Dominar a eletricidade com um osciloscópio Raspberry Pi Pico

Por Adam | 27 de novembro de 2023

Os osciloscópios são poderosos instrumentos de teste electrónicos utilizados principalmente para visualizar e analisar sinais eléctricos em circuitos electrónicos. São extremamente úteis. Mas também são extremamente caros. Neste tutorial, vou mostrar-lhe como fazer um osciloscópio barato e fácil com um Raspberry Pi Pico.

Este osciloscópio - a que chamo "Picosciloscópio" - gira em torno de um Pico e da aplicação Scoppy num dispositivo Android. Pode ser utilizado para detetar e analisar sinais de baixa tensão.

Por isso, aqui, vou mostrar-vos como montar um osciloscópio super barato usando um Raspberry Pi Pico W e uma Scoppy em 5 passos simples.

Vou fazer isto com um smartphone, mas também o pode fazer com um tablet. Desde que tenha o Android 6.0 ou mais recente, está tudo pronto.

AVISO: A eletricidade é perigosa. Por favor, tenha cuidado e certifique-se de que não utiliza o osciloscópio de uma forma que o possa prejudicar a si ou a outros. Este osciloscópio Pico só funciona com sinais de baixa tensão e baixa frequência e só deve ser utilizado nesses casos.

Esta configuração do osciloscópio foi concebida para detetar tensões inferiores a 3,3V. Se quiser ir mais longe, pode descobrir mais aqui. Mas aqui, não estaremos a brincar com nada que chegue a isso.

O que é necessário

Estou a utilizar alguns componentes aqui:

Um Raspberry Pi Pico W
Um smartphone Android
Uma placa de ensaio
Alguns cabos de ligação macho
Um cabo USB-para-micro-USB capaz de transferir dados
Um adaptador USB-OTG

A sério, todos vocês necessidade é um Pico, um dispositivo Android, o cabo USB e o adaptador USB-OTG para configurar tudo. Mas não vai poder fazer muito com isso.

Passo 1: Descarregar o firmware do Pico W

O firmware Scoppy está disponível tanto para o Pico como para o Pico W. Pode descarregar o firmware aqui:

Obtém-se assim um ficheiro .uf2, que deve ser transferido para o Pico.

Mantenha premido o botão BOOTSEL e ligue o Pico ao computador. Certifique-se de que está a utilizar um cabo USB que pode transferir dados. Se não for possível, não acontecerá nada.

Desde que esteja a utilizar o cabo correto, pode então soltar o botão BOOTSEL e aparecerá uma nova pasta: RPI-RP2. Deverá também ver o LED do seu Pico a piscar.

Mova o ficheiro .uf2 para a pasta RPI-RP2 e este será automaticamente ejectado após a transferência do ficheiro.

Agora o seu Pico está pronto a funcionar.

Passo 2: Descarregar o Scoppy no seu Android

O Scoppy é uma aplicação gratuita que pode ser descarregada diretamente da Google Play Store. Também é possível atualizar para o Scoppy Premium, que tem um custo único de 2,29 euros no momento da redação deste artigo.

Penso que a versão gratuita é suficientemente boa para muitos objectivos, mas a versão paga oferece funcionalidades adicionais. Por isso, se está a planear utilizar o Scoppy para configurações mais complicadas, a versão premium vale provavelmente o dinheiro.

E é significativamente mais barato do que qualquer outro osciloscópio que possa encontrar!

Terceiro passo: Ligar o Pico W à placa de ensaio

Não é necessário usar uma placa de ensaio, mas acho sempre mais fácil para projectos como este. Por isso, tenho um Pico W com um conetor ligado, para o poder colocar na minha breadboard.

Se não tiveres um, podes sempre soldar um cabeçalho.

Tenha cuidado ao inserir o Pico na placa de ensaio para não partir acidentalmente nenhum dos pinos do conetor.

Quarto passo: Ligar o Pico W ao seu Android

Terá de ligar o adaptador USB-OTG ao seu telemóvel e, em seguida, ligar o cabo de transferência de dados ao Pico W. USB-OTG (on-the-go) é uma especificação que permite que o seu smartphone actue como um anfitrião USB.

Poderá ser necessário ativar o USB-OTG no seu telemóvel. E devo mencionar que alguns smartphones não têm capacidades USB-OTG. Mas, normalmente, nos telemóveis mais recentes, não deve haver qualquer problema.

Para ativar o USB-OTG, normalmente basta ir a Definições > Sistema > Ligação OTG.

Por exemplo, no meu telemóvel, tem o seguinte aspeto:

Quinto passo: Verificar o picoscópio!

Aqui, vai precisar de um simples cabo de ligação macho-para-macho. Vamos ligar um lado ao GP26 e o outro ao GP22. O resultado será o seguinte:

GP26 é um dos pinos do conversor analógico-digital (ADC) do Pico. Na aplicação Scoppy, corresponderá ao Canal 1, porque é o ADC0. O GP27 corresponde ao canal 2, porque é o ADC1.

Se precisar de uma referência para os pinos GPIO, pode consultar este diagrama:

Pinos GPIO do Raspberry Pi Pico — Crédito: Documentação do Raspberry Pi Pico.

Se tudo estiver a funcionar corretamente, deve poder ir para Scoppy e premir "Run" (Executar) e certificar-se de que está definido para o Canal 1 para o GP26 e para o Canal 2 para o GP27.

Verá algo parecido com isto:

E já está! Está pronto para começar a brincar com o seu novo osciloscópio! Pode aumentar o TIME/DIV horizontal se quiser que os picos e vales fiquem mais afastados na visualização. Também pode aumentar o TIME/DIV Vertical se quiser que os picos e vales fiquem mais altos na aplicação.

Conclusão

Para obter mais informações, pode consultar o repositório GitHub do Scoppy aqui.

No GitHub, também pode encontrar as seguintes especificações para as funções de osciloscópio e analisador lógico do Scoppy:

Especificações do osciloscópio:

Máx. Taxa de amostragem: 500kS/s (partilhada entre canais)
Máx. Largura de banda analógica: 150kHz
Tempo/Div: 5us - 20secs
A profundidade da memória depende da taxa de amostragem. Varia entre 2kpts (partilhados entre canais) e 20kpts no modo Run e até 100kpts para capturas Single shot.
2 canais
Disparo automático e normal
Cursores
Modo X-Y
FFT
Conectividade sem fios

Especificações do analisador lógico: