Voor degenen die niet weten wat de Kujer2 is: het is een stand alone morsetrainer die ontworpen is door Wim PA0WV (Ja, die van de lezing) en waarvan het ontwerp beschreven is in de Electron van april 2011. De Kujer2 genereert random woorden in een door jezelf te kiezen snelheid, pauze en aantal herhalingen. Dat maakt 'm een ideaal morse-oefenapparaat.
Aangezien ik niet dagelijks in de gelegenheid ben om verbindingen te maken en ik wil voorkomen dat mijn CW roestig wordt, heb ik – als ik van het QRL in Rosmalen naar het QTH rijd – altijd de laptop op de passagiersstoel staan, verbonden met de audio installatie van de auto. Met het programma van G4FON train ik dan mijn opnemen van CW op het gehoor. Meeschrijven kan immers niet HI.
De Kujer2 (die zo heet omdat de eigenlijke naam kujerkujer is, en in het Maleis wordt dat dan afgekort tot Kujer2) is voor mij een perfecte vervanger voor de laptop. Die kan ik met een snoertje zo op de aansteker aansluiten, en hij past keurig op het dashboard zodat ik zonder heel ver weg te kijken (wat ik nog wel eens doe als ik een woord gemist heb en dat probeer te lezen op de laptop naast me) kan zien wat hij seint. Dus onmiddellijk na het uitkomen van het artikel bestelde ik bij Wim de geprogrammeerde processor en het geprogrammeerde EEPROM met Nederlands woordenboek.
Maar iets klakkeloos nabouwen doe ik vrijwel nooit. Het moet altijd mooier en beter. En soms wil ik dingen waarvoor de zaak overhoop moet. In dit geval waren mijn wensen niet zo heel erg veeleisend, dacht ik.
Om te beginnen wilde ik niet één, maar twéé woordenboeken. Een Nederlandse en een Engelse, zodat ik kan kiezen wat voor woordjes ik wil oefenen. Daarnaast wilde ik er een hoofdtelefoon/lijnuitgang op hebben, om óf de XYL niet te vervelen met mijn gepiep als ik thuis zit te trainen, óf om de zaak op de audio installatie van de auto aan te kunnen sluiten. Hoe moeilijk kan dat zijn. Nou, dat werd nog een verrassing. Laten we eerst even naar het originele schema kijken zoals Wim dat in Electron publiceerde:
Dat ziet er enorm eenvoudig uit nietwaar. Een processor met een 24LC256 als woordenboek/geheugen, een audio versterkertje en een LCD display. Een tweede woordenboek is eenvoudig toe te voegen: pootje 1 van de 24LC256 is een van de adreslijnen. Ik zette alle pennen van de 24LC256 parallel, behalve pootje 1. Van elk van de pootjes 1 van de 24LC256's zette ik 4k7 naar de +5 voeding en met een omschakelaar waarvan de middenpoot aan massa verbonden is, kan ik kiezen welke EEPROM ik gebruik. Dat was het makkelijke stuk.
Aldus bouwde ik de zaak op, om even te kijken of het allemaal werkte. Niet dus. Met de volume potmeter kon een punt bereikt worden waarop de schakeling in een soort oscilleren leek te komen, waarna er inderdaad morse te horen was. Het had echter meer weg van het afstemmen van een superregeneratieve ontvanger dan van het regelen van volume. Op de scoop was inderdaad te zien dat de boel stond te oscilleren. Wat kan je nou fout doen aan een simpele audioversterker? Voor de duidelijkheid, het LF deel ziet er als volgt uit:
De TDA7052 wordt gelijkstroomgekoppeld en de luidspreker hangt tussen de pennen 5 en 8. Het IC vormt een balansversterker zoals die ook in autoradio's wordt toegepast: daarmee kan bij eenzelfde voedingsspanning 4x zoveel vermogen bereikt worden als met een single ended versterker. De piek-piekspanning over de luidspreker verdubbelt immers (bij de positieve helft van de sinus is de ene poot van de luidspreker +5 en de andere 0, bij de negatieve helft van de sinus wordt de ene poot 0 en de andere +5. In plaats van 5Vtt is er nu 10Vtt beschikbaar. Doordat het vermogen uitgedrukt wordt als P=U2/R, verviervoudigt het vermogen bij verdubbeling van de spanning). Wat kan je hier nou fout doen.
Niet op het typenummer letten bijvoorbeeld. Ik bestelde de onderdelen die ik niet op voorraad had, bij Conrad. Normaal gebruik ik altijd een LM386 als LF versterker, maar ik hield me dit keer netjes aan het schema en bestelde de TDA7052. Ik kreeg een TDA7052A. Big deal, zal wel iets met de versterking te maken hebben, net als bij de LM386: een LM386-1 levert 250mW en de LM386-4 kan 1W leveren. Zoveel maakt me dat niet uit. Toch maar de datasheet erbij gepakt en wat blijkt: de TDA7052A is significant anders dan de TDA7052! Om te beginnen heeft de A-versie een DC gestuurde volume-ingang op pin 4, die bij de kale versie Not Connected is. Daarnaast moet de ingang met een scheidingscondensator uitgerust worden, en niet galvanisch met de massa verbonden zijn, zoals in bovenstaand plaatje! Dus moest de boel enigzins aangepast worden.
Dat scheelde een jas. Nu kwam er tenminste geluid uit. Maarrrrr… Volgende probleem. Wim wekt de morse-seinen op door pulsbreedtemodulatie van een 7200Hz blokgolf. In rust is de dutycycle 50%. Door smalle pulsen te maken gaat de gemiddelde waarde van het signaal omlaag, en door brede pulsen te maken gaat de gemiddelde waarde omhoog. Zo heb je wel volledige controle over de omhullende van het signaal, maar het nadeel is dat de 7200Hz in het hoorbare gebied ligt. Wim vertelde dat al tijdens zijn lezing, en dat is de reden dat hij dat RC-filter voor de potmeter heeft zitten: zijn XYL had geklaagd over de piep (die Wim overigens niet hoorde). Nou is het gehoor van Wim's XYL kennelijk nog altijd slechter dan het mijne, want ik hoorde de piep wél. Of liever: nog steeds. Het filter was dus niet afdoende. Dus berekende ik een 2-polig Sallen-Key filter met een voorhande zijnde TL081, en ik wilde dat filter gelijk een keer of 3 laten versterken omdat ik er wat meer audio uit wilde hebben. Het resultaat was als volgt:
Het -3dB punt ligt op 1kHz, via de twee 10k weerstanden wordt de opamp op de halve voedingsspanning gezet en de weerstanden van 10k/4k7, ontkoppeld met de 470uF condensator moeten de versterking op een keer of 3 zetten. Nou is al langer bekend dat als je een oscillator wilt bouwen, je een versterker moet ontwerpen en omgekeerd, en dat ging hier ook weer op. Er kwam een enorm gegil uit het geheel, maar geen morse meer. De opamp stond als een waanzinnige te genereren. Maakte ik de 470uF condensator los, dan werkte hij prima. Ik gaf de schuld aan de RC combinatie vanaf pin 3 naar massa en besloot de zaak rigoreus om te gooien:
De opamp wordt nu gevoed uit de 13.8V en de 5V wordt als referentie gebruikt. Dat betekent dat de 4k7 weerstand van pin 3 nu niet meer via een condensator naar massa hoeft, maar nu rechtstreeks naar de 5V kan – die voor wisselspanning immers hetzelfde is als massa. Daarmee verwachtte ik dat de zaak stabiel zou zijn.
Niets was minder waar. Het gilde nog net zo hard. Kennelijk is het niet erg handig om een filter- en versterkerfunctie in een enkele opamp te combineren. Dus mikte ik de 4k7 eruit en daarmee was de zaak stabiel geworden. Om toch meer signaal over te houden verwijderde ik ook de 5k6 weerstand aan het einde van het RC filter, die in eerste instantie parallel over de potmeter had gestaan. Daamee kreeg ik voldoende signaal om de luidspreker goed uit te sturen.
Maar nu nog de hoofdtelefoon/line uitgang. Ik gebruik meestal van die 3.5mm jack bussen met ingebouwde schakelaar. Steek je een 3.5mm jack achterin, dan schakelt de interne luidspreker uit. Maar in dit geval levert dat een probleem op. De luidspreker wordt immers niet tegen massa aangestuurd maar hangt tussen de uitgangen van twee versterkers. In rust staat op de uitgang van elke versterker de halve voedingsspanning, in dit geval 2.5V, en dus loopt er geen stroom door de luidspreker. Maar als ik een hoofdtelefoon achterin prik, dan zet ik 2,5V DC op mijn oorschelpen en dat is niet de bedoeling. Een enkele elco ertussen gaat ook niet, omdat deze dan de helft van de tijd verkeerdom gepolariseerd staat. Dus dan maar de truuk met het maken van een bipolaire elco:
De elco's worden door de 10k weerstand op massapotentiaal gehouden, waardoor ze niet in tegengestelde richting geladen kunnen worden. Tevens voorkomt de 10k weerstand een 'klik' in de hoofdtelefoon (of versterker) als de elco's niet op massapotentiaal liggen. Bij gebruik van een hoofdtelefoon of lijnaansluiting wordt dus slechts 1 versterker gebruikt, maar die levert daarvoor genoeg vermogen. De schakelaar is uiteraard onderdeel van de jack bus. Nu kan ik er dus alles mee wat ik wilde: twee woordenboeken, extra filtering op de 7200Hz blokgolf en het aansluiten van een hoofdtelefoon/versterker. Wat eerst zo eenvoudig leek, heeft toch nog een hoop voeten in de aarde gehad. Maar daar zijn we amateurs voor, nietwaar…