Ejercicio de QUCS

Ejercicio de QUCS

Para instalar QUCS, sólo tenemos que abrir un terminal y escribir:

sudo apt-add-repository ppa:qucs/qucs

sudo apt-get update

sudo apt-get install qucs

 

QUCS-Screenshot-1-1  Una vez ejecutadas las tres ordenes podemos ejecutar el programa escribiendo qucs y pulsar con el botón derecho del raton sobre el icono y seleccionar “Mantener en el lanzador” para poder ejecutarlo directamente en lo sucesivo.
QUCS-Screenshot-1-2 QUCS-Screenshot-1-3

 Videos con el ejercicio

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=_Lk_5FKMY1Y]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=e7lDFvMjj0o]

 

[youtube https://youtu.be/EeBUzwVGbjM]

 

Al abrir el programa nos encontramos con una estética sencilla e intuitiva, un panel lateral a la izquierda de la zona de dibujo nos muestra de forma clara e intuitiva las distintas librerías y componentes que podemos seleccionar.

 

 QUCS-Screenshot-1-4
QUCS-Screenshot-1-5 Al introducir los distintos componentes, su nombre se modifica automáticamente añadiendo una unidad como pasaba con Oregano. 
QUCS-Screenshot-1-6 Pulsando en la opción Cable de la barra de herramientas superior completamos el circuito.
QUCS-Screenshot-1-7 Haciendo doble clic con el botón izquierdo del ratón sobre los componentes podemos cambiar su valor.

 

SIMULACIÓN

QUCS-Screenshot-1-8 QUCS-Screenshot-1-9
Para simular un circuito tenemos que seleccionar una sonda de corriente o tensión y situarla en el punto del dibujo que queramos observar.Para ello en el menú desplegable de la izquierda elegimos la opción “sondas”, arrastramos la sonda deseada y la unimos al circuito con cables.

 

QUCS-Screenshot-1-10 QUCS-Screenshot-1-11
Elegimos la simulación deseada (AC,DC,transitoria, de parámetro S, Equilibrio Armónico…)La arrastramos a la ventana de dibujo como si fuese un componente normal.

Automáticamente aparecerá una nueva pestaña llamada Nombredelcircuito_QUCS.dpl

 

QUCS-Screenshot-1-12 Si vamos a la nueva pestaña veremos una nueva librería a la izquierda que contiene los diagramas que podemos realizar sobre nuestro circuito. Seleccionamos uno y lo arrastramos a la ventana de dibujo.
QUCS-Screenshot-1-13 Al soltar el diagrama en el espacio de dibujo, nos aparece un pop up con la lista de los elementos del circuito. Haciendo doble clic sobre alguno de ellos se desplaza a la ventana de la derecha. Pulsamos aplicar y aceptar.
 QUCS-Screenshot-1-14 Repetimos la operación hasta tener grafico de todas las sondas que queríamos observar.

 

Enlaces:

Descripción de QUCS

Ejercicio de referencia en orCAD PSPICE 

 

Ejercicio de Geda

Ejercicio de Geda

Para comprobar el funcionamiento realizaremos un ejemplo similar al que utilizamos para ilustrar “Pspice”. Primero instalamos el programa:

Geda-Screenshot-1-1

Está disponible en el centro de software de Ubuntu por lo que lo único que tenemos que hacer es buscar gEDA en el centro de software y pulsar en instalar.

Se creará un icono en el lanzador que podemos utilizar para abrir el programa. Creamos un archivo llamado Schema1.sch y lo abrimos para comenzar.

 Geda-Screenshot-1-2 Pulsamos el botón “Añadir componente” del menú superior.
 Geda-Screenshot-1-3 Aparecerá una ventana de selección como la de la imagen.Los componentes están en la pestaña “Librerias” y hay un campo de búsqueda para escribir el nombre del componente a buscar debajo de la lista de componentes.

Añadimos y posicionamos los elementos deseados.Para girar componentes se utilizan las teclas “ER”

Geda-Screenshot-1-4

A continuación pulsamos la opción “Añadir conexión” del menú superior y completamos las conexiones necesarias.Botón izquierdo del ratón para comenzar, y derecho para cortar.

Geda-Screenshot-1-5

Ahora asignaremos nombre y valor a los componentes.El nombre aparece en el campo “Valor” del atributo “refdes”. Para añadir el valor tenemos que seleccionar “Value”,   escribir el valor y pulsar en añadir.Tambien podemos dar nombre a los cables para posteriormente verlos en la simulación.

Geda-Screenshot-1-6

A continuación el video con los pasos mostrados durante el ejercicio:

[youtube https://youtu.be/FA0kg9bhZeo]

Guardamos nuestro proyecto y abrimos un terminal para poder realizar la simulación ya que hay que ejecutarla en línea de comandos. Utilizaremos los comandos siguientes:

ls Lista el contenido del directorio
cd nombre_carpeta Para entrar en una carpeta.
gnetlist -g drc2 nombre_esquema.sch -o nombre_archivo_error.net Verifica las reglas básicas del circuito
less output.net Muestra los resultados
q Sale del editor de texto
ngspice Para abrir el simulador
tran 400ms 100ms Configura propiedades de simulacion
plot n1 Para mostrar en pantalla

Primero tenemos que crear un archivo para guardar los errores de la simulación y poder consultarlos mas tarde. En nuestro caso “output.net”.Ejecutamos la orden:gnetlist –g Schema1 output.netComo el programa gnetlist no esta instalado, nos dará la opción de instalarlo escribiendo:

sudo apt –get install geda-gnetlist

Geda-Screenshot-1-7

Para ver el archivo generado escribimos:sudo apt –get install geda-gnetlistSi aparecen errores, aparecerán listados en este archivo, solo tendremos que volver al dibujo esquemático y corregir lo que aparezca.Podemos salir de esta vista pulsando “q”

Geda-Screenshot-1-8

Escribimos: ngspice

Al escribirlo por primera vez nos dirá que no está instalado y que puede instalarse escribiendo la línea de debajo:sudo apt-get install ngspicea continuación escribimos:  source output.net

Geda-Screenshot-1-9

 

Introducimos las características de la simulación:
 tran 100ms 400ms
A continuación ejecutamos la orden plot para mostrar la gráfica
plot n1

Aparecerá un pop up con la gráfica de la simulación.

Geda-Screenshot-1-10

Otras opciones para plot:
plot V(N1)     Voltaje en N1 con respecto a tierra
plot V(N1,N2)            Voltaje en N1 con respecto a N2
plot V(nombre)         Voltaje entre los terminales de un componente
plot I(nombre)          Corriente que atraviesa un componente

Enlaces:

Descripción de Geda

Ejercicio de Referencia en orCAD PSPICE

Ejercicio de MyOpenLab

Ejercicio de MyOpenLab

Instalación

 

  • Instalar Java (Disponible en el centro de software de Ubuntu)
  • Descargar el archivo comprimido con el programa.
  • Descomprimir el archivo (Doble clic sobre el archivo y pulsar en “Extraer” o escribir en la consola desde la carpeta en la que se ha guardado el zip: unzip zip
  • Dar permiso de ejecución escribiendo en consola desde dentro de la carpeta en la que se ha descomprimido el archivo:
    • chmod u+x start_linux
  • Se puede ejecutar el programa escribiendo directamente en consola ./start_linux

 

MyOpenLab-Screenshot-1-1 Se abrirá una ventana para seleccionar el idioma y a continuación la ventana de MyopenLab.Aparecerá un icono en la barra de programas de Ubuntu. Si seleccionamos botón derecho sobre el icono y “Mantener en el Lanzador” no tendremos que usar la consola cada vea que queramos acceder al programa.

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=f1vcUqPF5Bc]

 

Al ejecutar el programa nos encontramos con una estética similar a la de labVIEW. Los módulos que pueden programarse se encuentran en la pestaña componentes que se encuentra a la izquierda de la pantalla.

Si iniciamos un proyecto nuevo y lo seleccionamos dando doble clic, veremos que automáticamente aparecen dos pestañas:

  • Panel circuito
  • Panel frontal

 

Son equivalentes a las que teníamos en LabVIEW. En la biblioteca que aparece a la izquierda al pinchar sobre “Panel circuito” encontramos los operadores lógicos, tratamiento de señales, matrices diagramas de flujo etc, y en “Panel Frontal” programamos las entradas y salidas de nuestro diseño.

En el ejemplo hemos programado dos entradas y una salida y hemos añadido una función resta. Introducimos los valores en las entradas y obtenemos la resta en la salida.

 MyOpenLab-Screenshot-1-2

 

MyOpenLab-Screenshot-1-3

 

 MyOpenLab-Screenshot-1-4 También encontramos estructuras tipo for, while etc dentro de la biblioteca de componentes para programar la ejecución.

 

Enlaces:

Descripción de MyOpenLab

 

Ejercicio de PSPICE

Ejercicio de PSPICE

Seleccionando en la barra de tareas “Part” el botón “Place a part” aparece una ventana con la lista de componentes que podemos añadir. Si no encontramos lo que necesitamos, podemos añadir librerías usando el botón “Add Library”.

PSPICE-Screenshot-1-1

 

 PSPICE-Screenshot-1-2 Una vez introducidos todos los componentes necesarios solo tenemos que unirlos adecuadamente en el esquema utilizando la opción (Wire del menú Place).También podemos cambiar el valor de los componentes ydar nombre a las conexiones del circuito para que resulte más sencilla su identificación.

 

 PSPICE-Screenshot-1-3 Ahora tenemos que crear un perfil de simulación para el circuito. Para ello seleccionamos la opción “ New simulation Profile” del menú “Pspice
PSPICE-Screenshot-1-4 Damos un nombre a la simulación y pulsamos “Create” y nos aparecerá una pantalla para introducir las opciones de simulación.
PSPICE-Screenshot-1-5 Introducimos los valores para la simulación que queremos ejecutar. Podemos elegir entre simulación temporal, en frecuencia, continua….Vamos a seleccionar la temporal y modificar los datos como aparecen en la imagen.

Para ejecutar la simulación pulsamos la opción “Run” del menú de “Pspice”

 

 PSPICE-Screenshot-1-6 PSPICE-Screenshot-1-7
Si seleccionamos “Voltage/level Marker” y lo colocamos en cualquier punto del circuito. Pspice nos sacara una gráfica con la simulación tal y como la habiamos programado.PSPICE-Screenshot-1-8

Enlaces:

Descripción de la Herramienta

Ejercicio con Geda

Ejercicio con Oregano

Ejercicio con QUCS

Demostracion LabView

Demostracion LabView

El modo de programación es sencillo, consiste en seleccionar el módulo de control necesario y luego arrastrarlo al Panel Frontal, uniendo los módulos hasta alcanzar la funcionalidad deseada. Cada módulo que incluimos en el panel frontal tendrá su equivalente en el Diagrama de bloques.

Labview-Screenshot-1-1
Diagrama de Bloques
Labview-Screenshot-1-2
Panel Frontal

 

En el ejemplo se han introducido en el Panel Frontal dos módulos de Control numérico para introducir los valores y un Indicador numérico para mostrar el resultado. En el Diagrama de bloques introducimos la función suma, se unen mediante unas líneas y en la ventana de “Diagrama de Bloques” solo tenemos que introducir los valores en los módulos de control numérico para obtener el resultado en el Indicador.
Para controlar como y donde va a ejecutarse el código existen las estructuras de ejecución. Las más comunes son ciclos While, ciclos For y las Estructuras de Casos. LabView cuenta con secciones de código gráfico para programar estas estructuras dentro del diagrama de bloques.
Como ejemplo mostramos la estructura While, se selecciona en la paleta “Structures” y se arrastra el cursor hasta que el recuadro rodea la estructura que se desea repetir. Se introduce una condición de parada en la esquina inferior derecha, y el número de iteraciones aparecen en la esquina inferior derecha.

Para alimentar datos desde y hacia estructuras se utilizan los “Túneles de estructura”, cuando el túnel pasa los datos a un ciclo, este se ejecuta al recibir los datos, y los datos salen al túnel solo cuando el ciclo termina.
Para las estructuras For y Case también existen secciones de código gráfico similares a la mostrada arriba, además de contar con otros tipos más avanzados, como las Estructuras de Secuencia para forzar el orden de ejecución o las de eventos para programar interrupciones.

Labview-Screenshot-1-3

ENLACES:

Descripción de LabView

Ejercicio en MyOpenLab

Ejercicio de Oregano

Ejercicio de Oregano

Empezaremos instalando el programa desde el centro de software de Ubuntu.

Oregano-Screenshot-1-1

A primera vista “Oregano” es muy similar a gEDA pero no tiene botón de añadir componente sino que aparece directamente a la derecha la librería de componentes y el campo de búsqueda.

[youtube https://youtu.be/JhtedXYe_ic]

 

 Oregano-Screenshot-1-2
Empezamos introduciendo las primeras letras del nombre del componente en el campo de búsqueda que aparece a la derecha. El nombre del componente va variando automáticamente incrementando en una unidad el número que acompaña al nombre. Por ejemplo, la primera resistencia que dibujemos se llamará R1 y la siguiente R2… por lo que no es necesario cambiar el nombre de los componentes después de insertarlos.
Oregano-Screenshot-1-3
Pulsamos en la opción “Draw wires” del menú para añadir las conexiones. Podemos rotar los componentes con la tecla “R” o el desplegable que aparece con el botón derecho del raton sobre el componente a rotar.
Oregano-Screenshot-1-4  

Modificamos el valor de los componentes pulsando sobre ellos.

No es cambiar los nombres ya que el programa incrementa en 1 el índice que aparece en el nombre del componente de forma automática.

Para iniciar la simulación debemos situar nuestras “Puntas de prueba” en los puntos del circuito que queramos medir, configurar los parámetros de simulación y pulsar en el botón “Simular” de la barra de menús:
 Oregano-Screenshot-1-5 Oregano-Screenshot-1-6
Al intentar realizar el mismo ejemplo que simulamos en Pspice, Oregano ha devuelto un error como el que aparece a continuación:
 Oregano-Screenshot-1-7 Oregano-Screenshot-1-8
Este error aparece por que Oregano solo trae una pequeña lista de “modelos” y los que no estén en esa lista habrá que cargarlos a mano buscándolos en internet.

En el siguiente link puede encontrarse un listado de “models” disponibles de forma gratuita en internet:

http://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/Spice/ModelIndex.html

 

En este caso, el archivo al que hace referencia es switch.model, por lo que probamos a eliminar los elementos de tipo “Switch” y probamos de nuevo.

Oregano-Screenshot-1-9  

Desplegando la lista de Nodos podemos ver seleccionar las distintas sondas para poder visualizarlas.

Oregano parece quedarse corto a la hora de utilizarlo en el ámbito profesional, pero sirve para estudiar el comportamiento de circuitos electrónicos sencillos.

Es sencilla e intuitiva y permite trabajar con dos motores de simulación: GNUCap y ngSpice, se puede seleccionar el motor deseado dentro de la opción “preferencias” del menú “edición”.

Enlaces:

Descripción de Oregano

Ejercicio de referencia con orCAD PSPICE

Ejercicios de LibreCad

Ejercicios de LibreCad

Estos ejercicios se corresponden con los ejercicios de referencia desarrollados en Autocad:

Ejercicios de referencia en Autocad

 

Vídeo de instalación:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=ud9uNAhuo4E]

 

Ejercicio 1. Comandos Básicos.

En esta práctica vamos a comprobar los comandos básicos y a comparar su utilización con la de Autocad.

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=xI_o6xI_52o]

 

Límites y Rejilla:

 

Podemos definir los límites del dibujo y los parámetros de la rejilla accediendo al menú edición.

 

 LibreCAD-Screenshot-1-1 LibreCAD-Screenshot-1-2LibreCAD-Screenshot-1-3 

 

 

LibreCAD-Screenshot-1-4LibreCAD-Screenshot-1-5

 

Ejercicio 2. Dibujo utilizando coordenadas

 

Al realizar el primer ejercicio dibujar una figura con el comando línea utilizando coordenadas directas, coordenadas que hacen referencia a la coordenada anterior, coordenadas polares y referencia a objetos, observamos que el funcionamiento es muy similar a Autocad, si bien al intentar realizar el circulo utilizando dos líneas tangentes y el radio, opción existente en Autocad, vemos que no es posible, esta opción no existe en Librecad, pero Librecad cuenta con otras opciones que permiten obtener el mismo resultado, en nuestro caso, hemos realizado una paralela a una de las dos líneas tangente y hemos utilizado la opción “Circulo inscrito” que si que esta presente en Librecad para realizar un circulo tangente a tres líneas.

LibreCAD-Screenshot-2-1

 

Vídeos:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=Vvo2gWHYULY]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=YwxlN0pVlUs]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=w7OmfqIPReg]

 

Ejercicio 3. Polígonos regulares

 

Podemos dibujar un polígono regular con el comando línea.

LibreCAD-Screenshot-3-1

Al ejecutar el comando Línea, aparecen a la izquierda del dibujo las opciones asociadas al comando. Entre ellas esta dibujar un rectángulo dado un punto y su esquina opuesta o el que hemos utilizado en este caso que es dibujar un polígono con dos vértices. Sobre el dibujo aparece un recuadro para introducir el número de lados de nuestro polígono.

No es la misma filosofía que en Autocad en el que se puede hacer casi todo mediante línea de comandos, pero en cualquier caso es muy intuitivo y fácil de utilizar.

 

Ejercicio 4. Arcos

 

Podemos introducir la palabra arco en la línea de comandos o utilizar el menú desplegable. Cada vez que respondemos una de las preguntas con texto en la línea de comandos devuelve un “Comando desconocido: xxxx” siendo xxxx el valor que hemos introducido, pero en realidad registra el valor introducido correctamente. Es algo que puede llegar a confundir, pero no afecta a la hora de realizar el dibujo.

LibreCAD-Screenshot-4-1Figura 1 LibreCAD-Screenshot-4-2Figura 2 LibreCAD-Screenshot-4-3Figura 3

 

Como vemos, el comportamiento es similar con pequeñas diferencias. En lugar de introducir la longitud de la cuerda se da el principio y el final del arco (Figura 1) y en lugar de especificar el ángulo contenido se especifica el principio y el final del ángulo (Figura 2).

Ejercicio 5. Dibujar matrices

 

LibreCAD-Screenshot-5-1

LibreCad no cuenta con un comando para realizar matrices automáticamente. Para conseguir copiar objetos en forma de matriz en LibreCad se utiliza el comando “Mover/Copiar” que se encuentra el menú “Modificar”, después se selecciona el objeto a copiar y aparece una ventana en la que se puede seleccionar “Copias Múltiples” y el número de veces que se desea copiar a continuación se selecciona el lado hacia el que se quiere realizar la copia, por lo que para hacer una matriz de filas y columnas como la del ejemplo, tendremos que ejecutar el comando “Mover/Copiar” dos veces, una para las filas y otra para las columnas.

 

LibreCAD-Screenshot-5-2 LibreCAD-Screenshot-5-3 LibreCAD-Screenshot-5-4

Para realizar matrices circulares tendremos que utilizar el comando “Mover/Girar” también dentro del menú “Modificar”, seleccionando el centro de la circunferencia como punto de referencia y también como destino. Aparece una ventana en la que se puede seleccionar el ángulo que va a existir entre las copias y el número de copias que se desea realizar.

En cuanto a matrices se refiere, Autocad parece tener ventaja al contar con un comando específico, pero como vemos se puede conseguir el mismo resultado fácilmente gastando poco tiempo más que el que emplearíamos en hacer lo mismo con Autocad.

Vídeos:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=UZNuNALpeQM]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=zv_lVpYgcqY]

 

Ejercicio 6. Recortar, chaflán, alargar

 

LibreCAD-Screenshot-6-1 Chaflán y alargar se encuentran también en libreCad y se utilizan igual que en Autocad, en cuanto a Cortar, es ligeramente diferente ya que no permite seleccionar varios objetos cortantes a la vez, por lo que hay que usar la opción “Dividir” .Para poder realizar el corte del arco que aparece en el dibujo, tenemos que dividir el arco en tres partes, seleccionando ambas intersecciones como puntos de división y finalmente borrar el segmento que queda en medio.

Ejercicio 7. Sombreado

 

 LibreCAD-Screenshot-7-1  LibreCAD-Screenshot-7-2

 

La herramienta de sombreado es intuitiva y fácil de encontrar. Al seleccionar la opción sombreado el programa solicita a través de la línea de comandos que se seleccione el objeto a sombrear, si seleccionamos dos polilíneas se sombreará el espacio interior, después aparece un menú en el que se pueden modificar los atributos del sombreado. Cuenta con un desplegable con distintos patrones, se puede modificar el tamaño del sombreado mediante el campo “Escala” e incluso el Angulo.

 

El problema es la selección de área de sombreado en sí. Parece que solo funciona si se seleccionan polilíneas cerradas. No permite sombrear un espacio delimitado por líneas que se cruzan.

Ejercicio 8. Capas

 

 LibreCAD-Screenshot-8-1 LibreCAD-Screenshot-8-2

En el margen derecho de LibreCad podemos ver la lista de capas del dibujo, pueden crearse, borrarse, editarse, ocultarse, etc en este mismo menú. Para crear una nueva capa solo tenemos que seleccionar botón derecho del ratón sobre el menú y aparecerán las opciones debajo de la lista de capas, al pinchar sobre “Añadir” podemos ver la ventana en la que podremos configurar la capa.

Como podemos observar, el control de capas parece más sencillo e intuitivo que en Autocad.

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=gehy5N58jp0]

 

Ejercicio 9. Acotación

 

 LibreCAD-Screenshot-9-1 LibreCAD-Screenshot-9-2

 

A la hora de acotar un dibujo, contaremos con una serie de opciones similares a las que proporciona Autocad (Alineada, Lineal, horizontal, Vertical, Radial, Diámetro, Angular y Directriz).

A destacar: Horizontal solo permite hacer trazas horizontales y Vertical trazas verticales. Lineal permite seleccionar puntos a distinta altura pero la cota aparece en horizontal y Alineada siempre dibujara una cota paralela a la línea que estamos acotando pero no dispone de una opción para acotar a continuación de una cota anterior, por lo que para conseguir cotas a la misma altura fácilmente tendremos que seleccionar la opción forzcursor.

Se hace muy sencillo acotar con esta herramienta, las opciones son mas fáciles de encontrar y de entender que en Autocad.

 

Ejercicio 10. Modelado tridimensional

 

Lamentablemente, LibreCad no cuenta con esta opción. La ventaja de usar esta herramienta sería la posibilidad de guardar los dibujos en 2D en formato .dxf para poder abrirlos después en Autocad, lo que sería una alternativa a la hora de poder realizar parte de las prácticas en casa.

Ejercicio 11. Texto

 

 LibreCAD-Screenshot-11-1 LibreCAD-Screenshot-11-2
 LibreCAD-Screenshot-11-3 LibreCAD-Screenshot-11-4

La forma más sencilla de rellenar un cajetín es utilizar MText y pegar el texto varias veces y posicionarlo cómodamente. Luego solo hay que modificar las propiedades de cada texto.

Como en Autocad se puede seleccionar el tamaño, y el ángulo del texto.

 

Ejercicio 12. Salida de dibujos en trazador e impresora

 

LibreCAD-Screenshot-12-1 Las opciones de impresión son bastante básicas pero suficientes. Se puede elegir el tamaño de la hoja, A4, A3 etc.
 LibreCAD-Screenshot-12-2 LibreCAD-Screenshot-12-3

 

Al tener opciones de impresión mas limitadas, para conseguir un dibujo a escala solo tenemos que escalar el cajetín al doble de lo que queramos. Y luego imprimirlo en el tamaño adecuado.

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=Oqybz1M7ZVc]

 

Ejercicio Final. Formato de intercambio de archivos: dxf

 

El formato de intercambio de archivos entre Autocad y LibreCad seria “dxf” comprobamos que funciona abriendo distintos dibujos realizados con Autocad y comprobando que las propiedades se mantienen.

 

 

Ejercicios de FreeCAD

Ejercicios de FreeCAD

En esta entrada se desarrollan en FreeCAD los ejercicios de referencia presentados para Autocad en una entrada anterior:

Ejercicios de referencia en Autocad

Vídeo de Instalación:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=BtYFkOI_ydg]

 

Antes de empezar a trabajar con FreeCad tenemos que tener en cuenta que la forma de dibujar con esta herramienta es totalmente diferente de lo que tenemos en la cabeza las personas acostumbradas a Autocad.

La primera impresión al abrir FreeCAD no es la que esperas. No parece fácil empezar, no hay un lugar donde empezar a probar a meter comandos por escrito ni vemos un menú con las opciones típicas para dibujar. Nos vemos obligados a “navegar” por los menús en busca de las herramientas necesarias.

FreeCAD-Screenshot-0-1

 

En el menú “ver” esperaba encontrar las típicas opciones para mostrar barras de herramientas, pero en su lugar hay algo bien distinto:

FreeCAD-Screenshot-0-2

 

El menú desplegable contiene los llamados “Bancos de Trabajo” que están diseñados para cada tipo de dibujo que se desee realizar. Al seleccionar uno de ellos observamos como aparece un paquete de barras de herramientas en el menú superior y en cada caso las barras de herramientas con diferentes. Elegiremos en primer lugar el banco de trabajo “Complete”.

 

Al seleccionar un banco de trabajo, por ejemplo Draft, podemos configurar las preferencias de visualización del dibujo, de la rejilla, colores de línea, etc, a través del menú preferencias que se encuentra dentro el menú edición. Otro menú importante a destacar es el menú de importación/exportación que nos permite seleccionar las preferencias para importar o exportar un archivo .dxf.

 

FreeCAD-Screenshot-0-3Menú de ajuste visual FreeCAD-Screenshot-0-4Menú importación

 

Ejercicio 1 y 2. WorkBench Sketcher

Al enfrentarnos a la primera Práctica de la forma en la que lo haríamos en Autocad, punto a punto introduciendo las coordenadas del siguiente punto mediante coordenadas simples, polares o haciendo referencia a otras coordenadas, nos damos cuenta de que Freecad no está pensado para dibujar de esta manera.

Podemos llegar a realizar un dibujo como el de este ejercicio usando el comando línea, pero al llegar a una línea inclinada, vemos que solo podemos introducir el siguiente punto, no está contemplado el uso de coordenadas polares para realizar un dibujo de cero. Podemos conseguir el mismo efecto, dibujando una línea de la longitud necesaria y rotándola posteriormente seleccionando el punto base y el ángulo de rotación.

 

En este programa se dibuja de otra manera. Cuenta con un banco de trabajo llamado Sketcher, cuya filosofía se basa en dibujar a mano alzada un borrador y luego transformarlo de forma muy rápida y fácil en el dibujo final con las medidas finales a base de una serie de restricciones.

Al seleccionar este banco de trabajo observamos una barra de tareas como esta:

FreeCAD-Screenshot-1-1

Creamos un nuevo Sketch. Seleccionamos el icono y hacemos el dibujo a mano alzada
FreeCAD-Screenshot-1-2

Crear una restricción de coincidencia en el elemento seleccionado

Fijar un punto sobre un objeto

Crear una restricción vertical en el elemento seleccionado

Crear una restricción horizontal en el elemento seleccionado

Crear una restricción entre dos líneas paralelas

Crear una restricción perpendicular entre dos líneas

Crear una restricción tangencial entre dos entidades

Crear una restricción de igualdad entre dos líneas o entre dos círculos o arcos.

Crear una restricción de simetría entre dos puntos

Crear una restricción de bloqueo en el elemento seleccionado

Fijar la distancia horizontal entre dos puntos o extremos de una línea

Fijar la distancia vertical entre dos puntos o extremos de una línea

Fijar la longitud de una línea o la distancia entre una línea y un vértice.

Fijar el radio de un círculo o arco.

Fijar el ángulo de una línea o el ángulo entre dos líneas

Seleccionamos la opción “Crear nuevo Sketch” hacemos el dibujo a mano alzada y a continuación establecemos las restricciones en cuanto a longitud de las líneas, ángulos entre ellas y tangencias y radio para los círculos.FreeCAD-Screenshot-1-3FreeCAD-Screenshot-1-4FreeCAD-Screenshot-1-5FreeCAD-Screenshot-1-6
 FreeCAD-Screenshot-1-10  FreeCAD-Screenshot-1-11

 

FreeCAD-Screenshot-1-7 FreeCAD-Screenshot-1-8

Hay que tener en cuenta que el menú Sketch no es para trabajar con “Referencia a objetos” o metiendo las medidas a mano, está diseñado para que detecte algunas de las restricciones de forma manual, como por ejemplo si intentamos dibujar una línea sobre el eje x, el programa pintara el eje de amarillo cuando nos situemos sobre el con el ratón, de manera que aparecerán dos restricciones automáticas, una de “Fijación de un punto sobre un objeto” y otra de “Restricción Horizontal” de esta manera, esta línea no se moverá al intentar aplicar nuevas restricciones.

A una persona acostumbrada a utilizar programas tipo Autocad, el empezar a hacer dibujos sin intentar introducir medidas puede resultarle complicado, es más la ausencia de estas “ayudas al dibujo” del menú Sketcher puede generar trabajo extra. Por ejemplo, a la hora de generar un polígono regular como detallamos en el siguiente ejercicio.

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=NiEPZJMRRpE]

Ejercicio 3. Polígonos regulares

 

La opción polígono regular se encuentra en el menú del Banco de trabajo “Draft”, permite dibujar cualquier polígono regular introduciendo el número de lados deseado.

El Workbench “Draft” está diseñado para realizar dibujos en 2D, pero no con tantas opciones como nos encontrábamos en otros programas a la hora de elegir la forma en la que queremos introducir los datos. Concretamente, en el ejemplo del polígono regular, solo podemos dibujar un pentágono si sabemos el radio del círculo inscrito o circunscrito, no hay una forma automática de crear un pentágono dado el lado.

Por tanto, si lo que tenemos es el lado del pentágono nos vemos obligados a utilizar el Workbench “Sketcher” ya que permite establecer una restricción en cuanto a la medida de un lado.

 

FreeCAD-Screenshot-3-1Herramienta Polígono Regular FreeCAD-Screenshot-3-2Herramienta Sketcher En el dibujo de la izquierda vemos un polígono regular creado con Draft. Y en el de la derecha se ha dibujado un polígono a mano alzada y se le ha aplicado la restricción de igualdad de los lados, medida de uno de los lados y dos ángulos.

 

Draft cuenta con una herramienta para convertir los objetos a tipo Sketch, de esta forma podemos dibujarlos en Draft y exportarlos después. En cualquier caso, FreeCAD está en continuo desarrollo y posiblemente en el futuro incluya al menos las mismas ayudas que aparecen en el Workbench Draft.

Ejercicio 4, 5 y 6 . Arcos, Matrices, recortes, chaflán,etc.

Para realizar dibujos en dos dimensiones utilizamos el Banco de trabajo Draft que cuenta con dos barras de herramientas especiales de creación y de modificación de entidades 2D.

FreeCAD-Screenshot-4-1

Crea una línea de dos puntos.

Crea un DraftWire de puntos múltiples.

Crea una circunferencia.

Crea un arco.

Crea una elipse.

Crea un polígono regular.

Crea un rectángulo dado por dos puntos.

Crea una anotación

Crea una cota.

Crea una polilínea.

Crea un objeto punto.

Crea cadena de texto con forma.

Crea un conector.

FreeCAD-Screenshot-4-2

Mueve el objeto seleccionado.

Gira los objetos seleccionados.

Crea un objeto equidistante objeto al activo.

Recorta o extiende el objeto seleccionado

Junta los objetos cerrados y los convierte en caras.

Descompone en objetos simples.

Escala los objetos seleccionados.

Poner los objetos en una hoja de dibujo.

Edita el objeto activo.

Conversión entre alambre y Bspline.

Agrega un punto a un alambre o BSpline existente.

Quita un punto a un alambre o BSpline existente.

Crea vistas de formas 2D de los objetos selecciona.

Convierte objetos de Sketch a Draft y viceversa.

Crea un array polar o rectangular.

Crea copias de un objeto a lo largo de un camino.

Clona objetos.
La barra de herramientas de creación tiene limitaciones en cuanto a las opciones posibles a la hora de introducir los datos para generar un objeto. Por ejemplo, en el caso de la circunferencia solo es posible crearla a partir del centro y el radio, no podremos generar una circunferencia tangente a dos líneas de forma automática (en cambio con el menú sketch si se puede conseguir como se mostraba en el ejercicio 1).

Para dibujar un arco solo podemos introducir centro, radio y ángulo contenido, no contamos con las numerosas opciones que ofrecen otros programas de este tipo.

Tiene lo necesario para crear un dibujo en 2D añadirle texto, acotarlo, alargar y acortar, pero Freecad está más orientado a las tres dimensiones. Quizá por eso este workbench no cuenta con herramienta chaflán, pero en cambio si que existe entre las opciones del workbench Part que es el que se usa para dibujar en 3D. Adjuntamos un ejemplo de la herramienta chaflán en el Workbench Part.

FreeCAD-Screenshot-4-3^Chaflán – Selección de aristas y radio. FreeCAD-Screenshot-4-4 ^Chaflán – Aplicando chaflán a dos aristas de un cubo.

 

A continuación se muestra un ejemplo de construcción de arrays, polar y rectangular.

 

FreeCAD-Screenshot-4-5^Array rectangular FreeCAD-Screenshot-4-6^Array polar

 

Ejercicio 7. Sombreado

 

Se puede sombrear un objeto seleccionando la opción “Pattern” del menú de opciones del propio objeto, para que se muestre el sombreado es necesario seleccionar con botón derecho la opción “Apariencia” y en el modo de visualización “Flat Lines”. Disponemos de 5 patrones de sombreado que son los que aparecen en el dibujo cuya densidad puede seleccionarse desde el mismo menú modificando el valor “Pattern Size”.

 FreeCAD-Screenshot-7-1 FreeCAD-Screenshot-7-2 FreeCAD-Screenshot-7-3

 

Ejercicio 8. Capas

 

La forma de organizar los dibujos para FreeCad no son capas sino grupos. Se pueden crear nuevos grupos para organizar el dibujo a nuestro gusto y desactivar o activar el grupo o el objeto que queremos ver en cada momento. Podemos seleccionar y modificar cualquier objeto seleccionándolo directamente de la barra de menú que aparece a la izquierda en el que los objetos se organizan forma de árbol.

FreeCad organiza los nuevos objetos creados dentro de ese árbol, de manera que al crear una pieza en tres dimensiones por ejemplo, cada nuevo corte no modifica la pieza original, sino que crea una nueva superpuesta a la anterior. De esta manera continúan guardadas TODAS las piezas generadas en el proceso y luego podrán desactivarse una o la otra según la necesidad e incluso volver a una fase anterior de la pieza creada si nos hemos equivocado. No hay que copiar y pegar infinitas versiones de la pieza en un espacio de trabajo muy grande, se puede tener la pieza en la coordenada (0,0,0) y no moverla de ahí. Esto simplifica mucho el trabajo.

 

FreeCAD-Screenshot-8-1 FreeCAD-Screenshot-8-2

 

A continuación podremos ver la forma en la que se crean las distintas “versiones” de la pieza en 3D dentro del árbol.

Ejercicio 9. Acotación

 

Las posibilidades que ofrece la opción de acotación se quedan escasas, un solo botón con un solo tipo de cota es todo lo que tenemos. No cuenta con cotas específicas para ángulos ni para radio o diámetro. Para alinear las cotas hay que dibujar una línea. Se puede modificar el texto de todas las cotas de forma individual mediante el menú de cota que aparece a la izquierda del dibujo. Y se puede modificar las preferencias de las cotas en el menú preferencias (para no tener que estar modificando la altura del texto por ejemplo en cada cota que dibujemos). Las opciones de texto que se modifican en el menú preferencias aplican al texto y a las cotas por igual.

 

FreeCAD-Screenshot-9-1^Menú preferencias FreeCAD-Screenshot-9-2^Menú modificación de cota seleccionada.

Ejercicio 10. Modelado tridimensional

 

Freecad contiene en su WorkBench “Part” una serie de formas básicas en 3 dimensiones, cilindro, cubo, cono ect, cuyas características en cuanto a medidas y posición se pueden modificar en cualquier momento editando con doble clic las propiedades que aparecen en el menú al seleccionar la pieza. Para crear un sólido con una forma irregular lo más fácil es crearlo a partir de un sketch.

A continuación creamos mediante Sketcher la planta de una pieza que vamos a pasar a 3D.

FreeCAD-Screenshot-10-1Sketch de la planta de la pieza con restricciones.
Ahora vamos a extruir la pieza para convertirla en un sólido:
FreeCAD-Screenshot-10-2 Es necesario crear un sketch diferente por cada parte de la pieza.En este caso hemos incluido la silueta de los taladros y al extruir no hemos conseguido un sólido sino paredes con la forma de las siluetas del sketch.Borramos todas las figuras menos el exterior de la base. Tendríamos que generar Sketchs independientes para cada una de las figuras de la pieza.
FreeCAD-Screenshot-10-3^Base extruida como sólido  En este caso emplearemos la herramienta “Cilindro” del catálogo de piezas básicas para ir uniéndolas o restándolas hasta obtener la pieza final.
FreeCAD-Screenshot-10-4^Unión de piezas. FreeCAD-Screenshot-10-5^Diferencia de piezas.

Para realizar cortes o secciones seguimos la misma metodología que para realizar la pieza. Situamos la pieza básica del catálogo que mejor se ajuste al corte que queremos realizar, la situamos en el lugar del corte y ejecutamos la opción “Diferencia” del workbench “Part”.

FreeCAD-Screenshot-10-6 FreeCAD-Screenshot-10-7

Vídeos:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=5rpvC7jhZBA]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=SBjYXbM9iOM]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=SMxNXUS0X6M]

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=LzCvgsT932g]

 

Ejercicio 11. Texto

 

 FreeCAD-Screenshot-11-1 Podemos insertar texto mediante el botón texto que aparece en la barra de tareas de creación de objetos del banco de trabajo “Draft”.Se insertará en el árbol de objetos como un objeto mas, y podra modificarse el contenido o la posición en cualquier momento.

 

Ejercicio 12. Salida de dibujos en trazador e impresora

 

Dentro del WorkBench “Completo” encontramos la barra de tareas que aparece a continuación. Son solo cuatro iconos que nos permiten utilizar una plantilla de dibujo con un cajetín prediseñado y posteriormente introducir vistas de nuestra pieza fácilmente.

 

FreeCAD-Screenshot-12-1

Abre una imagen vectorial escalable. (Una plantilla SVG personalizada q hayamos creado anteriormente)

Abre la plantilla por defecto que ya contiene Freecad.

Insertar una nueva vista de la pieza en el dibujo activo.

Exportar una página a un archivo SVG. (Para crear la plantilla)

 

A continuación vamos a crear un dibujo para imprimir utilizando la plantilla que FreeCad trae por defecto.

Al seleccionar el botón para abrir la plantilla por defecto, nos aparece automáticamente en el árbol de objetos un nuevo grupo llamado page. Al pulsar sobre este nuevo grupo, se nos abre una nueva pestaña al lado de la del dibujo llamada Visor de dibujos, en la que podemos ver el diseño de la página final a imprimir.

 

 FreeCAD-Screenshot-12-2 Seleccionamos el corte que queremos mostrar, en este caso aparece en el árbol como “Cut004” y seleccionamos el botón de “Insertar una nueva vista”. Aparecerá una vista en planta del objeto que queremos mostrar en la esquina superior izquierda del cajetín del visor de dibujos como aparece en la imagen.
FreeCAD-Screenshot-12-3 Si desplegamos el grupo “Page” podremos observar que ha aparecido un nuevo objeto llamado “View” este objeto es la vista que acabamos de introducir. Seleccionando este objeto del menú en la pestaña “Datos” podemos modificar todos los parámetros en cuanto a posición en el dibujo, escala y vista.
FreeCAD-Screenshot-12-4 Seleccionando el grupo “Page” podemos modificar los atributos de la plantilla.Aparece el campo “Editable” en el que podemos introducir nuestros datos para que aparezcan automáticamente en la posición adecuada del cajetín.
Necesitaremos presionar el botón “Recalculo del documento” para que aparezcan los datos en el cajetín.
 FreeCAD-Screenshot-12-5 Seleccionando el boton imprimir del menú Archivo, podemos seleccionar las propiedades de la hoja y sacar una imagen impresa de nuestro dibujo.

 

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=tG5sGRZTQSA]

 

 

Ejercicio Final. Formato de intercambio de archivos: dxf

 

 FreeCAD-Screenshot-13-1 FreeCAD-Screenshot-13-2

Con la opción importar del menú archivo, podemos importar un archivo en formato dxf. En el ejemplo se ha utilizado un dxf creado con Autocad. Como vemos en el árbol de objetos que aparece en el dibujo tras la importación, todos los objetos independientes que aparecían en el dibujo de autocad aparecen listados bajo un grupo cuyo nombre coincide con el nombre de la capa en la que estaban. Sin embargo las Cotas no se han importado.

Vídeo:

 

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=PBP170V3els]

Ejercicios de Scilab

A continuación se muestran capturas de pantalla de la realización de los ejercicios anteriores con Scilab, los mismos que realizamos con Matlab.  Como podemos observar la nomenclatura y el funcionamiento es muy similar al de Matlab pero no igual, y hay que tener cuidado con estas pequeñas diferencias. El entorno visual es casi idéntico como podemos observar.

Ejercicio 1: Definir una matriz A de dimensiones 5×4 y extraer los bloques formados por:

  1. La fila cuarta
  2. La columna tercera
  3. Desde la fila 2 a la 4
  4. Desde la columna 1 a la columna 3
  5. Las filas 1,3 y 5
  6. Las columnas 2 y 4

Scilab_Captura_1

Ejercicio 2: Matrices especiales.

  1. Crear una matriz identidad de dimensión 5
  2. Crear una matriz identidad de dimensión 5 utilizando una variable como parámetro
  3. Crear una matriz identidad del mismo tamaño que la matriz A
  4. Crear una matriz de dimensión 4×5 cuyos elementos sean todos cero menos la diagonal que esté formada por unos
  5. Crear matrices formadas por ceros (zeros(x)).
  6. Crear matrices formadas por unos (ones(x)).
  7. Generar matrices formadas por números aleatorios entre 0 y 1, o entre cero y un número y. (y*rand(x))

Scilab_Captura_2

Al intentar utilizar la orden “eye” que se utiliza en Matlab nos encontramos con  que no es aceptada. Scilab cuenta con una forma de “adaptar” las ordenes tal y como las usamos en Matlab que consiste en añadir “mltb_” delante del nombre de la función.

Scilab_Captura_3

Ejercicio 3: Formar matrices creadas a partir de otras matrices.

Generamos cuatro matrices A, B, C y D aleatorias de dimensiones (3,2), (3,3), (2,3) y (2,2) respectivamente. Y generamos nuevas matrices que las combinen. Usando espacio E=(A B) la segunda matriz forma las ultimas columnas de la nueva matriz. Separando mediante “;” la segunda matriz forma las últimas filas de la nueva matriz.

Crear matrices especiales utilizando las órdenes zeros y ones

Scilab_Captura_4Scilab_Captura_5Scilab_Captura_6Scilab_Captura_7

Ejercicio 4: Operaciones con matrices.

Realizar operaciones sencillas con matrices mediante los operadores lógicos habituales, suma, resta, multiplicación, potencia…Funciones inv, det y rref sirven para calcular la inversa, el determinante y la matriz escalonada canónica respectivamente.

Scilab_Captura_8

Para elevar a una potencia utilizamos ** en lugar de ^

Scilab_Captura_9

Como hemos comprobado, el funcionamiento es prácticamente idéntico al de Matlab y las ordenes iguales o muy parecidas.

 

Ejercicio de Simulación con XCOS

 

Podemos acceder al entorno XCOS directamente desde la barra de herramientas de Scilab pulsando el icono Icono Simulación.
Al pulsarlo aparecerán dos ventanas nuevas, una con el espacio de dibujo y otra con las librerías.
Las librerías son similares a las que encontrábamos en Matlab y se utilizan de la misma forma, arrastrando el componente al espacio de dibujo y modificando posteriormente el valor dando doble clic con el ratón.

Scilab_Xcos_1

A la hora de simular, en lugar de utilizar un solo componente como hacíamos en Matlab con “Scope”, aquí tenemos que añadirle una fuente. En el ejemplo añadimos el bloque llamado “Clockc” que genera una serie regular de eventos.
Introducimos los parámetros de simulación y pulsamos en “Iniciar”
Scilab_Xcos_2
 Scilab_Xcos_3  Scilab_Xcos_4
Aparecerá una nueva ventana con el gráfico de la simulación.

 

­El entorno XCos es también muy similar a su análogo de Matlab, “Simulink”.

 

Ejercicios Matlab

Ejercicios Matlab

 

Ejercicio 1: Definir una matriz A de dimensiones 5×4 y extraer los bloques formados por:

  1. La fila cuarta
  2. La columna tercera
  3. Desde la fila 2 a la 4
  4. Desde la columna 1 a la columna 3
  5. Las filas 1,3 y 5
  6. Las columnas 2 y 4

Matlab_Captura_1.1

Matlab_Captura_1.2

Ejercicio 2: Matrices especiales.

  1. Crear una matriz identidad de dimensión 5
  2. Crear una matriz identidad de dimensión 5 utilizando una variable como parámetro
  3. Crear una matriz identidad del mismo tamaño que la matriz A
  4. Crear una matriz de dimensión 4×5 cuyos elementos sean todos cero menos la diagonal que esté formada por unos.Matlab_Captura_2.1
  5. Crear matrices formadas por ceros (zeros(x)).
  6. Crear matrices formadas por unos (ones(x)).
  7. Generar matrices formadas por números aleatorios entre 0 y 1, o entre cero y un número y. (y*rand(x))

Matlab_Captura_2.2

Ejercicio 3: Formar matrices creadas a partir de otras matrices.

Generamos cuatro matrices A, B, C y D aleatorias de dimensiones (3,2), (3,3), (2,3) y (2,2) respectivamente. Y generamos nuevas matrices que las combinen. Usando espacio E=(A B) la segunda matriz forma las ultimas columnas de la nueva matriz. Separando mediante “;” la segunda matriz forma las últimas filas de la nueva matriz.

Matlab_Captura_3.1

También podemos crear filas o columnas de ceros en la nueva matriz utilizando la función (zeros).

Matlab_Captura_3.2

Ejercicio 4: Operaciones con matrices.

Podemos realizar operaciones sencillas con matrices mediante los operadores lógicos habituales, suma, resta, multiplicación, potencia…

Matlab_Captura_4.1

Las funciones inv, det y rref sirven para calcular la inversa, el determinante y la matriz escalonada canónica respectivamente.

Matlab_Captura_4.2

Ejercicio de SIMULINK

 

Vamos a probar el entorno gráfico de Matlab simulando un circuito sencillo que emplee módulos integradores, sumadores y de ganancia introduciendo como fuente una señal cuadrada.

Creamos un nuevo Modelo Simulink y a continuación abrimos las librerías pulsando sobre el icono.

 Matlab_Captura_Simulink_1  Matlab_Captura_Simulink_2
Al pulsar el icono nos aparecen dos ventanas, una contiene un árbol con los títulos de las distintas librerias y al seleccionarlas, a la derecha aparecen los componentes que las forman.También aparece una ventana de dibujo.Para realizar el diseño tenemos que arrastrar los componentes de la librería a la ventana del dibujo, unirlos con lineas e introducir el valor deseado en cada uno de los componentes dando doble clic sobre ellos.Para realizar la simulación incluimos un módulo “Scope” a la salida del diseño.
 Matlab_Captura_Simulink_3

Una vez completado el diseño podemos simularlo pulsando el icono  (simular) de la barra de tareas y haciendo doble clic en el módulo “Scope” a continuación aparecerá un pop up con la gráfica de la simulación y tendremos que usar el botón de escalado  para ajustarla a la vista.

A la hora de realizar los ejercicios con la versión de estudiantes de Matlab, no he encontrado problemas debidos a limitaciones de uso por tratarse de una versión “limitada” lo que si me ha resultado extraño e incluso molesto es el no poder utilizar esta versión sin conexión a internet ya que el programa intentaba consultar la licencia continuamente por lo que tuve que conectar el ordenador a la conexión de datos del teléfono móvil para seguir trabajando.

Matlab_Captura_Simulink_4