Изградете осцилоскоп с Raspberry Pi Pico

Ако се занимавате с проекти за електроника, е само въпрос на време да разберете колко полезен може да бъде един осцилоскоп. Въпреки това, осцилоскопите могат да бъдат прекалено скъпи за някой, който тепърва започва с ШИМ и цифров логически анализ.

Добрата новина е, че можете да изградите свой собствен евтин 200kHz осцилоскоп с микроконтролерна платка Raspberry Pi Pico и безплатен софтуер Scoppy.

Какво можете да направите с осцилоскоп Pi Pico?

Устройството, което ще направите, е нискочестотен осцилоскоп, който може да измерва напрежения до 3,3 V. Въпреки че това не е много, стига вашият проект да не надхвърля лимита на възможностите на Pi Pico, все още можете да използвате това осцилоскоп за проекти, включващи широчинно-импулсна модулация (PWM), характеризиране на сензори, цифров логически анализ и аудио електроника.

Въпреки че основно е осцилоскоп, това устройство „Направи си сам“ се предлага и с други функции, като например логически анализатор! Това означава, че можете също да използвате това като учебен инструмент, за да разберете по-добре

различни комуникационни протоколи и експериментирайте с PWM и електроника с ниска мощност.

Какво ще ви е необходимо

Тъй като има толкова много начини за подобряване на този проект, ние просто ще ви покажем как да направите самия основен осцилоскоп. Ето елементите, от които се нуждаете:

Можете също така да размените няколко елемента според вашите предпочитания. Можете да използвате щипки тип "крокодил" вместо джъмперни проводници, ако предпочитате да защипвате нещата, когато изследвате верига. Можете да използвате протоборд, за да споите всички компоненти заедно, за да направите по-постоянен осцилоскоп. И ако имате Raspberry Pi Pico W, можете да го използвате вместо обикновения Pi Pico.

Създаването на този осцилоскоп Raspberry Pi Pico е много лесно и включва процес в четири стъпки.

Стъпка 1: Инсталирайте приложението Scoppy за Android

Първо, ще искате да изтеглите и инсталирате приложението Scoppy за вашия телефон или таблет с Android. Това се използва за показване на GUI на осцилоскопа.

Изтегли:Скопи (безплатно)

Стъпка 2: Инсталирайте фърмуера на Scoppy Pico

Изтеглете правилния фърмуер за типа Raspberry Pi Pico, който планирате да използвате: обикновен Pico или Pico W с безжична връзка.

Изтегли:Scoppy Pi Pico (безплатно)

Изтегли:Scoppy Pi Pico W (безплатно)

След като изтеглите съответния фърмуер, натиснете и задръжте бутона BOOTSEL на Pi Pico, след това го свържете към вашия компютър с USB кабела и освободете бутона. Това трябва да накара Pico да бъде разпознат като USB устройство за масово съхранение.

Сега копирайте файла .uf2, който току-що сте изтеглили, и го поставете на устройството за масово съхранение на Pico. Докато прехвърляте, вграденият светодиод на Pi Pico трябва да мига. Това показва, че файлът се прехвърля от компютъра към вашия Pico

Стъпка 3: Добавете резистор за ограничаване на тока

Тази стъпка не е необходима, за да работи осцилоскопът Pico, но ще гарантира, че платката е защитена в случай, че изследвате напрежение, по-високо от ограничението от 3,3 V. Решихме да добавим това като част от базовата компилация.

За временно оборудване закрепете щифтовете GND, 3.3V и GP26 на Pico към макетната платка, като използвате прави мъжки щифтове.

Можете да използвате двата съединителни кабела мъж-мъж като сонди, където GND се свързва към земята, а щифтът GP26 се свързва към изходния сигнал на електронната верига, която искате да тествате.

Стъпка 4: Свържете Raspberry Pi Pico към Android устройство

Необходим е телефон или таблет с Android, за да се осигури GUI (графичен потребителски интерфейс) за осцилоскопа Raspberry Pi Pico. За да го свържете, ще трябва да използвате устройство с Android, което работи с Android 6.0 или по-нова версия и поддържа USB OTG.

След като свържете вашия смартфон към конфигурираната платка Pico чрез USB, отворете приложението Scoppy на телефона и изберете Позволява на подканата, която иска разрешение за използване на USB устройството с приложението Scoppy.

Честито! Вие успешно настроихте Pico-базиран осцилоскоп.

Как да използвате Scoppy

Това, което отличава този осцилоскоп от другите евтини предварително изградени осцилоскопи, които можете да намерите онлайн, е красивият GUI, който смартфонът предоставя на потребителя.

Въпреки че интерфейсът е доста интуитивен, той все още може да е смущаващ за хората, които се учат как да използват осцилоскоп. За да се запознаете бързо с това как да използвате опциите на менюто на Scoppy, ето основните контроли и настройки, за които трябва да знаете:

Хоризонтални и вертикални контроли

Контроли за задействане

За да тествате осцилоскопа, можете да поставите заземителната сонда към заземяващата връзка на верига и сигналната сонда към възела, от който се опитвате да уловите сигнала. Уверете се, че веригата използва по-малко от 3,3 V.

Ако нямате схема за тестване на осцилоскопа, можете да видите тестовите сигнали на платката Pico: просто свържете сигналната сонда към GP22 щифта на Pico, а заземителната сонда към GND щифта на платката.

Ако осцилоскопът показва 1kHz квадратна вълна с 50% работен цикъл, вашият осцилоскоп Raspberry Pi Pico работи по предназначение и е готов да бъде използван за вашите електронни проекти!

Ограничения

Проектът Scoppy е разработен, за да предостави на начинаещите и любителите на електрониката евтин осцилоскоп и логически анализатор за учене и създаване на нискочестотни проекти. Това, което позволява на този осцилоскоп да бъде изключително евтин, е използването на смартфон, който повечето хора вече имат, и микроконтролер за $4.

Разбира се, голям ограничаващ фактор за този осцилоскоп е Raspberry Pi Pico, който може да работи само до 3,3 V при честоти от 200 kHz с честота на дискретизация от 500 kS/s. Това ограничава осцилоскопа само до нискомощни и нискочестотни електронни проекти. Що се отнася до логическия анализатор, той е ограничен до осем канала, всеки с максимална честота на дискретизация от 25MS/s.

Но дори и с тези ограничения, има много проекти, които можете да правите и да се надяваме да научите от тях, като използвате този евтин и лесен за сглобяване осцилоскоп, базиран на Pico.