Tut man es aus Unachtsamkeit doch, gibt der Sender Dauerton: D5 schließt die positive Spannung kurz und tastet den Sender hoch, kein Bauteil nimmt Schaden. Beim 2N5415 als Tasttransistor T3 istzu beachten, daß die Kollektor-Basis-Sperrspannung 200 V beträgt. Sie ist also für die meisten Amateursender mit Gittersperrspannungstastung ausreichend, deren Sperrspannung bei maximal -75 V liegt.

Die Platine

Die Platine (Abb. 3) ist für die Bestückung dreier Tastarten vorgesehen, eine davon ist auszuwählen.

Abb 3
Abb. 3: Die Platine mit Curtis-IC (48 x 61 mm).

Durch den Bestückungsplan (Abb. 4) ist die Nachbausicherheit des El-Bugs gewährleistet. Wegen der Bestückungsdichte (stehende Widerstände) sollte man die Platine gründlich ansehen und beim Einsetzen der Bauteile auch den Schaltplan vergleichen.

Wer Relaistastung verwendet, kann das Anhängsel unten an der Platine absägen.

Wegen der Packungsdichte ist sauberes Löten obligatorisch, sonst sind Kurzschlüsse vorprogrammiert.

Die Vorbereitung der Platine umfaßt das Bohren, Abschmirgeln der Grate, Reinigen der Platine und Einsprühen mit Lötlack. Alles in allem hat man sehr wenig Arbeit mit dem El-Bug. Dafür sollte man sich beim Bestücken Zeit und beim Löten größte Sorgfalt walten lassen, dann stellt sich auch mit Sicherheit der gewünschte Erfolg ein.

Die beiden Tastausgänge BU4 sind rechts unten im Bestückungsplan, das untere Lötauge davon ist mit einer Brücke auf Masse zu legen. Der Punkt-/Stricheingang (Stereoklinke BU1) und der Tastausgang (BU4) sind mit abgeschirmten Leitungen auszuführen.

Die Platine (Abb. 4a) ist für Reedrelaistastung ausgelegt Abb. 4b zeigt änderungen für positive Transistortastung, die Bauteile für Relaistastung entfallen dann natürlich. Die so frei gewordenen Lötaugen und Leiterbahnen werden für andere Bauteile nach dem Bestückungsplan genutzt.

Abb 4a
Abb. 4a: Der Bestückungsplan mit Relaistastung.

Abb 4b
Abb. 4b: Ergänzung des Bestückungsplanes für positive Transistortastung.

Abb. 4c zeigt die Bestückungfürnegative Transistortastung. An den punktierten Stellen ist das Massepotential aufzutrennen. Hier wird dann über eine Brücke positive Spannung zugeführt.

Abb 4c
Abb. 4c: Ergänzung des Bestückungsplanes für negative Transistortastung.

Die Platine ist vom OV Ansbach über den Verfasser gegen Freiumschlag für DM 3,20 in gängigen Briefmarken zu erhalten (Selbstkostenpreis).

Der Aufbau

Die Ausführung des Aufbaues wird sich nach den individuellen Wünschen des einzelnen richten. Das Aluminiumkleingehäuse Teko 3b hat sich als geeignet für die Aufnahme aller Bauteile, einschließlich 9-V-Batterie und Kleinlautsprecher, erwiesen. Ein Kunststoffgehäuse ist ungeeignet, weil es HF nicht abschirmt. Auf Tastgeschwindigkeitsanzeige mittels Drehspulinstrument wurde verzichtet, weil sich die Tempoangaben ebensogut an der Skala des Poteotiometers R5 anbringen lassen. Bei den meisten kommerziellen El-Bugs vermißt man das!

Für das CMOS-IC 8044 ist eine 16-PinFassung einzulöten. Das IC wird erst eingesteckt, wenn alle Bauteile eingelötet sind.

Bei dem 16-Pin-IC bleiben zwei Lötaugen unbeschaltet. Setzen Sie das IC richtig ein, so daß Pin 1 auf Masse liegt!

Alles, was nicht benötigt wird, kann weggelassen werden, z. B. Drehspulinstrument, Weight, Mithörtonverstärkung mit Tonhöhenregelung. Wer nur Kopfhöreranschluß vorsieht, spart Strom und T2. Von x ist eine Brükke zu C9 am NF-Ausgang zu legen.

Bei Batteriebetrieb kann auf den Schalter S1 nicht verzichtet werden. Er hat drei Stellungen: links ist die NE-Verstärkung des Mithörtones ausgeschaltet, rechts ein, und in Stellung Mitte ist der El-Bug aus.

Wird der Mithörton chirpig, so ist das die Anzeige, daß die Batterie leer wird beziehungsweise der Akku zu laden ist.

Für die Primäranschlüsse des übertragers fanden sich freie Lötaugen auf der Platine. Der Miniaturlautsprecher wurde an der Frontplatte angeklebt. Etwas größere Lautsprecher können am Chassisboden befestigt, die Platine darüber auf Bolzen angeordnet werden.

Im kleinen OV Ansbach wurden 25 Curtis El-Bugs erstellt, das zeigt deutlich: CW ist in, und die Schaltung ist Spitze!

Quellen

  1. Curtis Electro Devices, Inc., Box 4090, Mountain View, CA 94040, USA als Bezugsquelle für IC 8044
  2. ARRL Handbook 1988 Chapter 29-1: lambic Keyer, CW an a Chip.

DL3SZ, Adolf Vogel.