REPORTE DE PROYECTO

CARRERA:Ingeniería en Sistemas Computacionales

NOMBRE DEL PROYECTO: “KeyPhone: Sistema de seguridad por GSM”

INTEGRANTES:Ricardo Rafael Morales Castellanos

Jorge Enrique Roblero DíazFidel Rodríguez López

Jonathan Cristopher Soriano Arévalo

No. DE CONTROL:12700183127001901270019312700161

PROFESOR:Ing. Octavio Morales Domínguez

Comitán de Domínguez, Chiapas a 4 de junio 2015

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

Instituto Tecnológico de Comitán

Índice Introducción 3

Capítulo I: Descripción y Justificación del Proyecto 4

Capítulo II: Objetivos 5

2.1 Objetivos Generales 5

2.2 Objetivos Específicos 5

Capítulo III: Marco Teórico 6

3.1 Telefonía Móvil 6

3.1.1 ¿Qué es un teléfono móvil? 6

3.1.2 Funcionamiento 6

3.2 Arduino 7

3.3 Sensor 8

3.3.1 Teclado 4 X 4 Matrix (Teclado de membrana)8

3.3.1.1 Características 9

3.3.1.2 Especificaciones dominantes 9

3.3.1.3 Dimensiones 9

3.3.1.4 Ideas de aplicación 9

3.3.2 Funcionamiento 9

3.4 Actuador 9

3.4.1 Características a considerar son entre otras 10

3.4.2 Clasificación 10

3.4.3 Solenoide 10

3.4.3.1 Solenoides Giratorios 11

3.4.3.2 Solenoide Lineales 11

Capitulo IV: Resultados 13

Capítulo V: Conclusiones 16

Bibliografía

INTRODUCCION:El proyecto denominado “KeyPhone” es un sistema automatizado de seguridad, mediante la aplicación de distintas herramientas tecnológicas; el usuario principal tendrá un código de 4 dígitos el cual colocara en un teclado matricial de membrana de 4 X 4, enviando una señal digital al arduino permitiendo que el dispositivo móvil (teléfono celular) pueda acceder y activar el motor solenoide mediante la llamada telefónica, y así poder quitar el seguro de la puerta de acceso principal.

Capítulo IDESCRIPCION Y JUSTIFICACION DEL PROYECTO

El proyecto “KeyPhone” consiste en que a través de un dispositivo móvil el usuario pueda accesar a su hogar, el proceso que realizara esta aplicación será, quitar el seguro de la puerta principal de acceso a la vivienda, este sistema también contara con una segunda opción, un teclado en la puerta de acceso, esto se utilizara en ocasiones no previstas tales como que el dispositivo móvil no tenga batería suficiente o bien se extravié. En ocasiones los usuarios suelen extraviar las llaves de la puerta principal, o bien son fáciles de abrir y acceder a la vivienda, obteniendo esto decidimos por innovar y resolver la problemática, mediante la implementación de una aplicación en un dispositivo móvil, llámese teléfono celular o Tablet que cuentan con mayor privacidad y seguridad para un usuario, con esto pretendemos no solo innovar sino también ofrecer una herramienta más a todas aquellas personas que talvez no cuentan con un sistema de seguridad muy sofisticado en sus hogares y/o lugares específicos.

Capitulo IIOBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Crear un sistema de seguridad en hogares y lugares específicos, utilizando los dispositivos móviles, siendo sencillo y fácil de usar para los usuarios.

2.2. Objetivo Específico Consultar los índices de robo a casa-habitación. Investigar los costos de los sistemas de seguridad actuales. Realizar un prototipo del sistema (maqueta). Realizar pruebas a pequeña escala. Corroborar que tan factible puede llegar a ser este proyecto tomando en

cuenta los errores que se puedan llegar a presentar en el transcurso que se realizan las pruebas.

Implementar el sistema en un entorno real. Comparar los resultados con el objetivo general del proyecto y dar

conclusiones.

Capitulo IIIMARCO TEORICO

3.1 Telefonía MóvilLa telefonía móvil, también llamada telefonía celular, básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones y los terminales que permiten el acceso a dicha red.

La telefonía móvil de hoy en día se ha convertido en un instrumento muy útil debido a la fácil comunicación entre personas. Los dispositivos móviles cuentan con distintas aplicaciones que pueden facilitar diversas labores cotidianas.

3.1.1 ¿Qué es un teléfono móvil?

El teléfono móvil o teléfono celular es un dispositivo inalámbrico electrónico para acceder y utilizar los servicios de la red de telefonía móvil. Se denomina también celular en la mayoría de países latinoamericanos debido a que el servicio funciona mediante una red de celdas, donde cada antena repetidora de señal es una célula, si bien también existen redes telefónicas móviles. (Imagen1).

3.1.2 Funcionamiento

La comunicación telefónica es posible gracias a la interconexión entre centrales móviles y públicas. Según las bandas o frecuencias en las que opera el móvil, podrá funcionar en una parte u otra del mundo.

La telefonía móvil consiste en la combinación de una red de estaciones transmisoras o receptoras de radio (repetidores, estaciones base o BTS) y una serie de centrales telefónicas de conmutación de 1.er y 5.º nivel (MSC y BSC respectivamente), que posibilita la comunicación entre terminales telefónicos portátiles (teléfonos móviles) o entre terminales portátiles y teléfonos de la red fija tradicional.

En su operación, el teléfono móvil establece comunicación con una estación base y, a medida que se traslada, los sistemas computacionales que administran la red van transmitiendo la llamada a la siguiente estación base de forma transparente para el usuario. Es por eso que se dice que las estaciones base

Imagen 1. Teléfono celular (Dispositivo Móvil)

forman una red de celdas, sirviendo cada estación base a los equipos móviles que se encuentran en su celda. (Imagen 2)

3.2 Arduino

Arduino es una plataforma de electrónica abierta Diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares, basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos. (Imagen 3)

Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada de toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros actuadores. El micro controlador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing) y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa.

Lo genial de arduino es que las placas en cuestión vienen con una memoria flash a la que tú le cargas un programa. El programa se lo cargas por USB y puede ser cualquier cosa. Por ejemplo puedes programar tu placa para encender una luz, activar un ventilador o incluso ir tan lejos como para crear tu propio robot. Con un poco de creatividad y

Imagen 2. Funcionamiento de la Telefonía Móvil

Imagen 3. Placa Arduino Uno

conocimientos verdaderamente mínimos de Arduino puedes crear prácticamente cualquier cosa.

El software puede ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseño de referencia (CAD) están disponibles bajo una licencia abierta, así pues eres libre de adaptarlos a tus necesidades. (Imagen 4)

3.3 SensorUn sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases: - Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física. - La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal, cuya salida es un voltaje. - El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta. 3.3.1 Teclado 4 X 4 Matrix Teclado de membranaEste teclado de 16 botones proporciona un componente de interfaz humana útil para proyectos microcrontroller. (Imagen 5)Conveniente respaldo adhesivo proporciona una forma sencilla para montar el teclado en una variedad de aplicaciones.3.3.1.1 Características:

Diseño ultra-delgado Respaldo adhesivo Interfaz fácil a cualquier microcontrolador

3.3.1.2 Especificaciones dominantes Valoración máxima: 24 VDC, 30 mA, Esperanza de vida: 1000000 cierres Rebote tiempo: ≤5 ms Resistencia de aislamiento: 100M Omh, @ 100V Rigidez dieléctrica: 250 Vrms (@ 60Hz, 1 min) Interfaz: el acceso de 8 pines a la matriz 4x4 Temperatura de funcionamiento: de 32 a 122 ° F (0 a 50 ° C).

Imagen 4. Arduino Uno (Software)

Imagen 5. Sensor (Teclado)

3.3.1.3 Dimensiones Teclado, 2.7 x 3.0 in (6,9 x 7,6 cm) Cable: 0.78 x 3.5 in (2,0 x 8,5 cm)

3.3.1.4 Ideas de aplicación Sistemas de seguridad Selección de menú La entrada de datos para sistemas embebidos

3.3.2 FuncionamientoTeclados matriciales utilizan una combinación de cuatro filas y cuatro columnas para proporcionar estados de botón para el anfitrión dispositivo, típicamente un microcontrolador. Para que el microcontrolador para determinar qué botón se presiona, primero tiene que tirar de cada uno de los cuatro columnas s (pines 1-4), ya sea de baja o de alta de una en una, y luego sondear los estados de las cuatro filas (pines 5-8). En función de los estados de las columnas, el microcontrolador puede decir qué botón se presiona.

3.4 ActuadorUn actuador es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.

Los actuadores tienen como misión generar el movimiento de los elementos del robot según las órdenes dadas por la  unidad de control. Los actuadores utilizados en robótica pueden emplear energía neumática, hidráulica o eléctrica. Cada uno de estos sistemas presenta características diferentes, siendo preciso evaluarlas a la hora de seleccionar el tipo de actuador más conveniente.

3.4.1 Las características a considerar son entre otras-Potencia.-Controlabilidad.-Peso y volumen.-Precisión.-Velocidad.-Mantenimiento.-Costo.

3.4.2 Clasificación-Neumáticos.-Hidráulicos.-Eléctricos.

Los actuadores neumáticos el aire comprimido como fuente de energía y son muy indicados en el control de movimientos rápidos, pero de precisión limitada.Los motores hidráulicos son recomendables en los manipuladores que tienen una gran capacidad de carga, junto a una precisa regulación de velocidad.

Los motores eléctricos son los más utilizados, por su fácil y preciso control, así como por otras propiedades ventajosas que establece su funcionamiento, como consecuencia del empleo de la energía eléctrica.

3.4.3 SolenoideUn solenoide se define como una bobina de alambra, normalmente con la forma de un cilindro largo, que al transportar una corriente se asemeja a un imán de modo que un núcleo móvil es atraído a la bobina cuando fluye una corriente. Una definición más sencilla es que un solenoide es una bobina y un núcleo de hierro móvil usados para convertir energía eléctrica en energía mecánica. Los solenoides han existido por décadas pero ahora varían en tamaño de menos de un cuarto de pulgada a más de 15 pulgadas de diámetro, con salidas de fuerza desde menos de una onza hasta una tonelada. (Imagen 7)

Hay dos leyes básicas que gobiernan los solenoides: Ley de Faraday Ley de Ampere Ley de Faraday

La tensión inducida en una bobina es proporcional al número de vueltas y a la tasa de cambio del flujo. La corriente inducida fluye en la dirección opuesta al cambio de flujo. El flujo no se acumula, en pocas palabras lo que entra es lo que sale.Ley de AmpereLa fuerza magneto motriz (fmm) alrededor de un bucle cerrado es igual a la corriente neta encerrada por el bucle. El objetivo del diseño de solenoides es transferir la máxima cantidad de NI (energía) desde la bobina al entrehierro de trabajo.

Hay dos categorías principales de solenoides:

Imagen 7. Campo de un Solenoide

3.4.3.1 Solenoides giratoriosProporcionan una carrera rotacional que se mide en grados. Algunos son unidireccionales y otros son bidireccionales. La mayor parte tienen un retorno a resorte para devolver la armadura (parte móvil) a la posición inicial. Los solenoides giratorios con frecuencia se usan cuando el tamaño paquete es de la mayor importancia y el trabajo que desempeñan se distribuye de manera más eficaz en toda su carrera. Los solenoides giratorios tienen un fuerza/par de arranque mayor que la de los solenoides lineales. Son más resistentes al impacto. Los solenoides giratorios también ofrecen vida útil más larga (en número de actuaciones) que los solenoides lineales. Una de las aplicaciones más comunes que ayuda a ilustrar la función de un solenoide giratorio es abrir y cerrar un obturador láser. (Imagen 8)Los solenoides giratorios tienen aplicaciones en máquinas herramientas, rayos láser, procesamiento fotográfico, almacenamiento de medios, aparatos médicos, clasificadores, cierres de puertas contra incendios, y máquinas postales, etc.

3.4.3.2 Solenoides linealesProporcionan una carrera lineal normalmente menor de una pulgada en cualquier dirección. Al igual que los giratorios, algunos solenoides lineales son unidireccionales y algunos son bidireccionales. Los solenoides lineales normalmente se clasifican como de tirar (la ruta electromagnética tira de un émbolo hacia el cuerpo del solenoide) o de tipo de empujar en el cual el émbolo / eje se empuja hacia afuera de la caja. Muchos tienen un retorno a resorte para devolver el émbolo o émbolo y eje a la posición inicial. Los solenoides lineales son dispositivos menos complejos y son significativamente menos costosos que los productos giratorios. También ofrecen menos ciclos de vida útil y a veces tienden a ser más grandes.

Los solenoides lineales tienen aplicaciones en electrodomésticos, máquinas vendedoras, seguros de puerta, cambiadores de monedas, disyuntores de circuito, bombas, aparatos médicos, transmisiones automotrices y máquinas postales, por nombrar sólo unas cuantas. (Imagen 9)

Imagen 8. Solenoide Giratorio

Imagen 9. Solenoides Lineales

Capitulo IVRESULTADOS

HACER LLAMADA / INTRODUCIR CODIGO

En la presente imagen se puede observar que se está llevando a cabo la lectura de password en el arduino mediante el envió de la clave en el teclado Matrix de Membrana, pues la intención es que mediante este se pueda mandar la señal y así poder dar paso al teléfono celular para hacer la llamada y activar el motor solenoide. (Imagen 10).

Como se aprecia en la siguiente imagen (imagen 11), cuando se envía el código, este es recibido de forma analógica, por lo tanto se tiene que hacer una conversión a números enteros los cuales puedan registrarse, y así poder confirmar que la clave enviada es la correcta.

Imagen 10. Lectura del password mediante el teclado.

ARDUINO PERCIBE SEÑAL

CONVERTIR SEÑAL

ACTIVAR EL SOLENOIDE

QUITAR SEGURO

PONER SEGURO

A continuación mediante el código que se muestra en la imagen (Imagen 12), podemos observar que en el software de arduino se están recibiendo parámetros los cuales indican la captura de datos los cuales se les hace una conversión para así poder ser interpretados; usando una simulación con un led se verifica si el código enviado es el correcto, es decir, si el usuario teclea un código que no es correcto, el led no encenderá y no podrá activar el motor solenoide, en caso contrario el led encenderá y activara el solenoide, más que nada el led indica si hay o no acceso . (Imagen 13).

Dentro de lo que es sistema contamos con un sistema de teléfono celular en cual funciona con tecnología GSM, el cual solo se encargara de recibir una llamada por parte del usuario, esta es la parte original

del proyecto, pues esta llamada activara mediante el arduino al motor solenoide y así poder dar acceso el usuario. (Imagen 14)

Imagen 11. Introducción y conversión a números enteros

Imagen 12. Código en Software Arduino Imagen 13. Simulación de led, para indicar acceso.

Imagen 14.Conexion de un sistema de teléfono celular a el arduino que recibirá la llamada del usuario principal.

Como se puede observar en la imagen (Imagen 15) se aprecia una maqueta en la cual se implementa el sistema de seguridad “KeyPhone”.

Capítulo VCONCLUSIONES

Se logró aplicar los conocimientos adquiridos en las materias de sistemas programables y lenguajes de interfaces en el diseño de este sistema, para obtener una mayor destreza al solucionar problemas que se presentan en el día a día; debido al diseño de nuestro sistema se implantaron algunas herramientas tecnológicas como lo es el “arduino” que facilito más la creación y el desarrollo de el mismo, además de tener un diseño físico también se estructuro de manera teórica en donde se explica el funcionamiento y las herramientas utilizadas. Este sistema se desea aplicar en viviendas, bodegas, lugares específicos y así poder brindar una herramienta más de seguridad a nuestra sociedad.

Imagen 15. Maqueta de presentación del sistema de seguridad “KeyPhone”

BIBLIOGRAFIA1) Telefonía móvil. (s.f) En Wikipedia. Obtenido Abril 20, 2015.

Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vil

2) Torres,J.(2014).Hardware para novatos (VII): Arduino ¿qué es y cómo funciona? Recuperado de http://hipertextual.com/archivo/2014/03/hardware-novatos-arduino/

3) Arduino. (s.f) En Arduino Obtenido Abril 26, 2015. Recuperado de http://www.arduino.cc/es/pmwiki.php?n=

4) Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática (s.f.) Sensores Recuperado de http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf

5) Asociación de la Industria Electrica-Electronica (s.F.) Actuadores Recuperado de http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf

6) Adrianmb. (1 de mayo de 2015). ¿Qué es processing? Recuperado de http://blog.make-a-tronik.com/que-es-processing/ (El autor ha adpotado un apodo (Nickname) o nombre de pantalla)

7) Rodríguez, Txema. (3o de marzo de 2013). Processing, un lenguaje para creadores audiovisuales.

Recuperado de http://www.genbetadev.com/herramientas/processing-un- lenguaje-para-creadores-audiovisuales

8) Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierias (s.f) Actuadores Recuperado de http://proton.ucting.udg.mx/materias/robotica/r166/r68/r68.htm

9) Huerta, Ivan J. (31 de julio de 2009). Los Solenoides Recuperado dehttp://www.monografias.com/trabajos72/los-solenoides/los-solenoides.shtml