2021
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Software-Ton-Decoder mit 16 MHz-Arduino
Morse-Decoder
Goertzel-Algorithmus im Arduino erkennt Töne und zeigt Klartext von Strich-Punkt-Nachrichten

Ein Mikrofon empfängt Morsezeichen mit der Tonhöhe 1000 Hertz von einem Lautsprecher. Ein Arduino digitalisiert dieses Audiosignal am Analogeingang A1 und der Goertzel-Algorithmus erkennt dann das Vorhandensein des Tons. Aus vorhandener Tonlänge kann dann Klartext dekodiert und auf einer Anzeige zur Darstellung gebracht werden.

Acrylgehäuse für das zweizeilige Display enthält alle benötigten Elemente.
Der Aufwand an Hardware bleibt Dank Mathematik sehr überschaubar. Durch Akkubetrieb bei einer Stromaufnahme von etwa 20 mA ist dieser Morsedecoder sehr mobil und flexibel einsetzbar. Hinter der zweizeiligen LCD-Anzeige verbirgt das Acryl-Gehäuse lediglich:

- Arduino Pro Mini 16 MHz/5V
- Mikrofon-Breakout MAX9814
- LiPo-Zelle 1200 mAh mit Halterung
- Potenziometer 10k für LCD-Kontrast
- 220 oder 330 Widerstand LCD-LED

Die Komponenten sind mit Fädeldraht löttechnisch verbunden und per Blue Tack an der LCD-Anzeige bzw. am Acrylgehäuse verhaftet.

Die Software steht fertig im Internet bereit. Zum Fototermin kam die App Morse Code aus dem Playstore zum Einsatz. In praktischen Einsatz liefert das Gerät lesbaren Text auch aus dem Kurzwellenempfänger, vorzugsweise mit SSB-Funktionalität. Der sehr empfindliche Mikrofonverstärker macht den Einsatz zu Kinderspiel. In der realen Welt findet man Morsezeichen noch bei Funkamateuren (3500, 7000, 14000 kHz SSB), Funkbaken (NDB 200 bis 526,5 kHz AM) und Zeitzeichensendern (RUS 4996, 9996, 14996 kHz SSB). Ein Degen DE1103 oder ein Tecsun PL-390 empfängt hier LI (417 kHz) und BOT (408 kHz) 24/7 (Funkfeuer Düsseldorf und Bottrop) im normalen AM-Betrieb. Funkamateure sind meist am Wochenende aktiv und halten Konteste ab. Während dieser Zeit ist viel Betrieb auf diesen Bändern. Das RWM-Zeitsignal auf 9996 KHz (Wikipedia) sendet zweimal in der Stunde (09, 39) seine Kennung in Morse. Wer das ganze per Internet empfangen möchte, weil ein eigenes Radio zu altmodisch erscheint, geht zum WEBSDR-Empfang - poor man's rx.


Schaltplan

Die Schaltung wird direkt von einem LiPo-Akku versorgt, da Boost-Konverter den sensiblen Empfang stören können und die Praxis zeigt, dass dieser Arduino auch mit der niedrigeren Spannung gut funktioniert. Der Schaltplan ist wegen der wenigen Komponenten übersichtlich und darum einfach zu verdrahten. Die Verwendung von Haftmasse gestattet den einfachen und reversiblen Aufbau, insbesondere gilt das für das Miktofon, da es noch an anderer Stelle Verwendung finden soll.
Schaltung des Morse-Decoders auf reiner Softwarebasis

Alternativ zum Mikrofon kann auch der Line-Anschluss eines Radios das Eingangssignal liefern, wobei üblicherweise wieder Störpegel den Empfang schwacher Signale stören können. Der gelbe Ausgang am Degen DE1103 liefert genau den richtigen Pegel, wenn der Schwellwert in der Software entsprechend eingestellt ist.


Software CW Decoder made by Hjalmar Skovholm Hansen OZ1JHM

Die Software ist eine Entwicklung von/auf skovholm.com. Dort ist ein entsprechender Aufbau mit dem Arduino Uno aufgeführt, der hier nur leicht angepasst ist. Der Originalquelltext kann unverändert übernommen werden. Geringfügige Anpassungen bezüglich Tonhöhe 992 Hz und Schaltschwelle 350 führten hier zu überaus erfolgreichem Einsatz dieser Lösung. Die Modifikation im Klartext findet man hier.


Ausblick

Versuche haben gezeigt, dass der Algorithmus im Arduino auch für weitere Signale zur Anwendung kommen kann. Greift man das Ergebnis der Tonerkennung an einem Digitalausgang ab, so kann z. B. mit einem weiteren Arduino ein anderer Decoder laufen, wie
  • DCF77 - Zeitsignal mit SSB-Radio auf VLF 77,5 kHz
  • DWD - RTTY 50 Baud des Deutscher Wetterdienstes auf Lang- und Kurzwelle

An Grenzen stößt der Arduino mit seinen 8928 Samples pro Sekunde bei Navtex/Simtor mit 100 Baud, sowie die Timeswitch-Übertragungen auf Langwelle mit 200 Baud. Bleibt zu untersuchen, wie bei höheren Geschwindigkeiten der Arduino mit einer kleinen Hardware wie dem XR2211-PLL Baustein unterstützt werden kann.

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