Suchen Sie ein günstiges und einfach zu montierendes Oszilloskop? Hier finden Sie eine Anleitung zur Herstellung eines solchen mit einem Raspberry Pi Pico.
Wenn Sie elektronische Projekte durchführen, ist es nur eine Frage der Zeit, bis Sie erkennen, wie nützlich ein Oszilloskop sein kann. Allerdings können Oszilloskope für jemanden, der gerade erst mit PWM und digitaler Logikanalyse beginnt, unerschwinglich teuer sein.
Die gute Nachricht ist, dass Sie mit einem Raspberry Pi Pico-Mikrocontroller-Board und der kostenlosen Scoppy-Software Ihr eigenes kostengünstiges 200-kHz-Oszilloskop bauen können.
Was können Sie mit einem Pi-Pico-Oszilloskop machen?
Das Gerät, das Sie herstellen, ist ein Niederfrequenzoszilloskop, das Spannungen von bis zu 3,3 V messen kann. Das ist zwar nicht viel, aber solange Ihr Projekt nicht über die Leistungsgrenzen des Pi Pico hinausgeht, können Sie es trotzdem nutzen Oszilloskop für Projekte mit Pulsweitenmodulation (PWM), Sensorcharakterisierung, digitaler Logikanalyse und Audio Elektronik.
Obwohl es sich in erster Linie um ein Oszilloskop handelt, verfügt dieses DIY-Gerät auch über andere Funktionalitäten wie einen Logikanalysator! Dies bedeutet, dass Sie dies auch als Lernwerkzeug verwenden können, um das besser zu verstehen verschiedene Kommunikationsprotokolle und experimentieren Sie mit PWM und Low-Power-Elektronik.
Was du brauchen wirst
Da es so viele Möglichkeiten gibt, dieses Projekt zu verbessern, zeigen wir Ihnen einfach, wie Sie das grundlegende Oszilloskop selbst herstellen. Hier sind die Artikel, die Sie benötigen:
Artikel |
Menge |
|---|---|
Raspberry Pi Pico / Pico W |
1 |
Android-Smartphone (Android 6.0 und höher) |
1 |
USB-OTG-Adapter |
1 |
USB-Kabel (Typ-A auf Micro-USB) |
1 |
1 kΩ Widerstände |
2 |
100 kΩ Widerstand |
1 |
Steckbrett |
1 |
Überbrückungskabel (männlich-männlich) |
2 |
Sie können je nach Wunsch auch einige Artikel austauschen. Sie können Krokodilklemmen anstelle von Überbrückungsdrähten verwenden, wenn Sie bei der Prüfung eines Stromkreises lieber Dinge abklemmen möchten. Sie können alle Komponenten mithilfe eines Protoboards zusammenlöten, um ein langlebigeres Oszilloskop zu erhalten. Und wenn Sie eine haben Raspberry Pi Pico W, das können Sie über den gewöhnlichen Pi Pico verwenden.
Die Herstellung dieses Raspberry Pi Pico-Oszilloskops ist sehr einfach und erfordert einen vierstufigen Prozess.
Schritt 1: Installieren Sie die Scoppy-Android-App
Zunächst möchten Sie die Scoppy-App für Ihr Android-Telefon oder -Tablet herunterladen und installieren. Dies wird verwendet, um die Benutzeroberfläche des Oszilloskops anzuzeigen.
Herunterladen:Scoppy (kostenlos)
Schritt 2: Installieren Sie die Scoppy Pico-Firmware
Laden Sie die richtige Firmware für den Raspberry Pi Pico-Typ herunter, den Sie verwenden möchten: den regulären Pico oder den Pico W mit drahtloser Konnektivität.
Herunterladen:Scoppy Pi Pico (kostenlos)
Herunterladen:Scoppy Pi Pico W (Kostenlos)
Nachdem Sie die entsprechende Firmware heruntergeladen haben, halten Sie die BOOTSEL-Taste am Pi Pico gedrückt, verbinden Sie ihn dann mit dem USB-Kabel mit Ihrem Computer und lassen Sie die Taste los. Dies sollte dazu führen, dass der Pico als Massenspeicher-USB-Gerät erkannt wird.
Kopieren Sie nun die gerade heruntergeladene .uf2-Datei und legen Sie sie auf dem Massenspeicher des Pico ab. Während der Übertragung sollte die integrierte LED auf dem Pi Pico blinken. Dies zeigt an, dass die Datei vom Computer auf Ihren Pico übertragen wird
Schritt 3: Fügen Sie einen strombegrenzenden Widerstand hinzu
Dieser Schritt ist für den Betrieb des Pico-Oszilloskops nicht erforderlich, stellt jedoch sicher, dass die Platine geschützt ist, falls Sie Spannungen über der 3,3-V-Grenze messen. Wir haben beschlossen, dies als Teil des Basis-Builds hinzuzufügen.
Befestigen Sie für ein temporäres Rig die GND-, 3,3-V- und GP26-Pins des Pico mit geraden Stiftleisten am Steckbrett.
Sie können die beiden Stecker-zu-Stecker-Überbrückungsdrähte als Sonden verwenden, wobei der GND mit Masse verbunden ist und der GP26-Pin mit dem Signalausgang der elektronischen Schaltung verbunden ist, die Sie testen möchten.
Schritt 4: Raspberry Pi Pico mit Android-Gerät verbinden
Um eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) für das Raspberry Pi Pico-Oszilloskop bereitzustellen, ist ein Android-Telefon oder -Tablet erforderlich. Zum Anschließen benötigen Sie ein Android-Gerät mit Android 6.0 oder höher und USB-OTG-Unterstützung.
Sobald Sie Ihr Smartphone über USB mit dem konfigurierten Pico-Board verbunden haben, öffnen Sie die Scoppy-App auf dem Telefon und wählen Sie aus Erlauben auf die Eingabeaufforderung, die um Erlaubnis zur Verwendung des USB-Geräts mit der Scoppy-App bittet.
Glückwunsch! Sie haben das Pico-basierte Oszilloskop erfolgreich eingerichtet.
So verwenden Sie Scoppy
Was dieses Oszilloskop von anderen günstigen vorgefertigten Oszilloskopen unterscheidet, die Sie online finden können, ist die schöne Benutzeroberfläche, die ein Smartphone dem Benutzer bietet.
Obwohl die Benutzeroberfläche recht intuitiv ist, kann sie für Leute, die den Umgang mit einem Oszilloskop erlernen, dennoch einschüchternd sein. Um Sie mit der Verwendung der Scoppy-Menüoptionen vertraut zu machen, finden Sie hier die wichtigsten Steuerelemente und Einstellungen, die Sie kennen müssen:
Horizontale und vertikale Steuerung
Kontrolle |
Funktion |
|---|---|
ZEIT/DIV |
Horizontale Skala. Passt die Abtastzeitbasis für das Signal in Millisekunden pro Division an. |
POSITION (horizontal) |
Verschiebt die Wellenform nach links und rechts, um eine Vorschau der abgetasteten Abschnitte mit Zeitstempeln anzuzeigen. |
VOLT/DIV |
Vertikale Skala. Vergrößert und verkleinert die Wellenform, um die Größe der Signalamplitude anzupassen. |
POSITION (vertikal) |
Verschiebt die Wellenform auf dem Bildschirm nach oben und unten. |
Trigger-Steuerelemente
Kontrolle |
Funktion |
|---|---|
AUS |
Es wird keine Triggerung verwendet; Wellenformen werden ohne Synchronisierung mit einem bestimmten Punkt eines Signals angezeigt. |
AUTO |
Passt den Trigger automatisch an, um eine stabile Wellenform zu erfassen und anzuzeigen. |
NORM |
Wartet auf das Eintreten eines Triggerereignisses, bevor die spezifische Wellenform erfasst wird. |
STEIGENDE FLANKE |
Erfasst die Wellenform, wenn das Eingangssignal von niedrigerer zu höherer Spannung übergeht. |
FALLENDE FLANKE |
Erfasst die Wellenform, wenn das Eingangssignal von einer höheren auf eine niedrigere Spannung übergeht. |
Um das Oszilloskop zu testen, können Sie die Erdungssonde an den Erdungsanschluss eines Stromkreises und die Signalsonde an den Knoten anbringen, von dem Sie das Signal erfassen möchten. Stellen Sie sicher, dass der Stromkreis weniger als 3,3 V verbraucht.
Wenn Sie keinen Schaltkreis zum Testen des Oszilloskops haben, können Sie die Testsignale auf der Pico-Platine anzeigen: Verbinden Sie einfach die Signalsonde mit dem GP22-Pin des Pico und die Erdungssonde mit einem GND-Pin auf der Platine.
Wenn das Oszilloskop eine 1-kHz-Rechteckwelle mit einem Arbeitszyklus von 50 % anzeigt, funktioniert Ihr Raspberry Pi Pico-Oszilloskop wie vorgesehen und kann für Ihre Elektronikprojekte verwendet werden!
Einschränkungen
Das Scoppy-Projekt wurde entwickelt, um Elektronikanfängern und Bastlern ein kostengünstiges Oszilloskop und einen Logikanalysator zum Erlernen und Erstellen von Niederfrequenzprojekten zur Verfügung zu stellen. Was dieses Oszilloskop extrem günstig macht, ist die Verwendung eines Smartphones, das die meisten Menschen bereits besitzen, und eines 4-Dollar-Mikrocontrollers.
Ein großer limitierender Faktor bei diesem Oszilloskop ist natürlich der Raspberry Pi Pico, der nur bis zu 3,3 V bei 200-kHz-Frequenzen und einer Abtastrate von 500 kS/s verarbeiten kann. Dies beschränkt das Oszilloskop nur auf Elektronikprojekte mit geringer Leistung und niedriger Frequenz. Der Logikanalysator ist auf acht Kanäle mit einer maximalen Abtastrate von jeweils 25 MS/s beschränkt.
Aber trotz dieser Einschränkungen gibt es viele Projekte, die Sie mit diesem kostengünstigen und einfach zu montierenden Pico-basierten Oszilloskop durchführen und von denen Sie hoffentlich lernen können.
