home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 #2 / Ham Radio 2000 - Volume 2.iso / HAMV2 / PACKET / APRS805 / README / TELEMTRY.TXT < prev    next >
Text File  |  1997-01-03  |  11KB  |  203 lines
  1. TELEMTRY.txt 7.7g         APRS TELEMETRY SYSTEM
  2.                    Using the Micro.Interface.Module (MIM)
  3.  
  4. See also MIC-E.TXT for how the MIM is used in the APRS Mic-Encoder
  5.  
  6. The MIM module is a complete telemetry TNC transmitter on a chip.  It has 
  7. a serial data port, 5 analog and 8 digital telemetry inputs.  It outputs 
  8. PTT and transmit audio AX.25 tones.   The MIM was developed by Carl Wick, 
  9. N3MIM, as a very simple, light-weight, throw-away module for experimental 
  10. balloons.  He has teamed up with Will Clement and refined the chip into
  11. a very useful APRS packet tool.  The only external components besides 
  12. the sensors themselves, are a transmitter and optional GPS card and battery.
  13. A 0.3 cu in. 800 mw xmtr is available from Agrelo Engineering too! 
  14.                      
  15. INPUTS                               OUTPUTS
  16.                      ___________
  17.         Analog 1 --O|           |O-- PTT to XMTR
  18.         Analog 2 --O|           |O-- Audio to XMTR
  19.         Analog 3 --O|           |O
  20.         Analog 4 --O|   M.I.M   |O
  21.         Analog 5 --O|           |O
  22.      Rcv Audio   --O|   AX.25   |O   (receiver audio is optional for)
  23.      NMEA Serial --O|           |O   (colision avoidance CSMA)
  24.      Input bit 1 --O| Telemetry |O
  25.      input bit 2 --O|           |O 
  26.      input bit 3 --O|   Chip    |O 
  27.      input bit 4 --O|           |O
  28.      input bit 5 --O|           |O
  29.      input bit 6 --O|           |O
  30.      input bit 7 --O|           |O
  31.      input bit 8 --O|           |O
  32.                     -------------
  33.  
  34. APRS TELEMETRY FORMAT:  The on-air packet telemetry format is as follows:
  35.  
  36.   T#sss,111,222,333,444,555,xxxxxxxx  where sss is the serial number
  37.                                       followed by the five 3 digit analog
  38.                                       values and the eight binary values.
  39.   
  40. Each telemetry value is actually a decimal number between 000 and 255.  The
  41. user can adjust his sensors to meaningful values, or the telemetry equations
  42. can be modified on receipt.  Usually just a a simple 10k and 2.4k resistor 
  43. divider is used on channel 1 to give you battery voltage in tenths.  So
  44. a reading of 138 would mean 13.8 volts.  It is easy to make APRS display 
  45. any other quadratic telemetry equation too.  See following sections.
  46.   
  47.  
  48. EXTENDED LIFE OPTION:  For extended operation (up to a year or more), the 
  49. MIM can be configured to go to sleep between reports.  A single set of
  50. AA Alkaline batteries could power the MIM and 1 watt transmitter for
  51. a YEAR at one report every 30 minutes. This extend timer mode TBD.
  52.  
  53. Additionally, the power to the GPS can be programmed separately to allow 
  54. time for obtaining a current fix.   Assuming a worst case of the GPS 
  55. needing 15 minutes per fix for a full sky search, this could result in a 
  56. system that could "check its position" once a day, report its position, 
  57. telemetry and status every 30 minutes using a 1 watt XMTR for a YEAR on 
  58. a single set of alkaline D cells.  
  59.  
  60.  
  61. APRS TELEMETRY RECEIVING SYSTEM:   To make the APRS Telemetry page generic
  62. and able to show real engineering values and units, APRS can receive on-air
  63. packets to define the Telemetry labels, units, and equations.  This means
  64. that APRS does not need to be progammed for each different application.
  65. These paramaters may be uploaded to all APRS stations live via four one-
  66. line BULLETINS.  The first one defines the telemetry labels, the second 
  67. defines the units, the third defines the telemetry equations, and th forth 
  68. defines the project name and digital bit definitions.
  69.      
  70.      Once any APRS station receives these parameter transmissions, it
  71. is then ready to receive and to display the real-time telemetry values in 
  72. the proper engineering units.  The TELEMETRY page is displayed using the 
  73. alt-T command.  Hitting this command causes APRS to scan the READ MAIL 
  74. screen looking for the telemetry equations, and then to scan the 
  75. ALL_BEACONS pages looking for TELEMETRY values.  The last 16 values are
  76. displayed.  The TELEMETRY samples are saved in the normal LOG files.  
  77. A sketch of the APRS telemetry display is shown below:
  78.  
  79.  
  80. APRS TELEMETRY FOR XYZ BALLOON LAUNCH
  81.  
  82. SER TIME Battery  AirTemp BTemp Pres  Altud Camra Par Sun 10m ATV 5th 6th etc 
  83. NUM      volts    deg.F   deg.F Mbars K ft  BIT   BIT BIT BIT BIT BIT BIT
  84. --- ---- -------- ------- ----- ----- ----- ----- --- --- --- --- --- ---
  85. 101 1215  12.8     86      85    999    0    ...  ... ... ... ... ... ...
  86. 102 1216  12.8     86      85    999   1000  ...  ... ... ... ... ... ...
  87. 103 1217  12.6     87      87    998   2000  ...  ... ... ... ... ... ...
  88. 104 1218  12.4     84      80    980   4000  clik ... on  on  hi  ... ...
  89. 105 1219  12.3     80      76    900   8000  ...  ... ... on  hi  ... ...
  90. 106 1220  12.1     75      70    850  16000  ...  ... on  on  ... ... ...
  91. 107 1221  12.0     70      65    800  32000  clik ... ... ... ... ... ...
  92. 108 1222  12.0     65      60    730  64000  ...  ... on  ... hi  ... ...
  93.  
  94.  
  95.     Notice that the M.I.M module transmits a value for each of its five
  96. analog channels and each of its eight digital bits once every sample time. 
  97. The sample periodicity can be set from any value from 1 second to hours
  98. depending on the application.  Each sample includes a unique serial number.  
  99. In addition, not only can the parameter name, units and equations be 
  100. specified for each of the analog channels, but the word to be associated 
  101. with either the 0 or 1 value of each digital bit can also be specified.
  102.  
  103.      To configure all APRS stations to properly decode the telemetry from 
  104. the M.I.M module, the net control station (or any other designated station 
  105. in the APRS network) needs to transmit the proper parameter definition 
  106. packets.  These packets are transmitted as APRS messages TO the CALLSIGN 
  107. of the M.I.M module.  If the M.I.M module is using the callsign of N3MIM, 
  108. then the parameter definition station would send the following messages:
  109.  
  110. To N3MIM:PARM.Battery,BTemp,AirTemp,Pres,Altude,Camra,Chute,Sun,10m,ATV
  111. To N3MIM:UNIT.Volts,deg.F,deg.F,Mbar,Kfeet,Clik,OPEN!,on,on,high
  112. To N3MIM:EQNS.0,2.6,0,0,.53,-32,3,4.39,49,-32,3,18,1,2,3
  113. To N3MIM:BITS.10110101,PROJECT TITLE...
  114.  
  115. The PARM format specifies the name of each of the 13 parameters.  The UNITs
  116. format specifies what units are to be displayed, and for the digital bits,
  117. show what label is associated with the digital condition.  The EQNS format 
  118. has three coeficients for each of the five analog channels.  The BITS format 
  119. specifies either a 1 or a 0 for each of the five digital channels to indicate 
  120. which state is associated with the indicated label.  This permits the payload 
  121. designer to use 1's or 0's as convenient with his circuity without being 
  122. forced to always use 0 for OFF and 1 to mean ON.  A title can also be 
  123. included in the BITS definition which will be used by APRS to title the 
  124. TELEMETRY page.  The three values for each of the analog channels are the 
  125. coeficients of a quadratic equation:
  126.  
  127.   Final value = A*X^2 + B*X + C  Where X is the M.I.M transmitted value
  128.  
  129. FORMAL SPECIFICATION:  The specific format for the TITLE, PARM, UNIT, and EQNS
  130. message packets are shown below.  They are entered as messages to the address
  131. of the MIM module:
  132.  
  133.   PARM.P1,P2,P3,P4,P5,B1,B2,B3,etc    Where Pn and Bn are the parameter names
  134.  
  135.   UNIT,U1,U2,U3,U4,U5,L1,L2,L3,etc    Where Un are the units for analog ports
  136.                                       and Ln are the labels for the bits
  137.  
  138.   EQNS,A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,etc Where the An,Bn,Cn are the coeficients 
  139.                                       for each of the five analog channels, 
  140.                                       
  141.   BITS.XXXXXXXX,Title-up-to-23-chars  The x's specify the state of the bits
  142.                                       that match the BIT Labels.
  143.  
  144.   T#sss,111,222,333,444,555,xxxxxxxx  This is the on-air format for the UI
  145.                                       packet, where sss is the serial number
  146.                                       followed by the five 3 digit analog
  147.                                       values and the eight binary values.
  148.                               
  149. PARAMETER NAMES:  Due to the 80 character screen width in DOS, each 
  150. parameter has a fixed NAME/UNITS length.  The lengths for the 5 analog 
  151. channels are 7, 6, 5, 5 and 4 characters.  The lengths for the 8 digital 
  152. bits are 5, 4, 3, 3, 3, 2, 2, and 2 characters respectively.  So you may 
  153. need to decide early on what channel to use for what purpose based on the 
  154. number of characters available in the display...
  155.  
  156. DEFAULTS TO APRS Mic-ENCODER:  Since the predominant application of the MIM 
  157. module is in the APRS Mic-Encoder, the default telemetry parameters and 
  158. units for the Mic-E are normally displayed.  These will go away if any 
  159. on-air parameters or equations are received...
  160.  
  161. APPLICATIONS:
  162.  
  163.    1)  Balloon payloads using only party balloons, not needing the big
  164.        WX balloons and all the paraphanalia.
  165.  
  166.    2)  Tracking wildlife or packages
  167.  
  168.    2)  TRAFFIC monitoring MILE posts!  This is a neat idea!  Given that HAMS
  169.        will be commuting with APRS moving Map displays, why not build a match
  170.        box sized traffic SPEED detector (solar powered MIM module) that can be
  171.        stuck on the side of a highway pole ?  Via a $1.29 crystal MIC from
  172.        radio shack, use DSP to figure out the speed of the traffic based on
  173.        audio analysis!  Beacon this SPEED once every two minutes at about 10
  174.        mW.  The beacon will, of coure, include the LOCATION of the device.
  175.        What the APRS commuter sees on his MAP is these MILE posts ahead of him
  176.        showing traffic speeds!  He can then decide on alternate routing!
  177.  
  178.             We have plenty of room in the MIM to add this DSP (maybe), IS
  179.        THERE ANYONE OUT THERE THAT IS INTO DSP THAT CAN DETERMINE THE
  180.        ALGORITHM TO DETERMINE SPEED FROM THE AUDIO OF TRAFFIC??????????
  181.        (or the amplitude fluctuations of a photo cell?) Even cheap X band
  182.        doppler motion detectors are possible, since they only need to turn
  183.        on briefly to get a speed measurement.  This thing has to be VERY small
  184.        and low power to be able to be SOLAR powered and able to be COVERTLY
  185.        installed with out a lot of STATE HIGHWAY bureaucracy.
  186.  
  187. LOW POWER TELEMETRY TRANSMITTERS:  To complement this less than ONE-CUBIC
  188. inch MIM telemetry system, Agrelo Engineering in NY makes a 1.5 x 0.5 x 0.25
  189. inch 2 meter transmitter for $99.  It outputs 500 mW at 6 volts 140 ma and
  190. 120 mW at 3 volts 50 ma.  A new 800 mw model is now out!
  191. See more cheap transmitters in the GPS.TXT file.
  192.  
  193.  
  194. ORDERING YOUR M.I.M. SYSTEM:  
  195.  
  196. Oder the MIM from Clement ENgineering, Inc. PO Box 1086 Severna Park, MD
  197. 21146.  Phone 410 268-6736, FAX: 410 268-4612.  wclement@the-hermes.net
  198.   
  199.  
  200. NOTE, THis is a new model from the  original 4 channel prototypes.  
  201. If you have one of the originals, it is only on-air compatible with APRS 
  202. versions APRS74b or earlier. 
  203.