Simulación en KiCAD

Hola a todos

Quería hacer una simulación por lo que me he decidido a instalar KiCad (v5) y comencé con un esquema muy simple, un puente rectificador de onda completa con 4 diodos 1N4007 conectado a una fuente (VSOURCE) de 220V 50Hz.

Antes de añadir más componentes y para comprobar que todo iba a bien, conecté la referencia a tierra (GND) al negativo del puente rectificador, añadí dos etiquetas, una conectada a uno de los pines de la fuente de corriente alterna y otra conectada al positivo de la salida del rectificador.

Al ejecutar el simulador en Transient configuré intervalos de 10ms para un total de 40ms de simulación, añadí las señales (las etiquetas previamente definidas) y el primer problema que he notado es que la salida está invertida. Parece que KiCad tiene un problema con la configuración del modelo para los diodos de Spice por lo que intercambié los "nodos" editando las propiedades de los diodos y conseguí que la salida se visualizara correctamente.

Ahora bien, mi objetivo inicial al simular era mostrar la salida de la fuente de CA y la del rectificador ¿cómo puede hacerse? Spice mide el voltaje respecto a GND por lo que si conecto GND a la fuente de CA la simulación muestra bien la CA pero mal la salida del rectificador y si conecto GND al rectificador ocurre lo contrario, muestra bien la salida del rectificador y mal la de la fuente de CA.

Gracias
 

Fogonazo

"Qualified exorcist approved by the Vatican"
Comprime el archivo de simulación KiKad y lo subes al Foro para entender de que estás hablando
 
A pesar de la prolija explicación no creo que sea algo complejo, como una imagen vale más que mil palabras, aquí van dos que valen más que dos mil...

Los esquemas y sus respectivas simulaciones son:

schematics.jpg

y a continuación el resultado esperado que no encuentro la forma de conseguir (excepto editando la imagen ;) ):

simulation.jpg
 
Gracias pero también lo he probado y obtengo el mismo resultado que en el esquema y simulación de la parte derecha de la primera imagen.
 
Está simulando bien todo el rato, lo que ocurre es que no entiendes el funcionamiento de un puente de diodos.
No es un demérito; a mí me confundió durante años. Lo evidente es fácil, cuando empiezas a poner tierras y referencias ya no es tan obvio.
 
Gracias, mi objetivo era obtener como salida de la simulación la misma gráfica que tanto se ve en los libros, la última que se ve en esta imagen y está rotulada como "combined output+input".

FWR.jpg
pero entiendo que no debe ser posible.
 
Última edición:
Si que es posible pero si mides mal, en la simulación sale lo que mides.
El simulador hace lo que tú le digas que haga.
Si cortocircuitas medio puente sale la simulación correspondiente a medio puente cortocircuitado que es lo que tú le has dicho que simule.


No he simulado nada en kiCAD, a ver si me pongo a ello...
Casi todos los simuladores necesitan una referencia y sin ella no funcionan así que tienes que poner la tierra en algún lado, no sé si kiCAD es así.

Luego pon las sondas en su sitio y mides pero claro, mides respecto a la tierra donde quiera que esté. Si quieres no medir respecto a tierra, o pones "un voltímetro", si el simulador dispone de eso, o le dices que te grafique la resta entre dos sondas.
 

Fogonazo

"Qualified exorcist approved by the Vatican"
Gracias, mi objetivo era obtener como salida de la simulación la misma gráfica que tanto se ve en los libros, la última que se ve en esta imagen y está rotulada como "combined output+input".

Ver el archivo adjunto 186592
pero entiendo que no debe ser posible.
Si es posible.
¿ Como estás tomando la señal de salida del rectificador (Entre que y que) ?

Se me adelantó Scooter :rolleyes:
 

Dr. Zoidberg

Well-known-Papá Pitufo
Ahora bien, mi objetivo inicial al simular era mostrar la salida de la fuente de CA y la del rectificador ¿cómo puede hacerse? Spice mide el voltaje respecto a GND por lo que si conecto GND a la fuente de CA la simulación muestra bien la CA pero mal la salida del rectificador y si conecto GND al rectificador ocurre lo contrario, muestra bien la salida del rectificador y mal la de la fuente de CA.
Por favor, subí el esquema de lo que has conectado, por que hay algo sospechoso:
Si pretendés simular la salida de un puente rectificador conectado al secundario de un transformador, lo que estás haciendo no sirve por que el secudario del transformador es "flotante" respecto de GND (conectada a alguno de los terminales de salida del puente) y no podés medir VCA respecto de ella, solo podés medir VCC a la salida del puente.
Si pretendés medir ambas simultáneamente --> tenés que encontrar una forma de referenciar a GND algún terminal de VCA...y la única forma (que se me ocurre ahora) es usando un transformador 1:1 de por medio y con las conexiones de los bobinados en el orden correcto para no invertir la fase.

PD: lo que se vé en los libros difícilmente puede simularse en forma tan sencilla, salvo que sea rectificación de media onda, o de onda completa con punto medio, por que ahí es trivial.
 
Gracias por las diferentes recomendaciones.

Este problema con las simulaciones viene de años atrás de Spice que, recuerdo, es del año 1973 y como decía siempre toma como referencia 0V (GND), se le dé o no. Al darme ahora de bruces contra este incidente he acabado recordando que, cuando hace bastante tiempo estuve peleándome con él, había que proceder de cierta manera ni evidente, ni intuitiva, como en casos con nodos flotantes que se tenían que añadir nodos intermedios que en última instancia se conectaban a 0V según el caso con una resistencia nula (0Ω) o "infinita" (10MΩ, 1GΩ, etc.)

Para este problema el rodeo consiste en duplicar la fuente de CA y añadirla en serie para poder referenciar 0V. En la siguiente imagen muestro el esquema que he utilizado para la prueba y la correspondiente simulación que, como quería, muestra al final la entrada AC y la salida rectificada.

FWR schematic&simulation.jpg

Y esto, con la guerra que ha dado, lo hacía como ejercicio con el ngSpice del KiCad para un esquema algo más complejo con el que me pondré tan pronto recupere fuerzas. Que el diablo me coja confesado. :LOL:
 

Dr. Zoidberg

Well-known-Papá Pitufo
Para este problema el rodeo consiste en duplicar la fuente de CA y añadirla en serie para poder referenciar 0V. En la siguiente imagen muestro el esquema que he utilizado para la prueba y la correspondiente simulación que, como quería, muestra al final la entrada AC y la salida rectificada.
Pero ese NO ES el esquema que planteaste inicialmente!!!
Eso equivale a un transformador con punto medio alimentando un puente entre los extremos del secundario, y que es completamente distinto de un transformador sin punto medio alimentando a un puente.
Que te sirva para lograr el gráfico que quieres es una historia completamente diferente.

PD: Y esas dos GND (triangulito y "rayitas") como están interconectadas??? O flotan entre sí?? Y respecto de cual calcula el simulador??
 
Pero ese NO ES el esquema que planteaste inicialmente!!!
Correcto pero es 100% equivalente (exceptuando la modificación en la fuente que es lo que he explicado). El inicial por su simplicidad no lo salvé y tocó rehacerlo cuando caí en la forma de conseguir la gráfica que quería. Siendo exactamente el mismo, el puente rectificador me gustó más con ese diseño más compacto como es lógico porque a la segunda o tercera he ido refinándolo.

Eso equivale a un transformador con punto medio alimentando un puente entre los extremos del secundario, y que es completamente distinto de un transformador sin punto medio alimentando a un puente.
Cierto, es completamente distinto y, para alejar cualquier malentendido por parte de otros lectores, añado que en los esquemas que he publicado no hay transformadores solo fuentes AC.

Y esas dos GND (triangulito y "rayitas") como están interconectadas??? O flotan entre sí??
Correcto.

Y respecto de cual calcula el simulador??
De 0V, la de la fuente AC.
 
Gracias por las diferentes recomendaciones.

Este problema con las simulaciones viene de años atrás de Spice que, recuerdo, es del año 1973 y como decía siempre toma como referencia 0V (GND), se le dé o no. Al darme ahora de bruces contra este incidente he acabado recordando que, cuando hace bastante tiempo estuve peleándome con él, había que proceder de cierta manera ni evidente, ni intuitiva, como en casos con nodos flotantes que se tenían que añadir nodos intermedios que en última instancia se conectaban a 0V según el caso con una resistencia nula (0Ω) o "infinita" (10MΩ, 1GΩ, etc.)

Para este problema el rodeo consiste en duplicar la fuente de CA y añadirla en serie para poder referenciar 0V. En la siguiente imagen muestro el esquema que he utilizado para la prueba y la correspondiente simulación que, como quería, muestra al final la entrada AC y la salida rectificada.

Ver el archivo adjunto 186610

Y esto, con la guerra que ha dado, lo hacía como ejercicio con el ngSpice del KiCad para un esquema algo más complejo con el que me pondré tan pronto recupere fuerzas. Que el diablo me coja confesado. :LOL:
Bonito cortocircuito.
Tienes la salida de -Vcc de la fuente simétrica tirada a tierra.

Menos mal que los simuladores lo aguantan todo. Con un osciloscopio real la habrías vuelto a liar parda.

Presta atención al puente. Un puente tiene cuatro bornes como un transformador pero no es un transformador.
En un momento dado el positivo es "fase" y en otro es el negativo el que es "fase".
Eso no viene en los libros pero si que explota en la realidad.
 
Está simulando bien, lo que ocurre es que no entiendes el funcionamiento de Spice.

No es un demérito porque cualquier recién llegado a Spice desconoce estos problemas pero como explicaba es la forma en la que el simulador de KiCad (Spice) va a medir de forma correcta. Todos estos workaround con Spice están ampliamente documentados y son los recomendados en entornos académicos pero por desgracia no son fáciles de encontrar en Internet y, menos aún, en castellano.

Si te fijas en los primeros esquemas la fuente estaba conectada al rectificador mientras que en este último no. Esta no es más que una forma de enfatizar que la alimentación del rectificador procede de una fuente AC de 220V 50Hz (VAC1 y VAC2). El esquema de la fuente AC, al igual que cuando se realizan nodos con cortocircuitos a tierra o con resistencias de 100MΩ o 1GΩ solo para Spice, se diseñan y muestran separados para destacar su escasa relevancia porque no son más que rodeos específicos para que el simulador pueda trabajar absolutamente desconectados del funcionamiento real.

Pero, insisto, no es más que una forma de virtualizar la alimentación para Spice porque en "la realidad" la fuente AC es el enchufe de la pared. En "la realidad" para realizar una medición solo es necesario conectar los bornes del multímetro a los nodos adecuados del circuito pero eso mismo en Spice no es tan trivial.

Gracias por las observaciones.
 
En el esquema de las dos fuentes que propones tienes que tener en cuenta que la caida de tensión solamente la tienes en un diodo por cada semiciclo. Si tienes un circuito con una tensión de 15V por ejemplo, y una carga importante la simulación no es del todo correcta. En la siguiente figura te muestro los resultados para una tensión de alimentacion de 18V de pico y una carga de 100 Ohms.

1596315300429.png
La solución que te propongo para que puedas ver la senoide inicial y la senoide rectificada es la utilización de un subcircuito en un archivo de texto para la medida de una tensión flotante, el cual te describo a continuación: (solo tienes que hacer un archivo de texto de extension .lib con el contenido siguiente y añadirlo como un subcircuito Spice al simbolo que se muestra en el esquema:

****Osciloscopio de medida de Voltaje, Salida de Voltaje
.SUBCKT SP_OVsV 1 2 3 4
**** Simulacion con fuente de Voltaje controlada por Voltaje
E1 3 4 1 2 1
V2 4 0 dc 0 $Fuente de 0V para referenciar desde 0V
.ENDS
******************************************************************

El simbolo que puedes utilizar se muestra en la figura del esquema que indico a continuación (simbolo de OVsV1) el cual tiene conectado a la salida una resistencia, que puede ser de 10K (Rout1 es necesaria para que el simulador realice la simulación): Los pines 1 y 2 del simbolo son entradas y los pines 3 y 4 salidas:

1596316396982.png

Con este montaje la caida de tensión del puente rectificador es de dos diodos como debe de ser. Yo he utililzado el modelo estandar D para los diodos porque no tengo a mano el 1N4007 pero la simulación se realiza igualmente.
 
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