DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL PARA LA PRÁCTICA DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS, POR MEDIO DEL MODELAMIENTO GEOMÉTRICO EN 3D – Fase I
Este proyecto de investigación propone el diseño y desarrollo de un laboratorio virtual como herramienta para el ejercicio práctico de análisis de circuitos, donde el estudiante adquiera la destreza de manipular equipos de instrumentación con interfaces similares a las reales, como también el aprendizaje en un entorno virtualizado en 3D (Tres Dimensiones). Con esta herramienta el estudiante aplica la fundamentación teórica de análisis de circuitos, y adquiere experiencia respecto al uso de equipos de instrumentación reales en un ambiente controlado donde pueda experimentar.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Objetivo General
Diseñar un laboratorio virtual para el desarrollo de prácticas de análisis de circuitos, por medio de modelamiento geométrico en 3D
Objetivos Específicos
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Diseñar un Domo virtualizado en tres dimensiones utilizando un motor gráfico para recrear el escenario del laboratorio
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Modelar matemáticamente y geométricamente en 3D los elementos de instrumentación necesarios para el desarrollo de prácticas de laboratorio en circuitos
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Diseñar las relaciones que existen entre los elementos de instrumentación de laboratorio y los componentes electrónicos para análisis de circuitos
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Evaluar el laboratorio virtualizado por medio de una prueba piloto a un grupo de estudiantes del curso de análisis de circuitos para verificar sus prestaciones
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Se identifica como una problemática a atender el tiempo que el estudiante en su proceso de formación académica virtual debe asignar para el manejo adecuado de equipos de instrumentación, esto debido a que es él quien debe indagar sobre el manejo y uso de los distintos dispositivos de medición que se encuentran en el laboratorio, y su aplicabilidad para obtener los resultados requeridos en el ejercicio de la práctica; entre tanto existe la posibilidad que el estudiante consulte sobre los aspectos teóricos del manejo en cuanto a los equipos de laboratorio, pero cuando se enfrenta con la manipulación del equipo físico, encuentra que no tiene las competencias necesarias para su uso. A pesar del acompañamiento virtual en el curso presenta las funciones básicas de estos equipos de instrumentación, existe la posibilidad que el estudiante obtenga un mejor análisis como por ejemplo graficas estadísticas, trasientes, histogramas, etc., que los equipos de laboratorio cuenta y que el estudiante desconoce.
Por lo anterior, en muchos casos los docentes asignados a los componentes prácticos in situ cuya función es la de acompañar al estudiante en el proceso de desarrollo de la práctica, deben tomar parte del tiempo de la sesión en la comprensión, uso y manejo de los equipos de laboratorio, afectando el normal desarrollo de las prácticas propuestas en explicar conceptos que los estudiantes debe tener previamente. Por otra parte el resultado de tomar tiempo para la explicación de instrumentos de medición e instrumentación que se encuentran en laboratorio, desvía la dirección y propósito de la práctica
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¿Cómo diseñar un laboratorio virtual que permita la práctica y análisis de circuitos mediante el modelamiento geométrico en 3d?
Motor de diseño grafico: Unreal Engine
En el diseño del laboratorio virtual, es necesario tener algunos conceptos de modelamiento geométrico para conceptualizar su construcción, en tanto, se presentan los conceptos tomados por el autor Pau Fernández Guardia en modelado 3D:
“Cuando modelamos un objeto en 3D tenemos que tener en cuenta el medio en el que se va a visualizar, no es lo mismo modelar para entornos que tendrán más elementos a parte del espacio en si (IA, Físicas...), que para entornos en los que no hay más computación detrás y por lo tanto podemos destinar más recursos. Estas limitaciones vienen dadas por el hardware y en menor medida el software del que disponemos.
El renderizado en tiempo real es posible gracias a una serie de métodos que permite optimizar la cantidad de elementos que se muestran por pantalla. Uno de los métodos consiste en intentar tener la mínima cantidad de triángulos (tris) por objeto y suplir esta falta de detalles usando otras técnicas como pueden ser los mapas de normales
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Fernández Guardia, P. (2016). Creación de entornos virtuales utilizando Unreal Engine 4 (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).
PRODUCTOS OBTENIDOS Y CONTACTO PARA HACER PARTE DEL PROYECTO
Dado que el proyecto se encuentra actualmente en desarrollo, se ha realizado una exposición por medio de un poster en una :
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POSTER 1:
