Programa para calcular Ley de Ohm en un circuito con fuente de DC y resistor

Introducción – Circuito y Ley de Ohm

Esta entrada es para mostrar un ejemplo muy simple de aplicación en Unity, se trata de un circuito con una fuente de DC conectada a un resistor.

La fuente DC provee un voltaje constante en el tiempo y el resistor es un componente eléctrico pasivo que se caracteriza por ofrecer resistencia al paso de la corriente eléctrica. Cuando se conectan estos dos componentes como se muestra en la figura 1 se establece una corriente que será proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia, de acuerdo a la Ley de Ohm:

I = V / R

Fig.1: Circuito eléctrico con fuente de DC y un resistor, la corriente que circula se calculará aplicando la Ley de Ohm.

Capturas del programa funcionando

En las figuras 2 y 3 se observa el programa funcionando, el esquema del circuito es una imagen representativa, los tres valores de la derecha son los valores actuales del sistema, el voltaje y la resistencia son parámetros variables mediante los Sliders de la parte inferior y la corriente se calcula como resultado de esos valores.

Fig. 2: Captura del programa funcionando, los sliders permiten modificar los valores de voltaje y de resistencia, la corriente se calcula aplicando la Ley de Ohm.
Fig. 3: Otra captura del programa con otros valores.

Análisis del Script que controla el sistema

A continuación se analiza el Script responsable de controlar el sistema y mostrar la información en pantalla.

Variables del sistema

En la figura 4 se observan las variables definidas en el Script, en las líneas 9, 10 y 11 tenemos unas referencias para los componentes Text que se encargan de mostrar los valores en la interfaz gráfica. Para ver en detalle cómo escribir textos en pantalla de manera dinámica en Unity consultar este vídeo.

Luego se definen tres variables tipo float para el voltaje, la resistencia y la corriente del circuito (líneas 13, 14 y 15).

Fig. 4: Variables del Script que controla el simulador del circuito DC.

Función Start, actualización de valores en pantalla y cálculo de la Ley de Ohm

En la figura 5 hay tres funciones pertenecientes al sistema. Start es una función que Unity ejecuta automáticamente luego de pulsar el botón Play y antes de que se muestre el primer fotograma de la aplicación, dentro de esta función se aplica la Ley de Ohm con los valores iniciales que se definan y se refrescan los valores en pantalla, esto ocurre en la ejecución de los métodos de las líneas 19 y 20 respectivamente. Para más información sobre métodos en programación, parámetros de entrada y salida y sobrecarga paramétrica, consultar este vídeo.

El método «RefreshValues» se encarga de escribir los valores de voltaje, resistencia y corriente en los componentes Text de la interfaz gráfica.

El método «ApplyOhmLaw» realiza el cálculo de la corriente en función del voltaje y la resistencia, aquí se podría tener una indeterminación si la resistencia (el denominador) es nulo, si esto ocurre no se produce un error en tiempo de ejecución, sino que Unity detecta esta situación y la resuelve asignando el valor «Infinity», el cual nos sirve como indicador de que hay una indeterminación.

Fig. 5: Funciones del Script que controla el simulador del circuito DC, inicialización, Ley de Ohm y actualización de interfaz gráfica.

Funciones para modificar valores desde la interfaz gráfica

Para que los Sliders de la interfaz gráfica puedan modificar valores dentro de un Script, deben hacerlo a través de métodos públicos, los métodos que se observan en la figura 6 cumplen esta función, el de arriba permite modificar el valor de voltaje y el de abajo el valor de resistencia. Notar que no solo se modifican los valores sino que se vuelve a aplicar la Ley de Ohm y se refrescan los valores en pantalla.

Fig. 6: Funciones del Script que controla el simulador del circuito DC, métodos públicos que permiten modificar los valores de voltaje y resistencia al manipular los Sliders de la interfaz gráfica.

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