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Der neue Morseschreiber


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Der Morseschreiber, auch Morseschreibtelegraf genannt,  ist eine historische Kommunikationstechnologie, die im 19. Jahrhundert entwickelt wurde und auf dem Morsecode basiert. Eine Urform des Morseschreibers wurde von Samuel Morse konstruiert. Morse baute seinen Morseschreiber aus Teilen einer Malerstaffelei auf. Später folgten dann aufwendigere und nicht so sperrige Konstruktionen. Heute ist der Morseschreibtelegraf zwar nicht mehr in Gebrauch, aber er bleibt ein wichtiges historisches Symbol für die Entwicklung der Kommunikationstechnologie. Der Morsecode wird auch in der modernen Welt noch häufig eingesetzt. So in der Funkkommunikation, im Amateurfunk und bei Notrufen. Zudem bleibt der Morseschreibtelegraf ein faszinierendes technisches Gerät, das durch seine mechanische Konstruktion und seinen charakteristischen Klang begeistert. Mit diesem Projekt haben Sie die Möglichkeit einen Morseschreiber zu bauen und ggf. den Morsecode zu erlernen oder Ihre Fähigkeiten im Morsen zu verbessern.
Quelle des Bildes: Wikipedia, Die_Gartenlaube_(1898)_b_0316_2
Historicher Morsetelegraf Quelle: Wikipedia
Die mechanischen Teile werden mit einem 3D-Drucker erstellt (Die STL- Dazeien können Sie hier herunterladen), während die Elektrik weitgehend auf elektronische Bauteile verzichtet und stattdessen eine Relaisschaltung zur automatischen Ansteuerung des Motors für den Papiertransport verwendet.

3D-Druck:

Der Morseschreiber besteht aus vielen gedruckten Teilen, die zusammengeschraubt werden. Einige davon hätten auch in einem Stück gedruckt werden können. Ich habe das jedoch vermieden, um die Druckzeiten erträglich zu halten. Außerdem lassen sich so defekte Teile leicht austauschen oder ersetzen. Was die Auflösung betrifft, empfehle ich, alle großen Teile mit 0,2 mm und die kleineren Teile mit 0,1 mm zu drucken. Auch hier ist die erforderliche Druckzeit ein entscheidendes Kriterium. Die größeren Bauteile habe ich an den Ecken mit "Ohren" versehen, die eine Stärke von einem Layer haben, um die Haftung auf dem Druckbett zu verbessern. Die Löcher werden bei einigen Teilen erst ab dem zweiten Layer gedruckt, da sie bei meinem Drucker schlecht auf dem Druckbett haften. Da der erste Layer nur eine Dicke von 0,3 mm hat, kann er nach dem Druck leicht durchbohrt bzw.. abgebrochen werden. In einigen Teilen sind mehrere Aussparungen in unterschiedlichen Ebenen für Muttern M3 eingelassen. Auch im Teil "Papierspule_Achsbock" sind Aussparungen für Muttern M3 eingelassen. Bitte stoppen Sie den Druck kurz vor dem Beenden des Hohlraums für die Mutter (z. B. durch Anwenden der Druckerfunktion "Filament wechsel") und legen Sie eine Mutter M3 in die Hohlräume ein. Anschließend können Sie den Druck fortsetzen. In einigen anderen Teilen sind Aussparungen für Muttern vorgesehen, die nach dem Druck eingesetzt werden können. Um ein Herausfallen zu verhindern, gibt es die "Stopfen", die nach dem Einsetzen der Muttern auf die Aussparungen geklebt werden.

Nacharbeiten:
Einige Teile müssen nach dem Druck nachbearbeitet werden. Das betrifft die Löcher, die nicht auf dem ersten Layer gedruckt wurden und nun durchstoßen werden müssen. Die "Ohren" und die Brim- Überstände müssen entfernt werden. Gegebenenfalls müssen einige Rollen und Hülsen nachgeschliffen werden, damit sie passen. Falls die Rollen klemmen, setzen Sie eine Unterlegscheibe zwischen Frontplatte und Achse.
Einige Teile müssen nach dem Druck zusammengeklebt werden. Dies betrifft:
"Stopfen" in "Deckplatte" und "Bodenplatte" (nachdem die Muttern eingesetzt sind)
"Andruckrolle-Halterung" mit "Andruckrolle-Achse"
Zum Kleben von PLA hat sich Sekundenkleber bewährt.
In das Teil "Widerlager" müssen Sie ein Gewinde M3 schneiden. Falls Sie keinen Gewindebohrer zur Hand haben, drehen Sie einfach (vorsichtig) eine Gewindeschraube M3 in das dafür vorgesehene Loch. Ebenso verfahren Sie mit allen Einstellringen und der „Papierspule_Achsbock“ in dem Loch für die Schaube die „Papierspule_Achse“ fixiert. In die Einstellringe kommen Madenschrauben.

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Die Papierrolle wird durch eine Druckfeder leicht gebremst, um ein unkontrolliertes Abrollen des Papiers zu verhindern.
Der Anker besteht aus drei Teilen: dem Mittelstück "Anker-A", dem Teil, der den Schreibstift hält "Anker-B" in zwei Varianten und dem Teil, der die Verbindung zum Magneten herstellt "Anker-C". In die Teil „Anker-C" ist ein 2mm Stift eingelassen. Es wird mit einer Madenschraube M3 fixiert. Für den 2mm Stift können Sie eine zweckentfremdete 2mm Schrauben verwenden, deren Schraubenkopf abgekniffen wird. Bitte achten Sie darauf, dass alle Teile in einer Flucht sind. Diese etwas umständliche Methode wurde gewählt, da es keine Position auf dem Druckbett gibt, an der alle Elemente des Ankers in der gewünschten Qualität und Präzision gedruckt werden können. Außerdem ist so die Halterung für den Stift austauschbar.

Elektrik:

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Bei der Elektrik habe ich weitgehend auf Elektronik verzichtet, um die Schaltung unempfindlicher gegen Störungen zu machen, die von dem Elektromagneten und den Steppermotoren ausgehen können. Eine Ausnahme bildet der Frequenzgenerator den ich mit einem Mikrocontroller ATTiny45 und einem Potentiometer 2,5 Kiloohm realisiert habe. Alternativ können Sie eine Schaltung mit dem Timerbaustein 555 entwickeln. Die Platine müssen Sie dann aber ebenfalls modifizieren.

Die LED ist ein 5mm- Typ und wird mit einer LED-Fassung befestigt. Sie zeigt den Standby- Mode an.

Betrieb:
Wenn der Morseschreiber eingeschaltet ist, leuchtet die LED und signalisiert die Betriebsbereitschaft. Sobald ein Morsezeichen empfangen wird, schaltet sich der Papiertransport ein. Wenn keine weiteren Zeichen eintreffen, wird der Motor automatisch abgeschaltet. Mit dem Taster können Sie den Papiertransport manuell einschalten. Mit dem Potentiometer können Sie die Geschwindigkeit des Papiertransports an die Schreibgeschwindigkeit anpassen. Der Elektromagnet ist ein gekauftes Teil. Dadurch ersparen Sie sich das mühsame Wickeln einer Magnetspule.
Als Papier verwenden Sie bitte Luftschlangen mit einer Breite zwischen 6mm und 20mm. Hier in Deutschland bekommen Sie bei der Firma Kodi Luftschlangen mit einer Breite von ca.. 14mm. Die einzelnen Luftschlangen kleben Sie an einander und spulen sie auf der Papierrolle auf. Achten Sie darauf, dass die Luftschlangen beim Zusammenkleben in einer Flucht liegen.

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Funktion:
Am Besten drucken Sie den Schaltplan aus bevor Sie diesen Abschnitt lesen.

Sobald eine Spannung an X1 anliegt und S1 eingeschaltet wird, lädt sich der Kondensator C2 über den Strompfad K1, 3, 2 und K2, 2, 3 auf. Wenn jetzt die Morsetaste X2 betätigt wird, zieht das Relais K1 im Takt der Morsezeichen an. Die Spule des Elektromagneten M1 zieht über den Strompfad K1, 8, 7 im gleichen Rhythmus an und betätigt den Schreibstift, der die Morsezeichen zu Papier bringt. Gleichzeitig schaltet der Kontakt 3, 4  von K1 über den Widerstand R3 das Relais K2 ein, das seinerseits seinen Kontakt 3, 4 schaltet. Dadurch erhält der Kondensator C2 Strom über den Pfad K1, 3, 4 und K2, 4, 3 und läd sich auf.. Sobald das Signal endet, fällt das Relais K1 ab, aber K2 bleibt dank des Kondensators C2 angezogen. Wenn ein neues Signal kommt, schaltet K1, 3, 4 erneut Strom auf die Spule von K2 und lädt gleichzeitig den Kondensator C2 wieder auf. Der Kondensator C2 ist so bemessen, dass er K2 für die Dauer der Pausen zwischen den Morsesignalen halten kann. Das heißt, K2 bleibt während der gesamten Übertragung angezogen. Der Kontakt 8, 7 von K2 schaltet über den Spannungsregler 7805 den Frequenzgenerator U2, ein Mikrocontroller ATtiny 45 ein. Dieser gibt dann über den Ausgang Pin2 ein Rechtecksignal zwischen 250Hz und 21kHz aus. Die Höhe der Frequenz kann mit dem Poti P1 eingestellt werden. Das Rechtecksignal geht auf den Steuerbaustein A4988 auf den Eingang Step. Damit der Motor für den Papiertransport M2 läuft sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen; Der Eingang Step benötigt ein Rechtecksignal, das die Geschwindigkeit des Motors bestimmt. Der Eingang En(able) muss auf Low- Pegel liegen, der Eingag Dir legt die Drehrichtung fest; je nach dem ob da eine Low- oder High- Pegel anliegt. Ferner müssen natürlich die Betriebsspannungen anliegen. Die Brücken legen den Drehwinkel des Motors je Step fest. Je kleiner der ist um so ruhiger läuft der Motor. Zurück zu unserem Relais K2. Dies schaltet mit den Kontakt 8, 7 den Eingang En des A4988 auf Low- Pegel. Da alle anderen Voraussetzungen erfüllt sind setzt das A4988 über die Kontakte 1A, 1B und 2A, 2B den Motor M2 in Betrieb bis die Übertragung beendet ist, die Spannung des Kondensators C2 erschöpft, und das Relais K2 abfällt. Der Motor bleibt also während der gesamten Signalübertragung aktiv. Der Taster S2 kann den Eingang En ebenfalls auf Low setzen und so den Papiertransport in Betrieb setzen.

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Ich habe für Sie eine Lochstreifenrasrerplatine entwickelt. Alternativ können Sie die beigefügten Gerberdateien nutzen und die Platinen bei einem PCB- Dienstleister fertigen lassen. 

Bei den Schrittmotoren gibt es zwei Versionen: Bei der einen sind die Anschlüsse 1b und 2a gekreuzt, in der andern Version sind sie nicht gekreuzt. Bitte berücksichtigen Sie das bei der Bestückung bzw.. Auswahl der Platine.

Materialliste:
PLA rot
PLA schwarz
PLA grau
Sekundenkleber, z.B. Uhu Sekundenkleber
Maden-schrauben M3
Zylinderkopfschrauben M3 x 10mm
Zylinderkopfschrauben M3 x 50mm. Müssen ggf.. gekürzt werden.
Muttern M3
Rändelmuttern M3
Unterlegscheiben 3,2mm
Zylinderkopfschrauben M2 x 15mm
Muttern M2
2 Stahlstäbe 8mm Durchmesser 90mm und 55mm lang
2 Druckfedern Edelstahl 304, 10mm Außendurchmesser. 0.7mm Drahtstärke, 9mm Komprimierte Länge,50mm freie Länge, 11.8N Tragfähigkeit. (Bezug z.B. Amazon)
1 Faserschreiber Stabilo point 88 fine 0,4
oder 1 Bleistift Faber Castel 2B oder weicher
4 Gummifüße, ca. 14mm Durchmesser
Luftschlangen z.B. 14,2mm breit (Bezug z.B. Kodi)
oder in einer beliebigen Breite zwischen 6mm und 20mm

Elektrik:
1 programmierter Mikrocontroller ATTiny45 
1 Steckernetzteil 9V, 2 A
1 Steppermotor Nema17 mit einer Einbautiefe von 23mm und einem Haltemoment von 0,17 Nm
1 Elektromagnet (ZYE1 – 0530Z, 12V, 1A, Bezug z.B. Amazon. Siehe auch Google)
1 Umschalter, 1 oder 2polig
1 Eintaster
1 Stereoklinkenbuchse 3,5mm
1 DC- Buchse, 5.5 / 2,1 mm
2 Miniaturrelais FRT5 DC 5V
oder 2 Miniaturrelais FRT5 DC 9V, dann können die 2 Widerstände 150 Ohm entfallen und auf der Platine durch Drahtbrücken ersetzt werden.
2 Widerstände 150 Ohm, ¼ Watt
1 Widerstand 1,5 KiloOhm, ¼ Watt
2 Widerstände 10 KiloOhm, ¼ Watt
4 Dioden 1N4007
1 Leuchtdiode 5 mm Durchmesser, grün
1 Fassung für die Leuchtdiode
1 Spannungsregler 7805
1 Potentiometer 2,5 Kilo Ohm, Achse 4 mm
3 Kondensatoren 100n
1 Kondensator 47n
1 Elektrolytkondensator 4700µ, 25V
1 Elektrolytkondensator 100µ, 25V
1 Lochstreifenrasterplatine. Auf 56x54mm zuschneiden oder eine Platine aus den Gerber- Dateien fertigen lassen. Lochabstände: 46mm x 40mm
1 Reihe Lüsterklemmen 2,5 mm²
ca.. 10m Kupferlitze
ca.. 2m Kupferdraht 0,5mm

  Download:  Dateien


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