Byg et oscilloskop med Raspberry Pi Pico

Hvis du er til at lave elektronikprojekter, er det kun et spørgsmål om tid, før du indser, hvor nyttigt et oscilloskop kan være. Oscilloskoper kan dog være uoverkommeligt dyre for nogen, der lige er begyndt med PWM og digital logikanalyse.

Den gode nyhed er, at du kan bygge dit eget billige 200kHz-oscilloskop med et Raspberry Pi Pico-mikrocontrollerkort og gratis Scoppy-software.

Hvad kan du gøre med et Pi Pico-oscilloskop?

Den enhed, du laver, er et lavfrekvent oscilloskop, der kan måle spændinger på op til 3,3V. Selvom dette ikke er meget, så længe dit projekt ikke går ud over grænsen for Pi Pico's muligheder, kan du stadig bruge dette oscilloskop til projekter, der involverer pulsbreddemodulation (PWM), sensorkarakterisering, digital logikanalyse og lyd elektronik.

Selvom det primært er et oscilloskop, kommer denne gør-det-selv-enhed også med andre funktioner, såsom en logisk analysator! Det betyder, at du også kan bruge dette som et læringsværktøj til bedre at forstå

forskellige kommunikationsprotokoller og eksperimentere med PWM og laveffektelektronik.

Hvad du skal bruge

Da der er så mange måder at forbedre dette projekt på, vil vi blot vise dig, hvordan du laver selve det grundlæggende oscilloskop. Her er de varer, du skal bruge:

Du kan også udskifte et par elementer baseret på dine præferencer. Du kan bruge alligatorklemmer i stedet for jumperledninger, hvis du foretrækker at klipse ting, når du sonderer et kredsløb. Du kan bruge et protoboard til at lodde alle komponenterne sammen for at lave et mere permanent oscilloskop. Og hvis du har en Raspberry Pi Pico W, det kan du bruge over den almindelige Pi Pico.

At lave dette Raspberry Pi Pico-oscilloskop er meget enkelt, der involverer en fire-trins proces.

Trin 1: Installer Scoppy Android App

Først vil du downloade og installere Scoppy-appen til din Android-telefon eller -tablet-enhed. Dette bruges til at vise oscilloskopets GUI.

Hent:Scoppy (gratis)

Trin 2: Installer Scoppy Pico Firmware

Download den korrekte firmware til den type Raspberry Pi Pico, du planlægger at bruge: den almindelige Pico eller Pico W med trådløs forbindelse.

Hent:Scoppy Pi Pico (gratis)

Hent:Scoppy Pi Pico W (gratis)

Når du har downloadet den relevante firmware, skal du trykke på BOOTSEL-knappen på Pi Pico og holde den nede, derefter tilslutte den til din computer med USB-kablet og slippe knappen. Dette skulle medføre, at Pico'en bliver detekteret som en masselagrings-USB-enhed.

Kopier nu .uf2-filen, du lige har downloadet, og placer den på Pico's masselagerenhed. Under overførslen burde den indbyggede LED på Pi Pico'en blinke. Dette indikerer, at filen overføres fra computeren til din Pico

Trin 3: Tilføj en strømbegrænsende modstand

Dette trin er ikke nødvendigt for at Pico-oscilloskopet kan fungere, men det vil sikre, at kortet er beskyttet, hvis du sonderer ind i spændinger, der er højere end 3,3V-grænsen. Vi har besluttet at tilføje dette som en del af basisopbygningen.

For en midlertidig rig skal du fastgøre Pico's GND-, 3.3V- og GP26-stifter til brødbrættet ved hjælp af lige han-stifthoveder.

Du kan bruge de to han-til-han jumper ledninger som proberne, hvor GND forbindes til jord, og GP26 stiften forbindes til signaludgangen på det elektroniske kredsløb, du vil teste.

Trin 4: Tilslut Raspberry Pi Pico til Android-enhed

En Android-telefon eller -tablet er nødvendig for at levere en GUI (grafisk brugergrænseflade) til Raspberry Pi Pico-oscilloskopet. For at tilslutte den skal du bruge en Android-enhed, der kører på Android 6.0 eller nyere og har USB OTG-understøttelse.

Når du har tilsluttet din smartphone til det konfigurerede Pico-kort via USB, skal du åbne Scoppy-appen på telefonen og vælge Give lov til på prompten, der beder om tilladelse til at bruge USB-enheden med Scoppy-appen.

Tillykke! Du har med succes opsat det Pico-baserede oscilloskop.

Sådan bruger du Scoppy

Det, der får dette oscilloskop til at skille sig ud fra andre billige præbyggede oscilloskoper, du kan finde online, er den smukke GUI, som en smartphone giver brugeren.

Selvom grænsefladen er ret intuitiv, kan den stadig være skræmmende for folk, der lærer at bruge et oscilloskop. For at få dig opdateret på, hvordan du bruger Scoppy-menuindstillingerne, er her de vigtigste kontroller og indstillinger, du skal vide om:

Horisontale og vertikale kontroller

Trigger kontrol

For at teste oscilloskopet kan du placere jordsonden til jordforbindelsen af ​​et kredsløb og signalsonden til den node, hvorfra du forsøger at fange signalet. Sørg for, at kredsløbet bruger mindre end 3,3V.

Hvis du ikke har et kredsløb til at teste oscilloskopet, kan du se testsignalerne på Pico-kortet: Forbind blot signalsonden til Pico's GP22-pin, og jordsonden til en GND-pin på kortet.

Hvis oscilloskopet viser en 1kHz firkantbølge med en 50% arbejdscyklus, fungerer dit Raspberry Pi Pico oscilloskop efter hensigten og er klar til at blive brugt til dine elektronikprojekter!

Begrænsninger

Scoppy-projektet blev udviklet for at give elektronik-nybegyndere og hobbyfolk et billigt oscilloskop og logikanalysator til at lære og skabe lavfrekvente projekter. Det, der gør, at dette oscilloskop er ultrabilligt, er brugen af ​​en smartphone, som de fleste mennesker allerede har, og en mikrocontroller til $4.

En stor begrænsende faktor ved dette oscilloskop er selvfølgelig Raspberry Pi Pico, som kun kan håndtere op til 3,3V ved 200kHz frekvenser med en samplinghastighed på 500kS/s. Dette begrænser oscilloskopet til kun lav- og lavfrekvente elektronikprojekter. Hvad angår den logiske analysator, er den begrænset til otte kanaler, hver med en maksimal samplingshastighed på 25MS/s.

Men selv med disse begrænsninger er der mange projekter, du kan lave og forhåbentlig lære af ved at bruge dette billige og let at samle Pico-baserede oscilloskop.