Messen mit dem Raspberry Pi Pico
Der Raspberry Pi Pico eignet sich hervorragend als Ausgangspunkt für ein universelles Elektronik-Labor, mit dem sich beispielsweise Spannungen und Widerstände messen lassen. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, auf klassische Messgeräte zurückzugreifen.
Der Mikrocontroller verfügt über digitale und analoge Eingänge, über die Spannungen direkt erfasst werden können. Die ermittelten Messwerte lassen sich zudem über einen längeren Zeitraum aufzeichnen, an eine zentrale Stelle übertragen oder für Steuerungs- und Regelungsaufgaben weiterverarbeiten.
Wesentlich dabei ist, dass die Daten korrekt aufgenommen und zuverlässig umgewandelt werden. Nur so lassen sich Messfehler vermeiden und die Ergebnisse sinnvoll nutzen.
Digitale Signale mit einem GPIO-Eingang messen
Digitale Signale unterscheiden zwei Zustände. Die werden oft als 0 und 1 oder Low und High oder False und True bezeichnet. Diese logischen Bezeichnungen haben in der Elektronik die Spannungswerte 0 Volt (von GND) und +VCC. Beispielsweise 0 Volt und 3,3 Volt. Diese Spannungswerte lassen sich mit einem GPIO als Eingang messen bzw. auswerten
Analoge Signale mit einem ADC-Eingang messen
Manche GPIOs verfügt über integrierte Analog-Digital-Wandler (ADC), die analoge Signale in digitale Daten umwandeln. Diese Wandler messen Spannungen zwischen 0 und 3,3 Volt und erzeugen binäre Werte. Die Auflösung der ADCs beträgt 12 Bit bzw. 16 Bit (MicroPython), was die Anzahl der unterscheidbaren Werte begrenzt. Der Pico hat insgemsat 5 ADC-Kanäle von denen je einer an den GPIO-Pins 26, 27 und 28 auf dem Board herausgeführt sind.
Wenn man mit ADCs experimentieren will, dann kann man den integrierten Temperatursensor verwendet werden kann.
VSYS vom Raspberry Pi Pico messen
Der Raspberry Pi Pico ermöglicht das Messen der Versorgungsspannung (VSYS) über den ADC 3 (GPIO 29), der intern mit einem Spannungsteiler verbunden ist. Der ADC kann Spannungen von 0 bis 3,3 Volt messen, während VSYS höher sein kann. Der Pico W erfordert eine angepasste Softwareimplementierung. Der Messaufbau erfolgt einfach mit einem Mini-Voltmeter.
VSYS vom Raspberry Pi Pico W messen
Der Raspberry Pi Pico W ermöglicht die Messung der Versorgungsspannung VSYS über den ADC 3 (GPIO 29), der jedoch bei aktivem WLAN eine doppelte Funktion hat. Um korrekte Messwerte zu erhalten, muss GPIO 25 auf High gesetzt werden. Der Programmcode erkennt, ob ein WLAN-Chip vorhanden ist, und berücksichtigt Unterschiede zwischen den Modellen.
Widerstand messen mit dem Raspberry Pi Pico (Ohmmeter)
Der Raspberry Pi Pico kann als Ohmmeter verwendet werden, um Widerstandswerte zwischen 1 kOhm und 100 kOhm zu messen. Dazu wird ein Spannungsteiler mit einem bekannten Widerstand benötigt. Der Pico misst die Spannung und wandelt sie in einen Widerstandswert um. Für präzisere Messungen sind Anpassungen in der Schaltung und Software erforderlich.
- Raspberry Pi Pico: Widerstand messen
- Raspberry Pi Pico als Ohmmeter
Spannung messen mit dem Raspberry Pi Pico (Voltmeter)
Der Raspberry Pi Pico kann als Spannungsmesser genutzt werden, indem seine integrierten ADCs analoge Signale in digitale Daten umwandeln. Ein Programm erfasst und zeigt Spannungswerte bis 3,3 Volt an. Der Aufbau umfasst einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen, um die Spannung am ADC0 zu messen. Für Spannungen üer 3,3 Volt muss der Spannungsteiler angepasst werden.
Frequenz messen mit dem Raspberry Pi Pico (Frequenzmesser)
Mit dem Raspberry Pi Pico und MicroPython kann ein Frequenzmesser programmiert werden, der die HIGH- und LOW-Zeit eines Signals misst und die Frequenz in Hertz berechnet.
Der Programmcode ermöglicht die Ausgabe der Frequenz im Terminal und bietet Erweiterungsmöglichkeiten zur Berechnung des Puls-Pausen-Verhältnisses.
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- Raspberry Pi Pico: Messwerte als Diagramm anzeigen in der Thonny Python IDE
- Raspberry Pi Pico: Elektronische Schaltungen programmieren
- Raspberry Pi Pico als CD4093
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