PyNode

Simulador de circuitos electrónicos open source — analógico, digital y señal mixta.

PyNode es un entorno de captura de esquemáticos y simulación construido en Python + PyQt6, con un motor MNA (Modified Nodal Analysis) propio que resuelve DC, AC y transitorios sobre el mismo netlist, e instrumentos virtuales (multímetro, osciloscopio de 2 canales y generador de funciones) integrados en el canvas.

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Características

Motor de simulación

• Análisis DC — lineal y no-lineal (Newton-Raphson) con continuación de fuente para circuitos con diodos, LEDs, BJT, MOSFET y op-amps.
• Análisis AC — barrido en frecuencia con factorización LU cacheada por punto de frecuencia.
• Análisis transitorio — paso adaptativo con control de error LTE y refinamiento automático ante conmutaciones (LED, diodos, comparadores).
• Motor digital — simulación a eventos con propagación de niveles lógicos y estados X/Z.
• Señal mixta — puentes ADC, DAC, comparador, PWM y sample-and-hold acoplan el dominio analógico con el digital sobre un mismo timestep.

Componentes soportados

Categoría	Componentes
Pasivos	Resistor, Potenciómetro, Capacitor, Inductor, Impedancia genérica
Fuentes	Voltaje DC, Voltaje AC, Corriente, Generador de funciones
Semiconductores	Diodo, LED (Vf por color), BJT NPN/PNP, MOSFET N/P, Op-Amp ideal, TL082 dual
Conversores	Transformador ideal, Puente de diodos rectificador
Digital	AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR, BUF, buffer tristate
Memoria/secuencial	DFF, JKFF, TFF, SRFF, registros de desplazamiento, contadores binarios
Combinacional	MUX, DEMUX, ROM, RAM
Bridges A/D	ADC, DAC, Comparador, PWM, Sample-and-Hold

Instrumentos virtuales

• Multímetro — V DC/AC, corriente, resistencia con sondas posicionables en el esquemático.
• Osciloscopio — 2 canales diferenciales, base de tiempo y escala vertical configurable, cursores.
• Generador de funciones — senoidal, cuadrada, triangular y diente de sierra con control de amplitud, frecuencia y offset.

Herramientas auxiliares

• Analizador de circuito — detección de puentes implícitos y validación topológica previa a la simulación.
• Calculadora de resistencias — código de colores ↔ valor, serie E12/E24/E96.
• Triángulo de potencia — P, Q, S y factor de potencia para análisis AC.
• Temas — soporte para temas JSON personalizables. Ver themes/README.md para crear el tuyo propio.

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Instalación

Requisitos: Python 3.10 o superior, Windows / Linux / macOS.

git clone https://github.com/pabdan2003/PyNode.git
cd PyNode
python -m venv .venv
# Windows
.venv\Scripts\activate
# Linux/macOS
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
python main.py

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Uso rápido

1. Abre PyNode con python main.py.
2. Arrastra componentes desde el panel lateral al canvas.
3. Conecta pines haciendo clic en un pin y luego en otro (cables ortogonales).
4. Haz doble clic en un componente para editar su valor.
5. Pulsa Simular DC para el punto de operación, o Simular en vivo para ver la evolución temporal con instrumentos conectados.

Ejemplo mínimo (motor desde Python)

from pynode.engine import Resistor, VoltageSource, MNASolver

solver = MNASolver()
circuit = [
    VoltageSource("V1", "in", "0", 10.0),
    Resistor("R1", "in", "out", 1000.0),
    Resistor("R2", "out", "0", 1000.0),
]
result = solver.solve_dc(circuit)
print(result["nodes"]["out"])  # 5.0 V

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Estructura del proyecto

PyNode/
├── main.py                  # Entrypoint (lanza la ventana principal)
├── pynode/                  # Paquete principal
│   ├── circuit_analyzer.py  # Validación topológica y detección de puentes
│   ├── theme_manager.py     # Carga y persistencia de temas
│   ├── engine/
│   │   ├── mna.py           # Solver MNA (DC, AC, transitorio)
│   │   ├── components.py    # Modelos de componentes analógicos
│   │   ├── digital_engine.py# Simulador digital a eventos
│   │   ├── bridges.py       # Conversores analógico ↔ digital
│   │   └── mixed_signal.py  # Coordinador de simulación mixta
│   └── ui/
│       ├── scene.py         # Escena QGraphics y construcción del netlist
│       ├── items/           # ComponentItem, WireItem
│       ├── dialogs/         # Instrumentos y diálogos de configuración
│       └── style.py         # Tema, fuentes y constantes visuales
├── themes/                  # Temas JSON (datos)
├── firmware/                # Firmware de referencia para sonda física
└── tests/                   # Suite pytest (motor + digital + mixto)

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Tests

pip install -r requirements-dev.txt
pytest -v

Cada push y pull request ejecuta la suite contra Python 3.10, 3.11 y 3.12 en GitHub Actions (ver .github/workflows/ci.yml).

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Roadmap

• Migración de tests a pytest + CI en GitHub Actions.
• Diagramas de Bode (magnitud y fase) sobre el análisis AC existente.
• FFT en el osciloscopio.
• Exportación a netlist SPICE (interoperabilidad con ngspice / LTspice).
• Subcircuitos reutilizables (encapsulado de selección).
• Undo/Redo con QUndoStack.
• Auto-ruteo ortogonal de cables.
• Sondas persistentes en el esquemático.

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Contribuciones

Las contribuciones son bienvenidas. Antes de abrir un PR:

1. Lee docs/architecture.md para entender la separación entre motores y las convenciones globales (signos, unidades, nombres de nodos).
2. Ejecuta los tests existentes y añade los que correspondan al cambio.
3. Para cambios en el motor, incluye un caso de validación contra una solución analítica conocida.
4. Para cambios visuales, adjunta una captura antes/después.

Mapas rápidos por paquete:

• pynode/engine/README.md — qué hace cada archivo del motor.
• pynode/ui/README.md — qué hace cada archivo de la UI.
• themes/README.md — formato JSON de los temas y cómo crear el tuyo.
• firmware/README.md — protocolo binario para la sonda física del osciloscopio.

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Licencia

Licencia por definir. Hasta entonces, todos los derechos reservados por los autores.