Sestavte si osciloskop s Raspberry Pi Pico

Pokud se zabýváte tvorbou elektronických projektů, je jen otázkou času, než si uvědomíte, jak užitečný může být osciloskop. Osciloskopy však mohou být neúměrně drahé pro někoho, kdo teprve začíná s PWM a digitální logickou analýzou.

Dobrou zprávou je, že si můžete sestavit svůj vlastní levný 200kHz osciloskop s deskou mikrokontroléru Raspberry Pi Pico a bezplatným softwarem Scoppy.

Co můžete dělat s Pi Pico osciloskopem?

Zařízení, které vyrobíte, je nízkofrekvenční osciloskop, který dokáže měřit napětí až 3,3V. I když to není mnoho, pokud váš projekt nepřekročí hranice možností Pi Pico, můžete to stále používat osciloskop pro projekty zahrnující pulzně šířkovou modulaci (PWM), charakterizaci senzorů, digitální logickou analýzu a audio elektronika.

Ačkoli je to primárně osciloskop, toto DIY zařízení přichází také s dalšími funkcemi, jako je logický analyzátor! To znamená, že to můžete také použít jako učební nástroj pro lepší pochopení

různé komunikační protokoly a experimentujte s PWM a nízkopříkonovou elektronikou.

Co budete potřebovat

Protože existuje mnoho způsobů, jak tento projekt vylepšit, jednoduše vám ukážeme, jak vytvořit samotný základní osciloskop. Zde jsou položky, které budete potřebovat:

Můžete také vyměnit několik položek podle vašich preferencí. Místo propojovacích vodičů můžete použít krokosvorky, pokud při sondování obvodu dáváte přednost sponkám. Protoboard můžete použít k pájení všech součástí dohromady a vytvořit tak trvalejší osciloskop. A pokud máte a Raspberry Pi Pico W, můžete jej použít přes běžné Pi Pico.

Výroba tohoto osciloskopu Raspberry Pi Pico je velmi jednoduchá a zahrnuje proces ve čtyřech krocích.

Krok 1: Nainstalujte aplikaci Scoppy pro Android

Nejprve si budete chtít stáhnout a nainstalovat aplikaci Scoppy pro svůj telefon nebo tablet Android. To se používá k zobrazení GUI osciloskopu.

Stažení:Scoppy (zdarma)

Krok 2: Nainstalujte Scoppy Pico Firmware

Stáhněte si správný firmware pro typ Raspberry Pi Pico, který plánujete používat: běžné Pico nebo Pico W s bezdrátovým připojením.

Stažení:Scoppy Pi Pico (zdarma)

Stažení:Scoppy Pi Pico W (zdarma)

Jakmile si stáhnete příslušný firmware, stiskněte a podržte tlačítko BOOTSEL na Pi Pico, poté jej připojte k počítači pomocí USB kabelu a tlačítko uvolněte. To by mělo způsobit, že Pico bude detekováno jako velkokapacitní USB zařízení.

Nyní zkopírujte soubor .uf2, který jste právě stáhli, a umístěte jej na velkokapacitní paměťové zařízení Pico. Během přenosu by měla kontrolka na desce Pi Pico blikat. To znamená, že se soubor přenáší z počítače do vašeho Pico

Krok 3: Přidejte rezistor omezující proud

Tento krok není nutný, aby osciloskop Pico fungoval, ale zajistí, že deska bude chráněna v případě, že sondujete napětí vyšší než limit 3,3V. Rozhodli jsme se to přidat jako součást základního sestavení.

Pro dočasné návazce upevněte kolíky Pico GND, 3,3 V a GP26 k prkénku pomocí rovných kolíkových hlaviček.

Jako sondy můžete použít dva propojovací vodiče samec-samec, kde se GND připojí k zemi a pin GP26 se připojí k výstupu signálu elektronického obvodu, který chcete testovat.

Krok 4: Připojte Raspberry Pi Pico k zařízení Android

K poskytnutí GUI (grafického uživatelského rozhraní) pro osciloskop Raspberry Pi Pico je zapotřebí telefon nebo tablet Android. Chcete-li jej připojit, budete muset použít zařízení Android, které běží na Androidu 6.0 nebo vyšším a má podporu USB OTG.

Jakmile připojíte svůj smartphone k nakonfigurované desce Pico přes USB, otevřete v telefonu aplikaci Scoppy a vyberte Dovolit ve výzvě, která žádá o povolení používat zařízení USB s aplikací Scoppy.

Gratulujeme! Úspěšně jste nastavili osciloskop založený na Pico.

Jak používat Scoppy

To, co tento osciloskop odlišuje od ostatních levných předem sestavených osciloskopů, které můžete najít online, je krásné GUI, které smartphone poskytuje uživateli.

Přestože je rozhraní poměrně intuitivní, může být pro lidi, kteří se učí používat osciloskop, stále zastrašující. Abyste se rychle seznámili s tím, jak používat možnosti nabídky Scoppy, zde jsou hlavní ovládací prvky a nastavení, o kterých potřebujete vědět:

Horizontální a vertikální ovládání

Ovládací prvky spouště

Chcete-li otestovat osciloskop, můžete umístit zemnící sondu k zemnícímu spojení obvodu a signální sondu k uzlu, ze kterého se pokoušíte zachytit signál. Ujistěte se, že obvod používá méně než 3,3 V.

Pokud nemáte obvod pro testování osciloskopu, můžete si testovací signály prohlédnout na desce Pico: jednoduše připojte signální sondu ke kolíku GP22 Pico a zemnící sondu ke kolíku GND na desce.

Pokud osciloskop ukazuje obdélníkovou vlnu 1 kHz s 50% pracovním cyklem, váš osciloskop Raspberry Pi Pico funguje tak, jak má, a je připraven k použití pro vaše projekty v oblasti elektroniky!

Omezení

Projekt Scoppy byl vyvinut s cílem poskytnout nováčkům a nadšencům elektroniky levný osciloskop a logický analyzátor, aby se mohli učit a vytvářet nízkofrekvenční projekty. To, co umožňuje, aby byl tento osciloskop ultralevný, je použití smartphonu, který již většina lidí má, a mikrokontroléru za 4 $.

Samozřejmě velkým omezujícím faktorem tohoto osciloskopu je Raspberry Pi Pico, který zvládne pouze 3,3 V při frekvencích 200 kHz se vzorkovací frekvencí 500 kS/s. To omezuje osciloskop pouze na nízkovýkonové a nízkofrekvenční elektronické projekty. Pokud jde o logický analyzátor, je omezen na osm kanálů, každý s maximální vzorkovací frekvencí 25MS/s.

Ale i přes tato omezení existuje mnoho projektů, které můžete dělat a doufejme, že se z nich můžete poučit pomocí tohoto levného a snadno sestavitelného osciloskopu založeného na Pico.