Bygg ett oscilloskop med Raspberry Pi Pico

Om du gillar att göra elektronikprojekt är det bara en tidsfråga innan du inser hur användbart ett oscilloskop kan vara. Men oscilloskop kan vara oöverkomligt dyra för någon som precis har börjat med PWM och digital logikanalys.

Den goda nyheten är att du kan bygga ditt eget billiga 200kHz-oscilloskop med ett Raspberry Pi Pico-mikrokontrollkort och gratis Scoppy-programvara.

Vad kan du göra med ett Pi Pico-oscilloskop?

Enheten du kommer att göra är ett lågfrekvent oscilloskop som kan mäta spänningar på upp till 3,3V. Även om detta inte är mycket, så länge ditt projekt inte går utöver gränsen för Pi Picos kapacitet, kan du fortfarande använda detta oscilloskop för projekt som involverar pulsbreddsmodulering (PWM), sensorkarakterisering, digital logikanalys och ljud elektronik.

Även om det i första hand är ett oscilloskop, kommer denna gör-det-själv-enhet också med andra funktioner som en logikanalysator! Detta innebär att du också kan använda detta som ett läromedel för att bättre förstå

olika kommunikationsprotokoll och experimentera med PWM och lågeffektelektronik.

Vad du behöver

Eftersom det finns så många sätt att förbättra detta projekt, kommer vi helt enkelt att visa dig hur man gör själva det grundläggande oscilloskopet. Här är föremålen du behöver:

Du kan också byta ut några objekt baserat på dina önskemål. Du kan använda alligatorklämmor istället för bygelkablar om du föredrar att klippa saker när du sonderar en krets. Du kan använda en protoboard för att löda ihop alla komponenter för att göra ett mer permanent oscilloskop. Och om du har en Raspberry Pi Pico W, du kan använda det över den vanliga Pi Pico.

Att göra detta Raspberry Pi Pico-oscilloskop är väldigt enkelt, med en process i fyra steg.

Steg 1: Installera Scoppy Android App

Först vill du ladda ner och installera Scoppy-appen för din Android-telefon eller surfplatta. Detta används för att visa oscilloskopets GUI.

Ladda ner:Scoppy (gratis)

Steg 2: Installera Scoppy Pico Firmware

Ladda ner rätt firmware för den typ av Raspberry Pi Pico du planerar att använda: den vanliga Pico eller Pico W med trådlös anslutning.

Ladda ner:Scoppy Pi Pico (gratis)

Ladda ner:Scoppy Pi Pico W (gratis)

När du har laddat ner relevant firmware, tryck och håll ned BOOTSEL-knappen på Pi Pico, anslut den sedan till din dator med USB-kabeln och släpp knappen. Detta bör göra att Pico identifieras som en USB-enhet för masslagring.

Kopiera nu .uf2-filen du just har laddat ner och placera den på Picos masslagringsenhet. Under överföringen bör den inbyggda lysdioden på Pi Pico blinka. Detta indikerar att filen överförs från datorn till din Pico

Steg 3: Lägg till ett strömbegränsande motstånd

Det här steget är inte nödvändigt för att Pico-oscilloskopet ska fungera, men det kommer att se till att kortet är skyddat om du undersöker spänningar högre än 3,3V-gränsen. Vi har beslutat att lägga till detta som en del av basbygget.

För en tillfällig rigg fäster du Picos GND-, 3,3V- och GP26-stift på bryggbrädan med raka hanstiftshuvuden.

Du kan använda de två hane-till-hane-byglingskablarna som proberna, där GND ansluts till jord och GP26-stiftet ansluter till signalutgången från den elektroniska kretsen du vill testa.

Steg 4: Anslut Raspberry Pi Pico till Android-enhet

En Android-telefon eller surfplatta behövs för att tillhandahålla ett GUI (grafiskt användargränssnitt) för Raspberry Pi Pico-oscilloskopet. För att ansluta den måste du använda en Android-enhet som körs på Android 6.0 eller senare och som har USB OTG-stöd.

När du ansluter din smartphone till det konfigurerade Pico-kortet via USB, öppnar du Scoppy-appen på telefonen och väljer Tillåta på prompten som ber om tillåtelse att använda USB-enheten med Scoppy-appen.

Grattis! Du har framgångsrikt konfigurerat det Pico-baserade oscilloskopet.

Hur man använder Scoppy

Det som gör att detta oscilloskop sticker ut från andra billiga förbyggda oscilloskop du kan hitta online är det vackra GUI som en smartphone ger användaren.

Även om gränssnittet är ganska intuitivt, kan det fortfarande vara skrämmande för människor som lär sig hur man använder ett oscilloskop. För att få dig uppdaterad om hur du använder menyalternativen för Scoppy, här är de viktigaste kontrollerna och inställningarna du behöver veta om:

Horisontella och vertikala kontroller

Triggerkontroller

För att testa oscilloskopet kan du placera jordsonden till jordanslutningen på en krets och signalsonden till noden från vilken du försöker fånga signalen. Se till att kretsen använder mindre än 3,3V.

Om du inte har en krets för att testa oscilloskopet kan du se testsignalerna på Pico-kortet: anslut helt enkelt signalsonden till Picos GP22-stift och jordsonden till ett GND-stift på kortet.

Om oscilloskopet visar en 1kHz fyrkantvåg med 50 % arbetscykel, fungerar ditt Raspberry Pi Pico oscilloskop som avsett och är redo att användas för dina elektronikprojekt!

Begränsningar

Scoppy-projektet utvecklades för att ge nybörjare och hobbyister inom elektronik med ett billigt oscilloskop och logikanalysator för att lära sig och skapa lågfrekventa projekt. Det som gör att det här oscilloskopet är ultrabilligt är användningen av en smartphone som de flesta redan har och en mikrokontroller för $4.

Naturligtvis är en stor begränsande faktor med detta oscilloskop Raspberry Pi Pico, som bara kan hantera upp till 3,3V vid 200kHz frekvenser med en samplingshastighet på 500kS/s. Detta begränsar oscilloskopet till endast lågeffekts- och lågfrekventa elektronikprojekt. När det gäller logikanalysatorn är den begränsad till åtta kanaler, var och en med en max samplingshastighet på 25MS/s.

Men även med dessa begränsningar finns det många projekt du kan göra och förhoppningsvis lära dig av genom att använda detta billiga och lättmonterade Pico-baserade oscilloskop.