My New WSPR Experience

After reading a little about the new digital radioamateur system WSPR, I found it mus be an amazing thing. Few experiments confirmed, that it is very amazing thing. Many thanks for the author and the team.

The center of the WSPR communication is http://wsprnet.org/. HAM radio operators should register here using their official callsign. Be patient, the process could take few days, which is not any bad. All requests simply needs to be assessed and confirmed individually by the website administrators. After registration, you can contribute to the forum or set your software to report your received radio relations to the database. Also, you can read the forum or the database without registration. View of the database is wonderful. You can filter last N radio relations by Band, Mode, Callsign of the TX station, Callsign of the RX (reporting) station. It is also possible to restrict time period of receive or sort the results by any of the parameter. On the website, there are also links to few other websites, which make statistics or maps from the database records.

Also visit the website of Joe Taylor, a father of the WSPR system https://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/wspr.html, where you can find a technical description, useful links and PC software needed for receive, decode and report radio relations.

At our QTH i set up a simple WSPR receiving station using old computer and two SDR radios from Winradio, WR-G305e for VHF and WR-G313e for shortwave. The VHF antenna is Winradio Discone antenna, which is temporary, not good solution for the first tests. For shortwave, a long wire antenna, approx. 25 m long is used. It is tied between two faculty buildings. Detailed info about the setup will be described later.

The WSPR uses very powerful convolutional code, effective modulation together with a accurate frequency and clock to transmit messages over the world. Messages are short and modulation rate is very low (approx. 1.4648 baud, 2 bits are transmitted in one symbol). For transmision, low power is used from tens miliwatts to few watts. On the receive side, very low SNR signals (down to -34 dB in 2.5 kHz band) are receiverd successfully. It reminds old classics in shortwave amateur radio communication, but the power used is 100 - 1000 times lower. The distance bridged with this radio communication is, as on other shortwave contacts range of hundreds to thousands km.

The main advantage is in the automatic reporting and in the global database of radio relations. Thanks to that, many stations can report any radio transmissions over the world and radio signal propagation can be easily analyzed and visualized. For operators, it is very helpful, that they don't need to sit at their radios permanently, which could be harmful to their health :-) Human's body needs to move and we have too much work, where we must sit.

After few days of WSPR reception on the 40 m shortwave band, there were lot of long distance relations captured. Every hour, approx. 3 messages are received, mean distance is approx. 2000 km (most of Europe, Russia, Great Britain, ...) In time of good propagation (morning, evening) there are signels form USA, East America, India, some ships in Pacific, or Antarctida (is it possible?),...

2021-02-03 05:10 UTC, 7.040123 MHz, TX pwr = 5 W. RX SNR = -22 dB

EM22lr (Texas, USA) -> JN69qr (Czech Republic), distance 8459 km

Operator KD6RF who does very interested things with old radios and antennas http://vtenn.com/Blog/

 

Vintage Russian Alarm Clock Repair

Last week I obtained a very interesting treasure :-) an old vintage russian (USSR made) digital alarm clock ELEKTRONIKA 4. These clocks were qite popular and often used during 80's in eastern countries. The accurate digital clock can be understood as a sign of modern electronic era beginning. Up to now, there is not difficult to find these clocks, but after many years, there will be not much still operable.

My type has ELEKTRONIKA 4.13 from 1986 printed on the case. Nice presentation of similar clock can be found on perfect Czech private website, in English and Czech, but the internal circuit isn't the same! Probably, there are many modifications exist.

http://danyk.cz/stare_digi_hodiny_12_en.html 

You can also find more info on russian clocks on the website:

http://danyk.cz/stare_digi_hodiny_en.html 

Many thanks to the author of this website and congratulations to his collection.

Now to the actual repair. There were no visual damages both outside and inside, only dust layer corresponding to the age. After drying the clock properly, I tried to plug it into the power. A number 00:00 showed on the display, but the brightness was approximately half than shloud be. Any of setting and function keys didn't respond and I hear a little noise form the display. Control signals for the display had changing randomly apparently and the control circuit had crashing just after power up reset. So I disconnected the power quickly.

The power supply must have the first attention. The state described above is probably caused by failed DC filter capacitor. The big metal can in the picture, 100 uF / 50 V from November 1984. The power supply itself is very simple. Small transformer produces one branch for electronics and one for display heating (filament) + anode/cathode voltage. The main branch contains 4 diode rectifier (diodes in plastic cases) and simple voltage regulator with transistor and three zener diodes in series (nice metal cases).

 

As expected, the main capacitor was bad. It's sealant changed volume during decades and made almost invisible cracks at the capacitor case and leads. The electrolyte from the capacitor evaporated which leaded to capacity decrease and internal resistance increase. The power supply main branch output voltage was -25 V instead -27 V with approx. 7 V AC on it !!!

 

After replacing the capacitor the colck working properly. All fuctionalities are OK, Display is not worn out, alarm working and power consumption is 3,15 W for 230 V.

 

 

Finally, all parts were cleaned carefully and the clock was assembled. For better safety, I suggest to cover all 230 V wires inside by additional insulation tube, the old standards in USSR was less strict than we know today.

 

Čtení čísel z displejů

Občas se stává že je třeba získat měřené hodnoty z přístrojů, kde neexistuje žádný elektrický výstup. Může se jednat například o běžné kapesní multimetry se kterými lze udělat malý měřící systém za zlomek ceny skutečných laboratorních přístrojů, nebo například o meteostanice, kde můžeme z levného domácího modelu udělat třeba počasí online. Speciálních aplikací je pak celá řada, speciální stroje a přístroje s displejem kde je třeba na něco dohlížet, testy přístrojů, apod. K celkem spolehlivému získání čísel stačí PC s OS Linux a běžná webkamera.

První je třeba získat šikovný balíček ssocr, obsahující jakýsi rozboznávací ocr algoritmus, ovšem optimalizovaný na sedmisegmentové numerické displeje. V případě jiného typu displeje, kde se font podobá klasickému písmu zřejmě vyhoví běžný program OCR. Se sedmi segmenty si ovšem zřejmě neporadí. Balíček je ve zdrojovém kódu, je třeba ho zkompilovat a řádně začlenit do systému, což ovšem nečiní žádné problémy (testováno na XUbuntu 12.06 32bit).

https://www.unix-ag.uni-kl.de/~auerswal/ssocr/
Stránky šikovného balíčku ssocr.

Hlavní program ssocr funguje tak, že z fotografie displeje extrahuje nejdříve rámeček s displejem, poté jednotlivé číslice a segmenty. Na závěr podle jasu segmentů odhaduje rozsvícené číslo. Nejdříve tedy musíme získat snímek displeje, k čemuž lze výborně použít již známý prográmek fswebcam. Syntaxe příkazu může vypadat například takto:

fswebcam -d /dev/video0 -S 100 --png 1 -F 10 test.png

Snímek pořídíme ze zařízení video0, což je v testovaném případě obyčejná USB webkamera. Volba -S 100 zajistí ustálení jasu snímku po startu kamery, tím, že se prvních 100 snímků po inicializaci kamery zahodí a uloží se až snímek další. Pro uložení použijeme bezeztrátový fromát png. Volba -F 10 zajistí integraci 10 snímků do snímku výsledného, čímž se zmenší šum. Když v průběhu integrace číslo přeskočí, může nastat potíž s přečením. Čtení se pak musí zopakovat.

Snímek pořízený kamerou

Nyní následuje volání ssocr obsahuje kromě jména souboru snímku také příkaz crop pro oříznutí snímku na rámeček displeje se čtyřmi číselnými parametry, první dva jsou souřadnice levého horního rohu rámečku, další je šířka a poslední výška rámečku.

ssocr crop 77 213 48 30 -d 3 test.png -t 30 -D -P

Volba -d 3 značí že budeme číst tři číslice. V případě zadání -1 je počet určen autodetekcí, což je vhodné jen v některých případech, kdy je počet číslic skutečně variabilní a kdy se případná chyba ošetří nějak jinak. Volba -t 30 určuje rozhodovací práh světlých a tmavých segmentů v procentech jasu celého rámečku displeje. Pro testování je vhodné přidat volby -P (ladící textový výpis) a -D (uložení obrázku rámečku displeje a rozpoznávaných linií).

Vyjmutý obrázek displeje a rozpoznávaných linií

Voleb má samozřejmě program ssocr mnohem více. Problém může nastat s aktivními displeji kde jsou aktivní segmenty jasnější než neaktivní. Možná bude třeba obraz dalším externím programem invertovat a odbarvit. Po odladění je možné zbavit se potřeby ukládání snímku spojením programu fswebcam a ssocr pomocí roury.

fswebcam -d /dev/video0 --png 1 -F 10 - 2>/dev/null | ssocr crop 77 213 48 30 -d 3  -t 30  -

Jako výsledek obdržíme číslo 150 a v případě zapnutých ladících informací ještě řadu dalších informací, například schéma detekovaných aktivních segmentů složený ze znaků.

Obrázek terminálu s výpisem části ladících informací
(Pořízený špatně, ale to mi bohužel došlo až příliš pozdě.)

Sestava kamery sledující teplotu na displeji pájky