Bygg et oscilloskop med Raspberry Pi Pico

Hvis du er interessert i å lage elektronikkprosjekter, er det bare et spørsmål om tid før du skjønner hvor nyttig et oscilloskop kan være. Imidlertid kan oscilloskop være uoverkommelig dyre for noen som nettopp har begynt med PWM og digital logikkanalyse.

Den gode nyheten er at du kan bygge ditt eget rimelige 200kHz-oscilloskop med et Raspberry Pi Pico-mikrokontrollerkort og gratis Scoppy-programvare.

Hva kan du gjøre med et Pi Pico-oscilloskop?

Enheten du skal lage er et lavfrekvent oscilloskop som kan måle spenninger på opptil 3,3V. Selv om dette ikke er mye, så lenge prosjektet ditt ikke går utover grensen for Pi Picos muligheter, kan du fortsatt bruke dette oscilloskop for prosjekter som involverer pulsbreddemodulasjon (PWM), sensorkarakterisering, digital logikkanalyse og lyd elektronikk.

Selv om det først og fremst er et oscilloskop, kommer denne DIY-enheten også med andre funksjoner som en logikkanalysator! Dette betyr at du også kan bruke dette som et læringsverktøy for å bedre forstå

ulike kommunikasjonsprotokoller og eksperimentere med PWM og laveffektselektronikk.

Hva du trenger

Siden det er så mange måter å forbedre dette prosjektet på, vil vi ganske enkelt vise deg hvordan du lager selve det grunnleggende oscilloskopet. Her er elementene du trenger:

Du kan også bytte ut noen få elementer basert på dine preferanser. Du kan bruke alligatorklemmer i stedet for koblingsledninger hvis du foretrekker å klippe ting når du sonderer en krets. Du kan bruke et protobrett til å lodde alle komponentene sammen for å lage et mer permanent oscilloskop. Og hvis du har en Raspberry Pi Pico W, du kan bruke det over den vanlige Pi Pico.

Å lage dette Raspberry Pi Pico-oscilloskopet er veldig enkelt, og involverer en fire-trinns prosess.

Trinn 1: Installer Scoppy Android-appen

Først vil du laste ned og installere Scoppy-appen for din Android-telefon eller nettbrett. Dette brukes til å vise oscilloskopets GUI.

Nedlasting:Scoppy (gratis)

Trinn 2: Installer Scoppy Pico-firmware

Last ned riktig firmware for typen Raspberry Pi Pico du planlegger å bruke: den vanlige Pico eller Pico W med trådløs tilkobling.

Nedlasting:Scoppy Pi Pico (gratis)

Nedlasting:Scoppy Pi Pico W (gratis)

Når du har lastet ned den relevante fastvaren, trykk og hold inne BOOTSEL-knappen på Pi Pico, koble den til datamaskinen med USB-kabelen og slipp knappen. Dette bør føre til at Pico blir oppdaget som en masselagrings-USB-enhet.

Kopier nå .uf2-filen du nettopp har lastet ned og plasser den på Picos masselagringsenhet. Mens du overfører, skal den innebygde LED-en på Pi Pico blinke. Dette indikerer at filen blir overført fra datamaskinen til din Pico

Trinn 3: Legg til en strømbegrensende motstand

Dette trinnet er ikke nødvendig for at Pico-oscilloskopet skal fungere, men det vil sikre at brettet er beskyttet i tilfelle du undersøker spenninger høyere enn 3,3V-grensen. Vi har bestemt oss for å legge dette til som en del av basisbygget.

For en midlertidig rigg, fest Picos GND-, 3.3V- og GP26-pinner til breadboardet ved hjelp av rette mannlige pinnehoder.

Du kan bruke de to hann-til-hann jumper-ledningene som prober, der GND kobles til jord, og GP26-pinnen kobles til signalutgangen til den elektroniske kretsen du vil teste.

Trinn 4: Koble Raspberry Pi Pico til Android-enheten

En Android-telefon eller et nettbrett er nødvendig for å gi et GUI (grafisk brukergrensesnitt) for Raspberry Pi Pico-oscilloskopet. For å koble den til, må du bruke en Android-enhet som kjører på Android 6.0 eller nyere og har USB OTG-støtte.

Når du kobler smarttelefonen til det konfigurerte Pico-kortet via USB, åpner du Scoppy-appen på telefonen og velger Tillate på forespørselen som ber om tillatelse til å bruke USB-enheten med Scoppy-appen.

Gratulerer! Du har satt opp det Pico-baserte oscilloskopet.

Slik bruker du Scoppy

Det som gjør at dette oscilloskopet skiller seg ut fra andre billige forhåndsbygde oscilloskoper du kan finne på nettet, er den vakre GUI-en som en smarttelefon gir brukeren.

Selv om grensesnittet er ganske intuitivt, kan det fortsatt være skremmende for folk som lærer å bruke et oscilloskop. For å få deg oppdatert på hvordan du bruker Scoppy-menyalternativene, her er hovedkontrollene og innstillingene du trenger å vite om:

Horisontale og vertikale kontroller

Utløserkontroller

For å teste oscilloskopet kan du plassere jordsonden til jordforbindelsen til en krets og signalsonden til noden du prøver å fange signalet fra. Pass på at kretsen bruker mindre enn 3,3V.

Hvis du ikke har en krets for å teste oscilloskopet, kan du se testsignalene på Pico-kortet: bare koble signalsonden til Picos GP22-pinne, og jordsonden til en GND-pinne på brettet.

Hvis oscilloskopet viser en 1kHz firkantbølge med 50 % driftssyklus, fungerer Raspberry Pi Pico-oscilloskopet etter hensikten og er klart til å brukes til elektronikkprosjektene dine!

Begrensninger

Scoppy-prosjektet ble utviklet for å gi nybegynnere og hobbyister innen elektronikk et rimelig oscilloskop og logikkanalysator for å lære og lage lavfrekvente prosjekter. Det som gjør at dette oscilloskopet er ultrabillig, er bruken av en smarttelefon som de fleste allerede har og en mikrokontroller på $4.

En stor begrensende faktor ved dette oscilloskopet er selvfølgelig Raspberry Pi Pico, som bare kan håndtere opptil 3,3V ved 200kHz frekvenser med en samplingshastighet på 500kS/s. Dette begrenser oscilloskopet til kun lavfrekvente og lavfrekvente elektronikkprosjekter. Når det gjelder logikkanalysatoren, er den begrenset til åtte kanaler, hver med en maksimal samplingshastighet på 25MS/s.

Men selv med disse begrensningene, er det mange prosjekter du kan gjøre og forhåpentligvis lære av ved å bruke dette rimelige og enkle å montere Pico-baserte oscilloskopet.