[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="http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/">
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.
87         </para>
88       </listitem>
89       <listitem>
90         <para>
91           Finish preparing the rocket for flight. After the
92           previous flight data have been reported, MicroPeak waits for
93           30 seconds before starting to check for launch. This gives
94           you time to finish assembling the rocket. As those
95           activities might cause pressure changes inside the airframe,
96           MicroPeak might accidentally detect boost. If you need to do
97           anything to the airframe after the 30 second window passes,
98           make sure to be careful not to disturb the altimeter. The
99           LED will remain dark during the 30 second delay, but after
100           that, it will start blinking once every 3 seconds.
101         </para>
102       </listitem>
103       <listitem>
104         <para>
105           Fly the rocket. Once the rocket passes about 10m in height
106           (32 feet), the micro-controller will record the ground
107           pressure and track the pressure seen during the flight. In
108           this mode, the LED flickers rapidly. When the rocket lands,
109           and the pressure stabilizes, the micro-controller will record
110           the minimum pressure pressure experienced during the flight,
111           compute the height represented by the difference in air
112           pressure and blink that value out on the LED. After that,
113           MicroPeak powers down to conserve battery power.
114         </para>
115       </listitem>
116       <listitem>
117         <para>
118           Recover the data. Turn MicroPeak off for a couple of seconds
119           (to discharge the capacitors) and then back on. MicroPeak
120           will blink out the maximum height for the last flight. Turn
121           MicroPeak back off to conserve battery power.
122         </para>
123       </listitem>
124     </itemizedlist>
125   </chapter>
126   <chapter>
127     <title>Handling Precautions</title>
128     <para>
129       All Altus Metrum products are sophisticated electronic devices.  
130       When handled gently and properly installed in an air-frame, they
131       will deliver impressive results.  However, as with all electronic 
132       devices, there are some precautions you must take.
133     </para>
134     <para>
135       The CR1025 Lithium batteries have an
136       extraordinary power density.  This is great because we can fly with
137       much less battery mass... but if they are punctured
138       or their contacts are allowed to short, they can and will release their
139       energy very rapidly!
140       Thus we recommend that you take some care when handling MicroPeak
141       to keep conductive material from coming in contact with the exposed metal elements.
142     </para>
143     <para>
144       The barometric sensors used in MicroPeak is
145       sensitive to sunlight. Please consider this when
146       designing an installation, for example, in an air-frame with a
147       see-through plastic payload bay. Many model rockets with payload bays
148       use clear plastic for the payload bay. Replacing these with an opaque
149       cardboard tube, painting them, or wrapping them with a layer of masking
150       tape are all reasonable approaches to keep the sensor out of direct
151       sunlight.
152     </para>
153     <para>
154       The barometric sensor sampling ports must be able to "breathe",
155       both by not being covered by foam or tape or other materials that might
156       directly block the hole on the top of the sensor, and also by having a
157       suitable static vent to outside air.
158     </para>
159     <para>
160       As with all other rocketry electronics, Altus Metrum altimeters must 
161       be protected from exposure to corrosive motor exhaust and ejection 
162       charge gasses.
163     </para>
164   </chapter>
165   <chapter>
166     <title>Technical Information</title>
167     <section>
168       <title>Barometric Sensor</title>
169       <para>
170         MicroPeak uses the Measurement Specialties MS5607 sensor. This
171         has a range of 120kPa to 1kPa with an absolute accuracy of
172         150Pa and a resolution of 2.4Pa.
173       </para>
174       <para>
175         The pressure range corresponds roughly to an altitude range of
176         -1500m (-4900 feet) to 31000m (102000 feet), while the
177         resolution is approximately 20cm (8 inches) near sea level and
178         60cm (24in) at 10000m (33000 feet).
179       </para>
180       <para>
181         Ground pressure is computed from an average of 16 samples,
182         taken while the altimeter is at rest. Flight pressure is
183         computed from an exponential IIR filter designed to smooth out
184         transients caused by mechanical stress on the barometer.
185       </para>
186     </section>
187     <section>
188       <title>Micro-controller</title>
189       <para>
190         MicroPeak uses an Atmel ATtiny85 micro-controller. This tiny
191         CPU contains 8kB of flash for the application, 512B of RAM for
192         temporary data storage and 512B of EEPROM for non-volatile
193         storage of previous flight data.
194       </para>
195       <para>
196         The ATtiny85 has a low-power mode which turns off all of the
197         clocks and powers down most of the internal components. In
198         this mode, the chip consumes only .1μA of power. MicroPeak
199         uses this mode once the flight has ended to preserve battery
200         power.
201       </para>
202     </section>
203     <section>
204       <title>Lithium Battery</title>
205       <para>
206         The CR1025 battery used by MicroPeak holes 30mAh of power,
207         which is sufficient to run for over 15 hours. Because
208         MicroPeak powers down on landing, run time includes only time
209         sitting on the launch pad or during flight.
210       </para>
211       <para>
212         The large positive terminal (+) is usually marked, while the
213         smaller negative terminal is not. Make sure you install the
214         battery with the positive terminal facing away from the
215         circuit board where it will be in contact with the metal
216         battery holder. A small pad on the circuit board makes contact
217         with the negative battery terminal.
218       </para>
219       <para>
220         Shipping restrictions prevent us from including a CR1025
221         battery with MicroPeak. Many stores carry CR1025 batteries as
222         they are commonly used in small electronic devices such as
223         flash lights.
224       </para>
225     </section>
226     <section>
227       <title>Atmospheric Model</title>
228       <para>
229         MicroPeak contains a fixed atmospheric model which is used to
230         convert barometric pressure into altitude. The model was
231         converted into a 469-element piece wise linear approximation
232         which is then used to compute the altitude of the ground and
233         apogee. The difference between these represents the maximum
234         height of the flight.
235       </para>
236       <para>
237         The model assumes a particular set of atmospheric conditions,
238         which while a reasonable average cannot represent the changing
239         nature of the real atmosphere. Fortunately, for flights
240         reasonably close to the ground, the effect of this global
241         inaccuracy are largely canceled out when the computed ground
242         altitude is subtracted from the computed apogee altitude, so
243         the resulting height is more accurate than either the ground
244         or apogee altitudes.
245       </para>
246     </section>
247     <section>
248       <title>Mechanical Considerations</title>
249       <para>
250         MicroPeak is designed to be rugged enough for typical rocketry
251         applications. It contains two moving parts, the battery holder
252         and the power switch, which were selected for their
253         ruggedness.
254       </para>
255       <para>
256         The MicroPeak battery holder is designed to withstand impact
257         up to 150g without breaking contact (or, worse yet, causing
258         the battery to fall out). That means it should stand up to
259         almost any launch you care to try, and should withstand fairly
260         rough landings.
261       </para>
262       <para>
263         The power switch is designed to withstand up to 50g forces in
264         any direction. Because it is a sliding switch, orienting the
265         switch perpendicular to the direction of rocket travel will
266         serve to further protect the switch from launch forces.
267       </para>
268     </section>
269   </chapter>
270 </book>
271 <!--  LocalWords:  Altusmetrum MicroPeak
272 -->