Advertisement

Quick Links

 
OpenTracker
User's Manual
PCB Revision 4
 
 

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the OpenTracker and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Summary of Contents for Argent OpenTracker

  • Page 1   OpenTracker User’s Manual PCB Revision 4    ...
  • Page 2: Introduction

    1. Introduction   The OpenTracker is a simple, low‐cost amateur radio data encoder capable of generating 1200  or 300 baud AX.25 packets using both APRS™ and OpenTRAC protocols, as well as PSK31 text  beacons. It can be connected to a GPS receiver to report position, course and speed, time, and  altitude, and will also report telemetry from its onboard temperature and voltage sensors. With  its expansion connector and ease of reprogramming, the device can be adapted to a wide  variety of tasks.    Changes    PCB Revision 4 includes significant changes from previous hardware revisions.  While the  firmware features and configuration options remain the same, the pin header configuration and  power specifications have changed.  Revision 4 incorporates a larger voltage regulator capable  of supplying enough current to power many popular 5‐volt GPS receivers without requiring a  heat sink.    Acknowledgements    The OpenTracker is far from being the first device of its type, and owes much to those that came  before – in particular, John Hansen’s GPS‐E firmware and its TAPR PIC‐E hardware, Steve  Bragg’s HamHUD, and Byon Garrabrant’s very successful TinyTrak series. Lessons learned  from all of these devices have contributed to the design of the OpenTracker. The OpenTracker is  very similar in physical layout to the TinyTrak3 (in its ‘trimmed’ version), and identical in  connector configuration, allowing enclosures and cables to be used interchangeably. Despite  their similarities, though, the two devices have very different processor architectures, different  digital‐to‐analog conversion systems, and entirely unrelated firmware. The SmartBeaconing™  algorithm used by the OpenTracker was originally developed by Tony Arnerich, KD7TA, and  Steve Bragg, KA9MVA. APRS™ is a trademark of Bob Bruninga, WB4APR. Brian Riley, N1BQ,  and Keri Morgret, N6TME, contributed to this manual.  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page of...
  • Page 3: Table Of Contents

    ..........................8 e. Configuration Program........................8 f. Main configuration window......................9 5. Installing New Firmware ........................14 6. Weather Station Operation ......................... 15 7. Telemetry Operation..........................16 8. OpenTracker Circuit Details....................... 17 Theory of Operation ..........................18 Appendix A – Test Procedures ......................20 a. Measurements ..........................20 Appendix B – APRS symbol tables......................21 Appendix C – Common Modifications....................23   OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page of...
  • Page 4: Opentracker Assembly Notes

    D1‐D2  1N914 or 1N4148 diode  Black band denotes cathode  LED  Red LED  Short lead faces toward R4  X1  DB9 Connector ‐ female  Left edge of board  X2  DB9 Connector ‐ male  Right edge of board  Y1  29.4912 MHz crystal  Bend down to PCB before soldering  * A 6.2K resistor (Blue‐Red‐Red) may be substituted for R6    The OpenTracker kit requires basic to intermediate level soldering skills. You will need a low‐ wattage soldering iron, wire cutters, and solder. Rosin core solder is recommended – never use  acid core solder for electronics.    Review the parts list and identify the components you received. If any are missing or damaged,  contact support@n1vg.net for replacements.  Don’t worry if your kit includes extra resistors or  other parts not listed above – these are provided for modifications and alternate versions of the  kit.    U2 is a surface mount device and should be installed first for ease of soldering.  Apply a small  drop of solder to one pad and keep it melted while you align the part.  Solder the other leg and  the metal tab at the top, making sure that the solder forms a good junction between the tab and  the circuit board for proper heat transfer.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page of...
  • Page 5 The DB9 connectors should be soldered next.  Note that the male connector is  installed on the right side, and the female connector is installed on the left.   The rest of the parts may be installed in any order.    The 16‐pin DIP socket for the microcontroller, U1, is optional, but  recommended to facilitate replacement. Resistor R3 is used for PTT keying  with certain types of handheld radios. For other radios, particularly mobiles  and Kenwood handhelds, this resistor may be omitted. See section 4 for more  information.    Pay close attention to component polarity. Diodes D1 and D2 have their cathode ends marked  with a black band. This corresponds to the line at the pointed end of the symbol shown for these  parts on the silkscreen. The LED should have its short lead and/or flat edge installed to the left,  facing D1. The microcontroller, U1, has a reference notch on one edge that should face left as  shown in the diagram below.    To straighten U1’s pins prior to insertion, place one row of pins on a hard, flat surface.  Hold the  IC by the edges and gently roll it until the pins reach the correct angle.  Repeat for the other  row, and insert the IC into its socket gently, making sure that each pin is aligned with its hole.    Install all diodes and resistors vertically. One lead should be bent around parallel to the  component. For resistors, the body of the component is installed over the pad indicated with a  circle on the silkscreen.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page of...
  • Page 6: Connector Pin Assignments

    Data Out  3  PTT  4  4  No Connection  5  Ground  5  Audio In  6  No Connection  6  Ground  7  No Connection  7  Power in  8  No Connection  8  PTT Input  9  No Connection  9  No Connection    X2 is wired as DTE to allow connection to a GPS receiver using a standard cable.  A null modem  cable is required for connection to a computer.    By default, the OpenTracker expects GPS data to be in NMEA‐0183 format at 4800 baud.  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page of...
  • Page 7: General

    The OpenTracker requires 6.7 to 30 volts DC. If R11 and R12 are installed, the OpenTracker can  measure and report its voltage input level. However, the measurement range is limited to 6.7 to  15 volts.    Power may be supplied at three points on the OpenTracker board. Most often, it is supplied  through pin 7 of the radio connector. It may also be supplied through pin 8 of the expansion  header. In addition, if a jumper is installed between pins 8 and 9 of the expansion header,  power may be supplied through pin 4 of the data connector.    b. Receive Adjustment The OpenTracker cannot decode incoming packet data. Instead, it watches for audio energy  (voice, data, or static) to avoid transmitting over other stations. The sensitivity of the energy  detect is determined by the trimpot labeled ‘RX’.    Adjust the squelch on the receiver so that it remains closed under average channel conditions  with no signals present. Turn RX potentiometer all the way up so that it remains lighted, and  then turn it back down until it stops blinking under quiet channel conditions.    c. Transmit Adjustment The ‘TX’ potentiometer sets the unit’s transmit audio level. To set this level properly, use  another radio to listen to the unit’s transmitted packets. Turn the level up slowly until the signal  doesn’t get any louder, and then turn it back down until it gets noticeably quieter. Continue  turning it down for about 1/8 turn after that point. Proper audio level is critical to ensuring the  transmitted packets can be received and decoded. A transmit audio level set too high will  cause clipping in the transmitter, which results in signals that are difficult to decode.    The configuration software also allows adjustment of the audio output level using a slider  control.  See the software documentation for details.  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 8: Led Blink Codes

    Double flash   Received invalid GPS fix. GPS may not be ready  Lit solid   Transmitting or in configuration mode    Note ‐ If the LED is blinking rapidly when the channel is not in use, the receive sensitivity is  probably set too high. Adjust the RX trimpot until the LED stops blinking. It should start  blinking again when the radioʹs squelch opens.    e. Configuration Program The OpenTracker is configured through a Microsoft Windows program available in the  download section of the website. Use a standard null‐modem cable to connect the device to the  PC. The PC does not supply power to the tracker, so it must be powered externally.    Connect the tracker and start the configuration program. The first window displayed allows  you to select the COM port that the tracker is connected to.        Overwriting an Invalid Configuration  The ‘Erase device and load new firmware’ option will load a new firmware image, using the  default configuration settings, without attempting to read the existing configuration first. This is  particularly useful if the tracker has an invalid or missing configuration.    Turbo Mode  By default, the configuration program will attempt to connect at 115,200 baud.  If you have  trouble connecting, use the ‘Disable Turbo’ option to force the program to connect at 19,200  baud.      OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 9: Main Configuration Window

    Warm Boot vs. Cold Boot  If the unit is already powered on and operating when you click the ‘Connect’ button, the  program attempts a ‘warm boot’ operation to put the device into configuration mode. If the  firmware has been corrupted, i.e. by a failed upgrade, it may fail to enter configuration mode.  You can correct this by performing a ‘cold boot’ ‐ power the unit off and power it on again after  clicking ‘Connect’.   f. Main configuration window       Configuration Profiles  The OpenTracker can store two separate configuration profiles. The profile currently being  shown is selected using the tabs at the top of the window labeled ‘Config 1’ and ‘Config 2’.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 10   The selected tests are run once every second. If the conditions are met, the new profile is loaded.  If Transmit when switching to this profile is checked in the new profile, a packet is transmitted  immediately.    Once the switch to the new profile has been made, the criteria in the new profile take effect.  Another switch will not occur until the new criteria are met. Often, the criteria in each profile  will be complementary. For example, Config 1 might indicate a switch when the jumper is  installed, and Config 2 would indicate a switch when the jumper is removed. However, the  criteria may be completely independent of each other.    If the criteria in both profiles are met at the same time, the configuration will swap every  second. Keep in mind that there may be a certain amount of noise or jitter on analog inputs such  as voltage and temperature.    Loading and Saving Settings    After changing any configuration options, you must click the ‘Write’ button to write the  changes to the tracker’s firmware.  You may also use the ‘Save to File’ button to save the  configuration options to a file, which can be loaded later using the ‘Load from File’ button.    Basic Configuration Options    Callsign – The radio callsign to use when transmitting. Tactical callsigns may be used, but FCC  and ITU rules require periodic identification. If the actual callsign is not used here, be sure to  include it in the comment field.    Path – This specifies the digipeater path to use. Specific callsigns may be entered (e.g.,  ‘K6SYV‐10, K6TZ‐10’) but for APRS operation a set of common aliases are usually used. A  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 11   TX Interval – How often the tracker should transmit. Allowable values are 0 to 65,535 seconds.  This setting will depend on your intended use. One transmission every two minutes is accept‐ able for most mobile stations. A fixed station (e.g., a solar powered site reporting battery  voltage and temperature) might choose an interval in the range of 5 to 30 minutes. If you  require transmissions more often than every two minutes or so, consider using the Smart‐ Beaconing™ options detailed below. Special events with many trackers and short transmission  intervals should be operated on a separate frequency, not on the shared APRS channel.  An  interval of zero will disable timed transmissions.    Symbol Table and Symbol Code – These settings control the symbol used to indicate the  station’s position when drawn on a map. See Appendix B for a listing of available symbols.    Temp. Adjust – Calibration offset for onboard temperature sensor. The sensor used on the  OpenTracker is fairly linear across its operating range and requires a single‐point calibration.  The easiest way to accomplish this is to set a thermometer next to the tracker. Subtract the  temperature reported by the tracker from the temperature shown by the thermometer, and  enter that value in this field. For example, if the thermometer shows the temperature as 26°C  and the tracker reports 29°C, enter –3 for the adjustment value.    Quiet Time – This setting determines how long the channel must be clear before the tracker will  transmit.  Each unit is approximately 1/56 second.  Setting the quiet time to zero causes the  tracker to ignore detected traffic.    Text – This is a freeform text field. Anything entered here will be displayed in the comment  portion of the transmission or in a separate status packet, as selected. Keep comments as brief as  possible to avoid wasting channel capacity, or use the ‘Every __ Transmissions’ option to reduce  how often the text is sent.    Altitude, Course/Speed, Time – When checked, report these values as indicated by the GPS  receiver.  The timestamp may be in Days/Hours/Minutes or Hours/Minutes/Seconds.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 12   Temperature – Report temperature as indicated by the onboard temperature sensor in the  comment field, in degrees C.    Voltage – Report input voltage in the comment field. The maximum value is 15 volts, and the  minimum is the dropout voltage of the regulator – typically 6.7 volts.     SmartBeaconing™ – Originally developed for the HamHUD by Tony Arnerich, KD7TA, and  Steve Bragg, KA9MVA, the SmartBeaconing™ algorithm allows the tracker to operate more  efficiently by changing how often it transmits depending on its speed and direction of travel.    When stopped or moving at a speed below the low speed setting, the tracker will transmit at a  fixed rate determined by the lower rate setting. Above the specified high‐speed threshold, the  higher rate setting is used. Between these two extremes, the interval varies between the low and  high rates depending on the speed. A turn angle can also be specified to cause the tracker to  transmit when turning.        Power Control – When selected, the tracker will assert a 5‐volt signal on JP1 before each  transmission. This can be used to drive a relay or MOSFET to control power to the transmitter.  The tracker will pause for the specified number of seconds to give the transmitter time to power  up. The power control feature is especially useful for solar‐powered weather or telemetry  stations. Do not exceed 25 mA load on JP1.    Timeslot – The timeslot option is typically used to coordinate multiple trackers, especially for  special events where many transmitters will be sharing the same channel with a high beacon  rate. The number entered selects the timeslot’s offset, in seconds, from the start of the hour. The  tracker will transmit at this time, and every transmit interval after that. The timeslot value  should be smaller than the transmit interval.      OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 13 Instead, it will increment a counter and include the current count in the status text, e.g.,  ‘CNT00001’.  The maximum count is 65535, after which the counter rolls over to zero.    Reset Counter on Transmit – Setting this checkbox causes the counter to reset with every  transmission.  Hence, the count reported is the number of events since the last transmission.      Counter Rearm – This is a ‘debounce’ delay applied to the counter input.  After a counter event  is registered, all subsequent events are ignored until the specified time has elapsed.    Invert Carrier Detect – Usually used with mobile radios, this checkbox indicates that the  channel is busy when the carrier detect input is low.    Suppress PTT Out on PTT In – This option allows the tracker to be used in burst‐after‐voice  mode without breaking any lines between the microphone and radio.  PTT is not asserted by the  tracker until the microphone PTT is released.    Disable Transmit on Low Voltage – To avoid over‐discharging batteries, enable this option and  enter the minimum voltage at which the tracker should operate the transmitter.    Allow Transmit Without GPS Lock – Normally, while in GPS mode, the tracker will not  transmit without a valid fix.  When this option is selected, the tracker will continue to transmit  its last known position if GPS lock is lost for more than 30 seconds.  This condition is indicated  by the text ‘NOFIX’ in the status message.  If the tracker has received no valid fix since startup,  no position will be reported.  Status text and telemetry packets will be unaffected.  This option  is particularly useful for applications like high altitude balloons that may lose GPS lock after  landing, but still need to transmit to be found.    Send Telemetry Packet – Enabling this option causes the tracker to transmit a standard APRS  telemetry packet after each position packet.  The telemetry packet contains raw readings from  the three analog‐to‐digital converter inputs, the low eight bits of the counter, the GPS HDOP  reading, the profile in use, and the status of the jumper input.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 14: Installing New Firmware

    TX Level – This slider sets the audio output level.  It is functionally similar to the ‘TX’  potentiometer on the board, but allows different audio levels to be set for each profile.    Copy from Config n – This button copies the contents of one profile to the other. Be sure to  check the profile switching options in the lower left pane if you use this feature – having the  same criteria here in both profiles is usually not desired.  5. Installing New Firmware New firmware for the OpenTracker is frequently released to provide new features, fix bugs, or  even completely change the nature of the device – from a GPS‐connected tracker to a remote  weather station or CW keyer, for example.    Two methods are provided to install new firmware images. First, the files may be downloaded  from the website manually and uploaded to the device using the ‘File’ button. This is particu‐ larly useful if you will be configuring devices on a computer without Internet access. Second, by  clicking on the ‘Web’ button, the configuration program will retrieve a list of currently available  firmware images. Selecting one of these will automatically download the file from the website  and upload it to the device.        Firmware files are in Motorola S19 format.  If you compile your own firmware, the S19 file  generated by the linker can be used without modification.  Interrupt vectors are automatically  rewritten by the configuration program.  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 15: Weather Station Operation

    6. Weather Station Operation   Connecting to a Weather Station    The OpenTracker can be used with the 1‐Wire Weather Instrument from AAG Electronica, the  Peet Bros. Ultimeter II, and the Peet Bros. Ultimeter 2000 series weather stations, including the  Ultimeter 800 and 2100. In Dallas/1‐Wire mode, the microcontroller’s PTB2 line is used as the 1‐ wire data bus. This signal is available at pin 7 of the 10‐pin header. A pull‐up resistor,  connected to the 5‐volt supply, is required for the 1‐wire bus to function properly.  All other  weather stations connect to the serial port.    Weather Firmware Setup    If the OpenTracker has the weather station firmware loaded, the configuration program will  detect this and display a different screen on startup. Most of the options function as with the  standard tracker firmware. However, the weather station operates only in fixed position mode –  it cannot interface with a GPS receiver. Also, the comment text is always sent in a separate  packet from the weather data.    The ‘Wind Vane Adjust’ slider is used to calibrate the 1‐wire weather station’s wind vane. The  wind vane should be pointed in a known direction and the slider adjusted until the direction is  reported properly.   Peet Bros. stations should be configured in ‘complete’ data mode.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 16: Telemetry Operation

    7. Telemetry Operation     With the telemetry option enabled, the OpenTracker will transmit an APRS‐formatted telemetry  packet after each position packet:    T#011,155,218,000,000,000,00000000   Six three‐digit fields follow the ‘T#’ header.  Each field has a range of zero to 255.  The fields are  interpreted as follows:    Sequence number: Incremented with each transmission.  ADC0: Multiply by 1.9608 for temperature reading in kelvins.  ADC1: Divide by 17 for supply voltage reading in volts.  ADC2: Divide by 51 for auxiliary analog input reading in volts.  Counter: Low eight bits of the digital counter input.  HDOP: Divide by 10 for GPS horizontal dilution of precision reading.    Of the final eight‐digit field, only two binary digits are used – the rightmost bit reflects the  jumper input, and the next bit indicates the configuration profile in use. OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 17: Opentracker Circuit Details

      8. OpenTracker Circuit Details     OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 18: Theory Of Operation

      Y1, C6, C7, and R10 form the clock oscillator circuit.  The oscillator frequency of 29.4912 MHz is  divided by four in the MCU’s clock module to produce the bus clock signal.    Audio output originates at pin 13 of the MCU.  This pin is configured as a timer channel output  and generates a pulse‐width modulated signal between 0 and 5 volts.  Audio tones are  generated in software using a sine wave lookup table.   R2 and R8 limit the audio output level,  and C2 couples the AC component of the signal to the audio output at X1 pin 1.    Pin 15 of the MCU produces the PTT output signal.  It switches Q3, pulling the audio output  down through R3 for handheld PTT, and pulling X1 pin 3 to ground for other radios.    An externally applied PTT signal on X1 pin 8 will pull the PTT output low through D2, and will  pull pin 14 of the MCU low (it is normally held high by an internal pull‐up resistor) through D3.    The audio input from the radio is AC‐coupled by C3 and biased by R9.  R9 sets the carrier detect  threshold.  X1 pin 2 provides a DC‐coupled input for radios with a squelch or carrier operated  relay output.    R5, R1, and Q4 form an inverter/buffer circuit for the RS‐232 input.  The RS‐232 output polarity  is controlled in software.  The output level swings between 0 and 5 volts, and may not be  compatible with all RS‐232 devices.    U3 is a temperature sensor with an output of 10 mV per Kelvin.  R6 limits its input current, and  its output drives one of the analog inputs on the MCU.    R7 and R11 form a voltage divider, the output of which is one third of the supply voltage.  This  voltage drives another analog input on the MCU.    The LED is driven by a high‐current output line from the MCU, through current limiting  resistor R4.  Lowering the value of R4 will increase the brightness of the LED. OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 19 9. Assembly Notes Pictorial       1. Inventory and separate parts for easier  handling during assembly      4. Close‐up of C6,Y1,C7 – note how  inserting Y1 might be tricky if C6 and C7  are both already in place      2. Start with microprocessor socket and  10‐pin header      5. Finished project. In this case R3 has been  left out as this unit will be used with a  mobile rig            3. Solder a few parts, solder, and then clip  off leads close. Look for bridges and shorts  as you go along.  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 20: Appendix A - Test Procedures

      Connection  Nominal Value  Circuit Description  U1 pin 16  5 V  ±  0.25  Voltage regulator output  U1 pin 5  10 mV /  K   Temperature sensor:  2.95 V = 295 Kelvin = 71.3  °F   JP8  6.7 to 35 V  U1 pin 6  1/3 V Voltage divider    Remove power, re‐install U1, and power up the tracker.  With a typical digital voltmeter, U1  pins 9 and 10 should indicate approximately 2.4 V and 2.2 V, respectively.  A frequency counter  or oscilloscope should show a 29.4912 MHz signal at these pins.  Absence of this signal indicates  a problem with U1 or the crystal oscillator.            OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 21: Appendix B - Aprs Symbol Tables

    <Reserved>  Drizzle  E  Eyeball  Smoke  F  Farm Vehicle (tractor)  Freezing Rain  G  Grid Square  Snow Shower  H  Hotel  Haze  I  TCP/IP  Rain Shower  J   <Reserved>  Lightning  K  School  Kenwood  L  Logged‐On User  Lighthouse  M  MacAPRS  <Reserved>  N  NTS Station  Navigation Buoy  OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 22 <Reserved>  r  Antenna  Restrooms  s  Ship / Power Boat  Boat w/ overlay  t  Truck Stop  Tornado  u  Truck (18 wheeler)  Truck w/ overlay  v  Van  Van w/ overlay  w  Water Station  Flooding  x  xAPRS  <Reserved>  y  Yagi  Skywarn  z  Shelter  Shelter w/ overlay  {  <Reserved>  Fog    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...
  • Page 23: Appendix C - Common Modifications

    Appendix C – Common Modifications   Extended Audio Level Range    When to use:  Use this modification when the audio drive level cannot be set high enough for  your radio.    Explanation:  The OpenTracker is normally supplied with a conservative value for R2 to reduce  the possibility of overdeviation and distortion.  For a minority of radios, this results in an audio  level that is too low.    Procedure: Replace R2 with a lower value resistor.  Halving the value of R2 doubles the audio  level adjustment range.      PTT Signal Method    When to use:  Use this modification when the OpenTracker is used with most mobile radios  and certain handhelds.    Explanation:  Most handheld radios signal push‐to‐talk by pulling the microphone input to  ground through a known impedance.  R3 normally serves this purpose in the OpenTracker.  It  is not required for mobile radios and certain handhelds, most notably those made by Kenwood,  and may cause them to transmit continuously if installed.    Procedure:  Omit R3.  For certain types of handhelds, especially commercial models (e.g.,  Motorola GP‐68) it maybe be necessary to use a lower value for R3.    OpenTracker Manual - Version 1.05 – 6/25/06 page...

Table of Contents