Zostavte si osciloskop s Raspberry Pi Pico

Ak sa venujete tvorbe elektronických projektov, je len otázkou času, kedy si uvedomíte, aký užitočný môže byť osciloskop. Osciloskopy však môžu byť neúmerne drahé pre niekoho, kto práve začína s PWM a digitálnou logickou analýzou.

Dobrou správou je, že si môžete zostaviť svoj vlastný lacný 200kHz osciloskop s doskou mikrokontroléra Raspberry Pi Pico a bezplatným softvérom Scoppy.

Čo môžete robiť s Pi Pico osciloskopom?

Zariadenie, ktoré vytvoríte, je nízkofrekvenčný osciloskop, ktorý dokáže merať napätie až do 3,3 V. Aj keď to nie je veľa, pokiaľ váš projekt neprekročí hranice možností Pi Pico, stále môžete použiť toto osciloskop pre projekty zahŕňajúce moduláciu šírky impulzu (PWM), charakterizáciu senzorov, digitálnu logickú analýzu a audio elektronika.

Aj keď je to primárne osciloskop, toto DIY zariadenie prichádza aj s ďalšími funkciami, ako je logický analyzátor! To znamená, že ho môžete použiť aj ako vzdelávací nástroj na lepšie pochopenie

rôzne komunikačné protokoly a experimentujte s PWM a elektronikou s nízkym výkonom.

Čo budete potrebovať

Keďže existuje veľa spôsobov, ako tento projekt vylepšiť, jednoducho vám ukážeme, ako vytvoriť samotný základný osciloskop. Tu sú položky, ktoré budete potrebovať:

Môžete tiež vymeniť niekoľko položiek podľa vašich preferencií. Namiesto prepojovacích káblov môžete použiť krokosvorky, ak pri snímaní obvodu uprednostňujete prichytávanie vecí. Protoboard môžete použiť na spájkovanie všetkých komponentov dohromady a vytvoriť tak trvalejší osciloskop. A ak máte a Raspberry Pi Pico W, môžete ho použiť cez obyčajný Pi Pico.

Výroba tohto osciloskopu Raspberry Pi Pico je veľmi jednoduchá a zahŕňa proces štyroch krokov.

Krok 1: Nainštalujte aplikáciu Scoppy pre Android

Najprv si budete chcieť stiahnuť a nainštalovať aplikáciu Scoppy pre váš telefón alebo tablet s Androidom. Používa sa na zobrazenie GUI osciloskopu.

Stiahnuť ▼:Scoppy (zadarmo)

Krok 2: Nainštalujte Scoppy Pico Firmware

Stiahnite si správny firmvér pre typ Raspberry Pi Pico, ktorý plánujete použiť: bežné Pico alebo Pico W s bezdrôtovým pripojením.

Stiahnuť ▼:Scoppy Pi Pico (zadarmo)

Stiahnuť ▼:Scoppy Pi Pico W (zadarmo)

Po stiahnutí príslušného firmvéru stlačte a podržte tlačidlo BOOTSEL na Pi Pico, potom ho pripojte k počítaču pomocou kábla USB a uvoľnite tlačidlo. To by malo spôsobiť, že Pico bude detekované ako veľkokapacitné USB zariadenie.

Teraz skopírujte súbor .uf2, ktorý ste práve stiahli, a umiestnite ho na veľkokapacitné pamäťové zariadenie Pico. Počas prenosu by mala na Pi Pico blikať zabudovaná LED dióda. To znamená, že súbor sa prenáša z počítača do vášho Pico

Krok 3: Pridajte rezistor obmedzujúci prúd

Tento krok nie je potrebný pre fungovanie osciloskopu Pico, ale zaistí ochranu dosky v prípade, že sondujete napätie vyššie ako limit 3,3 V. Rozhodli sme sa to pridať ako súčasť základnej zostavy.

Pre dočasné vybavenie pripevnite kolíky Pico GND, 3,3 V a GP26 k doske pomocou priamych samčích kolíkov.

Ako sondy môžete použiť dva prepojovacie káble samec-to-male, kde sa GND pripája k zemi a kolík GP26 sa pripája k výstupu signálu elektronického obvodu, ktorý chcete testovať.

Krok 4: Pripojte Raspberry Pi Pico k zariadeniu Android

Na poskytnutie GUI (grafického používateľského rozhrania) pre osciloskop Raspberry Pi Pico je potrebný telefón alebo tablet s Androidom. Ak ho chcete pripojiť, budete musieť použiť zariadenie s Androidom, ktoré beží na systéme Android 6.0 alebo novšom a má podporu USB OTG.

Po pripojení smartfónu k nakonfigurovanej doske Pico cez USB otvorte v telefóne aplikáciu Scoppy a vyberte Povoliť vo výzve, ktorá požaduje povolenie na používanie zariadenia USB s aplikáciou Scoppy.

Gratulujem! Osciloskop založený na Pico ste úspešne nastavili.

Ako používať Scoppy

To, čo robí tento osciloskop odlišným od iných lacných vopred zostavených osciloskopov, ktoré môžete nájsť online, je nádherné GUI, ktoré smartfón poskytuje používateľovi.

Aj keď je rozhranie celkom intuitívne, pre ľudí, ktorí sa učia používať osciloskop, môže byť stále zastrašujúce. Aby ste sa rýchlo oboznámili s používaním možností ponuky Scoppy, tu sú hlavné ovládacie prvky a nastavenia, o ktorých potrebujete vedieť:

Horizontálne a vertikálne ovládacie prvky

Ovládanie spúšťača

Na testovanie osciloskopu môžete umiestniť uzemňovaciu sondu k uzemňovaciemu pripojeniu obvodu a signálnu sondu k uzlu, z ktorého sa pokúšate zachytiť signál. Uistite sa, že obvod používa menej ako 3,3 V.

Ak nemáte obvod na testovanie osciloskopu, testovacie signály si môžete pozrieť na doske Pico: jednoducho pripojte signálnu sondu ku kolíku GP22 Pico a uzemňovaciu sondu k kolíku GND na doske.

Ak osciloskop zobrazuje štvorcovú vlnu s frekvenciou 1 kHz s 50% pracovným cyklom, váš osciloskop Raspberry Pi Pico funguje podľa plánu a je pripravený na použitie pre vaše projekty v oblasti elektroniky!

Obmedzenia

Projekt Scoppy bol vyvinutý s cieľom poskytnúť nováčikom a fanúšikom elektroniky lacný osciloskop a logický analyzátor, aby sa mohli učiť a vytvárať nízkofrekvenčné projekty. To, čo umožňuje, aby bol tento osciloskop mimoriadne lacný, je použitie smartfónu, ktorý už väčšina ľudí má, a mikrokontroléra za 4 doláre.

Samozrejme, veľkým limitujúcim faktorom tohto osciloskopu je Raspberry Pi Pico, ktorý dokáže spracovať iba 3,3 V pri frekvenciách 200 kHz so vzorkovacou rýchlosťou 500 kS/s. To obmedzuje osciloskop iba na nízkovýkonné a nízkofrekvenčné elektronické projekty. Pokiaľ ide o logický analyzátor, je obmedzený na osem kanálov, každý s maximálnou vzorkovacou rýchlosťou 25MS/s.

Ale aj s týmito obmedzeniami existuje veľa projektov, ktoré môžete robiť a dúfajme, že sa z nich poučiť pomocou tohto lacného a ľahko zostaviteľného osciloskopu založeného na Pico.