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   1 # TeleMetrum
   2
   3 This is a recording dual-deploy altimeter for high power model rocketry
   4 with integrated telemetry link.
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   6 <a href="v0.2/cimg5164-cropped.jpg"> <img src="v0.2/cimg5164-thumb.jpg"></a>
   7 <a href="v0.2/cimg5171-cropped.jpg"> <img src="v0.2/cimg5171-thumb.jpg"></a>
   8 <a href="v0.1/loadedpair.jpg"> <img src="v0.1/loadedpair-thumb.jpg"></a>
   9 <a href="v0.1/rawfront.jpg"> <img src="v0.1/rawfront-thumb.jpg"></a>
  10 <a href="v0.1/rawback.jpg"> <img src="v0.1/rawback-thumb.jpg"></a>
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  12 ## Motivation ##
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  14 Bdale and Keith both own
  15 [BeeLine](http://www.bigredbee.com/BeeLine.htm)
  16 trackers from
  17 [Big Red Bee](http://www.bigredbee.com), and are pretty happy with them.
  18 They use a PIC processor and a TI CC1050 transmitter chip, and
  19 operate in the ham radio 70cm band.
  20
  21 One weekend while attending a conference together, we got to wondering if
  22 we couldn't adapt one to use as a downlink for the
  23 [AltusMetrum](../AltusMetrum/) altimeter board in addition to direction
  24 finding after flight.  That caused us to start thinking about other things
  25 in the design we might want to tweak, and before long we were working on the
  26 design of a new tracker board derived from the BeeLine design.
  27 Another friend at the same conference showed us a board he was working on
  28 using a different part in the same TI series, that integrated a transceiver
  29 and CPU on the same chip.
  30 It didn't take us long to realize that with such a part we could combine and
  31 simplify things by building a new altimeter with integrated RF link!  And
  32 after gaining some experience in 2009 with a first version, we realized we
  33 always want GPS on board, which lead to our current second generation boards.
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  35 ## Features ##
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  37 ### User View ###
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  39 * Recording altimeter for model rocketry
  40 * Supports dual deployment (can fire 2 ejection charges)
  41 * 70cm ham-band transceiver for telemetry downlink
  42 * Barometric pressure sensor good to 45k feet MSL
  43 * Temperature sensor
  44 * 1-axis high-g accelerometer for motor characterization
  45 * On-board non-volatile memory for flight data storage
  46 * Serial port for attachment of GPS module
  47 * USB for power, configuration, and data recovery
  48 * Integrated support for LiPo rechargeable batteries
  49 * 2.5 x 1 inch board designed to fit inside 29mm airframe coupler tube
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  51 ### Developer View ###
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  53 * [TI CC1111F32](http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/cc1111f32.html) Low Power RF System-on-Chip
  54         * Sub-1Ghz transceiver
  55         * 8051 MCU
  56         * 32k Flash
  57         * 4k RAM
  58         * USB 2.0
  59         * 6 12-bit analog inputs (11 bits with single-ended sensors)
  60         * 2 channels of serial I/O
  61         * digital I/O
  62 * [Microchip 25LC1024](http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en520389) CMOS serial EEPROM
  63         * 128k x 8
  64         * SPI interface
  65 * Various Sensors
  66         * [Freescale MP3H6115A](http://www.freescale.com/webapp/search.partparamdetail.framework?PART_NUMBER=MP3H6115A6U) pressure sensor
  67         * [Freescale MMA2202EG](http://www.freescale.com/webapp/search.partparamdetail.framework?PART_NUMBER=MMA2202EG) 50g accelerometer.  Can use 40-200g variants!
  68         * [Microchip MCP9700A](http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en027103) temperature sensor
  69 * Software Features (planned)
  70         * Written mostly in C with some 8051 assembler
  71         * Runs from on-chip flash, uses on-chip RAM, stores flight data to
  72                 serial EEPROM chip
  73         * USB serial emulation for "console" interface
  74 * Tools Used
  75         * [gEDA](http://www.gpleda.org/) for schematic capture and PCB layout
  76         * [SDCC](http://sdcc.sourceforge.net/) compiler and source debugger
  77 * Licenses
  78         * The hardware is licensed under the [TAPR](http://www.tapr.org) [Open Hardware License](http://www.tapr.org/ohl.html)
  79         * The software is licensed [GPL version 2](http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/gpl-2.0.html)
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  81 ## [Production History](production) ##
  82
  83 ## [Flight Logs](flightlogs) ##
  84
  85 ## Problems ##
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  87 * The CC1111F32 is a 36-pin QFN package, which necessitates reflow
  88   soldering.  Since we needed to reflow solder anyway, and because TI used
  89   them in their reference design, we went a little crazy and used 0402
  90   passive parts everywhere.  That means working under a microscope to
  91   place parts!  Without an inspection microscope, loading and testing these
  92   boards might be impossible.
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  94 * The v0.1 artwork has the USB connector footprint placed wrong, so that the
  95   connector hangs out over the edge of the board instead of being flush with
  96   the edge.
  97
  98 * The v0.1 artwork has two issues that require cuts and jumps.  The first is
  99   that we need chip select on the SPI memory.  To fix that, we give up the
 100   ability to put the accelerometer into self-test mode and use that GPIO line
 101   to pull chip select on the memory.  The second is that the igniter sense
 102   circuits each need a second resistor to complete the voltage divider so our
 103   3.3V CPU ADC can read the 5V ejection voltage.  This is fixed by changing
 104   two resistor values, and tacking two additional resistors onto the board
 105   with jumpers to ground.
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 107 ## Artifacts ##
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 109 The hardware design current gEDA files are available from
 110 [git.gag.com](http://git.gag.com) in the project
 111 [hw/telemetrum](http://git.gag.com/?p=hw/telemetrum;a=summary).
 112
 113 Work on the next version proceeds on the master branch, with occasional
 114 temporary branches created when Bdale is making some major / speculative
 115 change.  The 'v0.2' and 'v0.1' branches document what we're actually flying
 116 right now on the two respective PCB revisions.  The 'ground' branch has a
 117 cut-down schematic used to generate the BOM for partially loading v0.1 boards
 118 to used on the ground.  We call the on-the-ground version 'TeleDongle'.
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 120 For those who don't have ready access to the gEDA suite, here are pdf snapshots
 121 of files in more easily readable form.
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 123 * These are from the v0.2 branch:
 124  * [schematic](v0.2/telemetrum.pdf)
 125  * [pcb artwork](v0.2/telemetrum.pcb.pdf)
 126  * [bill of materials](v0.2/partslist.csv)
 127 * These are as of the working-v0.1 tag:
 128  * [schematic](v0.1/telemetrum.pdf)
 129  * [pcb artwork](v0.1/telemetrum.pcb.pdf)
 130  * [bill of materials](v0.1/telemetrum.bom)
 131
 132 We have firmware that works well enough that we now routinely allow TeleMetrum
 133 to control flights by firing ejection charges.  We've flown v0.1 boards in
 134 rockets exceeding 50g acceleration, above Mach 1, and to altitudes greater
 135 than 12k feet AGL with great results.  Keith wrote a ground station program
 136 called
 137 ao-view that logs telemetry to disk, displays current and max
 138 values for key parameters during flight, and even includes voice synthesis
 139 during the flight so that our eyes can stay on the rockets!  We have post
 140 flight analysis software that makes it easy to extract data from the board,
 141 analyze it, and even generate KML files for viewing flights in GoogleEarth!
 142 More details on the software, including full source code and pre-built packages
 143 can be found on the [AltOS](../AltOS) page on this site.
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 145 ## Future Plans ##
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 147 Work is underway on a second revision of TeleMetrum with the following changes:
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 149 * stretch board length by 0.25 inches
 150 * adjust USB connector position to be flush with edge of board
 151 * eliminate temperature sensor, since baro sensor is already compensated and there's a sensor on the cc1111
 152 * eliminate serial port connector
 153 * integrate SkyTraq Venus GPS receiver and patch antenna on-board
 154 * change debug connector to 4 pin Tyco MicroMaTch
 155 * add 8 pin Tyco MicroMaTch connector for companion board interface
 156 * use v_lipo as pyro power, eliminating the huge 1000uF capacitor and instead
 157   adding ballast capacitance on the 3.3V rail to prevent brownouts
 158 * move all connectors, beeper, and GPS patch antenna to the "other side" of the board from the surface mount parts
 159 * add a rectangle of silk screen material for improved serial number labeling
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 161 As of early December 2009, the layout work for v0.2 is done and we're busy
 162 verifying it and deciding exactly how we're going to build them.  We hope to
 163 have first prototypes to test in time to show the new version at LCA in late
 164 January 2010.  If it works out as well as we hope, v0.2 may be made available
 165 in assembled and tested form to others in the rocketry hobby who have
 166 expressed interest sometime in 2010.