Picotronix - ออสซิลโลสโคป DIY บนพื้นฐาน Raspberry Pi Pico | Globalbyteshop Blog
ภาพรวมโครงการ
Picotronix คือออสซิลโลสโคป DIY ที่สร้างจากบอร์ด Raspberry Pi Pico ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ราคาถูกและมีประสิทธิภาพ แต่ไม่เพียงแต่มีราคาถูก - มันยังมีฟีเจอร์และความแม่นยำที่ใกล้เคียงกับออสซิลโลสโคปสำเร็จรูปที่แพง
ความโดดเด่นของ Picotronix คือความสามารถในการรองรับ Digital Oscilloscope (DSO), Mixed-Signal Oscilloscope (MSO), Lissajous Patterns, และ ESR (Equivalent Series Resistance) Meter ทั้งหมดในอุปกรณ์ตัวเดียว แล้วยังเปิดซอร์สอีกด้วย
Picotronix - Oscilloscope ที่ทำจาก Raspberry Pi Pico
Picotronix คืออะไร?
Picotronix เป็นโครงการ Open-Source ที่นำ Raspberry Pi Pico (ราคาประมาณ 400-500 บาท) มาทำให้เป็นออสซิลโลสโคปที่ใช้งานได้จริง ซึ่งถือว่าเป็นการนำเสนอที่ปฏิวัติอุตสาหกรรม DIY Electronics
แต่ละชิ้นส่วนของ Picotronix ถูกออกแบบให้แล้วจึงเหมาะสำหรับคนที่:
- ต้องการศึกษาอิเล็กทรอนิกส์และการออกแบบวงจร
- ช่างสะดวกวัดสัญญาณ AC/DC ในสนามทำงาน
- พัฒนาโครงการฮาร์ดแวร์และต้องการตรวจสอบสัญญาณ
- มีงบประมาณจำกัดแต่ต้องการออสซิลโลสโคประดับมืออาชีพ
สิ่งสำคัญ: Picotronix ไม่เพียงแต่ถูก แต่มันยังมีคุณสมบัติที่หลาย oscilloscope ราคาแพงก็อาจไม่มี เช่น Lissajous Pattern Analyzer และ ESR Meter
คุณสมบัติหลักและการทำงาน
ลองมาดูคุณสมบัติของ Picotronix ผ่านภาพประกอบและการสาธิต:
Digital Oscilloscope (DSO) - วัดและแสดงสัญญาณ AC/DC
Mixed-Signal Oscilloscope (MSO) - วัดสัญญาณดิจิทัลและอนาล็อกพร้อมกัน
Lissajous Pattern - วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณสองตัว
ESR Meter - วัดค่า Equivalent Series Resistance ของตัวเก็บประจุ
Dual Channel Input
สามารถวัดสัญญาณได้พร้อมกัน 2 ช่อง เพื่อเปรียบเทียบหรือวิเคราะห์
Sample Rate สูง
สามารถแสดงสัญญาณความถี่สูง โดยมี sampling rate ที่ดี
DSO + MSO
รองรับทั้งสัญญาณอนาล็อกและดิจิทัล (Logic Analyzer)
Lissajous Analysis
แสดง Lissajous Pattern เพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณ
ESR Meter
วัดค่า ESR ของตัวเก็บประจุ ซึ่งช่วยเช็คสุขภาพของแคป
Open Source
โค้ดและเค้าโครงฮาร์ดแวร์เปิดให้ทุกคนนำไปปรับปรุง
ฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์
Picotronix ประกอบด้วยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่อไปนี้:
ตัวอุปกรณ์ Picotronix พร้อม BNC Connectors
แผงหน้า Picotronix พร้อมกดปุ่มและ LCD Display
วงจร Input Stage พร้อม Attenuator
ส่วนประกอบหลัก:
-
Raspberry Pi Pico: ไมโครคอนโทรลเลอร์ Dual-core ARM ที่ทำงานที่ 133 MHz
-
ADC (Analog-to-Digital Converter): ความละเอียด 12-bit สำหรับแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล
-
LCD Display: แสดงผลสัญญาณและข้อมูล Real-time
-
Input Attenuator: ลดแรงดันสัญญาณให้เหมาะสมกับ ADC (ช่วง 0-3.3V)
-
BNC Connectors: ต่อหัววัดสัญญาณ (Probe) แบบมาตรฐาน
-
Buttons: ควบคุมการทำงาน เปลี่ยน Scale, Mode ต่างๆ
เปรียบเทียบกับ Oscilloscope ที่ซื้อมา:
Picotronix ราคา ~2,000-5,000 บาท
- ✓ DSO + MSO + Lissajous + ESR ทั้งหมด
- ✓ Dual Channel
- ✓ Real-time Display
- ✓ Open Source - สามารถปรับแต่งได้
Oscilloscope สำเร็จรูป (ระดับเดียวกัน) ~30,000-100,000 บาท
- ✓ Built-in Power Supply
- ✓ Warranty จากผู้ผลิต
- ✗ ราคาแพงกว่ามาก
วิธีการทำงาน
Picotronix ทำงานบนหลักการง่ายๆ แต่มีการนำไปใช้ที่สูงชาญ:
ขั้นตอนที่ 1: Input Conditioning
สัญญาณเข้า (ผ่าน BNC Connector) จะผ่าน Input Attenuator เพื่อลดแรงดันให้อยู่ในช่วง 0-3.3V ซึ่งเป็นช่วง Safe สำหรับ ADC ของ Pico
ขั้นตอนที่ 2: Analog-to-Digital Conversion
ADC ใน Pico จะแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล 12-bit ด้วยความเร็วสูง (Sampling Rate) เพื่อให้ได้ความเที่ยงตรงสูง
ขั้นตอนที่ 3: Signal Processing
ข้อมูลดิจิทัลจะถูกประมวลผลในหน่วยความจำ Pico เพื่อคำนวณ Frequency, Peak-to-Peak Voltage, RMS, และการวิเคราะห์อื่นๆ
ขั้นตอนที่ 4: Display & Output
ผลลัพธ์จะแสดงผลบน LCD Display แบบ Real-time โดยสามารถเปลี่ยนระดับ (Scale) และเลือก Mode ต่างๆ ผ่านปุ่มบนตัวอุปกรณ์
ข้อสังเกต: ความแม่นยำของ Picotronix ขึ้นอยู่กับ ADC Quality และการปรับแต่ง Calibration ของ Input Stage ซึ่งผู้สร้าง ได้คำนึงถึงเรื่องนี้โดยละเอียด
ทำไมโครงการนี้จึงสำคัญ?
Picotronix มีความหมายต่อวงการ DIY Electronics และการศึกษาด้านหลายด้าน:
-
เนื้อหาการศึกษา: เด็กนักเรียนและนักศึกษา Electronics สามารถมีโอกาสศึกษาและทดลองกับ Oscilloscope จริง ไม่ต้องรอมีสิ่งอำนวยความสะดวกแพง
-
นวัตกรรม DIY: โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าบอร์ด Microcontroller ที่ราคาถูกสามารถทำงานเทียบเท่ากับอุปกรณ์มืออาชีพราคาแพงได้อย่างไร
-
Open Source Philosophy: ซอร์สโค้ดและแบบวงจรเปิดให้ทุกคนนำไปปรับปรุง เพิ่มฟีเจอร์ หรือเชื่อมต่อกับระบบอื่น
-
การตรวจสอบวงจรในสนาม: วิศวกร Technician และ Hobbyist สามารถพกพาตัวอุปกรณ์ที่เบา ราคาถูก ไปตรวจสอบวงจรข้างนอกห้องแล็บได้
-
ESR Meter Integration: ความสามารถในการวัด ESR ของตัวเก็บประจุช่วยให้สามารถตรวจสอบสุขภาพของแคปตัวเก็บประจุในอุปกรณ์เก่า ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ Oscilloscope ถูกส่วนใหญ่ไม่มี
-
สนับสนุน STEM Education: โครงการเหล่านี้ช่วยให้วัยรุ่นมีสิ่งจูงใจในการเรียนรู้ Electronics, Physics และ Programming
ตัวอย่างการประยุกต์: Picotronix สามารถใช้ตรวจสอบ PCB ในการผลิต, ศึกษาการทำงานของ IC ต่างๆ, ตรวจสอบ Power Supply, วิเคราะห์ Filter Circuit ฯลฯ
อ้างอิงและเครดิต
บทความนี้อ้างอิงจากแหล่งข้อมูลต่อไปนี้:
องค์ประกอบเทคโนโลยี:
- Raspberry Pi Pico - RP2040 Microcontroller
- 12-bit ADC Converter
- LCD Display Module
- Open-Source Firmware & Software
โครงการ Picotronix เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของ Open-Source Hardware Innovation ที่เปิดขอบเขต DIY Electronics ให้ผู้คนทั่วโลก
