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   1 # TeleMetrum
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   3 This is a recording dual-deploy altimeter for high power model rocketry
   4 with integrated telemetry link.  These are photos of our current version,
   5 which includes an integrated GPS receiver and patch antenna:
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   7 <a href="v0.2/cimg5164-cropped.jpg"> <img src="v0.2/cimg5164-thumb.jpg"></a>
   8 <a href="v0.2/cimg5171-cropped.jpg"> <img src="v0.2/cimg5171-thumb.jpg"></a>
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  10 And these are photos of our original board with serial port for off-board GPS:
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  12 <a href="v0.1/loadedpair.jpg"> <img src="v0.1/loadedpair-thumb.jpg"></a>
  13 <a href="v0.1/rawfront.jpg"> <img src="v0.1/rawfront-thumb.jpg"></a>
  14 <a href="v0.1/rawback.jpg"> <img src="v0.1/rawback-thumb.jpg"></a>
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  16 ## Motivation ##
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  18 Bdale and Keith both own
  19 [BeeLine](http://www.bigredbee.com/BeeLine.htm)
  20 trackers from
  21 [Big Red Bee](http://www.bigredbee.com), and are pretty happy with them.
  22 They use a PIC processor and a TI CC1050 transmitter chip, and
  23 operate in the ham radio 70cm band.
  24
  25 One weekend while attending a conference together, we got to wondering if
  26 we couldn't adapt one to use as a downlink for the
  27 [AltusMetrum](../AltusMetrum/) altimeter board in addition to direction
  28 finding after flight.  That caused us to start thinking about other things
  29 in the design we might want to tweak, and before long we were working on the
  30 design of a new tracker board derived from the BeeLine design.
  31 Another friend at the same conference showed us a board he was working on
  32 using a different part in the same TI series, that integrated a transceiver
  33 and CPU on the same chip.
  34 It didn't take us long to realize that with such a part we could combine and
  35 simplify things by building a new altimeter with integrated RF link!  And
  36 after gaining some experience in 2009 with a first version, we realized we
  37 always want GPS on board, which lead to our current second generation boards.
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  39 ## Features ##
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  41 ### User View ###
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  43 * Recording altimeter for model rocketry
  44 * Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges)
  45 * 70cm ham-band transceiver for telemetry downlink
  46 * Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL
  47 * Temperature sensor
  48 * 1-axis high-g accelerometer for motor characterization
  49 * On-board non-volatile memory for flight data storage
  50 * Serial port for attachment of GPS module
  51 * USB for power, configuration, and data recovery
  52 * Integrated support for LiPo rechargeable batteries
  53 * 2.5 x 1 inch board designed to fit inside 29mm airframe coupler tube
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  55 ### Developer View ###
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  57 * [TI CC1111F32](http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/cc1111f32.html) Low Power RF System-on-Chip
  58         * Sub-1Ghz transceiver
  59         * 8051 MCU
  60         * 32k Flash
  61         * 4k RAM
  62         * USB 2.0
  63         * 6 12-bit analog inputs (11 bits with single-ended sensors)
  64         * 2 channels of serial I/O
  65         * digital I/O
  66 * [Microchip 25LC1024](http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en520389) CMOS serial EEPROM
  67         * 128k x 8
  68         * SPI interface
  69 * Various Sensors
  70         * [Freescale MP3H6115A](http://www.freescale.com/webapp/search.partparamdetail.framework?PART_NUMBER=MP3H6115A6U) pressure sensor
  71         * [Freescale MMA2202EG](http://www.freescale.com/webapp/search.partparamdetail.framework?PART_NUMBER=MMA2202EG) 50g accelerometer.  Can use 40-200g variants!
  72         * [Microchip MCP9700A](http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en027103) temperature sensor
  73 * Software Features (planned)
  74         * Written mostly in C with some 8051 assembler
  75         * Runs from on-chip flash, uses on-chip RAM, stores flight data to
  76                 serial EEPROM chip
  77         * USB serial emulation for "console" interface
  78 * Tools Used
  79         * [gEDA](http://www.gpleda.org/) for schematic capture and PCB layout
  80         * [SDCC](http://sdcc.sourceforge.net/) compiler and source debugger
  81 * Licenses
  82         * The hardware is licensed under the [TAPR](http://www.tapr.org) [Open Hardware License](http://www.tapr.org/ohl.html)
  83         * The software is licensed [GPL version 2](http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/gpl-2.0.html)
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  85 ## [Production History](production) ##
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  87 ## [Flight Logs](flightlogs) ##
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  89 ## Problems ##
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  91 * The CC1111F32 is a 36-pin QFN package, which necessitates reflow
  92   soldering.  Since we needed to reflow solder anyway, and because TI used
  93   them in their reference design, we went a little crazy and used 0402
  94   passive parts everywhere.  That means working under a microscope to
  95   place parts!  Without an inspection microscope, loading and testing these
  96   boards might be impossible.
  97
  98 * The v0.1 artwork has the USB connector footprint placed wrong, so that the
  99   connector hangs out over the edge of the board instead of being flush with
 100   the edge.
 101
 102 * The v0.1 artwork has two issues that require cuts and jumps.  The first is
 103   that we need chip select on the SPI memory.  To fix that, we give up the
 104   ability to put the accelerometer into self-test mode and use that GPIO line
 105   to pull chip select on the memory.  The second is that the igniter sense
 106   circuits each need a second resistor to complete the voltage divider so our
 107   3.3V CPU ADC can read the 5V ejection voltage.  This is fixed by changing
 108   two resistor values, and tacking two additional resistors onto the board
 109   with jumpers to ground.
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 111 ## Artifacts ##
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 113 The hardware design current gEDA files are available from
 114 [git.gag.com](http://git.gag.com) in the project
 115 [hw/telemetrum](http://git.gag.com/?p=hw/telemetrum;a=summary).
 116
 117 Work on the next version proceeds on the master branch, with occasional
 118 temporary branches created when Bdale is making some major / speculative
 119 change.  The 'v0.2' and 'v0.1' branches document what we're actually flying
 120 right now on the two respective PCB revisions.  The 'ground' branch has a
 121 cut-down schematic used to generate the BOM for partially loading v0.1 boards
 122 to used on the ground.  We call the on-the-ground version 'TeleDongle'.
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 124 For those who don't have ready access to the gEDA suite, here are pdf snapshots
 125 of files in more easily readable form.
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 127 * These are from the v0.2 branch:
 128  * [schematic](v0.2/telemetrum.pdf)
 129  * [pcb artwork](v0.2/telemetrum.pcb.pdf)
 130  * [bill of materials](v0.2/partslist.csv)
 131 * These are as of the working-v0.1 tag:
 132  * [schematic](v0.1/telemetrum.pdf)
 133  * [pcb artwork](v0.1/telemetrum.pcb.pdf)
 134  * [bill of materials](v0.1/telemetrum.bom)
 135
 136 We have firmware that works well enough that we now routinely allow TeleMetrum
 137 to control flights by firing ejection charges.  We've flown v0.1 boards in
 138 rockets exceeding 50g acceleration, above Mach 1, and to altitudes greater
 139 than 12k feet AGL with great results.  Keith wrote a ground station program
 140 called
 141 ao-view that logs telemetry to disk, displays current and max
 142 values for key parameters during flight, and even includes voice synthesis
 143 during the flight so that our eyes can stay on the rockets!  We have post
 144 flight analysis software that makes it easy to extract data from the board,
 145 analyze it, and even generate KML files for viewing flights in GoogleEarth!
 146 More details on the software, including full source code and pre-built packages
 147 can be found on the [AltOS](../AltOS) page on this site.
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 149 ## Future Plans ##
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 151 Work is underway on a second revision of TeleMetrum with the following changes:
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 153 * stretch board length by 0.25 inches
 154 * adjust USB connector position to be flush with edge of board
 155 * eliminate temperature sensor, since baro sensor is already compensated and there's a sensor on the cc1111
 156 * eliminate serial port connector
 157 * integrate SkyTraq Venus GPS receiver and patch antenna on-board
 158 * change debug connector to 4 pin Tyco MicroMaTch
 159 * add 8 pin Tyco MicroMaTch connector for companion board interface
 160 * use v_lipo as pyro power, eliminating the huge 1000uF capacitor and instead
 161   adding ballast capacitance on the 3.3V rail to prevent brownouts
 162 * move all connectors, beeper, and GPS patch antenna to the "other side" of the board from the surface mount parts
 163 * add a rectangle of silk screen material for improved serial number labeling
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 165 As of early December 2009, the layout work for v0.2 is done and we're busy
 166 verifying it and deciding exactly how we're going to build them.  We hope to
 167 have first prototypes to test in time to show the new version at LCA in late
 168 January 2010.  If it works out as well as we hope, v0.2 may be made available
 169 in assembled and tested form to others in the rocketry hobby who have
 170 expressed interest sometime in 2010.