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全自做派的自動電鍵

No.35   1995 Dec.   p28~30,   by 李錦鴻 / VR2GY P.O. Box 73328 Kowloon C.P.O, HongKong



Fig 00
利用市售的微動開關製作自動電鍵的 PADDLE 部份。注意彈弓片的長度要適中、太短或過長皆不宜。

   明眼的讀者可曾留意到,眾多 OM 老手上線時,大多採用自動電鍵。我們在收聽或參與各種 CONTEST 比賽時,亦可能覺得,為什麼他們的 CW 摩斯電碼發送速度可以這麼快呢?由於 PC 個人電腦常會干擾接收部份,而許多電腦軟體亦不能解讀速度參差不齊的 CW 電碼,所以他們亦多是採用自動鍵的。

   自動電鍵 (IAMBIC KEY) 比起普通手鍵,概括有三項優點:1. 發送速度較快,並可調節;2. 點、劃及間距 (DOT、DASH、SPACING) 的節奏分明,無拖泥帶水現象 (雖然亦受個人技術支配,但比手鍵影響較小);3. 比手鍵較能長期工作。

   但是,筆者個人感受自動鍵還有另一個優點,就是左手與右手的發送速度差距比起手鍵來說,相差較少;例如筆者用左手操作手鍵,只能每分鐘發送 10 組左右,而用電鍵則可達 16 組以上 (各位高手當然更快),這點對於用右手書寫或輸入電腦資料來說,是十分有利的。

   當然,自動電鍵也有一些不足之處,例如正與 59 強度的電台高速 QSO 後,立刻有 51 強度的電台呼叫,你就很難立即 QRS 降低發送速度,唯有拉開每個字的間距,或每個字發送兩次。同時,現有的收發機大多沒有內置自動鍵產生器,需要另外購買及接駁電源,也就成為考慮因素之一。

   其實,對於很多 OM 來說,自動鍵的電子電路部分,並不是一件難事,反而是它的機械接點部份,並不容易自行製作。所以當初筆者做好電子部份時,也是去買一個現成的 PADDLE 來完成整個自動電鍵去使用。商品的 PADDLE,為了在操作時能安穩地固定在檯面而不容易移動,重量及體積當然就不會太小,因此,對於移動操作及野外上線,就往往因而割愛而採用手鍵。

   某次,在修理一台商品的大功率真空管發射機時,在打開其中一片金屬外殼後,發覺其中有一個機械裝置,如圖 1,有一根固定在機殼上的螺絲,頂著一個微動開關,如果機殼正常時,開關的接點開路;而打開機殼時,接點則閉合。這兩個接點的一端接地,而另一端則通過一只 10MΩ電阻接到高壓上,其用意很明顯是當打開機殼時,微動開關將高壓於數秒後將剩餘高壓傍路至地,以防檢修人員觸電。

Fig 01
圖 1:真空管發射機的機殼上有一根固定的螺絲,頂著一個微動開關,機殼正常時,開關接點開路;打開機殼時接點閉合。這兩個接點的一端接地,而另一端則通過一只 10MΩ電阻接到高壓上,當打開機殼時,微動開關將剩餘高壓傍路至地,以防檢修人員觸電。

   這台機器的維修過程無需再談,但是這個附有長彈弓片的微動開關,卻使筆者想到,不如用來代替自動鍵的兩片 PADDLE,既輕盈、又小巧。

   其實,上述裝置在我們日常生活的冰箱照明燈、自動洗衣機的馬達開關都有類似設備,即是當我們打開冰箱門,或正在轉動的洗衣機上蓋時,燈光就會亮著而馬達立刻停頓等,都是用機械連動方法使微動開關接通或斷開電路的,只不過由於裝置隱蔽,我們平時沒有留意罷了。

Fig 02
圖 2:利用兩個微動開關安排在一起,可以勉強構成自動鍵的兩組接點。
Fig 03
圖 3:這樣的安排,距離就更近了,但會使整個裝置只適合單一的右手或左手操作。

   從圖 1 的啟示中,可以想像到,如果用兩個 MICRO SWITCH 微動開關,如圖 2 的安排在一起,就可以勉強構成自動鍵的兩組接玷。由於微動開關只要很小的動力就可撥動,所以操作時不會比成品的 PADDLE 更費力,用姆指和食指去推動是綽綽有餘的;同時,微動制又會自動回復原位,接點壽命又長久,應該是很好的 PADDLE 代用品。

   坐言起行,立刻就找來幾對微動制試驗,主要是測試:1. 那一種體積 較適合;2. 彈弓片的長度多少最好用;兩個微動制的距離多少最適合。

   由於每人的情況不同,結果可能會有出入,但筆者感覺:1. 體積約 1cm x 2cm x 0.5cm 的中型體積較佳;2. 彈弓片長度在 2~3cm 較適中;3. 兩個微動制相距越近越好。

   因為商品的兩片 PADDLE 相距通常在 0.5cm-1cm 之間,如果按照圖 2 的情況算來,兩塊彈弓片相距便超過 4cm,會影響發送速度,所以我們可以把微動制接點稍為剪短,這樣便可以縮近兩者距離。同時,由於食指通常比姆指長,若如圖 3 的安排那樣,距離就更近了。不過這種安排會使整個裝置只適合單一的右手 (反之是左手) 操作,情形由大家自行決定。

   在實際安裝時,筆者是用一個 1 吋高、4 吋寬、8 吋長的鋁方通去安裝的。不採用現買的機殼,原因是:1. 鋁通經過陽極氧化處理,防潮性強;市售機殼易弄花表面油漆而生蛂F2. 鋁通厚度有 1mm,攻螺絲牙去固定微動開關較易;成品機箱多為薄鐵質,攻螺絲牙困難;3. 成品機箱較多凹凸面,不太適合野外用。由於鋁的導熱性比鐵快,又沒有油漆,所以冬季在野外使用會有冰冷感覺,這時可用布隔開或戴上露出手指的手套。

   微動開關通常都有兩個小圓孔,勉強可通過 2.6mm 螺絲,所以我們可在鋁通上先鑽 2mm 孔,然後攻出 2.6mm 螺絲紋,就可以把微動制固定在鋁通機殼上。但是這時兩塊彈弓片會很貼近鋁通面,撥動時不很流暢,所以最好再用 0.5mm 左右的銅螺絲母把微動制托高,如圖 4,則操作起來就方便得多。

Fig 04
圖 4:把微動開關固定在鋁通機殼上,再用 0.5mm 銅螺絲母把微動制托高,操作起來就方便多了。

   當完成兩片 PADDLE 的裝置後,便可以裝製圖 5 的電子部分。現時一般介紹的自動鍵的電子部分可分為兩大類:微電腦控制與 IC 控制方式。

   由於現在單片微電腦種類很多,價錢亦不貴,用來控制自動鍵當然理想,而且還可加入自動呼叫、記憶等功能,但仿製較難,零件來源亦有地區性影響,所以現在只介紹用普通 IC 組成的電路。

   很多參考書介紹的電路,大多數都有這樣的缺點,就是均有三個調節 VR,它們分別改變:點 (DOT)、劃 (DASH)、間隔 (SPACNG) 的時間長度。這三種參數的調整,如果只需調一次,問題不並大,但是,在實際應用上,CW 的發送速度隨著通訊時的訊號強度,和 QSO 時對手的速度情況變化,需要經常改變的,而矛盾的是,往往根本沒有時間讓您慢慢去調節。況且,標準的 CW 中,DOT 與 SPACING 的長度一樣,而 DASH 是兩者的 3 倍,除非是個中高手,否則,要很快將三者的比例調好,並不太容易。

   這些電路為什麼會有這樣情況呢?原因很簡單,它們分別有三個時基產生器,獨立產生點,劃、間隔的時基,因而一改變速度時,三者就得同時增減了。而這些簡單的時基產生時,電路就不會簡單了。因此即使買到三位連動的 VR,亦不能使三者的時基同步變化。

   針對這點,現在向大家介紹圖 5 的電路,它只有一個時基產生器,由 IC4093 組成,然後用計數器 IC MC4017 去計算,當經常一個時基後,就解碼出 DOT 及 SPACING 的長度,而經常三個時基後,就解碼出 DASH 的長度。由於三者都用 IC4093 的時基做參考,不會另外增減長度,所以只要單一改變 IC4093 的時基,就可同步改變點、劃、間隔的長度,維持比例不變。

圖 5:簡易的自動電鍵電路。

   電路中,右面的 IC4093 負責產生時基,改變 1M VR 的阻值便可使 CW 速度由每分鐘 4 組增加到 30 組左右,足夠我們平常的使用。同時,只要用一個較大直徑的旋鈕裝在 1M VR 上,便很容易記下它的旋轉角度與 CW 速度的關係,日後用起來就很方便。

   在電路上方的 MC4017 負責產生 DOT 與 SPACING 的時基,而下方的 MC4017 則產生 DASH。右方的 IC4070 似乎一般較少用到,這個符號稱為異斥閘,通常用作半加器 (HALFADDER),這裡使用它其實不是故作玄虛,而是純粹為了節省零件而已。因為異斥閘有一好處,就是兩個輸入端之一如果接地,就成為同相緩衝器;當接正時,就成為反相緩衝器。這樣一枚 IC 就可同時用作反相器,又可作為同相器,節省 IC 數目。IC4070 除了作為兩片 PADDLE 與計數器 MC4017 的緩衝放大之外,還有一個作用,就是使同一個字母中的點與劃的距 離能保持一個固定的標準 (與 IC4093 同步),而不受人手影響。例如發送 S (...) 和 O (---) 時,中間的兩個 SPACING 當然由電路自行產生,但當發送 R (.-.) 或 K (-.-) 時,中間的兩個間隔理應由人手控制。但現時 IC4070 可使間隔不短於一個標準時基 (由 IC4093 產生),當然可控制長於一個時基的,但長至 3 個時基後,就變成另一個字母了。

   整個電路總共只需 4 枚 IC,我們可用小型的萬用線路板裝製,只要小心銲接,成功率是很高的,而且亦很容易放在上述的鋁通中;如果用心裝製,更可藏在很多收發機中,使其他 HAM 驚奇一下,為什麼您的機器不是那些頂級機,而又有內置的自動鍵電路呢?(VR 可裝在機器後面)

   這次介紹的自動電鍵的 PADDLE 部分和電路部分,其實都是互相獨立的,我們可依照自己的情況,只製作其中一部分亦可。但如果以前不曾使用過成品的 PADDLE 時,我們還是先不製作本文的 PADDLE 為宜,以免重演邯鄲學步的故事。

   當然,如果我們操作手鍵的水準還不夠純熟時,也不應使用自動鍵,這不單對本電路而言,即使成品也一樣。 END



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