Balises HELLSCHREIBER

Brève histoire du Hellschreiber, ce système de transmission méconnu

     C'est en 1929 que Rudolf Hell, docteur ingénieur allemand, inventa ce moyen de transmission de textes lisibles sur une bande de papier. Après quelques améliorations, ce système a été utilisé fréquemment sur le terrain  par la Wehrmacht, ce qui prouve son efficacité (environ 14 000 machines construites). Son utilisation a perduré jusqu'aux années 1980 et il est tombé dans l'oubli jusqu'à ce que des radioamateurs reprennent ce mode de transmission avec des machines d'époque, peu après la guerre.

     Ces machines, devenues rares et chères, sont maintenant remplacées par l'informatique. Si le charme a disparu, l'efficacité est restée mais  le nombre de radioamateurs utilisant ce mode désuet reste malheureusement assez confidentiel. Pourtant l'informatique apporte la facilité et le discret "prrrrt prrrrt prrrrt" entendu parfois sur les bandes décamétriques, rappelle que ce mode de transmission, complètement différent des autres, existe encore.

    La machine est entièrement électromécanique avec une électronique à tubes simplifiée. Les lettres et chiffres sont décomposés en points (pixels) sur une matrice de 7 x 7. Dans cette matrice, le balayage du caractère s'effectue dans la première colonne de gauche, de bas en haut, puis dans la deuxième de bas en haut et ceci jusqu'à la septième.
    Il n'y a que des majuscules  et très peu de signes de ponctuation comme on peut le voir sur la bande ci-dessus qui représente, sur un écran, la bande de papier qui sort de la machine après impression.
    Si il y a la moitié des caractères au-dessus et en dessous des lettres transmises, c'est pour que le texte soit lisible même si les vitesses de transmission et de réception ne sont pas identiques ou s'il y a une dérive de l'une par rapport à l'autre. Le texte est alors incliné mais parfaitement lisible. La vitesse de transmission est de 2,5 caractères par seconde, soit une vitesse de 122,5 baud.

    C'est un mode de transmission très efficace et comparé à la télégraphie (appelée improprement CW) la vitesse de transmission maximum est en moyenne de 25 mots par minutes, ce qui correspond à une bonne vitesse de manipulation et la bande occupée est un peu plus large mais nettement moins que la BLU, par exemple.
    Pour la petite histoire, concernant la machine mécanique, l'opérateur était obligé de suivre le rythme d'envoi des caractères et il ne pouvait aller plus vite comme sur une machine à écrire ordinaire. Il devait donc appuyer légèrement sur la touche suivante jusqu'à ce qu'elle soit libérée mécaniquement. Cela demandait une certaine habitude que nous n'avons pas à acquérir grâce au buffer de caractères du système informatique. On peut même commencer à taper avant la fin du message du correspondant !

    La transmission peut se faire par ligne téléphonique ou bien par radio. En filaire, c'est une tonalité de 900 Hz qui est utilisée. Par voie hertzienne, on a le choix entre la modulation par tonalité (MCW) ou directement la manipulation télégraphique (CW) de l'émetteur.

     Actuellement on trouve des programmes très efficaces et nous n'en citerons que deux gratuits.
Le premier, destiné uniquement à ce mode et très sophistiqué, a été élaboré par IZ8BLY et on le trouve à cette adresse :
     http://antoninoporcino.xoom.it/Hell
L'autre est le véritable couteau suisse des modes numériques et comporte naturellement le mode Hell sous toutes ses formes. C'est Fldigi disponible à l'adresse suivante : http://www.w1hkj.com/download.html

    L'informatique a permis de passer de ce "Fuzzy Modes" à des modes rigoureusement numériques, basés sur le même principe et d'une efficacité supérieure mais qui ne possèdent plus ce charme désuet.

      Signalons pour les fans d'iPad ou d'iPhone (si si, il y en a !) qu'un programme d'émission réception en Hellschreiber est disponible sur AppleStore à un prix dérisoire de 2,99 $ :
     http://www.blackcatsystems.com/ipad/iPad_iPhone_Hellschreiber.html

     Tout ceci n'est qu'un aperçu de ce mode de transmission et une consultation sur le web par un moteur de recherche vous apportera de plus amples renseignements.

1er projet

     Le cœur du dispositif est un Arduino Nano programmé pour délivrer une séquence en Feld-Hell puis une en morse. Elles sont personnalisables dans le logiciel.
    Une variable importante est la dérive possible entre les vitesses d'émission et de réception, ce qu'on appelle le SLANT. Il est possible de l'ajuster dans le logiciel de réception, mais en considérant que le correspondant a bien la bonne vitesse.
    On peut donc se servir de cette balise et c'est son principal but, pour corriger le slant dû principalement à la fréquence d'horloge de la carte son. La vitesse de transmission est de 2,5 caractères par seconde, ce qui correspond à 400 millisecondes.
    Entre deux Nano, il y aura toujours une légère différence de fréquence du quartz de 16 MHz, d'où la nécessité de corriger l'écart. On va utiliser un fréquencemètre en mode périodemètre pour mesurer cet écart. Pour ne pas perturber cet appareil, il faut que le signal à mesurer ne soit constitué que d'un pixel (sur les 49), ce qui représente un "pulse" toutes les 400 ms. Ce "pulse" aura donc une durée de 400/49 = 8,2 ms. Comme ce signe n'existe pas dans la police Hell, nous l'avons créé et il n'est utilisé que pour faire cette mesure.
    Dans le programme, cette intervalle entre deux caractères est représenté par le chiffre entre parenthèses de l'instruction "delayMicroseconds(4057L);". Il faudra le modifier par approximations successives jusqu'à mesurer exactement 400 ms avec le périodemètre.

     La sortie BF n'est pas une sinusoïde mais plutôt un triangle, ce qui pourrait induire des distorsions si on l'utilise pour moduler un émetteur BLU (à vérifier). Par contre la sortie CW est parfaite pour manipuler l'émetteur, si cela est possible.

     Pleinement fonctionnel, on voit cependant que la forme des signaux n'est pas parfaite mais largement suffisante pour en faire une petite balise ou après extension, une transmission automatique de données.

SCHÉMA

CIRCUIT IMPRIMÉ
(Côté composants, cuivre en transparence)

     Le code : balise-hellschreiber.ino :

2eme projet (plus ancien)

     Ce petit projet à base d'Arduino trouvé sur le blog de K6HX nous a plu et après l'avoir testé sur une plaque d'essai, il s'est retrouvé sous forme de circuit imprimé.
      
          

     SCHÉMA

     Nous avons prévu un connecteur pour clavier PS/2, dans l'éventualité d'une future extension.
     Note à propos du XR2206 : EXAR a arrêté la fabrication de ce circuit en 2011. Par contre on en trouve facilement sur eBay à des prix n'ayant rien à voir avec ceux du modèle original. Il s'agit de clones chinois dont la distorsion du signal sinusoïdal est visible à l'oscilloscope par comparaison avec un circuit d'époque. Dans cette application cela offre moins d'importance que dans le cas d'un générateur BF.

CIRCUIT IMPRIMÉ
(Côté composants, cuivre en transparence)

 PROGRAMMATION

     Petite explication sur le codage des caractères :

     Prenons en exemple le chiffre 9 dont le codage est le suivant :

     {'9', {0x0786, 0x0cc6, 0x0c4c, 0x0c58, 0x07f0, 0x0000, 0x0000}},

Pour obtenir ces valeurs hexadécimales nous dessinons le caractère de la façon suivante :

Remarque : Par rapport au code d'origine, certaines lettres ou chiffres ont été redessinés.

      Le code : hellschreiber.ino :

GENERATEUR de TOP HORAIRE

     Pour pallier à la mauvaise réception des émetteurs VWW qui transmettent des signaux horaires (mais d'ailleurs sans bien comprendre comment on peut utiliser ces signaux), nous avons développé ce petit module très simple qui, à partir de la réception d'un GPS, va délivrer une impulsion de 8 ms toutes les secondes.
    Ce signal permet de régler la dérive éventuelle de l'oscillateur de la carte son et ainsi d'avoir, sur la pseudo bande de papier, une écriture rectiligne (400 ms exactement entre deux caractères).
    A notre connaissance, seulement deux logiciels de décodage permettent ce réglage. Le logiciel de IZ8BLY, d'une façon peu pratique, par tâtonnement et celui de F6CTE (MultiPSK) qui le permet en temps réel.

     Principe:

     Le module récepteur GPS fournit un créneau positif de 5 volts d'amplitude et de durée 100 ms. Ce signal attaque un 74LS123 qui produit sur la sortie Q une impulsion de 8 ms qui correspond à 1 pixel. Un optocoupleur se charge d'isoler les masses pour éviter toute interférence. Ce montage étant censé manipuler un émetteur CW, nous n'avons pas prévu de signal BF. Au cas où l'on voudrait quand même en avoir un, il faut rajouter un oscillateur formé par deux portes d'un CD4011. Nous donnons le schéma, il a été testé mais le circuit imprimé n'a pas été réalisé.

     Le réglage est effectué sur son propre PC ou sur le PC du correspondant, en manipulant l'émetteur par le signal du générateur, soit en n'ayant que la tonalité locale sans émettre, soit en émettant.

     Idéalement il faudrait avoir un top (un pixel) toutes les 400 ms, de manière à avoir un pixel à la place d'un caractère, mais comme ce n'est pas le cas, l'interprétation de la dérive est un peu différente. On voit ici, avec MultiPSK, une légère dérive vers le haut qu'il sera facile à corriger avec les flèches :

SCHÉMA

CIRCUIT IMPRIMÉ
(Côté composants, cuivre en transparence)

     RETOUR ACCUEIL