Raspberry Pi Picoオシロスコープで電気を操る

オシロスコープは、主に電子回路の電気信号を視覚化し、分析するために使用される強力な電子テスト機器です。非常に便利である。しかし、非常に高価でもある。このチュートリアルでは、Raspberry Pi Picoを使って安くて簡単なオシロスコープを作る方法を紹介します。

このオシロスコープ（私は「ピコシロスコープ」と呼んでいる）は、PicoとAndroidデバイス上のScoppyアプリを中心に展開される。低電圧信号の検出と解析に使用できる。

そこでここでは、Raspberry Pi Pico WとScoppyを使った超安価なオシロスコープの組み立て方を、5つの簡単なステップで紹介しよう。

今回はスマートフォンで説明するが、タブレットでも可能だ。アンドロイド6.0以降であれば大丈夫です。

警告:電気は危険です。あなたや他の人に危害を及ぼすような方法でオシロスコープを使用しないように注意してください。この Pico Oscilloscope は低電圧、低周波の信号でのみ動作します。

このオシロスコープのセットアップは、3.3V以下の電圧を検出するように設計されています。より高い電圧を検出したい場合は、次のようにしてください。 これ.しかし、ここではそれに達するようなプレーはしない。

必要なもの

ここではいくつかのコンポーネントを使用している：

• ラズベリー・パイ・ピコW
• アンドロイド・スマートフォン
• ブレッドボード
• 男性用ジャンパーケーブル
• データ転送が可能なUSB-マイクロUSBケーブル
• USB-OTGアダプター

本当に 必要 は、Pico、Androidデバイス、USBケーブル、USB-OTGアダプターですべてをセットアップする。しかし、それだけでは大したことはできないだろう。

ステップ1：Pico Wファームウェアのダウンロード

ScoppyのファームウェアはPicoとPico Wの両方で利用可能です。ファームウェアはこちらからダウンロードできます：

• ピコ・ファームウェア
• ピコWファームウェア

これで.uf2ファイルができあがるので、それをPicoにフラッシュする必要がある。

BOOTSELボタンを押しながら、Picoをコンピュータに接続します。データを転送できるUSBケーブルを使っていることを確認してください。できない場合は何も起こりません。

正しいケーブルを使用していれば、BOOTSEL ボタンを放すと新しいフォルダが表示されます：RPI-RP2です。PicoのLEDも点滅しているはずです。

.uf2ファイルをRPI-RP2フォルダに移動すると、ファイル転送後に自動的にイジェクトされます。

これでピコは使えるようになった。

ステップ2：AndroidにScoppyをダウンロードする

ScoppyはGoogle Playストアから直接ダウンロードできる無料アプリです。Scoppyプレミアムにアップグレードすることもできます。

無料版でも多くの目的には十分だと思いますが、有料版には追加機能があります。より複雑なセットアップにScoppyを利用するのであれば、プレミアム版を購入する価値があるでしょう。

しかも、他のどのオシロスコープよりもかなり安い！

ステップ3Pico Wをブレッドボードに接続する

ブレッドボードを使う必要はないけれど、このようなプロジェクトではブレッドボードの方が簡単だと思う。だから、Pico Wにヘッダーを付けて、ブレッドボードにぴったりと押し込めるようにしたんだ。

ヘッダーがなければ、いつでも自分でハンダ付けできる。

Picoをブレッドボードに押し込むときは、誤ってヘッダーピンを壊してしまわないように注意してください。

ステップ4．Pico WをAndroidに取り付ける

USB-OTG（on-the-go）とは、スマートフォンをUSBホストとして機能させる仕様である。

お使いの携帯電話でUSB-OTGを有効にする必要があるかもしれません。また、USB-OTG機能を搭載していないスマートフォンもあることをお伝えしておきます。しかし通常、新しい携帯電話では問題はないはずだ。

USB-OTGを有効にするには、通常、「設定」>「システム」>「OTG接続」を選択します。

例えば、私の携帯電話ではこのように表示される：

ステップ5ピコシロスコープをチェックする

ここで、単純なオス-オスのジャンパーケーブルが必要になる。片方をGP26に、もう片方をGP22に接続します。このようになります：

GP26はPicoのアナログ・デジタル・コンバータ（ADC）ピンの1つです。Scoppyアプリでは、ADC0なのでチャンネル1に対応します。GP27はADC1なのでチャンネル2に対応します。

GPIOピンのリファレンスが必要な場合は、この図を参照してください：

すべてがきちんと稼働していれば、Scoppyにアクセスして "Run "を押し、GP26のチャンネル1とGP27のチャンネル2に設定されていることを確認できるはずだ。

このようなものが表示されます：

これで完了です！これで、新しいオシロスコープで遊び始める準備ができました！ビジュアライゼーション上で山と谷の間隔を広げたい場合は、Horizontal TIME/DIVを増やすことができます。また、アプリ上でより高く表示させたい場合は、Vertical TIME/DIV を大きくすることができます。

結論

より詳細な情報をお知りになりたい方は、以下をご覧ください。 ScoppyのGitHubリポジトリはこちら.

GitHubでは、Scoppyのオシロスコープとロジック・アナライザーの両機能に関する以下の仕様も公開されている：

オシロスコープの仕様

• 最大サンプリング・レート500kS/s（チャンネル間共有）
• 最大アナログ帯域幅：150kHz
• 時間/分：5秒～20秒
• メモリ深度はサンプリングレートに依存する。ランモードでは2kpts（チャンネル間で共有）から20kpts、シングルショットキャプチャでは最大100kptsの範囲です。
• 2チャンネル
• オートトリガーとノーマルトリガー
• カーソル
• X-Yモード
• 高速フーリエ変換
• ワイヤレス接続

ロジックアナライザの仕様：

• 最大サンプリング・レート25MS/s（各チャンネル）
• 時間/分周：50ns～100ms
• 8チャンネル

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新しいピコシロスコープで何をする？