Создайте осциллограф с Raspberry Pi Pico

Если вы занимаетесь проектами в области электроники, это только вопрос времени, когда вы поймете, насколько полезным может быть осциллограф. Однако осциллографы могут быть непомерно дорогими для тех, кто только начинает работать с ШИМ и цифровым логическим анализом.

Хорошей новостью является то, что вы можете создать свой собственный недорогой осциллограф с частотой 200 кГц с платой микроконтроллера Raspberry Pi Pico и бесплатным программным обеспечением Scoppy.

Что вы можете сделать с осциллографом Pi Pico?

Устройство, которое вы сделаете, представляет собой низкочастотный осциллограф, способный измерять напряжение до 3,3 В. Хотя это немного, пока ваш проект не выходит за пределы возможностей Pi Pico, вы все равно можете использовать это осциллограф для проектов, связанных с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), характеристикой датчиков, цифровым логическим анализом и аудио электроника.

Хотя в первую очередь это осциллограф, это самодельное устройство также имеет другие функции, такие как логический анализатор! Это означает, что вы также можете использовать это как средство обучения, чтобы лучше понять различные протоколы связи и поэкспериментируйте с ШИМ и маломощной электроникой.

Что вам понадобится

Поскольку существует так много способов улучшить этот проект, мы просто покажем вам, как сделать сам базовый осциллограф. Вот предметы, которые вам понадобятся:

Вы также можете поменять местами некоторые элементы в зависимости от ваших предпочтений. Вы можете использовать зажимы типа «крокодил» вместо перемычек, если предпочитаете зажимать элементы при проверке цепи. Вы можете использовать макетную плату, чтобы спаять все компоненты вместе, чтобы сделать осциллограф более долговечным. И если у вас есть Малиновый Пи Пико W, вы можете использовать его вместо обычного Pi Pico.

Создание этого осциллографа Raspberry Pi Pico очень просто и включает в себя четырехэтапный процесс.

Шаг 1. Установите приложение Scoppy для Android

Во-первых, вам нужно загрузить и установить приложение Scoppy на свой телефон или планшет Android. Используется для отображения графического интерфейса осциллографа.

Скачать:Скоппи (бесплатно)

Шаг 2: Установите прошивку Scoppy Pico

Загрузите правильную прошивку для типа Raspberry Pi Pico, который вы планируете использовать: обычного Pico или Pico W с беспроводным подключением.

Скачать:Скоппи Пи Пико (бесплатно)

Скачать:Scoppy Pico W (бесплатно)

После загрузки соответствующей прошивки нажмите и удерживайте кнопку BOOTSEL на Pi Pico, затем подключите его к компьютеру с помощью USB-кабеля и отпустите кнопку. Это должно привести к тому, что Pico будет обнаружен как запоминающее устройство USB.

Теперь скопируйте файл .uf2, который вы только что загрузили, и поместите его на запоминающее устройство Pico. Во время передачи встроенный светодиод на Pi Pico должен мигать. Это указывает на то, что файл передается с компьютера на ваш Pico.

Шаг 3: Добавьте токоограничивающий резистор

Этот шаг не является обязательным для работы осциллографа Pico, но он обеспечит защиту платы в случае, если вы попробуете измерить напряжение выше предела 3,3 В. Мы решили добавить это как часть базовой сборки.

В качестве временной установки закрепите контакты GND, 3,3 В и GP26 Pico на макетной плате с помощью прямых вилочных разъемов.

Вы можете использовать две перемычки типа «папа-папа» в качестве щупов, где GND соединяется с землей, а контакт GP26 соединяется с сигнальным выходом электронной схемы, которую вы хотите протестировать.

Шаг 4. Подключите Raspberry Pi Pico к устройству Android.

Телефон или планшет Android необходим для обеспечения GUI (графического пользовательского интерфейса) для осциллографа Raspberry Pi Pico. Для его подключения вам потребуется Android-устройство с ОС Android 6.0 или более поздней версии и поддержкой USB OTG.

После подключения смартфона к настроенной плате Pico через USB откройте приложение Scoppy на телефоне и выберите Позволять в ответ на запрос разрешения на использование USB-устройства с приложением Scoppy.

Поздравляем! Вы успешно настроили осциллограф на базе Pico.

Как использовать Скоппи

Что отличает этот осциллограф от других дешевых готовых осциллографов, которые вы можете найти в Интернете, так это красивый графический интерфейс, который смартфон предоставляет пользователю.

Хотя интерфейс довольно интуитивно понятен, он все же может пугать людей, которые учатся пользоваться осциллографом. Чтобы вы могли быстрее понять, как использовать параметры меню Scoppy, вот основные элементы управления и настройки, о которых вам нужно знать:

Горизонтальное и вертикальное управление

Триггеры

Чтобы проверить осциллограф, вы можете поместить щуп заземления на заземляющее соединение цепи, а щуп сигнала — на узел, от которого вы пытаетесь захватить сигнал. Убедитесь, что цепь использует менее 3,3 В.

Если у вас нет схемы для проверки осциллографа, вы можете просмотреть тестовые сигналы на плате Pico: просто подключите сигнальный щуп к контакту GP22 Pico, а заземляющий щуп к контакту GND на плате.

Если осциллограф показывает прямоугольную волну частотой 1 кГц с рабочим циклом 50%, ваш осциллограф Raspberry Pi Pico работает должным образом и готов к использованию в ваших электронных проектах!

Ограничения

Проект Scoppy был разработан, чтобы предоставить новичкам и любителям электроники недорогой осциллограф и логический анализатор для обучения и создания низкочастотных проектов. Что позволяет этому осциллографу быть сверхдешевым, так это использование смартфона, который уже есть у большинства людей, и микроконтроллера за 4 доллара.

Конечно, большим ограничивающим фактором этого осциллографа является Raspberry Pi Pico, который может обрабатывать только до 3,3 В на частотах 200 кГц с частотой дискретизации 500 кГц. Это ограничивает осциллограф только проектами маломощной и низкочастотной электроники. Что касается логического анализатора, то он ограничен восемью каналами, каждый с максимальной частотой дискретизации 25 Мвыб/с.

Но даже с учетом этих ограничений есть много проектов, которые вы можете реализовать и, надеюсь, извлечь уроки, используя этот недорогой и простой в сборке осциллограф на основе Pico.