Tesis Simulador Circuitos 3D.pdf - MaestrÃa en Ciencias de la ...

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I. INTRODUCCION. En la actualidad los dispositivos electrónicos basados en procesadores (computadoras personales, teléfonos, agendas, etc.), permiten manejar la información de manera interactiva, debido a la rapidez con que dichos dispositivos procesan la información. Tomando en cuenta este hecho, se puede tomar ventaja de estos dispositivos como herramientas de aprendizaje. Comparando el tipo de información “estática” que presenta un libro, con la posibilidad de presentar esa misma información de manera dinámica, interactiva y agradable, como por ejemplo los mapas interactivos de “google”, se puede experimentar la ventaja de “moverse”, “acercarse”, “alejarse” e incluso “meterse” literalmente en dichos mapas, además de poder observar en tres dimensiones algunos de ellos. Esta es la idea similar que se pretende lograr con el proyecto que se describe en este reporte. Realizar un “mapa en 3D” para los circuitos eléctricos y electrónicos, que nos permita captar de un solo golpe de vista, la información particular y en contexto, de los principales conceptos que se manejan en los circuitos eléctricos: voltaje y corriente. Sin embargo, “un extra” que contiene este proyecto, es que no solo proporciona dichos parámetros, sino que muestra su comportamiento “dinámico”, esto es, podemos observar tanto el flujo de la corriente en un circuito en corriente directa, como el “movimiento o vibración” de todo el circuito, cuando se le golpea con una señal senoidal, lo que permite observar, por ejemplo, el concepto del “defasamiento” entre señales de corriente alterna. Es aquí, en la dinámica en 3D, donde radica lo novedoso de este simulador, aplicado a los circuitos eléctricos y electrónicos. Con el fin de apoyar la enseñaza de los circuitos eléctricos y electrónicos, mediante la utilización de materiales didácticos visuales e interactivos que integren a la geometría espacial con dichos circuitos, se presenta el siguiente simulador didáctico que permite las siguientes funciones: 1. Dibujar un circuito eléctrico ó electrónico en un editor gráfico en dos dimensiones. 2. Simular el circuito en corriente directa (DC) y en corriente alterna (AC) a una frecuencia determinada. 3. Presentar los resultados de la simulación en DC, voltajes nodales y corrientes en cada elemento, en un escenario de tres dimensiones. 4. Presentar los resultados de la simulación en AC, magnitudes y fases de voltajes nodales, en un escenario de tres dimensiones. 1
El diagrama a bloques del proyecto se muestra en la Figura I.1. COMPUTADORA EDITOR GRAFICO DE CIRCUITOS EN DOS DIMENSIONES USUARIO TIPO DE SIMULACIÓN: • DC • AC (“f” fija) PRESENTACIÓN DE RESULTADOS EN 3D Figura I.1. Diagrama a bloques del Simulador Didáctico en 3D de Circuitos Eléctricos y Electrónicos Los resultados de la simulación del circuito en corriente directa, se presentan en una imagen animada e interactiva en tres dimensiones (3D). El usuario podrá “girar” la imagen para observar el circuito desde diferentes ángulos, como se muestra en la Figura I.2. En dicha figura, se presentan varias vistas en 3D de un circuito resistivo. El plano mostrado representa el plano de referencia de potencial “cero” volts o tierra. Las uniones entre los componentes del circuito, representan los nodos del mismo a diferentes potenciales (alturas) con respecto al plano de tierra, mientras que el flujo de flechas representan los flujos de corriente en cada rama de éste. La altura o distancia de los nodos respecto al plano de referencia es proporcional al valor del voltaje nodal asociado a dicho nodo, mientras que el ancho del flujo de flechas, es proporcional al valor de la corriente de rama en cada elemento del circuito. 2
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Código común para componentes de
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public function botonOpAmp(arg):voi
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spEditor:Sprite, parametros:Object)
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--- Recepcion de datos --- this.arg
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} // ------------------------------
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{ // ******************************
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package com.fabrica.productor.compo
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--- Inicializa parametros --- i_tip
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} corrienteGrafica.visible = true;
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--- Inicializa parametros --- i_tip
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contenedorGrafico.addChild(simboloG
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Math.log(Math.abs(corriente)/corrie
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Capa 2 : "corriente" corrienteGrafi
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Capa 1 : "linea" lineaGrafica = new
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Representacion en ESCALA LOGARITMIC
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descriptor.datosComponente[1] = [19
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componente:Componente, parametros:O
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tnCierre.addChild(dibujoX); btnCier
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--- Analizador del valor del compon
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target.removeChild(lineaConexion);
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// SALIDA: "rectangulo" --> Sprite:
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} public function entrada(texto:Str
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dato.push(cadena.charCodeAt(i)); in
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overState.alfaFondo = 0.3; overStat
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overState.dibujaRectangulo(); // --
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package Modelo { // ***************
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--- Mensajes de estado del simulado
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// Seccion de SIMULACION EN DC // /
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Asignacion de "corrientes de rama"
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} // el valor de la corriente a tra
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} } // resultados de la simulacion
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package Controlador { // **********
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spEditor.graphics.beginFill(negro,0
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--- Manejo del Array "puntosRejilla
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Boton "EDICION " // ---------------
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package com.red.generador { // ****
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} // Busca Fuentes de VOLTAJE en CO
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- Soulcion_Sistema_Ecuaciones_Compl
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\""+ trace("var descriptor:Object;"
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} // --- Construccion del nodo visu
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private var j:int; private var k:in
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numero_Ecuaciones_Adicionales++; A[
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SALIDA: |xv| = |b = solucion| // co
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} if (pivote == 0) { trace("*******
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Magnitud_dB = Math.round(20*LN_LOG*
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"I_"+id; } } break; xv[A[0].length-
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} fondo.graphics.endFill(); contene
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--- Sliders --- public var sliders:
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elementos visbles que se presentan
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} package Vistas.ac.respuestaFrecue
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--- Arreglos de valores maximos y m
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} private function graficar_Magnitu
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--- Colocar etiqueta de frecuencia
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formato_Texto:TextFormat, alineacio
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} return sp; private function calcu
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package Vistas.ac.respuestaFrecuenc
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ancho_Graficas_MagFase = grafica.an
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Magnitud.cursor.addEventListener(Mo
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package Vistas.ac.respuestaFrecuenc
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datosX = _datosX; // --- Inicializa
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campo_Texto1.setTextFormat(formato_
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} } } else { } } texto.y = marcador
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} if(dx > 1) { vx = dx*easing; curs
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