Descripción del Funcionamiento del Sistema
El simulador demuestra visual y físicamente el principio de la Modulación por Ancho de Pulsos (PWM - Pulse Width Modulation). En lugar de reducir el voltaje de manera lineal (como lo haría una resistencia, desperdiciando energía en forma de calor), el sistema PWM controla la potencia entregada a una carga encendiendo y apagando la fuente de alimentación a una velocidad muy alta.
El sistema simula en tiempo real tres componentes físicos:
- La señal eléctrica: Se grafica matemáticamente la onda cuadrada resultante.
- La física de las cargas: Se simula la inercia mecánica de un motor (aceleración/desaceleración progresiva) y la inercia térmica de una lámpara (retardo al encender/apagar y parpadeo visible a bajas frecuencias).
- El electromagnetismo sonoro: Genera un zumbido de audio cuya frecuencia y volumen imitan la vibración real de las bobinas de un motor bajo una señal PWM.
Descripción de Parámetros y Controles
1. Configuración del Circuito
- Sistema ON/OFF: Actúa como el interruptor principal de energía. Al apagarlo, la señal cae a 0V instantáneamente, pero las cargas responden de acuerdo a sus leyes físicas (el motor sigue girando hasta detenerse por fricción y la lámpara se apaga con un leve desvanecimiento).
- Fuente (VCC) [5V, 12V, 24V]: Define la Tensión de Corriente Continua máxima que entrega la fuente.
- Impacto visual: Altera la amplitud vertical de la onda en el osciloscopio.
- Impacto físico: Determina el límite máximo de velocidad del motor (Ej: a 24V el motor puede alcanzar muchas más RPM que a 5V) y el brillo máximo teórico de la lámpara.
2. Señal PWM (Modulación)
- Frecuencia PWM (Hz) [1 a 500 Hz]: Determina cuántos ciclos completos de encendido/apagado ocurren en un segundo.
- Impacto en Lámpara: A frecuencias bajas (menores a 35 Hz), el simulador recrea el "flicker" o parpadeo, ya que el filamento tiene tiempo de enfriarse parcialmente en la fase de apagado. A altas frecuencias, el ojo humano (y el simulador) solo percibe el promedio.
- Impacto en Audio: Define el tono (pitch) del zumbido que emite el oscilador web.
- Ciclo de Trabajo (Duty Cycle) [0% a 100%]: Es el corazón del PWM. Representa el porcentaje de tiempo que la señal se mantiene en ALTO (conectada a VCC) durante un ciclo.
- 0%: Señal completamente apagada (0V).
- 50%: Señal cuadrada perfecta (mitad del tiempo arriba, mitad abajo). Entrega la mitad de la potencia.
- 100%: Señal continua pura (VCC constante).
- Impacto general: Controla directamente el brillo de la lámpara, la velocidad objetivo del motor y la tensión media.
3. Respuesta de la Carga
- Selector de Carga (Lámpara / Motor DC): Alterna entre los dos modelos físicos simulados.
- Tacómetro (Solo visible con el motor): Un indicador digital que calcula y muestra las Revoluciones Por Minuto (RPM) actuales del motor. El valor no cambia de golpe, sino que sube o baja gradualmente simulando la masa del rotor y la fricción del eje.
- Habilitar Respuesta Sonora: Activa la Web Audio API del navegador para generar un tono en diente de sierra que emula acústicamente las frecuencias de conmutación del circuito.
4. Controles del Osciloscopio
- Detener / Reanudar Señal: Congela la animación del gráfico en el tiempo exacto en que se presiona. Útil para medir e inspeccionar la forma de la onda (los anchos de pulso) sin que se desplace por la pantalla.
- Posición Horizontal (Offset): Un control deslizante que permite "navegar" por la onda hacia la izquierda o la derecha. Es especialmente útil cuando la señal está detenida (pausada) para encuadrar un pulso específico en el centro de la cuadrícula.
5. Parámetros del OSD (On-Screen Display del Osciloscopio)
La pantalla negra del osciloscopio imprime información técnica en tiempo real:
- Estado y VCC: Confirma si el circuito está activo o apagado, e indica el voltaje del riel superior (pico de la onda cuadrada).
- Tensión Media (VMED - Modulada): Es el valor crucial del sistema PWM. Representa el voltaje continuo equivalente que "siente" la carga. Se calcula matemáticamente multiplicando la Tensión de Fuente por el Ciclo de Trabajo: VCC * (Duty Cycle / 100).
- Base de Tiempo (ms/div): Indica cuánto tiempo real representa cada cuadrado horizontal de la cuadrícula. El simulador ajusta esto automáticamente para asegurar que siempre se vean 3 ciclos completos en pantalla sin importar la frecuencia.
- Escala (V/div): Escala vertical fija (5 Voltios por cada división o cuadrado). Permite al usuario "medir" la amplitud visualmente contando los cuadrados desde la línea base (0V).