Bouw een oscilloscoop met Raspberry Pi Pico

Als je bezig bent met het maken van elektronicaprojecten, is het slechts een kwestie van tijd voordat je beseft hoe nuttig een oscilloscoop kan zijn. Oscilloscopen kunnen echter onbetaalbaar zijn voor iemand die net is begonnen met PWM en digitale logische analyse.

Het goede nieuws is dat je je eigen goedkope 200kHz-oscilloscoop kunt bouwen met een Raspberry Pi Pico-microcontrollerkaart en gratis Scoppy-software.

Wat kunt u doen met een Pi Pico-oscilloscoop?

Het apparaat dat je gaat maken is een laagfrequente oscilloscoop die spanningen tot 3,3V kan meten. Hoewel dit niet veel is, kun je dit nog steeds gebruiken zolang je project de limiet van de mogelijkheden van de Pi Pico niet overschrijdt. oscilloscoop voor projecten met pulsbreedtemodulatie (PWM), sensorkarakterisering, digitale logische analyse en audio elektronica.

Hoewel het in de eerste plaats een oscilloscoop is, heeft dit doe-het-zelf-apparaat ook andere functionaliteiten, zoals een logische analysator! Dit betekent dat je dit ook kunt gebruiken als leermiddel om de

verschillende communicatieprotocollen en experimenteer met PWM en low-power elektronica.

Wat je nodig hebt

Omdat er zoveel manieren zijn om dit project te verbeteren, laten we u eenvoudig zien hoe u de basis-oscilloscoop zelf kunt maken. Dit zijn de items die je nodig hebt:

Je kunt ook een paar items ruilen op basis van je voorkeur. U kunt krokodillenklemmen gebruiken in plaats van hulpdraden als u liever dingen afknipt bij het onderzoeken van een circuit. U kunt een protoboard gebruiken om alle componenten aan elkaar te solderen om een ​​meer permanente oscilloscoop te maken. En als je een Raspberry Pi Pico W, die kun je gebruiken over de gewone Pi Pico.

Het maken van deze Raspberry Pi Pico-oscilloscoop is heel eenvoudig en omvat een proces van vier stappen.

Stap 1: Installeer de Scoppy Android-app

Eerst wil je de Scoppy-app voor je Android-telefoon of -tablet downloaden en installeren. Dit wordt gebruikt om de GUI van de oscilloscoop weer te geven.

Downloaden:Scoppy (gratis)

Stap 2: Installeer de Scoppy Pico-firmware

Download de juiste firmware voor het type Raspberry Pi Pico dat je wilt gebruiken: de gewone Pico of de Pico W met draadloze connectiviteit.

Downloaden:Scoppy Pi Pico (gratis)

Downloaden:Scoppy Pi Pico W (gratis)

Zodra je de relevante firmware hebt gedownload, houd je de BOOTSEL-knop op de Pi Pico ingedrukt, sluit je hem vervolgens aan op je computer met de USB-kabel en laat je de knop los. Hierdoor zou de Pico moeten worden gedetecteerd als een USB-apparaat voor massaopslag.

Kopieer nu het .uf2-bestand dat u zojuist hebt gedownload en plaats het op het massaopslagapparaat van de Pico. Tijdens het overzetten zou de ingebouwde LED op de Pi Pico moeten knipperen. Dit geeft aan dat het bestand wordt overgedragen van de computer naar uw Pico

Stap 3: voeg een stroombeperkende weerstand toe

Deze stap is niet nodig om de Pico-oscilloscoop te laten werken, maar het zorgt ervoor dat het bord wordt beschermd voor het geval u spanningen meet die hoger zijn dan de limiet van 3,3 V. We hebben besloten om dit toe te voegen als onderdeel van de basisversie.

Bevestig voor een tijdelijke installatie de GND-, 3,3V- en GP26-pinnen van de Pico aan het breadboard met behulp van rechte mannelijke pin-headers.

U kunt de twee man-naar-man verbindingsdraden gebruiken als de sondes, waarbij de GND verbinding maakt met aarde en de GP26-pin verbinding maakt met de signaaluitgang van het elektronische circuit dat u wilt testen.

Stap 4: Sluit Raspberry Pi Pico aan op Android-apparaat

Er is een Android-telefoon of -tablet nodig om een ​​GUI (grafische gebruikersinterface) voor de Raspberry Pi Pico-oscilloscoop te bieden. Om verbinding te maken, heb je een Android-apparaat nodig dat op Android 6.0 of hoger draait en USB OTG-ondersteuning heeft.

Zodra u uw smartphone via USB op het geconfigureerde Pico-bord hebt aangesloten, opent u de Scoppy-app op de telefoon en selecteert u Toestaan op de prompt die om toestemming vraagt ​​om het USB-apparaat te gebruiken met de Scoppy-app.

Gefeliciteerd! U hebt de op Pico gebaseerde oscilloscoop met succes ingesteld.

Scoppy gebruiken

Wat deze oscilloscoop onderscheidt van andere goedkope vooraf gebouwde oscilloscopen die u online kunt vinden, is de prachtige GUI die een smartphone aan de gebruiker biedt.

Hoewel de interface vrij intuïtief is, kan het nog steeds intimiderend zijn voor mensen die leren hoe ze een oscilloscoop moeten gebruiken. Om u op de hoogte te houden van het gebruik van de Scoppy-menu-opties, zijn hier de belangrijkste bedieningselementen en instellingen die u moet kennen:

Horizontale en verticale bedieningselementen

Triggerbedieningen

Om de oscilloscoop te testen, kunt u de aardingssonde op de aardverbinding van een circuit plaatsen en de signaalsonde op het knooppunt van waaruit u het signaal probeert op te vangen. Zorg ervoor dat het circuit minder dan 3,3 V gebruikt.

Als je geen circuit hebt om de oscilloscoop te testen, kun je de testsignalen bekijken op het Pico-bord: sluit eenvoudig de signaalsonde aan op de GP22-pin van de Pico en de aardingssonde op een GND-pin op het bord.

Als de oscilloscoop een blokgolf van 1 kHz vertoont met een duty cycle van 50%, werkt uw Raspberry Pi Pico-oscilloscoop zoals bedoeld en is hij klaar om te worden gebruikt voor uw elektronicaprojecten!

Beperkingen

Het Scoppy-project is ontwikkeld om beginners en hobbyisten op het gebied van elektronica een goedkope oscilloscoop en logische analysator te bieden om laagfrequente projecten te leren en te maken. Wat deze oscilloscoop ultra-goedkoop maakt, is het gebruik van een smartphone die de meeste mensen al hebben en een microcontroller van $ 4.

Een grote beperkende factor aan deze oscilloscoop is natuurlijk de Raspberry Pi Pico, die slechts tot 3,3 V bij 200 kHz-frequenties aankan met een bemonsteringssnelheid van 500 kS/s. Dit beperkt de oscilloscoop tot alleen laagvermogen en laagfrequente elektronicaprojecten. Wat de logische analysator betreft, deze is beperkt tot acht kanalen, elk met een maximale bemonsteringssnelheid van 25 MS/s.

Maar zelfs met deze beperkingen zijn er veel projecten die u kunt doen en waarvan u hopelijk kunt leren door deze goedkope en eenvoudig te monteren op Pico gebaseerde oscilloscoop te gebruiken.