home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ DP Tool Club 31 / CDASC_31_1996_juillet_aout.iso / vrac / aprtrak.zip / README / TELEMTRY.TXT < prev    next >
Text File  |  1995-09-18  |  12KB  |  207 lines
  1. TELEMTRY.txt 7.3b         APRS TELEMETRY SYSTEM
  2.                    Using the Micro.Interface.Module (MIM)
  3.  
  4. NOTE: Telemetry for the SPRE experiment on the STS-72 mission is hardcoded
  5. in APRtrak, but appears similar to the following file formats...
  6.  
  7.  
  8. NOTE: THIS INFORMATION IS PRELIMINARY, AND ALTHOUGH A PROTOTYPE IS WORKING
  9. FINE, HE AND I ARE STILL FINE TUNING THE PROTOCOLS AND FINAL DESIGN SPEC.
  10. IF YOU ARE INTERESTED LET US KNOW.
  11.  
  12.       Carl Wick, N3MIM, has developed a simple, yet powerful Micro-Interface-
  13. Module that can be used as a single chip APRS telemetry system.  Although the
  14. intent of his original design was to make a very simple, light-weight, throw-
  15. away module for experimental balloon flights, his design has now evolved into
  16. a very useful APRS packet tool.  Using a single chip microprocessor, he has
  17. implemented a complete TNC (transmitter only) on a chip.  This chip has four
  18. analog inputs, five digital bit inputs, a receive audio input (for propoer
  19. CSMA operation) and outputs PTT and AX.25 audio using digital synthesis.  The
  20. only external components besides the sensors themselves, are a crystal and a
  21. transmitter.  A 0.2 cu in. 500 mw xmtr is available too!  The pin-out follows:
  22.  
  23.                     _____________
  24.         Analog 3 --O|           |O-- Analog 2
  25.         Analog 4 --O|   M.I.M   |O-- Analog 1
  26.        Rcv input --O|           |O-- Xtal
  27.            reset --O|   AX.25   |O-- Xtal
  28.            Gnd   --O|           |O-- 5 volts
  29.      Input bit 1 --O| Telemetry |O-- AX.25 out
  30.      input bit 2 --O|           |O-- AX.25 out
  31.      input bit 3 --O|   Chip    |O-- PTT
  32.      input bit 4 --O|___________|O-- Input bit 5
  33.  
  34.  
  35. APRS TELEMETRY RECEIVING SYSTEM:   Any telemetry system requires a table of
  36. equations and labels to make the values useable at the receiver site.  The
  37. problem with most experimental telemetry systems, is that the receiver system
  38. must be tailored for every new application.  In the case of a one-time
  39. balloon launch, (or any experiment assembled to meet a schedule) the
  40. equations are not usually available until just hours or minutes before
  41. launch.  This means that it is next to impossible to distribute the equations
  42. and parameter definitions to a large number of tracking stations and to be
  43. able to have receiving telemetry software ready to go.
  44.  
  45.       For this reason, APRS has been designed to serve as a general purpose
  46. telemetry tracking system for the M.I.M.  Using APRS it is possible to
  47. transmit the telemetry equations, parameter definitions and channel units IN
  48. REAL TIME!  Once any APRS station receives these parameter transmissions, it
  49. is then ready to receive and to display the real-time telemetry values in the
  50. proper engineering units.  The TELEMETRY page is displayed using the alt-T
  51. command.  Hitting this command causes APRS to scan the READ MAIL screen
  52. looking for the telemetry equations, and then to scan the ALL_BEACONS pages
  53. looking for TELEMETRY values.  Up to 16 samples are displayed per page, for
  54. a total of 75 samples.  The TELEMETRY samples are saved in the normal LOG
  55. files.  A sketch of the APRS telemetry display is shown below:
  56.  
  57.  
  58. APRS TELEMETRY FOR XYZ BALLOON LAUNCH
  59.  
  60. SER TIME Battery  AirTemp  BTemp  Pres   Altude Camera Chute  Sun    10m  ATV
  61. NUM      volts    deg.F    deg.F  Mbars  K feet BIT    BIT    BIT    BIT  BIT
  62. --- ---- -------- -------- ------ ------ ------ ------ ------ ------ ---- ----
  63. 101 1215  12.8     86       85    999      0    ...    ...    ...    ...  ...
  64. 102 1216  12.8     86       85    999     1000  ...    ...    ...    ...  ...
  65. 103 1217  12.6     87       87    998     2000  ...    ...    ...    ...  ...
  66. 104 1218  12.4     84       80    980     4000  clik   ...    on     on   high
  67. 105 1219  12.3     80       76    900     8000  ...    ...    ...    on   high
  68. 106 1220  12.1     75       70    850     16000 ...    ...    on     on   ...
  69. 107 1221  12.0     70       65    800     32000 clik   ...    ...    ...  ...
  70. 108 1222  12.0     65       60    730     64000 ...    ...    on     ...  high
  71.  
  72.  
  73.     Notice that the M.I.M module transmits a value for each of its four
  74. analog channels and each of its five digital bits once every sample time.  On
  75. receipt, the fourth analog channel is displayed along with a fifth relative
  76. channel which has its own separate equation for the 4th value, such as for
  77. Pressure and Altitude in a balloon experiment.  The sample periodicity can be
  78. set from any value from 1 second to 16 minutes depending on the application.
  79. Each sample includes a unique serial number.  In addition, not only can the
  80. parameter name, units and equations be specified for each of the analog
  81. channels, but the word to be associated with either the 0 or 1 value of each
  82. digital bit can also be specified.
  83.  
  84.      To configure all APRS stations to properly decode the telemetry from the
  85. M.I.M module, the net control station (or any other designated station in the
  86. APRS network) needs to transmit the proper parameter definition packets.
  87. These packets are transmitted as APRS messages TO the CALLSIGN of the M.I.M
  88. module.  If the M.I.M module is using the callsign of N3MIM, then the
  89. parameter definition station would send the following four messages:
  90.  
  91. To N3MIM:PARM.Battery,BTemp,AirTemp,Pres,Altude,Camra,Chute,Sun,10m,ATV
  92. To N3MIM:UNIT.Volts,deg.F,deg.F,Mbar,Kfeet,Clik,OPEN!,on,on,high
  93. To N3MIM:EQNS.0,2.6,0,0,.53,-32,3,4.39,49,-32,3,18,1,2,3
  94. To N3MIM:BITS.10110,PROJECT TITLE...
  95.  
  96. The PARM format specifies the name of each of the ten parameters.  The UNITs
  97. format specifies what units are to be displayed, and for the digital bits,
  98. show what label is associated with the digital condition.  The parameters and
  99. units for the first two can be up to 8 characters, the next 6 can be 6
  100. characters, and final 2 can be four characters each.   The EQNS format has
  101. three coeficients for each of the four analog channels, plus the fifth relative
  102. channel that uses a different equation related to the channel 4 value.  The
  103. BITS format specifies either a 1 or a 0 for each of the five digital channels
  104. to indicate which state is associated with the indicated label.  This permits
  105. the payload designer to use 1's or 0's as convenient with his circuity without
  106. being forced to always use 0 for OFF and 1 to mean ON.  A title can also be
  107. included in the BITS definition which will be used by APRS to title the
  108. TELEMETRY page.  The three values for each of the analog channels are the
  109. coeficients of a quadratic equation:
  110.  
  111.   Final value = A*X^2 + B*X + C  Where X is the M.I.M transmitted value
  112.  
  113. FORMAL SPECIFICATION:  The specific format for the TITLE, PARM, UNIT, and EQNS
  114. message packets are shown below.  They are entered as messages to the address
  115. of the MIM module:
  116.  
  117.   PARM.P1,P2,P3,P4,P5,B1,B2,B3,B4,B5  Where Pn and Bn are the parameter names
  118.  
  119.   UNIT,U1,U2,U3,U4,U5,L1,L2,L3,L4,L5  Where Un are the units for analog ports
  120.                                       and Ln are the labels for the bits
  121.  
  122.   EQNS,A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,A4,B4,C4,A5,B5,C5       Where the An,Bn,Cn
  123.                                       are the coeficients for each of the four
  124.                                       analog channels, plus the 5th relative
  125.                                       channel.
  126.  
  127.   BITS.XXXXX,Title-up-to-23-chars     The x's specify the state of the bits
  128.                                       that match the BIT Labels.
  129.  
  130.   T#sss,111,222,333,444,xxxxx         This is the on-air format for the UI data
  131.                                       frame, where sss is the serial number
  132.                                       followed by the four 3 digit analog
  133.                                       values and the five binary values.
  134.                               
  135.  
  136. APPLICATIONS:
  137.  
  138.    1)  OBVIOUS Balloon payloads using only party balloons, not needing the big
  139.        WX balloons and all the paraphanalia.
  140.  
  141.    2)  TRAFFIC monitoring MILE posts!  This is a neat idea!  Given that HAMS
  142.        will be commuting with APRS moving Map displays, why not build a match
  143.        box sized traffic SPEED detector (solar powered MIM module) that can be
  144.        stuck on the side of a highway pole ?  Via a $1.29 crystal MIC from
  145.        radio shack, use DSP to figure out the speed of the traffic based on
  146.        audio analysis!  Beacon this SPEED once every two minutes at about 10
  147.        mW.  The beacon will, of coure, include the LOCATION of the device.
  148.        What the APRS commuter sees on his MAP is these MILE posts ahead of him
  149.        showing traffic speeds!  He can then decide on alternate routing!
  150.  
  151.             We have plenty of room in the MIM to add this DSP (maybe), IS
  152.        THERE ANYONE OUT THERE THAT IS INTO DSP THAT CAN DETERMINE THE
  153.        ALGORITHM TO DETERMINE SPEED FROM THE AUDIO OF TRAFFIC??????????
  154.        (or the amplitude fluctuations of a photo cell?) Even cheap X band
  155.        doppler motion detectors are possible, since they only need to turn
  156.        on briefly to get a speed measurement.  This thing has to be VERY small
  157.        and low power to be able to be SOLAR powered and able to be COVERTLY
  158.        installed with out a lot of STATE HIGHWAY bureaucracy.
  159.  
  160. LOW POWER TELEMETRY TRANSMITTERS:  To complement this less than ONE-CUBIC
  161. inch MIM telemetry system, Agrelo Engineering in NY makes a 1.5 x 0.5 x 0.25
  162. inch 2 meter transmitter for $99.  It outputs 500 mW at 6 volts 140 ma and
  163. 120 mW at 3 volts 50 ma.  See more cheap transmitters in the GPS.TXT file.
  164.  
  165.  
  166. ORDERING YOUR M.I.M. SYSTEM:   The packets from a M.I.M. chip are sent as
  167. AX.25 UI frames only.  There is no provision for any connected protocols
  168. which would make the device overly complex.  Therefore you must specify the
  169. UNPROTO string for the device.  The default periodicity is burned in to the
  170. single value specified, but there is an initialization process that can be
  171. used to modify this default at power-up by grounding a combination of the
  172. four analog lines.  Using this process, you can select 1/4th, 1/2 or 2 or 4
  173. times the default rate.  In the table below, the defaults for all
  174. options are shown.  Please be very accurate in specifying the following items
  175. when ordering: (DO NOT ORDER YET!   THIS IS PRELIMINARY!)
  176.  
  177.    Callsign and SSID:   (required!) __________________________________
  178.  
  179.    TO Address:          (APRTLM)    __________________________________
  180.  
  181.    Digipeater VIA path: (WIDE)      __________________________________
  182.  
  183.    Default periodicity: (64 sec)    __________________________________
  184.                         (other defaults supported 8,16,32,64,128,256,512
  185.  
  186.    Since the PERIODICITY is frequently different for different applications,
  187.    there is a mechanism for changing it in the field.  The four ANALOG
  188.    inputs are sensed during the power up initialization process and if they
  189.    are at +5 volts, they are interpreted in the following manner:
  190.  
  191.    A1 - divide period by 4    } A1 and A2 => divide period by 8
  192.    A2 - divide period by 2
  193.    A3 - Multiply period by 2
  194.    A4 - Multiply period by 4  } A3 and A4 => Multiply period by 8
  195.  
  196.    The analog inputs are used for this initialization process, since their
  197.    attached circuits are usually high impedance and can be temporarily
  198.    pulled high without problems.  This means, for example, that A1 and A2
  199.    can be diode ORed to a single push-button to give a start up period of
  200.    8 seconds for a nominal 64 second device.  Or a resistor/capacitor
  201.    combination on one of these pins can be used to automatically select
  202.    a periodicity at power up.
  203.   
  204.  
  205.   
  206.  
  207.