LaunchSim/source
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74
src/debug_mecanica_disparo.py Normal file
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@ -0,0 +1,74 @@
from funcionesSimELectrica import *
from funcionesSimFisica import *
from scipy.integrate import cumulative_trapezoid
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
__author__ = 'Oscar Suescun'
lts_path = "C:/Users/osuescuneli/AppData/Local/Programs/ADI/LTspice/LTspice.exe"
'''
Esto sirve para hacer debug del sistema y ver como se comportan
las funciones para la
'''
if __name__ == '__main__':
tiempoSimulacion = 10e-3
step = tiempoSimulacion / 1e6
numeroModulos = 2
longitudBobina = 53.21e-3 # m
diametroInteriorBobina = 6.035e-3 * 2 # m
espirasBobina = 500
diametroCuBobina = 0.8e-3 # m
longitudVastago = 96e-3 # m
diametroVastago = 3.045e-3 * 2 # m
Tension = 30 # V
Capacitancia = 500e-3 # F
masa = calcular_masa(diametroVastago, longitudVastago)
anguloDisparo = 40
resistencia = calcular_resistencia(diametroCuBobina, longitudBobina,
diametroInteriorBobina, espirasBobina)
reluctancia = np.mean(reluctancia_funcX(longitudVastago, diametroVastago,
longitudBobina, diametroInteriorBobina,
diametroCuBobina, espirasBobina))
inductancia = espirasBobina**2 / reluctancia
tiempo = np.arange(0,tiempoSimulacion, step)
corriente = solver_manual(Tension, resistencia, inductancia, Capacitancia, tiempo)
fuerza = fuerza_magnetica(corriente, reluctancia, espirasBobina, diametroVastago)
aceleracion = []
for i in np.arange(numeroModulos):
aceleracion = np.append(aceleracion, calcular_aceleracion(masa, anguloDisparo, fuerza))
if i == 0:aceleracion[aceleracion<0] = 0 # Evitar que la aceleracion sea negativa en la primera vuelta
else:pass
velocidad = cumulative_trapezoid(aceleracion,tiempo,initial=0)
posicion = cumulative_trapezoid(velocidad, tiempo, initial=0)
idx = posicion <= longitudBobina*(i+1)
tiempo = tiempo[idx] # Recorto los vectores
posicion = posicion[idx] # para tener en cuenta
velocidad = velocidad[idx] # que el vastago recorre
aceleracion = aceleracion[idx] # la longitud de la bobina

114
src/funcionesSim.py
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@ -1,114 +0,0 @@
from PyLTSpice import SimRunner, SpiceEditor, RawRead
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
'''
Este codigo funciona sobre modelo.net
Para conseguir este archivo hay que ir al .asc con
el mismo nombre y ir View > SPICE Netlist. Esto
mostrara el codigo que se quiere. Se copia el codigo
y se pega en un file con extenion .net
'''
__author__ = 'Oscar Suescun'
def simular(tensionCap, Rtotal, Lbobina, Ctotal, lts_path, tSim = 100e-3, toff_sw = 1e-3, ton_mos = 1.5e-3):
'''
Funcion principal de simulacion.
Entradas Obligatorias:
- tensionCap -> Tension del capacitor
- Rtotal -> Resistencia total en el circuito (Rextra + Rbobina)
- Lbobina -> Inductancia de la bobina
- Ctotal -> capacidad del banco de capacitores
- lts_path -> directorio donde tienes el .exe de LTSpice
Entradas Opcionales:
- tSim -> tiempo total de simulacion (de normal 100ms)
- toff_sw -> tiempo que tarda la fuente en
desconectarse del capacitor (de normal 1ms)
- ton_mos -> tiempo que tarda el mosfet en abrir el gate
del mosfet de disparo (de normal 1.5ms)
Salida
resultados = {
'tiempo' : vector con el tiempo de simulacion
'vCap' : Vector con la tension entre Capacitor -> GND
'vBob' : Vector de tension atraves de la bobina
'iBob' : Vector con la corriente atraves de Bobina
}
'''
modeloSim = "simulador/modelo_transitorio.asc"
outDir = 'simulador'
## Hago la simulacion
simulador = SimRunner(output_folder=outDir, simulator=lts_path)
simulador.create_netlist(modeloSim)
netlist = SpiceEditor(modeloSim.replace('.asc', '.net'))
netlist.set_parameters(V = tensionCap,
R = Rtotal,
L = Lbobina,
C = Ctotal,
tSim = tSim,
toff_sw = toff_sw,
ton_mos = ton_mos)
simulador.run(netlist)
raw_path, log_path = next(iter(simulador)) # Obtener el único resultado
raw = RawRead(raw_path)
try:
return {
'tiempo': np.array(raw.get_trace('time')),
'vCap': np.array(raw.get_trace('V(condensador)')),
'vBob': np.array(raw.get_trace('V(v1)')) - np.array(raw.get_trace('V(v2)')),
'iBob': np.array(raw.get_trace('I(L1)'))
}
except KeyError as e:
print(f'Error al leer señal del archivo .raw: {e}')
return None
def dibujar(resultado):
plt.figure()
plt.plot(resultado['tiempo'], resultado['vCap'], label='Tension Cap [V]')
plt.plot(resultado['tiempo'], resultado['vBob'], label='Tension Bobina [V]')
plt.plot(resultado['tiempo'], resultado['iBob'], label='Corriente Bobina [A]')
plt.grid()
plt.legend()
plt.show()
if __name__ == '__main__':
lts_path = "D:\\Appdata\\LTSpice\\LTSPice.exe"
Tension = 50
Resistencia = 1.942
Inductancia = 11e-6
Capacitancia = 1e-3
tiempoSimulacion = 15e-3
tiempoSwitch = 25e-6
tiempoMos = 50e-6
resultado = simular(Tension,
Resistencia,
Inductancia,
Capacitancia,
lts_path,
tSim = tiempoSimulacion,
toff_sw = tiempoSwitch,
ton_mos = tiempoMos)
dibujar(resultado)

169
src/funcionesSimELectrica.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,169 @@
from PyLTSpice import SimRunner, SpiceEditor, RawRead
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
'''
Este codigo funciona sobre modelo.net
Para conseguir este archivo hay que ir al .asc con
el mismo nombre y ir View > SPICE Netlist. Esto
mostrara el codigo que se quiere. Se copia el codigo
y se pega en un file con extenion .net
'''
__author__ = 'Oscar Suescun'
def solver_manual(tensionCap, Rtotal, Lbobina, Ctotal, t):
'''
Solver analitico de la descarga LCR, resuelto manualmente.
Se esta resuelto con el metodo para ecuaciones diferenciales
homogeneas de segundo orden con coeficientes constantes.
Para evitar que el sistema tenga un periodo oscilatorio se necesita
cumplir que R^2 >= 4 * L/C. Si esto no se cumple tendra un perido
de oscilacion antes de apagarse lo que puede generar fuerzas negativas
en el vastago.
Entradas:
- tensionCap -> Tension del capacitor
- Rtotal -> Resistencia total en el circuito (Rextra + Rbobina)
- Lbobina -> Inductancia de la bobina
- Ctotal -> capacidad del banco de capacitores
Salida:
- Corriente en la bobina
'''
if Rtotal**2 - 4*Lbobina/Ctotal >= 0:
tau1 = (-Rtotal + np.sqrt(Rtotal**2 - 4*Lbobina/Ctotal)) / (2 * Lbobina)
tau2 = (-Rtotal - np.sqrt(Rtotal**2 - 4*Lbobina/Ctotal)) / (2 * Lbobina)
iCap = tensionCap/(Lbobina*(tau1 - tau2)) * (np.exp(tau1 * t) - np.exp(tau2 * t))
else:
a = -Rtotal / (2*Lbobina)
b = np.sqrt(4*Lbobina/Ctotal - Rtotal**2) / (2*Lbobina)
iCap = np.exp(a*t) * tensionCap / (b * Lbobina) * np.sin(b*t)
return iCap
def simular_LTS(tensionCap, Rtotal, Lbobina, Ctotal, lts_path, tSim = 100e-3, toff_sw = 1e-3, ton_mos = 1.5e-3):
'''
Funcion principal de simulacion. Es legado por si se quisiera simular
con LTSpice. No se usa porque hay problemas con el tamaño del step
en los resultados.
Entradas Obligatorias:
- tensionCap -> Tension del capacitor
- Rtotal -> Resistencia total en el circuito (Rextra + Rbobina)
- Lbobina -> Inductancia de la bobina
- Ctotal -> capacidad del banco de capacitores
- lts_path -> directorio donde tienes el .exe de LTSpice
Entradas Opcionales:
- tSim -> tiempo total de simulacion (de normal 100ms)
- toff_sw -> tiempo que tarda la fuente en
desconectarse del capacitor (de normal 1ms)
- ton_mos -> tiempo que tarda el mosfet en abrir el gate
del mosfet de disparo (de normal 1.5ms)
Salida
resultados = {
'tiempo' : vector con el tiempo de simulacion
'vCap' : Vector con la tension entre Capacitor -> GND
'vBob' : Vector de tension atraves de la bobina
'iBob' : Vector con la corriente atraves de Bobina
}
'''
modeloSim = "simulador/modelo_transitorio.asc"
outDir = 'simulador'
## Hago la simulacion
simulador = SimRunner(output_folder=outDir, simulator=lts_path)
simulador.create_netlist(modeloSim)
netlist = SpiceEditor(modeloSim.replace('.asc', '.net'))
netlist.set_parameters(V = tensionCap,
R = Rtotal,
L = Lbobina,
C = Ctotal,
tSim = tSim,
toff_sw = toff_sw,
ton_mos = ton_mos)
simulador.run(netlist)
raw_path, log_path = next(iter(simulador)) # Obtener el único resultado
raw = RawRead(raw_path)
tiempo = np.array(raw.get_trace('time'))
vCap = np.array(raw.get_trace(('V(condensador)')))
vBob = np.array(raw.get_trace('V(v1)')) - np.array(raw.get_trace('V(v2)'))
iBob = np.array(raw.get_trace('I(L1)'))
iMos = np.array(raw.get_trace('Id(M1)'))
idx = np.where(tiempo >= ton_mos)
try:
return {
'tiempo': tiempo[idx],
'vCap': vCap[idx],
'vBob': vBob[idx],
'iBob': iBob[idx],
'iMos' : iMos[idx]
}
except KeyError as e:
print(f'Error al leer señal del archivo .raw: {e}')
return None
def dibujar(resultado):
plt.figure()
plt.plot(resultado['tiempo']*1e3, resultado['vCap'], label='Tension Cap [V]')
plt.plot(resultado['tiempo']*1e3, resultado['vBob'], label='Tension Bobina [V]')
plt.plot(resultado['tiempo']*1e3, resultado['iBob'], label='Corriente Bobina [A]')
plt.xlabel("Tiempo [ms]")
plt.grid()
plt.legend()
plt.show()
if __name__ == '__main__':
lts_path = "D:\\Appdata\\LTSpice\\LTSPice.exe"
Tension = 30
Resistencia = 10
Inductancia = 1
Capacitancia = 0.02
tiempoSimulacion = 10
tiempoSwitch = 25e-6
tiempoMos = 50e-6
resultado1 = simular_LTS(Tension,
Resistencia,
Inductancia,
Capacitancia,
lts_path,
tSim = tiempoSimulacion,
toff_sw = tiempoSwitch,
ton_mos = tiempoMos)
t = np.arange(0,tiempoSimulacion, 10e-6)
resultado2 = solver_manual(Tension, Resistencia, Inductancia, Capacitancia, t )
plt.figure()
plt.plot(resultado1['tiempo']*1e3, resultado1['iBob'], label = 'LTS')
plt.plot(t*1e3, resultado2, label='Manual')
plt.legend()
plt.show()

178
src/funcionesSimFisica.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,178 @@
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
global muVacio
global muFeRel
global kDisp
global cteRoz
global g
global resCu
densidadHierro = 7800 # kg/m3
muVacio = 4*np.pi*1e-7
muFeRel = 5000
resCu = 1.7e-8 # ohm/m
kDisp = 2 # cte de dispersion
cteRoz = 0.1
g = 9.8
__author__ = 'Oscar Suescun'
def calcular_diametro_ext(longitudBobina, diametroCuBobina, espirasBobina, diametroInteriorBobina):
espirasCapa = int(longitudBobina/diametroCuBobina)
numeroCapas = int(espirasBobina/espirasCapa + .5)
return 2 * numeroCapas * diametroCuBobina + diametroInteriorBobina
def reluctancia_funcX(longFe, diamFe, longC, diamCint, diamCu, espiras):
'''
Esta funcion devuelve un vector que contenga la reluctancia total en
funcion de la distancia que recorre el vastago dentro de la bobina.
Para esto se utiliza un vector de 0 -> longC con un estep de longC/100
Entrada:
- longFe --> longitud del vastago
- diamFe --> diametro del vastago
- longC --> longitud de la bobina
- diamCint --> diametro interior de la bobina
- diamCu --> diametro del hilo de cobre
- espiras --> numero de espiras en la bobina
Salida:
- relTotal --> devuelve un vector con la reluctancia total en
funcion de la distancia recorrida en la bobina.
'''
diamCext = calcular_diametro_ext(longC, diamCu, espiras, diamCint)
seccionFe = (np.pi * diamFe**2) / 4
seccionSc = (np.pi * diamCext**2) / 4
seccionDisp = (np.pi * (kDisp * diamCint)**2) / 4
x = np.arange(0,longC + longC/100, longC/100)
longFe = np.full(len(x), longFe)
longC = np.full(len(x), longC)
relFe = longFe / (muVacio * muFeRel * seccionFe)
relDisp = longC / (muVacio * seccionDisp)
relAire = (longC - x) / (muVacio * seccionSc)
relFlujo = (longC + longFe - x) / (muVacio * seccionDisp)
relTotal = relFe + relDisp + relAire + relFlujo
return relTotal
def induccion(corriente, reluctancia, espiras, diamFe):
flujo = espiras * corriente / reluctancia
secFe = np.pi * diamFe**2 / 4
return flujo / secFe
def fuerza_magnetica(corriente, reluctancia, espiras, diamFe):
'''
Solo se calcula la fuerza magetica
'''
b = induccion(corriente, reluctancia, espiras, diamFe)
secFe = np.pi * diamFe**2 / 4
return np.sign(corriente) * 0.5 * b**2 * secFe / muVacio
def calcular_aceleracion(masa, anguloDisparo, fuerzaMagnetica):
'''
Retocar esto, tiene en cuenta el principio solo pero hay cosas raras
'''
anguloDisparo = anguloDisparo * np.pi / 180
acel = fuerzaMagnetica/masa - g*(cteRoz * np.cos(anguloDisparo) + np.sin(anguloDisparo))
return acel
def calcular_resistencia(diamCu, longC, diamC, espiras):
espirasCapa = int(longC/diamCu)
nCapasEnteras = int(espiras/espirasCapa) # solo capas completametne llenas
espirasUltimaCapa = espiras - espirasCapa * nCapasEnteras # las espiras de la ultima capa
longitud = 0
for i in range(nCapasEnteras): longitud += espirasCapa*np.pi*(diamC + (1+i)*diamCu) # Calculo longitud de total de las capas llenas
longitud += espirasUltimaCapa*np.pi*(diamC + (1 + nCapasEnteras)*diamCu)
seccionCu = np.pi * diamCu**2 / 4
return resCu * longitud / seccionCu
def calcular_masa(diamFe, longFe): return np.pi * diamFe**2 / 4 * longFe * densidadHierro
if __name__ == '__main__':
from funcionesSimELectrica import *
from scipy.integrate import cumulative_trapezoid
tiempoSimulacion = 10e-3
step = tiempoSimulacion / 1e6
numeroModulos = 2
longitudBobina = 53.21e-3 # m
diametroInteriorBobina = 6.035e-3 * 2 # m
espirasBobina = 500
diametroCuBobina = 0.8e-3 # m
longitudVastago = 96e-3 # m
diametroVastago = 3.045e-3 * 2 # m
Tension = 30 # V
Capacitancia = 500e-3 # F
masa = calcular_masa(diametroVastago, longitudVastago)
anguloDisparo = 40
resistencia = calcular_resistencia(diametroCuBobina, longitudBobina,
diametroInteriorBobina, espirasBobina)
reluctancia = np.mean(reluctancia_funcX(longitudVastago, diametroVastago,
longitudBobina, diametroInteriorBobina,
diametroCuBobina, espirasBobina))
inductancia = espirasBobina**2 / reluctancia
tiempo = np.arange(0,tiempoSimulacion, step)
corriente = solver_manual(Tension, resistencia, inductancia, Capacitancia, tiempo)
fuerza = fuerza_magnetica(corriente, reluctancia, espirasBobina, diametroVastago)
aceleracion = calcular_aceleracion(masa, anguloDisparo, fuerza)
aceleracion[aceleracion<0]=0
velocidad = cumulative_trapezoid(aceleracion, tiempo, initial=0)
posicion = cumulative_trapezoid(velocidad, tiempo, initial=0)
idx = posicion <= longitudBobina
tiempo = tiempo[idx]
posicion = posicion[idx]
velocidad = velocidad[idx]
aceleracion = aceleracion[idx]
plt.figure()
#plt.plot(t, corriente, label='corriente')
#plt.plot(t, fuerza, label = 'Fuerza')
plt.plot(tiempo, aceleracion, label='aceleracion')
# plt.plot(tiempo, velocidad, label = 'velocidad')
#plt.plot(posicion, velocidad, label = 'posicion')
plt.legend()
plt.show()

26
src/simulador/modelo_transitorio.asc
View File

@ -13,6 +13,12 @@ WIRE -256 240 -256 160
WIRE 256 304 256 272
WIRE 256 320 256 304
WIRE -256 336 -256 320
WIRE 208 608 64 608
WIRE 64 672 64 608
WIRE 208 672 208 608
WIRE 64 800 64 752
WIRE 208 800 208 752
WIRE 208 800 64 800
FLAG 432 192 0
FLAG 432 112 cont1
FLAG -208 96 cont1
@ -59,13 +65,21 @@ SYMATTR Value {L}
SYMBOL res 240 64 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value {R}
TEXT -320 -16 Left 2 !.tran 0 {tsim} 0
SYMBOL voltage 64 656 R0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V4
SYMATTR Value 30
SYMBOL res 192 656 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 20
TEXT -320 -16 Left 2 !.tran 0 {tsim} 0
TEXT -320 -48 Left 2 !.Model SW SW(Ron=1m Roff=100Meg Vt = 5)
TEXT -320 -176 Left 2 !.param tsim 100m
TEXT -320 -176 Left 2 !.param tsim 1.6m
TEXT -320 -144 Left 2 !.param toff_sw 1m
TEXT -320 -112 Left 2 !.param ton_mos 1.5m
TEXT 336 -96 Left 2 !.param R 1.942
TEXT 336 -160 Left 2 !.param C 1m
TEXT 336 -128 Left 2 !.param L 11u
TEXT 336 -64 Left 2 !.param V 150
TEXT 336 -96 Left 2 !.param R 10
TEXT 336 -160 Left 2 !.param C 0.02
TEXT 336 -128 Left 2 !.param L 1
TEXT 336 -64 Left 2 !.param V 30
TEXT -320 -80 Left 2 !.param delta tsim-ton_mos

BIN
src/simulador/modelo_transitorio.op.raw Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
src/simulador/modelo_transitorio.raw Normal file
View File

Binary file not shown.

17
src/simulador/modelo_transitorio_1.net
View File

@ -1,5 +1,10 @@
<<<<<<< HEAD
* C:\Users\pedro\Desktop\Projects\LaunchSim\src\simulador\modelo_transitorio.asc
* Generated by LTspice 24.1.4 for Windows.
=======
* C:\Users\osuescuneli\Desktop\practicas\Practia_Lanzadera\source\src\simulador\modelo_transitorio.asc
* Generated by LTspice 24.1.5 for Windows.
>>>>>>> 04076e92921df836051a54c4429533fbd2cea3a7
V1 N001 0 {V}
S1 N001 condensador cont1 0 SW
V2 cont1 0 PULSE(0 10 0 1n 1n {toff_sw} {tsim})
@ -8,18 +13,20 @@ M1 V2 cont2 0 0 IRFZ44N
V3 cont2 0 PULSE(0 15 {ton_mos} 1n 1n {delta} {tsim})
L1 V1 V2 {L}
R1 condensador V1 {R}
V4 N002 N003 30
R2 N002 N003 20
.model NMOS NMOS
.model PMOS PMOS
.lib C:\Users\pedro\AppData\Local\LTspice\lib\cmp\standard.mos
.tran 0 {tsim} 0
.Model SW SW(Ron=1m Roff=100Meg Vt = 5)
.param tsim 15m
.param tsim 10
.param toff_sw 25u
.param ton_mos 50u
.param R 1.942
.param C 1m
.param L 11u
.param V 50
.param R 10
.param C 20m
.param L 1
.param V 30
.param delta tsim-ton_mos
.backanno
.end

5
test.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,5 @@
import numpy as np
vector = np.array([-3, -1, 0, 2, 5, -7])
vector[vector < 0] = 0
print(vector)