Macchina zona per CW

Macchina a zona per la telegrafia, da suono a punteggiatura Morse su carta a striscia.

Si tratta di un sistema che trasforma un segnale audio telegrafico (CW 700/800Hz) proveniente dall'altoparlante del ricevitore in un segnale elettrico on off che tramite un elettromagnete con penna traccia i punti e linee su striscia di carta denominata zona mossa da un motorino a velocità regolabile.

Il tempo ON corrisponde a CW suono e durata segno su carta, OFF corrisponde allo spazio CW senza suono e senza segno su carta.

Per avere quanto sopra specificato si deve adeguatamente filtrare e amplificare il segnale di bassa frequenza audio e poi raddrizzarlo e livellarlo con una costante di tempo che non intacchi l'effettiva durate del segnale CW.

Ottenuto un segnale ON / OFF simile ad una onda quadra che segue la tempistica del CW ricevuto va fatto passare attraverso delle porte logiche di tipo NAND (CD4093) per avere fronti di commutazione ben definiti.

Vediamo nello specifico il funzionamento dello schema qui raffigurato.

Partendo dall'alimentazione in continua di 12V abbiamo due percorsi, uno tramite D1 per l'alimentazione dell'elettronica degli integrati LM358 e CD4093.

Mentre tramite D2 alimentiamo la parte motorino, magnete e pilota altoparlante.

Si è preferito seguire questa modalità per rendere il più possibile immune la parte filtro e amplificazione del LM358 dove disturbi sull'alimentazione anche se leggeri, potrebbero andare a deteriorare la bontà del segnale finale on/off.

Dopo entrambi i diodi incontriamo su entrambi i percorsi due condensatori C1 e C16 da 100uF per tenere la Vcc ulteriormente livellata anche se sicuramente il 12V proviene già da una alimentazione perfettamente continua.

Sul primo ramo D1 incontriamo un partitore formato da R3, R4, R5, per polarizzare i pin 3, 5 non invertenti del 358; più precisamente sul pin 3 avremo circa 5,6V e sul pin 5 circa 8V.

Entrambi i pin sono mantenuti a massa ai fini dei segnali alternati da C2 e C19 entrambi da 10uF.

Proseguendo sul ramo di D1 alimentiamo il pin 8 del 358 e incontriamo l'ingresso di IC1 LM78L05 che fornirà in uscita 5V per alimentare sul pin 14 il CD4093.

Sull'entrata e sull'uscita nella vicinanza dei pin di IC1 abbiamo C7 e C8 condensatori ceramici di baypass sempre consigliati quando si fa uso di regolatori stabilizzatori.

Sul ramo di D2 incontriamo l'ingresso di un altro regolatore LM7805 che assieme al potenziometro P2 da 1K permetterà di variare la velocità del motorino variando la tensione d'uscita da un minimo di 5V al massimo che può avvicinarsi ai 10 (sarebbero 5V quelli del regolatore + la caduta sul potenziometro P2 data dai circa 5 mA, provenienti dal pin di massa del 7805, per il valore di resistenza P2, esempio de P2= 800 Ohm avremmo Vp=5mA x 0,8K= 4V uscita 7805 = 9V).

In uscita sul 7805 abbiamo C17 da 10uF per pulire la tensione dai possibili disturbi provenienti dalle spazzole del motorino stesso, a tal proposito per eliminare spurie di impulsi negativi dovute all'avvolgimento del motorino sottoposto all'interruzione dell'alimentazione dalle spazzole, si è messo anche D3 che per la continua normale del motore non può condurre mentre cortocircuita spurie negative.

Tramite il deviatore doppio DD-M a 0 centrale avremo motore e relè-penna spenti con DD-M sullo 0 oppure motore comandato direttamente sulla posizione 1, o con la posizione 2 motore comandato a tempo dal transistore TR2 BC337 con la possibilità di dosare il tempo di ritardo spegnimento tramite il trimmer T1.

Su questa posizione 2 alimentiamo anche il relè-penna comandato da TR1 mediante il segnale rigenerato a onda quadra proveniente dal pin 3 di U2B.

Quando il pin 3 U2B va alto in corrispondenza di suono CW TR1 satura e porta il suo collettore a massa eccitando il relè-penna che premerà sulla carta che scorre.

Nello stesso tempo che TR1 satura porta basso la base del TR4 attraverso R18 da 10K così anch’esso satura e porta C15 a caricarsi a 12V, che tramite T1 e R19 polarizza T2 che condurrà alimentando il motorino che girerà trascinando la striscia di carta-zona per tutto il tempo che C15 riesce a mantenere la sua tensione.

Quando non arrivando più segnale CW, audio nullo pin pin 3 di U2B va a 0V, TR1 non satura più così pure TR4 non potrà mantenere carico C15 e così pure TR2 si interdice fermando il motore di trascinamento carta.

Veniamo ora ad esaminare il percorso del segnale audio BF che arriva dal ricevitore e viene applicato al potenziometro P1 da 1K con il quale potrò prelevare un livello adeguato per il miglior funzionamento della rigenerazione del segnale uscente dal pin 3 di U2B.

Il segnale entra sull'ingresso S1 e tramite C3, R6 potrà giungere, miscelato da quanto ritorna indietro dall'uscita pin 1 tramite C5, al pin invertente del 358 per essere amplificato.

Questa particolare configurazione di C4, C5, R6, R7, R8 fa funzionare questa parte del 358 come filtro centrato attorno alla frequenza di 800Hz con banda passante a - 3dB di circa 140 Hz; in questa sezione l'amplificatore di segnale è poco superiore a 1 pertanto non particolarmente significativa rispetto a quanto invece è significativa la sua selettività, cioè tende a lasciar passare il segnale centrato sugli 800Hz ed eliminare tutto il resto.

La seconda parte dell'LM358 può ricevere segnale dal FILtro o DIRetto dall'ingresso in base alla posizione del deviatore. Questa è la parte che dopo una buona amplificazione di circa 39 volte, provvede sulla sua uscita pin 7, a duplicatore e raddrizzare il segnale alternato proveniente dal pin7 ottenendo su C1 circa una tensione di 8V ma ancora con un residuo di alternata di circa 1Vpp. (R9 si può diminuire a  4k7 per aumentare l'amplificazione)

Proseguendo, questa tensione già approssimativamente con andamento rettangolare on/off, passa attraverso il partitore R12, R11 per adeguare la tensione sui pin 5-6 di U2A a circa 5V di picco ma con minor residuo di alternata dovuto a C9 che tende a livellare ulteriormente.

U2A essendo una porta NAND a trigger di Schmitt darà sull'uscita pin 4 un'onda già praticamente pulita e perfetta con andamento on/off come voluto.

Per completare la ricostruzione tramite R14 e C13 si tende ad eliminare piccoli transitori indesiderati così arriviamo ad avere un segnale pulito da adoperare per il comando del relè-penna come precedentemente spiegato. Possiamo affermare che il pin 3 di U2B ha lo stesso andamento del Keyer di che manipola e trasmette il segnale da noi ricevuto e più precisamente tasto abbassato in TX corrisponde a pin 3 a livello alto di 5V e relè eccitato e carta zona segnata, tasto alzato corrisponde a pin 3 basso, livello 0V e relè diseccitato.

Ora non resta che spiegare la parte monitor d'ascolto in altoparlante in base alla posizione del doppio deviatore DDD-AP possiamo ascoltare in altoparlante o il segnale diretto proveniente dal ricevitore RX o dal circuito monitor dove l'altoparlante è pilotata da TR3 con l'onda quadra proveniente dall'oscillatore formato don le porte NAND U2D e U2C regolando il livello con potenziometro P3. La frequenza della nota si regola tramite il trimmer T2.

Infatti il segnale del pin 3 U2B che va alto in presenza di CW porta alto anche il pin 13 di U2D permettendo ai due NAND U2C e U2D di funzionare da oscillatore a onda quadra, con tonalità regolabile con il trimmer T2 così da portare verso il potenziometro P3 il segnale da inviare a TR3 che pilota l'altoparlante che così riprodurrà il suono monitor della nota.  

Quando invece no vi è segnale CW il pin 3 di U2B, come già affermato, sarà a livello 0V che presentandosi sul pin 13 di U2D basta da solo per bloccare l'oscillatore così da far cessare il suono in altoparlante.

Quando si sintonizza un segnale CW bisogna avere una nota di frequenza il più possibile vicina a 800Hz se si passa dal filtro o comunque il più pulita possibile già tramite le regolazioni del ricevitore e poi dosare il livello del segnale con P1 per vedere lampeggiare il led al ritmo del CW lasciando ancora spento il motore e il relè-penna. In queste condizioni se giro il DD-AP su nota, e se tutto è regolato come si deve, e il segnale ricevuto non è troppo basso o disturbato, ascolto nell'altoparlante la nota come se chi manipola entrasse sull'ingresso Keyer-in, pulito e privo di ogni rumore.

Se ora accendo il motore sulla posizione a tempo parte la striscia di carta e la penna lascia i segni dei punti e linee.

LISTA COMPONENTI

2- R1, R2 = 10 Ohm
1- R3 = 6K8
1- R4 = 3K3
4- R5, R9, R14, R18 = 10K
1- R6 = 150K
4- R7, R12, R13, R19 = 2K2
3- R8, R10, R16 = 390K
1- R11 = 5K6
1- R15 = 4K7
1- R17 = 1K
1- R20 = 3K9
1- R21 = 39 Ohm

2- C1, C16 = 100uF elettrolitico 25VL
6- C2, C3, C12, C17, C18, C19 = 10uF 25VL
2- C4, C5 = 6,8 nF
4- C6, C10, C11, C13 = 470nF
2- C7, C8 = 100 nF
1- C9  =  1 uF poliestere o elettrolitico
1- C14 = 4,7 nF
1- C15 = 220 uF elettrolitico 16VL

3- D1, D2, D4 = 1N4007
2- D5, D6 = 1N4148
3- TR1, TR2, TR3 = BC337 (NPN)
1- TR4 = BC558 (PNP)
1- IC1 = LM78L05
1- IC2 = LM7805
1- U1 = LM358
1- U2 = CD4093
1- Led 3V

1- Doppio Deviatore normale
1- Doppio Deviatore con 0 centrale
1- Deviatore semplice
2- Jack mono 3,5 mm
1- Presa RCA

1- Trimmer 220K (5x10 orizzontale)
1- Trimmer 10K (5x10 orizzontale)
1- zoccolo 4+4 pin dual line
1- zoccolo 7+7 pin dual line

2- Potenziometro lineare 1K
1- Potenziometro lineare 22K