doc: Add micropeak manual
[fw/altos] / doc / micropeak.xsl
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.5//EN"
3   "/usr/share/xml/docbook/schema/dtd/4.5/docbookx.dtd">
4 <book>
5   <title>MicroPeak Owner's Manual</title>
6   <subtitle>A peak-recording altimeter for hobby rocketry</subtitle>
7   <bookinfo>
8     <author>
9       <firstname>Keith</firstname>
10       <surname>Packard</surname>
11     </author>
12     <copyright>
13       <year>2012</year>
14       <holder>Bdale Garbee and Keith Packard</holder>
15     </copyright>
16     <legalnotice>
17       <para>
18         This document is released under the terms of the
19         <ulink url="">
20           Creative Commons ShareAlike 3.0
21         </ulink>
22         license.
23       </para>
24     </legalnotice>
25     <revhistory>
26       <revision>
27         <revnumber>0.1</revnumber>
28         <date>29 October 2012</date>
29         <revremark>
30           Initial release with preliminary hardware.
31         </revremark>
32       </revision>
33     </revhistory>
34   </bookinfo>
35   <acknowledgements>
36     <para>
37       Thanks to John Lyngdal for suggesting that we build something like this.
38     </para>
39     <para>
40       Have fun using these products, and we hope to meet all of you
41       out on the rocket flight line somewhere.
42       <literallayout>
43 Bdale Garbee, KB0G
44 NAR #87103, TRA #12201
46 Keith Packard, KD7SQG
47 NAR #88757, TRA #12200
48       </literallayout>
49     </para>
50   </acknowledgements>
51   <chapter>
52     <title>Quick Start Guide</title>
53     <para>
54       MicroPeak is designed to be easy to use. Requiring no external
55       components, flying takes just a few steps
56     </para>
57     <itemizedlist>
58       <listitem>
59         <para>
60           Install the battery. Fit a CR1025 battery into the plastic
61           carrier. The positive (+) terminal should be towards the more
62           open side of the carrier. Slip the carrier into the battery
63           holder with the positive (+) terminal facing away from the
64           circuit board.
65         </para>
66       </listitem>
67       <listitem>
68         <para>
69           Install MicroPeak in your rocket. This can be as simple as
70           preparing a soft cushion of wadding inside a vented model payload
71           bay. Wherever you mount it, make sure you protect the
72           barometric sensor from corrosive ejection gasses as those
73           will damage the sensor.
74         </para>
75       </listitem>
76       <listitem>
77         <para>
78           Turn MicroPeak on. Slide the switch so that the actuator
79           covers the '1' printed on the board. MicroPeak will report
80           the maximum height of the last flight in decimeters using a
81           sequence of flashes on the LED. A sequence of short flashes
82           indicates one digit. A single long flash indicates zero. The
83           height is reported in decimeters, so the last digit will be
84           tenths of a meter. For example, if MicroPeak reports 5 4 4
85           3, then the maximum height of the last flight was 544.3m, or
86           1786 feet. After reporting the last flight, MicroPeak starts
87           waiting for launch. It will flash once every three seconds
88           in this mode.
89         </para>
90       </listitem>
91       <listitem>
92         <para>
93           Fly the rocket. Once the rocket passes about 4m in height
94           (13 feet), the micro-controller will record the ground
95           pressure and track the pressure seen during the flight. In
96           this mode, the LED flickers rapidly. When the rocket lands,
97           and the pressure stabilizes, the micro-controller will record
98           the minimum pressure pressure experienced during the flight,
99           compute the height represented by the difference in air
100           pressure and blink that value out on the LED. After that,
101           MicroPeak powers down to conserve battery power.
102         </para>
103       </listitem>
104       <listitem>
105         <para>
106           Recover the data. Turn MicroPeak off for a couple of seconds
107           (to discharge the capacitors) and then back on. MicroPeak
108           will blink out the maximum height for the last flight. Turn
109           MicroPeak back off to conserve battery power.
110         </para>
111       </listitem>
112     </itemizedlist>
113   </chapter>
114   <chapter>
115     <title>Handling Precautions</title>
116     <para>
117       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
118       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
119       will deliver impressive results.  However, as with all electronic 
120       devices, there are some precautions you must take.
121     </para>
122     <para>
123       The CR1025 Lithium batteries have an
124       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
125       much less battery mass... but if they are punctured
126       or their contacts are allowed to short, they can and will release their
127       energy very rapidly!
128       Thus we recommend that you take some care when handling MicroPeak
129       to keep conductive material from coming in contact with the exposed metal elements.
130     </para>
131     <para>
132       The barometric sensors used in MicroPeak is
133       sensitive to sunlight. Please consider this when
134       designing an installation, for example, in an air-frame with a
135       see-through plastic payload bay. Many model rockets with payload bays
136       use clear plastic for the payload bay. Replacing these with an opaque
137       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
138       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
139       sunlight.
140     </para>
141     <para>
142       The barometric sensor sampling ports must be able to "breathe",
143       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
144       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
145       suitable static vent to outside air.
146     </para>
147     <para>
148       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
149       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
150       charge gasses.
151     </para>
152   </chapter>
153   <chapter>
154     <title>Technical Information</title>
155     <section>
156       <title>Barometric Sensor</title>
157       <para>
158         MicroPeak uses the Measurement Specialties MS5607 sensor. This
159         has a range of 120kPa to 1kPa with an absolute accuracy of
160         150Pa and a resolution of 2.4Pa.
161       </para>
162       <para>
163         The pressure range corresponds roughly to an altitude range of
164         -1500m (-4900 feet) to 31000m (102000 feet), while the
165         resolution is approximately 20cm (8 inches) near sea level and
166         60cm (24in) at 10000m (33000 feet).
167       </para>
168       <para>
169         Ground pressure is computed from an average of 16 samples,
170         taken while the altimeter is at rest. Flight pressure is
171         computed from an exponential IIR filter designed to smooth out
172         transients caused by mechanical stress on the barometer.
173       </para>
174     </section>
175     <section>
176       <title>Micro-controller</title>
177       <para>
178         MicroPeak uses an Atmel ATtiny85 micro-controller. This tiny
179         CPU contains 8kB of flash for the application, 512B of RAM for
180         temporary data storage and 512B of EEPROM for non-volatile
181         storage of previous flight data.
182       </para>
183       <para>
184         The ATtiny85 has a low-power mode which turns off all of the
185         clocks and powers down most of the internal components. In
186         this mode, the chip consumes only .1μA of power. MicroPeak
187         uses this mode once the flight has ended to preserve battery
188         power.
189       </para>
190     </section>
191     <section>
192       <title>Lithium Battery</title>
193       <para>
194         The CR1025 battery used by MicroPeak holes 30mAh of power,
195         which is sufficient to run for over 15 hours. Because
196         MicroPeak powers down on landing, run time includes only time
197         sitting on the launch pad or during flight.
198       </para>
199       <para>
200         The large positive terminal (+) is usually marked, while the
201         smaller negative terminal is not. Make sure you install the
202         battery with the positive terminal facing away from the
203         circuit board where it will be in contact with the metal
204         battery holder. A small pad on the circuit board makes contact
205         with the negative battery terminal.
206       </para>
207       <para>
208         Shipping restrictions prevent us from including a CR1025
209         battery with MicroPeak. Many stores carry CR1025 batteries as
210         they are commonly used in small electronic devices such as
211         flash lights.
212       </para>
213     </section>
214     <section>
215       <title>Atmospheric Model</title>
216       <para>
217         MicroPeak contains a fixed atmospheric model which is used to
218         convert barometric pressure into altitude. The model was
219         converted into a 469-element piece wise linear approximation
220         which is then used to compute the altitude of the ground and
221         apogee. The difference between these represents the maximum
222         height of the flight.
223       </para>
224       <para>
225         The model assumes a particular set of atmospheric conditions,
226         which while a reasonable average cannot represent the changing
227         nature of the real atmosphere. Fortunately, for flights
228         reasonably close to the ground, the effect of this global
229         inaccuracy are largely canceled out when the computed ground
230         altitude is subtracted from the computed apogee altitude, so
231         the resulting height is more accurate than either the ground
232         or apogee altitudes.
233       </para>
234     </section>
235     <section>
236       <title>Mechanical Considerations</title>
237       <para>
238         MicroPeak is designed to be rugged enough for typical rocketry
239         applications. It contains two moving parts, the battery holder
240         and the power switch, which were selected for their
241         ruggedness.
242       </para>
243       <para>
244         The MicroPeak battery holder is designed to withstand impact
245         up to 150g without breaking contact (or, worse yet, causing
246         the battery to fall out). That means it should stand up to
247         almost any launch you care to try, and should withstand fairly
248         rough landings.
249       </para>
250       <para>
251         The power switch is designed to withstand up to 50g forces in
252         any direction. Because it is a sliding switch, orienting the
253         switch perpendicular to the direction of rocket travel will
254         serve to further protect the switch from launch forces.
255       </para>
256     </section>
257   </chapter>
258 </book>
259 <!--  LocalWords:  Altusmetrum MicroPeak
260 -->