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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA BIOMÉTRICO
INALÁMBRICO DE HUELLA DIGITAL PARA EL BLOQUEO
ELECTRÓNICO DE VEHÍCULOS UTILITARIOS.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
MATEO ANDRÉS BÓRQUEZ PANOZZO
DIRECTOR: ING. ALEXANDER PERALVO, MSC
Quito, mayo 2016
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2016
Reservados todos los derechos de reproducción
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 091634874-1
APELLIDO Y NOMBRES: Bórquez Panozzo Mateo Andrés
DIRECCIÓN: Juan Acevedo y Av. Occidental Conj.
Alcázar del Occidente Casa #25
EMAIL: Mateo.borquez@yahoo.com
TELÉFONO FIJO: 02-255-6778
TELÉFONO MOVIL: 0987960018
DATOS DE LA OBRA
TITULO: DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN
SISTEMA BIOMÉTRICO INALÁMBRICO
DE HUELLA DIGITAL PARA EL
BLOQUEO ELECTRÓNICO DE
VEHÍCULOS UTILITARIOS.
AUTOR O AUTORES: Mateo Andrés Bórquez Panozzo
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO
DE TITULACIÓN:
Mayo, 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN:
Ing. Alexander Peralvo, MSc.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: INGENIERO AUTOMOTRIZ
RESUMEN: Mínimo 250 palabras Debido a la importancia de la seguridad
vehicular, se decidió realizar un sistema
inmovilizador que contiene un aspecto
personalizado para el usuario. Por tal
motivo se desarrolló un sistema biométrico
inalámbrico de huella digital para el
X
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
bloqueo electrónico de vehículos
utilitarios. Para esto se realizó un estudio
teórico de los tipos de comunicación
inalámbrica, los controladores Arduino
disponibles y accesorios que se puede
utilizar para el sistema total. Luego del
estudio se hizo la selección de los dos
controladores Arduino para utilizar y se
realizó la programación de cada uno para
crear un módulo de control y el otro
módulo inalámbrico con el sensor
biométrico de huella digital.
Posteriormente a la programación se
instala cada módulo en cajas de proyectos
o estuches para la instalación permanente
en el vehículo utilitario. Para la instalación
en el vehículo utilitario se desarmó el
tablero central del mismo para acceder a
cableado. Se determinó los cables que
van a ser utilizados para el bloque
electrónico y se realizó una nueva
conexión con el sistema de bloqueo. Una
vez finalizado las conexiones se escondió
la mayoría del sistema de bloque
electrónico y se deja lo más importante
visible para el usuario. Posteriormente se
armó el tablero central del vehículo
nuevamente y se probó el sistema para su
funcionamiento correcto. El sistema
contiene una ventaja muy importante ya
que hubo un factor biométrico dentro del
sistema total. Esto ayuda a que el
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
sistema de bloqueo electrónico sea
completamente individual al usuario por la
razón que una huella de identidad es
única para cada persona. Como aparte de
ser un sistema personalizado para el
usuario del vehículo, el hecho que
contiene un sistema portátil e inalámbrico
añade otro nivel de seguridad y
comodidad para el usuario. Como todo
sistema hay fallas o desventajas, el cual
fue por la razón de ser un simple prototipo
de un sistema biométrico inalámbrico, las
partes no fueron probadas extensamente
para ser un producto terminado, y
pudieron llegar a causar averías en el
sistema o en los componentes
individuales.
PALABRAS CLAVES: Biométrico, Huella Digital, Inalámbrico,
Infrarrojo, Bloqueo Electrónico, Antirrobo.
ABSTRACT:
With the focus on vehicle security it was
decided to invent a security system that
has a personal feature to the user. For
this reason a wireless biometric fingerprint
sensor anti theft system was developed for
regular vehicles. To be able to do this
first, a theoretical study was done to find
out about the different types of wireless
communication, the different Arduino
boards and accessories that can be used
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL BIBLIOTECA UNIVERSITARIA
to be able to develop a wireless system.
After the study was conducted, two
Arduino boards were selected and
programmed to construct the one control
module and one wireless module that
contains the biometric fingerprint sensor.
After the programing was finalized, the
Arduino boards were placed in a project
box or case so it can be installed
permanently in the vehicle. To install each
of the modules in the vehicle, the center
console was dismantled to expose the
main circuitry of the vehicle. It was
determined which cables were going to be
used and a new connection to electronic
blocking system was made. After the
connections where made, most of the
system is hidden and on the parts the user
use to interface are left out. After this the
center console of the vehicle is assembled
again and the system is tested to see that
it is working correctly. This type of system
has a very important advantage, which is
that there is biometric key involved. This
makes the anti-theft system completely
unique to the user. This happens because
no human being has the same set of
fingerprints. Besides the unique biometric
key the system is portable and wireless.
This adds another factor of security and
comfort for the user. Like all systems
there are some flaws and disadvantages.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ..................................................................................................... XII
ABSTRACT .................................................................................................. XIII
1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1
1.1. PROBLEMA ........................................................................................ 3
1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................. 3
1.3. OBJETIVO GENERAL ........................................................................ 4
1.4. OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................... 4
1.5. ALCANCE ........................................................................................... 4
2. MARCO TEORICO ................................................................................... 6
2.1. SENSORES BIOMÉTRICOS DE HUELLA DIGITAL .......................... 6
2.2. HISTORIA DE SENSORES DE HUELLA DIGITAL ............................. 6
2.2.1. GENERALIDADES DE LOS SENSORES BIOMÉTRICOS DE
HUELLA DIGITAL ..................................................................................... 7
2.2.1.1. Definición de los sensores biométricos de huella digital: ........ 7
2.2.1.2. Características de los sensores biométricos de huella digital: 7
2.2.1.3. Factores de los sensores biométricos de huella digital: .......... 7
2.2.1.4. Ventajas de los sensores biométricos de huella digital: .......... 9
2.2.1.5. Limitaciones de un Sistema biométrico unimodal: .................. 9
2.2.1.6. Tipos de los sensores biométricos de huella digital: ............. 10
2.2.1.7. Funcionamiento de los sensores biométricos de huella
digital:……. ......................................................................................... 11
2.2.2. APLICACIÓN: ............................................................................. 15
2.3. SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE DATOS INALÁMBRICOS ........... 16
2.3.1. TIPOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS INALÁMBRICOS ......... 17
ii
2.3.1.1. Comunicación por Sistema Infrarrojo..................................... 17
2.3.1.2. Emisión de Radio ................................................................... 17
2.3.1.3. Radio de Microondas ............................................................. 18
2.3.1.4. Comunicación por satélite ...................................................... 18
2.3.2. APLICACIONES ......................................................................... 19
2.3.3. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA INFRARROJO ................. 19
2.3.3.1. Ventajas del sistema infrarrojo ............................................... 20
2.3.3.2. Limitaciones del sistema infrarrojo ......................................... 20
2.3.4. TIPOS DE SENSORES INFRARROJOS ................................... 21
2.3.4.1. Sensores Infrarrojos Activos .................................................. 21
2.3.4.2. Tipo Break Beam ................................................................... 22
2.3.4.3. Reflector ................................................................................. 22
2.3.4.4. Sensores Infrarrojos Pasivos ................................................. 23
2.3.4.5. Termales ................................................................................ 23
2.3.5. FUNCIONAMIENTO ................................................................... 25
2.4. SISTEMAS DE BLOQUEO TIPO ANTIRROBO ................................ 27
2.4.1. TIPOS: ........................................................................................ 27
2.4.1.1. Marcar piezas con el número de chasis de vehículo: ............ 27
2.4.1.2. Bloque del volante: ................................................................. 27
2.4.1.3. Kill switch: ............................................................................... 27
2.4.1.4. Alarmas: ................................................................................. 28
2.4.1.5. Sistemas de rastreo vehicular: ............................................... 28
2.4.1.6. Sistema Inmovilizador: ........................................................... 28
2.5. ELECTRÓNICA APLICADA A LA IMPLEMENTACIÓN DE
SISTEMA DE ENCENDIDO DE UN VEHÍCULO. ....................................... 28
2.5.1. DIAGRAMA ELÉCTRICOS (CONEXIÓN PCM) ........................ 29
2.5.2. SISTEMA DE ARRANQUE ........................................................ 30
2.6. PROTOTIPOS ARDUINO ................................................................. 30
2.6.1. ACERCA DE ARDUINO ............................................................. 30
2.6.2. PLACAS ARDUINO .................................................................... 32
2.6.2.1. Arduino Uno ........................................................................... 32
2.6.2.2. Arduino Leonardo ................................................................... 32
iii
2.6.2.3. Arduino Due ........................................................................... 33
2.6.2.4. Arduino Micro ......................................................................... 34
2.6.2.5. Arduino Mega 2560 ................................................................ 35
2.6.2.6. Arduino Pro ............................................................................ 36
2.6.2.7. Arduino Mini ........................................................................... 36
2.6.3. TABLA DE COMPARACIÓN ...................................................... 38
2.6.4. SHIELDS Y/O ACCESORIOS .................................................... 39
2.6.4.1. Shield motor de Arduino ........................................................ 39
2.6.4.2. Art Controller Kit de Relé ....................................................... 39
2.6.4.3. Shield LCD Pantalla de 16X2 ................................................ 40
2.6.4.4. Sensor de Huella Digital......................................................... 41
2.6.4.5. Keyes Módulo de Expansión de Dos Relés ........................... 42
2.6.4.6. Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38KHz ................... 43
2.6.4.7. Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz ....................... 44
3. METODOLOGÍA ..................................................................................... 46
3.1. DISEÑO FUNCIONAL ....................................................................... 46
3.1.1. PLATAFORMA ARDUINO ......................................................... 46
3.1.2. SENSOR BIOMETRICO DE HUELLA DIGITAL ........................ 46
3.1.3. MÓDULOS RECEPTOR Y EMISOR INFRARROJO ................. 46
3.1.4. PANTALLA LCD ......................................................................... 47
3.1.5. RELÉS Y KEYPAD ..................................................................... 47
3.1.1. HERRAMIENTAS SECUNDARIAS E INSUMOS ...................... 47
3.2. CARACTERÍSITCAS DEL PROYECTO ........................................... 48
3.3. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE BLOQUEO
ELECTRONICO ......................................................................................... 48
3.2. PASOS PARA LA CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE
BIOMÉTRICO DE HUELLA DIGITAL PARA EL BLOQUEO
ELECTRÓNICO. ........................................................................................ 49
3.2.1. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS ARDUINO .......................... 49
3.4.2. INSTALACIÓN DE LOS MÓDULOS ARDUINOS DENTRO
iv
DE LAS CAJAS DE PROYECTOS ........................................................ 49
3.2.2. INSTALACIÓN DE LOS MÓDULOS DENTRO DEL
VEHÍCULO… .......................................................................................... 50
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................... 51
4.1. PROGRAMACIÓN SENSOR BIOMETRICO DE HUELLA DIGITAL 52
4.2. PROGRAMACIÓN PARA LA ACTIVACIÓN DE LED DIODO CON
HUELLA DIGITAL ...................................................................................... 61
4.3. PROGRAMACIÓN DEL MÓDULO INFRARROJO ........................... 65
4.4. PROGRAMACIÓN DE LA ACTIVACIÓN DE RELÉS CON SEÑAL
INFRARROJA ............................................................................................ 71
4.5. PROGRAMACIÓN DEL TECLADO NUMERICO Y PANTALLA
LCD… ......................................................................................................... 77
4.6. ADAPTACIÓN DE LOS MÓDULOS A ESTUCHES PARA
INSTALACIÓN PERMANENTE. ................................................................ 90
4.7. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA AL VEHÍCULO. ....................... 97
4.8. PRUEBAS REALIZADAS................................................................ 104
4.8.1. REPETIBILIDAD DEL SENSOR BIÓMETRICO DE HUELLA
DIGITAL ................................................................................................ 104
4.8.2. PRUEBA DE TIEMPO DE ACCIONAMIENTO DEL
SISTEMA .............................................................................................. 105
4.8.2.1. Tiempo de encendido del sistema de bloqueo
electrónico ......................................................................................... 106
4.8.2.2. Tiempo de interacción del usuario con el sistema de
bloqueo… .......................................................................................... 106
4.8.2.3. Tiempo para accionar los componentes bloqueados
electrónicamente ............................................................................... 106
4.8.2.4. Análisis de tiempos de demora por cada parte del sistema
de bloqueo electrónico ...................................................................... 106
4.8.3. PRUEBA DE CONDUCCIÓN CON EL SISTEMA DE
BLOQUEO ELECTRONICO ................................................................. 107
v
4.9. ANÁLISIS DE PROBLEMAS ........................................................... 108
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................... 111
5.1. CONCLUSIONES ........................................................................... 111
5.2. RECOMENDACIONES ................................................................... 112
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 114
ANEXOS ...................................................................................................... 120
vi
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Comparación de sistemas biométricos, H = Alta, M = Medio, L =
Bajo ................................................................................................... 16
Tabla 2. Comparación de Placas Arduino .................................................... 38
Tabla 3. Valores obtenidos por prueba de repetibilidad ............................. 104
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Funcionamiento de Sensor Biométrico ......................................... 14
Figura 2. Funcionamiento de emisión de radio ............................................ 18
Figura 3. Funcionamiento de comunicación por satélite .............................. 18
Figura 4. Funcionamiento sensor break beam ............................................. 22
Figura 5. Funcionamiento sensor reflector ................................................... 22
Figura 6. Diagrama Bolómetro ...................................................................... 24
Figura 7. Flujo grama de funcionamiento de un sistema IR ......................... 26
Figura 8. Diagrama de entradas y salidas PCM ........................................... 29
Figura 9. Diagrama Eléctrico sistema de Arranque ...................................... 30
Figura 10. Placa Arduino Uno R3 ................................................................. 31
Figura 11. Shield LCD Pantalla de 16X2 ...................................................... 41
Figura 12. Sensor de huella digital ............................................................... 41
Figura 13. Keyes Módulo de expansión de dos relés .................................. 43
Figura 14. Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38KHz ......................... 44
Figura 15. Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz ............................ 45
Figura 16. Pagina descarga de librería para sensor huella digital. .............. 52
Figura 17. Nombre no válido/no reconocido por interfaz de programación. 53
Figura 18. Nombre válido / reconocido por interfaz de programación. ........ 53
Figura 19. Librería cargada en el interfaz de programación. ....................... 54
Figura 20. Conexión Arduino Uno con Sensor Biométrico de Huella
Digital. .......................................................................................... 55
Figura 21. Conexión Sensor con Arduino Mini. ............................................ 56
Figura 22. Librería de Enroll a pines Digital 2 y 3......................................... 56
Figura 23. Placa Arduino Mini conectada a la computadora por medio
USB. ............................................................................................ 57
Figura 24. Librería cargada correctamente. ................................................. 57
Figura 25. Ventana monitor de serie. ........................................................... 58
Figura 26. Direcciones para registrar huella digital. ..................................... 58
Figura 27. Opción Fingerprint en librería principal. ...................................... 59
viii
Figura 28. Librería cargada exitosamente al Arduino Mini. .......................... 60
Figura 29. Sensor Biométrico de Huella Digital funcionando con librería
de Fingerprint. .............................................................................. 60
Figura 30. Instrucciones en el monitor de serie. ........................................... 61
Figura 31. Conexión de luces LED diodo para activación con el Arduino
Mini. .............................................................................................. 62
Figura 32. Código para definir estado de pines. ........................................... 63
Figura 33. Código sección Void Loop. .......................................................... 63
Figura 34. Código de cambio de LED diodo. ................................................ 64
Figura 35. Código de cambio de LED diodo. ................................................ 64
Figura 36. LED diodo color verde prendida después de ingresar huella
autorizada. .................................................................................... 65
Figura 37. Opciones Librería Arduino_IRremote_Master. ............................ 66
Figura 38. Librería IRremote.h incluida en programación base. .................. 66
Figura 39. Conexión módulo IR con el circuito de cambio de luces. ........... 67
Figura 40. Código IR implementado en sección void loop con criterio de
aceptación del cambio de luces. ................................................ 68
Figura 41. Módulo Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz
conectado al Arduino Uno. .......................................................... 69
Figura 42. Librería IRrecvDemo cargada exitosamente. .............................. 70
Figura 43. Código Sony leído por módulo receptor. ..................................... 70
Figura 44. Líneas de código identificando los cuatro relés. ......................... 72
Figura 45. Conexión relés con Arduino Uno. ................................................ 73
Figura 46. Luces LED diodo conectadas a cada relé. .................................. 73
Figura 47. Definición de pines a Output. ...................................................... 74
Figura 48. Código definiendo condición o criterio de activación de relés. ... 74
Figura 49. Librería IRrelay cargada exitosamente. ...................................... 75
Figura 50. Resultado de la decodificación. ................................................... 76
Figura 51. Luces LED y los cuatro relés activados. ..................................... 76
Figura 52. Keypad 4x3. ................................................................................. 77
Figura 53. Código de matriz del Keypad. ..................................................... 78
Figura 54. Definición de pines para Keypad. ................................................ 78
ix
Figura 55. Definición de posición de botones en el Keypad 4x3. ................ 79
Figura 56. Línea de programación del funcionamiento teclado. .................. 79
Figura 57. Librerías adicionales añadidas a la programación. ..................... 80
Figura 58. Definición de luz de fondo de la pantalla LCD. ........................... 81
Figura 59. Definición de contraseña para el bypass del sistema. ............... 81
Figura 60. Programación del saludo al iniciar el sistema. ........................... 82
Figura 61. Pantalla LCD esperando clave numérica o huella digital. ........... 83
Figura 62. Código definiendo condición para prender los relés. .................. 84
Figura 63. Definición de condición biométrica. ............................................. 85
Figura 64. 16X2 LCD Shield de Adafruit ensamblado. ................................. 86
Figura 65. Pantalla LCD y teclado numérico conectados al Arduino Uno. .. 87
Figura 66. Pines analógicos para relé #3 y 4. .............................................. 88
Figura 67. Saludo del sistema. ..................................................................... 88
Figura 68. Esperando clave. ......................................................................... 88
Figura 69. Ingresando código designado con teclado numérico. ................. 89
Figura 70. Clave aceptada. ........................................................................... 89
Figura 71. Ingresando huella al módulo inalámbrico. .................................. 90
Figura 72. Cable de comunicación DB25. .................................................... 92
Figura 73. Cable de comunicación DB15. .................................................... 92
Figura 74. Conectores adaptados a la caja de proyectos con el Arduino
Uno. ............................................................................................ 93
Figura 75. Shield Pantalla LCD acoplado a la caja de proyectos. ............... 93
Figura 76. Teclado numérico pegado a la caja de proyectos....................... 94
Figura 77. Conexión de los componentes en la caja de proyectos. ............. 94
Figura 78. Módulo interfaz conectado al módulo de control......................... 95
Figura 79. Módulo Relés conectado al módulo de control. .......................... 96
Figura 80. Circuito soldado a placa electrónica. ........................................... 96
Figura 81. Componentes instaladas en la caja de proyectos. ...................... 97
Figura 82. Circuito regulación de voltaje. ..................................................... 97
Figura 83. inmovilizador conectado a la batería del vehículo. ..................... 98
Figura 84. Cables de alimentación del switch de encendido. ...................... 99
Figura 85. Cables de alimentación a la PCM. .............................................. 99
x
Figura 86. Tablero central desarmado indicando cableado del vehículo. .. 100
Figura 87. Cables del switch con conexión nueva. .................................... 100
Figura 88. Cables de la PCM con conexión nueva. ................................... 101
Figura 89. Cableado nuevo acomodado con el original con los cables de
comunicación de módulos. ....................................................... 101
Figura 90. Módulo de relés dentro del carro. .............................................. 102
Figura 91. Módulo de control escondido dentro del vehículo. .................... 102
Figura 92. Módulo de interfaz al usuario. ................................................... 103
Figura 93. Grafico de dispersión de los valores de Huellas Digitales
ingresadas ................................................................................ 105
Figura 94. Gráfico Tiempo de Accionamiento del Sistema de Bloqueo
Electrónico. ............................................................................... 107
xi
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1.
LIBRERÍA ENROLL ..................................................................................... 120
ANEXO 2.
LIBRERÍA FINGERPRINT ........................................................................... 121
ANEXO 3.
LIBRERÍA IRSENDDEMO ........................................................................... 122
ANEXO 4.
LIBRERÍA IRRECVDEMO ........................................................................... 123
ANEXO 5.
LIBRERÍA IRRELAY .................................................................................... 124
ANEXO 6.
LIBRERÍA CUSTOMKEYPAD ..................................................................... 125
ANEXO 7.
LIBRERÍA HELLOWORLD .......................................................................... 126
ANEXO 8.
DIAGRAMA DE CONEXIÓN MÓDULO INALÁMBRICO ............................ 127
ANEXO 9.
DIAGRAMA DE CONEXIÓN MÓDULO DE BLOQUEO
ELECTRÓNICO ........................................................................................... 127
ANEXO 10.
DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL MÓDULO DE BLOQUEO
ELECTRÓNICO EN EL VEHÍCULO ............................................................ 128
xii
RESUMEN
Debido a la importancia de la seguridad vehicular, se decidió realizar un
sistema inmovilizador que contiene un aspecto personalizado para el
usuario. Por tal motivo se desarrolló un sistema biométrico inalámbrico de
huella digital para el bloqueo electrónico de vehículos utilitarios. Para esto
se realizó un estudio teórico de los tipos de comunicación inalámbrica, los
controladores Arduino disponibles y accesorios que se puede utilizar para el
sistema total. Luego del estudio se hizo la selección de los dos
controladores Arduino para utilizar y se realizó la programación de cada uno
para crear un módulo de control y el otro módulo inalámbrico con el sensor
biométrico de huella digital. Posteriormente a la programación se instala
cada módulo en cajas de proyectos o estuches para la instalación
permanente en el vehículo utilitario. Para la instalación en el vehículo
utilitario se desarmó el tablero central del mismo para acceder a cableado.
Se determinó los cables que van a ser utilizados para el bloque electrónico y
se realizó una nueva conexión con el sistema de bloqueo. Una vez
finalizado las conexiones se escondió la mayoría del sistema de bloque
electrónico y se deja lo mas importante visible para el usuario.
Posteriormente se armo el tablero central del vehículo nuevamente y se
probó el sistema para su funcionamiento correcto. El sistema contiene una
ventaja muy importante ya que hubo un factor biométrico dentro del sistema
total. Esto ayuda a que el sistema de bloqueo electrónico sea
completamente individual al usuario por la razón que una huella de identidad
es única para cada persona. Como aparte de ser un sistema personalizado
para el usuario del vehículo, el hecho que contiene un sistema portátil e
inalámbrico añade otro nivel de seguridad y comodidad para el usuario.
Como todo sistema hay fallas o desventajas, el cual fue por la razón de ser
un simple prototipo de un sistema biométrico inalámbrico, las partes no
fueron probadas extensamente para ser un producto terminado, y pudieron
llegar a causar averías en el sistema o en los componentes individuales.
xiii
ABSTRACT
With the focus on vehicle security it was decided to invent a security system
that has a personal feature to the user. For this reason a wireless biometric
fingerprint sensor anti theft system was developed for regular vehicles. To
be able to do this first, a theoretical study was done to find out about the
different types of wireless communication, the different Arduino boards and
accessories that can be used to be able to develop a wireless system. After
the study was conducted, two Arduino boards were selected and
programmed to construct the one control module and one wireless module
that contains the biometric fingerprint sensor. After the programing was
finalized, the Arduino boards were placed in a project box or case so it can
be installed permanently in the vehicle. To install each of the modules in the
vehicle, the center console was dismantled to expose the main circuitry of
the vehicle. It was determined which cables were going to be used and a
new connection to electronic blocking system was made. After the
connections where made, most of the system is hidden and on the parts the
user use to interface are left out. After this the center console of the vehicle is
assembled again and the system is tested to see that it is working correctly.
This type of system has a very important advantage, which is that there is
biometric key involved. This makes the anti-theft system completely unique
to the user. This happens because no human being has the same set of
fingerprints. Besides the unique biometric key the system is portable and
wireless. This adds another factor of security and comfort for the user. Like
all systems there are some flaws and disadvantages. The simple fact that it
is a prototype means that it has not been tested thoroughly, which means
that any failures in the system or damage in the individual parts can occur at
any given moment.
INTRODUCCIÓN
1
1. INTRODUCCIÓN
Los nueve delitos con mayor incidencia en Ecuador son el robo a personas,
domicilios, vehículos, motocicletas, robo a locales comerciales, sustracción
de accesorios de vehículos, homicidios – asesinatos, violaciones y muertes
por accidentes (La Hora, 2013). Como se puede ver, dos de los nueve
delitos están relacionados con los automóviles. Por ejemplo, entre enero y
agosto del año 2013, según las estadísticas de la Comisión de Seguridad
Integral, basada en datos de la Fiscalía, se registraron 541 casos de robo a
vehículos. Es importante señalar que estos datos solamente se basan en
las denuncias de los propietarios, por lo que es muy complicado determinar
si existen mayores niveles de inseguridad, dado que no todas las personas
denuncian los delitos de las que son víctimas. Por otro lado, según datos
del Ministerio del Interior (Ministerio del Interior, 2013), entre mayo de 2012 y
mayo de 2013, el robo a vehículos se redujo 3,6%. Esta cifra, si bien es
cierto demuestra que el Gobierno Nacional ha venido trabajando en el
incremento de la seguridad ciudadana, esta reducción es insuficiente, por lo
que todavía es necesario implementar mayor seguridad a los automóviles. A
más del riesgo que significa para el dueño del vehículo, los robos de este
tipo no pueden ser analizados únicamente por su incidencia numérica. Por
ejemplo, según (Carrión M. Fernando, Tocornal Ximena, 2009) el robo a
vehículos es uno de los delitos que tiene mayor connotación social,
especialmente entre los estratos de clase media; debido a que un vehículo
está relacionado con el éxito económico, el robo de los mismos contribuya a
crear entre la población una sensación de impotencia, temor y desamparo.
Adicionalmente, según (Hoy, 2012), el robo de autos incrementa la
incidencia de otros delitos. Un claro ejemplo de esto es la falsificación de
documentos que se necesita para poder comercializar el auto robado o el
uso de los vehículos robados para secuestros exprés, sobre todo en la
ciudad de Guayaquil. El problema no termina únicamente en la circulación
del vehículo en las calles, sino también mientras el vehículo se encuentra
estacionado. Las estadísticas indican que el 92% de los vehículos robados
2
corresponden a aquellos que están estacionados en la vía pública (El
Comercio.com, 2012). Dado la alta circulación de vehículos en ciertos
lugares de la cuidad no hay suficientes parqueaderos en zonas seguras, por
lo que el dueño del vehículo solamente puede estacionar donde encuentre
un espacio disponible. La mayoría de las veces significa que el auto queda
en lugares sin supervisión y/o en un parqueadero público. En este caso el
vehículo está expuesto a un robo fácil, por lo que los autos sin un sistema
antirrobo son más susceptibles a un robo exitoso. Con el fin de resolver este
problema se debe implementar otro tipo de sistema antirrobo, que no esté
basado únicamente en códigos de activación o transmisión vía frecuencias,
sino en un sistema que tome en cuenta la individualidad del dueño del
vehículo. Con el uso de los sensores biométricos se reduciría la
probabilidad de robo, ya que se requiere de la huella digital del dueño para
poder prender el auto. Aunque el delincuente conozca la forma de
deshabilitar una alarma común o la forma de arrancar el vehículo, con la
implementación del sensor biométrico no sería posible encender el auto sin
la verificación de la huella digital del propietario. Por otra parte, aunque el
delincuente encontrara una copia de la huella digital no funcionaría, ya que
el sensor biométrico detecta no solo la huella sino también la presión de
aplicación del dedo y la temperatura, eliminando todas las posibilidades de
huellas falsas y/o dedos muertos.
Este sistema de sensores biométricos de huella digital es una tecnología
existente en el mercado, ha sido ampliamente usada en varias industrias por
su seguridad y alto nivel de confiabilidad; por ejemplo, se utiliza en bancos
para verificar la identidad del cliente y evitar fraudes, en puntos de migración
al nivel mundial para verificar la identidad de la persona que está viajando
para evitar falsificación de documentos o robos de pasaportes. Se usa
utiliza también como sistema de seguridad para controlar que solo personal
autorizado ingrese a ciertas áreas de una empresa. Hay muchos ejemplos
donde se puede encontrar este tipo de sistema y dado a que es una
tecnología desarrollada tiene un costo bajo, haciendo que sea un sistema
3
adquirible por todos y no solo por un mercado de nivel económico alto. La
implementación de este sistema sería una solución viable para cualquier
vehículo utilitario con sistemas de control por módulos electrónicos o que
cumplen con normas como OBD1 y OBD2. Adicionalmente, se podría
aumentar otras tecnologías o elementos ya desarrollados para crear un
nuevo sistema de antirrobo que sea más seguro que las alarmas o sistemas
convencionales que venden en el mercado. Esto asegura la integridad del
vehículo, brindando al usuario un sentido de seguridad y confianza de que
su vehículo no podrá ser robado. Con esto el cliente no tiene que
preocuparse por el lugar en que deja su auto. La finalidad del proyecto es
diseñar e implementar un sistema biométrico de huella digital inalámbrico
para el bloqueo electrónico de vehículos utilitarios. En primer lugar se va a
seleccionar la mejora alternativa para programar el Power Control Module
(PCM) y el bloquearlo con el sistema de huella digital. Luego se va a diseñar
el dispositivo que utilizara el sensor biométrico de huella digital inalámbrico.
Posteriormente, se va a programar el sensor biométrico de huella digital
inalámbrico para que funcione con máximo cinco huellas digitales (miembros
familiares) y finalmente se va a incorporar el sistema de bloque electrónico
dentro de un vehículo utilitario.
1.1. PROBLEMA
El problema surge del índice de robos vehiculares que ocurren en el país de
Ecuador. Siendo el robo de vehículos uno de los nueve delitos más
comunes en el país. Se ve la necesidad de incrementar elementos de
seguridades contra el robo de los vehículos y brindar un sistema que dificulta
el robo del mismo.
1.2. JUSTIFICACIÓN
Como el robo vehicular en el país de Ecuador es muy común, se opta por el
desarrollo de un sistema personalizado con un sensor biométrico de huella
4
digital que usa las características únicas de las huellas del usuario para un
sistema de bloqueo antirrobo. A demás la implementación se lo realiza
mediante el uso de transmisión inalámbrica cual hace que el sensor
biométrico de huella digital sea portátil, brindando una ventaja de seguridad
ya que el sensor biométrico no se deja en el vehículo y no puede ser
manipulado.
1.3. OBJETIVO GENERAL
Diseñar e Implementar de un Sistema Biométrico de Huella Digital
Inalámbrico para el Bloque Electrónico de Vehículos Utilitarios.
1.4. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Definir la mejor alternativa para programar con el Power Control Module
(PCM) el bloqueo de huella digital al sistema de encendido.
Diseñar el dispositivo que utiliza un sensor biométrico de huella digital
inalámbrico.
Programar el sensor biométrico de huella digital inalámbrico para que
funcione con máximo cinco huellas digitales. (Miembros familiares).
Incorporar un sistema de bloque electrónico a base del sistema sensor
biométrico de huella digital inalámbrico a un vehículo utilitario.
1.5. ALCANCE
El alcance de esta implementación da muchas posibilidades para ser una
base de implementación para otros tipos de transmisión de datos por medio
inalámbrico. Se puede desarrollar un sistema que usa el mismo lector de
huella de los celulares de alta gama o implementar un sistema de conexión
bluetooth con el teléfono y otros dispositivos móviles y personales. Con el
sensor biométrico de huella digital implementado para que transmite una
5
señal inalámbrica da la posibilidad de utilizar otros sensores biométricos de
la misma manera.
MARCO TEÓRICO
6
2. MARCO TEORICO
2.1. SENSORES BIOMÉTRICOS DE HUELLA DIGITAL
La identificación por huella dactilar es un método de identificación y el más
usado en la actualidad por las organizaciones a nivel mundial. La huella
digital en los seres humanos se caracteriza por tener unos patrones que las
hace diferentes a los demás está basado en características particulares de
cada ser humano las cuales no son cambiantes con el paso del tiempo, por
lo anterior es que las empresas lo que buscan es entrar el mundo de la
seguridad utilizando el método de identificación dactilar no solo para la
protección de recursos tangibles e intangibles que son el activo vital para el
buen funcionamiento de la organización y su competitividad en el mercado
mundial (Vargas, Adriana Maya, 2013).
2.2. HISTORIA DE SENSORES DE HUELLA DIGITAL
A través de la historia hay registros antiguos que se usaban las huellas de
las manos para registrar trabajadores en Egipto que trabajaban para hacer
las pirámides, en China como identificación de las personas y otros casos en
el transcurso de la historia. Esto indica que la huella ha sido algo importante
por mucho tiempo. En el año 1823 el profesor Johanes Evangelis Purkinje
hizo una publicación científica más detallada sobre las huellas. Analizó que
la ilustración de estas crestas se denominó arcos, remolinos y curvas, que
fue un estudio anatómica de las huellas de la mano. Lo que describió en su
publicación sería usado para la identificación de las personas a base de su
huella. Treinta años después William Herschel presentó su primera
aplicación como una impresión de la mano usando tinta. Esto se usó como
una manera de firmar en documentos para personas que no podían leer o
escribir. En 1880, Henry Faulds descubrió que las huellas de la mano nunca
cambian y a pesar de heridas las huellas siempre van a ser las mismas. La
técnica de la tinta aún se usa hasta este día. Después con los avances
7
tecnológicos se empleó el uso de programas biométricos digitales para
grabar las huellas de la mano (Teckhnosur S.A., s.f.).
2.2.1. GENERALIDADES DE LOS SENSORES BIOMÉTRICOS DE
HUELLA DIGITAL
Los sensores de huellas digital tienen varias puntos que son utilizados para
la clasificar sus cualidades, definición, características, factores. Sensores
biométricos de huella digital son utilizados en una amplia gama de
aplicaciones en el día de hoy por esa razón es importante definir sus
cualidades.
2.2.1.1. Definición de los sensores biométricos de huella digital:
Biométrico significa usar una característica específica y única que posee un
humano para el uso de identificación y seguridad (Dictionary.com, 2014).
2.2.1.2. Características de los sensores biométricos de huella digital:
Según (Sulekha.com, 2012), un sensor biométrico tiene las siguientes
características:
Conversión de señal análoga a digital.
Plantillas o dibujos digitales de diferentes características físicas como
retina, iris, huellas, etc.
Instalación de un algoritmo que permite identificación rápida y con alta
precisión.
Tres tipos de sensores: Semiconductor, óptico, y ultra sonido.
2.2.1.3. Factores de los sensores biométricos de huella digital:
8
Hay ciertos factores que se debe tomar en cuenta cuando en un sistema
biométrico como las siguientes (Ross & Jain, 2004):
Un cambio de sensor utilizado para adquirir la información cruda.
Variaciones en el medio ambiente que puede alterar la imagen de la
huella capturada.
Una interacción mala de parte del usuario.
Alteraciones temporarias en la característica biométrica.
Cualquier parte psicológica y/o característica humana puede ser utilizada
como una característica biométrica mientras cumple con ciertos
requerimientos (Jain, Ross, & Prabhakar, 2004):
Universalidad: Cualquier persona puede tener la característica.
Distinciones: dos personas cualquieras deberían poseer suficientes
diferencias en términos de la característica.
Permanencia: La característica tiene que ser suficientemente invariable
en cierto periodo de tiempo.
Colectividad: La característica puede ser medible de manera
cuantitativa.
De igual manera hay otros criterios que se deben tomar en cuenta en un
sistema biométrico (Jain et al., 2004):
Potencia: Esto refiere a la precisión y velocidad de reconocimiento del
sistema, el cual es un recurso importante para poder lograr la potencia
deseada en el sistema y para determinar como el ambiente y operación
del sistema afecta la potencia.
Aceptabilidad: Un indicador que sirve para determinar cuántas personas
aceptan el uso de un sistema biométrico.
Elusión: reflexiona que tan fácil el sistema puede ser engañado.
9
Un sistema biométrico tiene que cumplir con estos criterios y/o requisitos de
precisión, velocidad y recursos requeridos, tiene que ser inofensivo al
usuario, aceptado por la población al usarlo y tiene que ser suficientemente
seguro para soportar ataques al sistema (Jain et al., 2004).
2.2.1.4. Ventajas de los sensores biométricos de huella digital:
(Sulekha.com, 2012), propone que los sensores biométricos tienen las
siguientes ventajas:
Bajo en peso y contiene un diseño compacto para ser utilizados en un
sistema biométrico.
No requieren mucho mantenimiento y son bajo en precio
Manera rápida y fácil de identificación.
Alto nivel de precisión.
2.2.1.5. Limitaciones de un Sistema biométrico unimodal:
Aunque haya una instalación correcta de un sistema biométrico, no significa
que no hay limitaciones o que se soluciona el problema por completo. Un
sistema unimodal tiene las siguientes limitaciones (Jain et al., 2004):
Ruido eléctrico en los datos obtenidos: En otras palabras es cuando los
datos se distorsionan en un sistema biométrico. Por ejemplo, una lesión
en la huella o alteración de una voz por un resfrío. También se puede
causar por la falta de mantenimiento del equipo biométrico. El ruido o
distorsión crea un rechazo falso a los usuarios.
Variaciones: La característica biométrica usada para la verificación
puede variar y ser muy diferente a la característica usada para generar
la plantilla. Esto pasa cuando un usuario está usando el sistema de una
manera incorrecta o cuando hay una modificación del sistema.
Diferencias: Aunque se determina que una característica biométrica va
10
variar en un individuo, causa una limitación de discriminabilidad de la
misma característica.
No universalidad: Todas las personas tienen características biométricas
que se pueden usar dentro de un sistema biométrico pero hay cierto
grupo de individuos que, aún con estas características, no se pueden
inscribir. Un ejemplo es cuando una persona tiene baja calidad de
puntos minucias que no se puede generar una imagen de buena calidad
para crear una plantilla de referencia.
Ataques fraudulentos: Van a haber casos donde un impostor trata de
ingresar al sistema de una manera fraudulenta para evitar un sistema
biométrico.
2.2.1.6. Tipos de los sensores biométricos de huella digital:
Hay varios mecanismos para detectar las características de una huella
digital. Algunos ejemplos son (Ross & Jain, 2004):
Optical frustrated Total Internal Refleccion (FTIR): Este mecanismo
funciona mediante el uso de una placa de vidrio, una fuente de luz tipo
láser y una cámara CMOS para generar la imagen de la huella. El
primer paso es colocar el dedo en la placa de vidrio y la fuente de luz se
dirige hacia ella. La cámara CMOS captura la luz que es reflectada, el
cual pasa por una seria de lentes y prismas que facilitan la formación de
la imagen.
Reflexión de ultrasonido: este método es basado en mandar señales
acústico hacia al punta del dedo y capturar el señal del eco para formal
el imagen. Este tipo de sensor contiene dos diferentes componentes
para su funcionamiento. El primero es que el mando que genera y
manda la señal acústica y el segundo es el receptor que captura la señal
acústica. Este sistema tiene una desventaja en la captación del imagen
por la razón que acumulación de tierra y de aceite puede distorsionar la
11
huella. Este tipo de sensor también es muy costoso y no es adecuado
para una instalación de gran escala.
Efecto Piezoeléctrico: Este tipo de mecanismo se basa en presión para
su funcionamiento. Esto significa que cuando hay una presión aplicada
al sensor, se genera una señal eléctrica. La cantidad de señal eléctrica
que se genera por este sensor depende de la fuerza utilizada sobre el
sensor. Un problema que pose este tipo de funcionamiento es que no
captura una buena imagen por la baja sensibilidad que tiene.
Temperatura diferencial: Este mecanismo de funcionamiento usa
elementos piro-eléctricos que generan corriente eléctrica a base de
diferencia de temperatura. Se basa en el funcionamiento que cuando
dos superficies, en este caso el sensor y el dedo están en contacto, se
genera la corriente eléctrica para formar la imagen. Estos sensores
usualmente son mantenidos en una temperatura alta.
Capacitancia: El funcionamiento de este tipo se basa en una placa
instalada de capacitancia que está instalada en un chip. Cuando hace
contacto el dedo con la placa se crean señales eléctricas, las cuales son
usadas para crear una imagen de la huella. Este funcionamiento es
vulnerable a descargas electrostáticas que puede afectar el sensor de
una manera muy grave, por lo cual una buena masa eléctrica es
necesitada para prevenir descargas electrostáticas.
Aunque los sensores ópticos tienen una larga trayectoria, los nuevos
sensores de estado sólido están ganando popularidad en el entorno por su
tamaño compacto y fácil aplicación en diferentes aparatos eléctricos (Ross &
Jain, 2004).
2.2.1.7. Funcionamiento de los sensores biométricos de huella digital:
La tecnología de los sensores de huella digital tiene más tiempo en
comparación a los otros sistemas biométricos. Estos sensores usan los
detalles de los dedos para crear un plantilla, la cual es grabada y luego
12
usada para comprobar una huella normal con la plantilla de la huella
anteriormente grabada (LI, YANG, & NIU, 2006).
Los sensores biométricos son semiconductores que usan un algoritmo
incrustado para su funcionamiento, el cual es usado en los sectores de
seguridad o en ciertos ambientes donde se requiere el uso de autorización
de personal. Los sensores biométricos funcionan mediante el uso de
electrodos que ayudan a producir una señal eléctrica cuando hay contacto
de una parte física con el control biométrico. La señal eléctrica entra a un
convertidor ADC (Conversor Análogo – Digital), el cual toma el aspecto
físico. En este caso, de una huella y lo transforma a un dibujo o plantilla
digital. Este es usado para la verificación de accesos de usuarios en el
sistema con la plantilla(s) que están grabados en el sistema. Para hacer una
selección de un sensor biométrico se debe tomar ciertos aspectos como los
siguientes (Globalspec.com, 2014):
Resolución.
Tamaño del área de contacto.
Amperaje de funcionamiento.
Amperaje de standby.
Voltaje.
Velocidad de cuadros.
Temperatura de funcionamiento.
Ganancia programable.
Relación señal – ruido.
Tipos de paquetes integrados o circuitos integrados (IC).
USB.
Interfaz periférica serial.
Unidad de control multipunto 8 bits.
Los sensores biométricos se pueden clasificar como productos de alta
tecnología, que es un componente importante dentro de un sistema
13
biométrico, el cual usa un aspecto físico y tecnología digital para hacer
verificaciones de alta precisión para identificar, verificar y aprobar la
identidad de los usuarios dentro del sistema biométrico (Sulekha.com, 2012).
Un sistema biométrico es básicamente un sistema de reconocimiento que
usa una característica biométrica de un individuo. Esta característica es
extraída para usarlo como dato para ser comparado con una plantilla que fue
ingresada en el sistema anteriormente. Un sistema biométrico puede ser
utilizado en dos tipos de contextos. Uno es de una manera de verificación y
la otra de en modo de operación de identificación (Jain et al., 2004).
Modo de verificación: la operación de este modo se basa en la
validación de la identidad de una persona comparando el dato
biométrico capturado con una plantilla anteriormente almacenada en el
sistema. En este sistema se suele utilizar una identidad numérica (PIN),
nombre de usuario o tarjetas inteligentes para que el sistema haga una
comparación uno a uno entre la imagen biométrica capturada y la
plantilla grabada para determinar si la persona tratando de ingresar al
sistema es el mismo que está grabada en el sistema.
Modo de identificación: El modo de identificación se basa en el
funcionamiento de que un individuo ingresa su dato biométrico y el
sistema busca por todas las plantillas que están ingresadas en la base
de datos del sistema. Por esta razón, se hace una comparación de uno
a muchos para verificar la identidad de una persona. La dos partes que
están involucradas es la parte de reconocimiento negativo, el cual es
bueno para prevenir que una persona use varias identidades, y el
reconocimiento positivo que confirma que si es la persona que dice ser.
Un sistema biométrico es diseñado con cuatro módulos principales (Jain
et al., 2004):
Módulo de sensor: Este módulo se encarga capturar el dato biométrico
de un individuo. En este caso un sensor de huella digital que captura
una imagen del dedo de un individuo.
14
Módulo de extracción de características: Se encarga de procesar la
información biométrica del sensor y extraer ciertas características. Por
ejemplo, una característica sería la orientación y posición de los puntos
de las minucias de un dedo que es extraído por el módulo de extracción
en un sistema biométrico de huella digital.
Módulo de identificación: Este módulo utiliza la información extraída
durante el reconocimiento y lo compara con las plantillas almacenadas
para generar un puntaje de precisión entre los dos. Dentro de este
módulo también tiene una función de verificación e identificación para
confirmar o establecer la identidad del usuario del sistema.
Módulo de base de datos del sistema: En los sistemas biométricos hay
una base de datos donde se almacenan las plantillas de los individuos
que están inscritos en el sistema. Este módulo también consta de un
módulo de inscripción que es encargado de hacer la inscripción de la
característica biométrica dentro del sistema.
En la figura 1, se puede observar tres de estos módulos.
Figura 1. Funcionamiento de Sensor Biométrico (Jain, A. K., Ross, A., &
Prabhakar, S. 2004)
15
2.2.2. APLICACIÓN:
Según (Jain et al., 2004), un sensor biométrico se puede aplicar el varios
sectores como los siguientes:
Comercial: Usada para aplicaciones como redes de computadoras, e-
commerce, acceso al internet, tarjetas de crédito, y muchas aplicaciones
más.
Gobierno: Aplicaciones en Identidades, prisiones, seguridad social,
control de pasaportes y licencias de conducir.
Forense: Usados para identificación de cuerpos, investigación criminal,
identificación de terroristas, encontrar personas perdidas y muchas
aplicaciones más.
En la tabla 1 se puede observar los tipos de sistemas biométricos que hay
en el mercado y su desempeño en ciertos criterios fundamentales.
16
Tabla 1. Comparación de sistemas biométricos, H = Alta, M = Medio, L =
Bajo (Jain, A. K., Ross, A., & Prabhakar, S. 2004)
Identificador
Biométrico
Un
iver-
salid
ad
Difere
n-
cia
Perm
a-
ne
ncia
Co
lec-
cio
nable
De
sem
-
pe
ño
Acep
ta-
bili
da
d
Evitab
i-
lida
d
ADN H H H L H L L
Oreja M M H M M H M
Facial H L M M L H H
Termo
grama
Facial
H H L H M H L
Huella M H H M H M M
Gait M L L H L H M
Geometría
de la mano M M M H M M M
Venas de la
mano M M M M M M L
Iris H H H M H L L
Pulsación
de teclas L L L M L M M
Olor H H H L L M L
Impresión
de la palma M H H M H M M
Retina H H M L H L L
Firma L L L H L H H
Voz M L L M L H H
2.3. SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE DATOS INALÁMBRICOS
La comunicación o transmisión inalámbrica es un aporte tecnológico muy
grande al mundo. Este tipo de comunicación involucra la transmisión de
17
datos sobre una cierta distancia sin usar cables o cualquier conductor
eléctrico (Rose Mary, 2012).
2.3.1. TIPOS DE TRANSMISIÓN DE DATOS INALÁMBRICOS
Los sistemas de transmisión de datos aparte de ser un gran aporte
tecnológico tienen sus características y varios tipos. La comunicación
inalámbrica es uno de los segmentos de la industria de comunicación que
más rápidamente crece (Goldsmith, Andrea 2005), por el potencial que
contiene y la amplia gama de aplicación. Por lo cual se surgen diferentes
tipos de transmisión de datos inalámbricos para cumplir con las ciertas
necesidades deseadas.
2.3.1.1. Comunicación por Sistema Infrarrojo
El sistema infrarrojo (IR) usa radiación infrarroja para transmitir datos entre
diferentes equipos. La radiación infrarroja es una radiación electromagnética
con una longitud de onda más grande que el rojo visible. Este sistema es
usado para comunicaciones de corta a larga comunicación y para control de
seguridad. El sistema tiene una condición de funcionamiento que tiene que
ser un funcionamiento centrado en línea de vista. Esto significa que no debe
haber ninguna interrupción entre el transmisor y el receptor (Rose Mary,
2012).
2.3.1.2. Emisión de Radio
Este tipo es básicamente un servicio de transmisión de audio a través de
ondas de radio. El funcionamiento básico de este sistema es usar un
transmisor que envía una señal a una antena como indica la figura 2, que a
su vez, envía ondas de radio a través del aire a una antena receptora. Se
puede transmitir audio a través de un cable FM, internet y satélite. La
18
emisión por radio puede mandar datos sobre distancias muy largas y hasta
una velocidad de dos megabits por segundo (Rose Mary, 2012).
Figura 2. Funcionamiento de emisión de radio (Rose Mary, 2012)
2.3.1.3. Radio de Microondas
La transmisión de microondas involucra transferencia de voz o datos a
través de ambiente como ondas de radio de alta frecuencia llamadas
microondas. Este tipo de transmisión de datos es muy común para mandar
mensajes entre estaciones en la tierra y sistemas de comunicaciones por
satélites (Rose Mary, 2012).
2.3.1.4. Comunicación por satélite
Un satélite de comunicación es usado específicamente como un centro de
comunicación que transmite y recibe mientras orbita como se observa en la
figura 3. Este satélite se comporta como un estación que recibe, amplifica y
re-direcciona señales análogas y digitales en cierta frecuencia de radio
(Rose Mary, 2012).
Figura 3. Funcionamiento de comunicación por satélite (Rose Mary, 2012)
19
2.3.2. APLICACIONES
Los sistemas de comunicaciones inalámbricas tienen varias aplicaciones
(Rose Mary, 2012):
Control Remoto de Televisión: Las televisiones actuales usan control de
remoto inalámbricos y también hay uso de emisión por ondas de radio.
Wi-Fi: Es una red que establece una conexión a internet con muchas
computadoras y equipos que poseen la habilidad de usar sistemas Wi-
Fi.
Sistemas de Seguridad: Usados de la misma manera de sistemas
antiguos de cable pero adaptados o cambiados a sistemas de
comunicación inalámbrica.
Celulares: Usa ondas de radio para facilitar la conexión y llamadas
desde cualquier punto del país con un teléfono portátil. Hay tres tipos de
sistemas de comunicación inalámbrica: CDMA, GSM y 3G.
Transferencia de Energía Inalámbrica: Es un proceso donde una fuente
de poder transmite una energía eléctrica a una carga electrónica que no
tiene una fuente de poder inalámbrica.
Dispositivos Interconexiones Informáticas: El uso de comunicación
inalámbrica para simplificar las conexiones de quipos o accesorios a una
computadora. El sistema bluetooth es un sistema comúnmente utilizado.
Aunque el uso de este tipo de conexión presenta un tiempo de repuesta
un poco más lenta es más preferida por los usuarios por su simple uso y
fiabilidad.
2.3.3. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA INFRARROJO
El sensor/emisor infrarrojo es un instrumento electrónico muy utilizado en la
actualidad, que cumple una función de emitir y/o detectar radiación infrarroja
en el ambiente que le rodea. Un ejemplo de esto es medir la temperatura de
20
un objeto o hasta detectar movimiento. Las ondas infrarrojas no son visibles
por los ojos de los humanos (AZosensors.com, 2000-2014).
Comparando la frecuencia de onda de la radiación infrarroja, esta es más
larga que la luz visible pero no tan larga como las ondas de micro ondas. La
región infrarroja esta demarcada dentro de 0.75 a 100 µm. La región de
longitud de onda de 0.75 a 3 µm se considera como infrarrojo cercano, de 3
a 6 um se considera como infrarrojo medio, y desde 6 um y adelante se
considera infrarrojo lejano (AZosensors.com, 2000-2014).
La tecnología infrarroja se puede encontrar en muchos productos que se
utilizan a diario. Un ejemplo muy claro son las televisiones que contienen un
detector IR para interpretar un señal enviada por un control remoto. Los
beneficios más grandes de los sensores infrarrojo son que necesitan un
poder de alimentación bajo, circuitos simples y son portátiles
(AZosensors.com, 2000-2014).
2.3.3.1. Ventajas del sistema infrarrojo
Según (Preeti Jain, 2012), las ventajas de este sistema son las siguientes:
o No requiere mucha energía para el funcionamiento.
o Circuito sencillo, bajo nivel de programación.
o La transmisión de datos es direccional cual previene que los datos
mandados sea captados por otros dispositivos.
o Pocas restricciones internacionales.
o Alto nivel de inmunidad al sonido.
2.3.3.2. Limitaciones del sistema infrarrojo
(Preeti Jain, 2012), propone que este sistema también tiene sus limitaciones
tales como:
21
o Se necesita una línea de vista directa.
o Pude ser bloqueado por objetos comunes.
o Rango corto de transmisión
o Ciertas condiciones del ambiente puede afectar la transmisión (luz solar
directa, lluvia, etc.)
o Baja velocidad de transmisión de datos.
2.3.4. TIPOS DE SENSORES INFRARROJOS
Los sensores infrarrojos se pueden clasificar en dos grupos, activos y
pasivos (Preeti Jain, 2012):
2.3.4.1. Sensores Infrarrojos Activos
Los sensores activos emplean una fuente y detector de ondas infrarrojo.
Operan transmitiendo energía a través de un diodo emisor de luz (LED) o
un diodo láser. Los LED se usan como detectores IR activos que no utilizan
imágenes mientras los diodos láser se usan de la misma manera pero para
imágenes (Preeti Jain, 2012).
Estos sensores IR de cualquier tipo iluminan el objetivo y la energía que se
refleja es apuntada al detector/receptor. Células fotoeléctricas, fotodiodos y
fototransistores son comunes para el uso de detectores. Los datos son
procesados usando algoritmos de procesamiento de señal para poder
extraer la información deseada (Preeti Jain, 2012).
Los sensores activos son utilizados como opto-sensores reflectores. Éstos
se basan en un funcionamiento de intensidad o de modulación infrarroja.
Los sensores reflectores tienen dos configuraciones principales (Preeti Jain,
2012):
22
2.3.4.2. Tipo Break Beam
Este tipo de sensor contiene un par de emisor y receptor de luz como indica
la figura 4. El emisor de luz emite un rayo hacia el receptor IR que crea un
reja electrónica. Cuando el rayo de luz se interrumpe por un objeto opaco, el
receptor toma acciones apropiadas dentro del sistema que esta empleado.
El uso típico de esta aplicación es un sensor que detecta intrusión (Preeti
Jain, 2012).
Figura 4. Funcionamiento sensor break beam (Preeti Jain, 2012)
2.3.4.3. Reflector
Este tipo de sensor contiene el emisor y receptor IR en conjunto indicado en
la figura 5, lo que permite que la luz emitida pueda ser reflejada de un objeto
externo para que regrese al receptor. La luz que es reflejada al receptor
depende del material externo. Aparte de detección de intrusión también
tiene aplicación de detector de objetos, lector de código de barras, y muchas
más aplicaciones (Preeti Jain, 2012).
Figura 5. Funcionamiento sensor reflector (Preeti Jain, 2012)
23
2.3.4.4. Sensores Infrarrojos Pasivos
Este tipo de sensores son básicamente unos detectores de IR que no
contienen de una fuente de IR. La mayoría de clases de
sensores/detectores IR son compuestos de estos sensores pasivos. Los
sensores pasivos son usados en sistemas para detectar la energía que es
emitida por un objeto en el campo de vista. Entonces, se puede usar un
algoritmo de procesamiento de señal para extraer la información deseada.
Estos sensores no emiten energía puesto que su propósito es ser usados
como medios de detección. Unas aplicaciones comunes de estos sensores
son para detectar, y hacer un sistema de conteo. Los sensores pasivos
tienen dos tipos: Termal y quántica (Preeti Jain, 2012).
2.3.4.5. Termales
Los sensores de tipo termal no tienen dependencia de longitud de onda y
usan la energía infrarroja como fuente de calor y la foto sensibilidad de ellos
es independiente de la longitud de onda. Estos sensores no necesitan un
sistema de refrigeración pero tienen una gran desventaja que el tiempo de
repuesta y detección es lento (Preeti Jain, 2012).
Los tipos común de sensor termales son (Preeti Jain, 2012):
Termocupla - Termopila: Estos detectores convierten una señal de
temperatura en una señal eléctrica. La disimilitud entre metales genera
un voltaje potencial que es directamente proporcional a la temperatura.
Este tipo de unión se puede configurar para que tenga muchas uniones
para mejorar la sensibilidad del funcionamiento. Este tipo de
configuración se llama termopila.
La fase activa o unión caliente son partes negras para que sean más
eficientes en la absorción de radiación. La referencia o unión fría es
24
mantenida a la temperatura de ambiente. Cuando hay absorción por el
área negra hay un aumento de temperatura cual causa una diferencia de
voltaje entre las dos uniones, el cual causa un voltaje positivo. Si es al
contrario hay un resultado de un voltaje negativo.
Bolómetro: El bolómetro es un detector termal simpe o de poder total
como se observa en la figura 6. Esto significa que cambia la resistencia
cuando hay una detección de radiación. Este semiconductor sensitivo
termal es hecho de material de metal oxidado que posee un alto
coeficiente termal.
Básicamente contiene dos elementos principales: un termómetro sensitivo y
un elemento de absorción. El elemento de absorción está conectado a una
unión termal débil. La energía térmica que entra sube la temperatura
térmica del elemento de absorción y este aumento es medido por el
termómetro.
Figura 6. Diagrama Bolómetro (Preeti Jain, 2012)
Los bolómetros usan metales o semiconductores como elementos de
absorción.
Detector piro - eléctrico: Los detectores piro – eléctricos usan un PZT
que tienen un efecto piro – eléctrico, un resistor alto, y un FET de bajo
sonido, todo esto está sellado en un paquete. El material piro-eléctrico
es de cristales como el litio que exhibe una polarización espontanea o
una carga concentrada de electricidad que es dependiente de la
temperatura. El PZT también tiene la característica de una polarización
25
espontanea en un estado oscuro. Cuando una radiación infrarroja llega
a la superficie del detector, el cambio de temperatura causa que
empiece a fluir una corriente. Esto resulta en un cambio de polarización
que es reflejado en términos de voltaje.
Los tipos quánticos ofrecen una alta detección y un tiempo de repuesta
más rápido aunque la foto sensibilidad de la longitud de la onda es
dependiente. Estos tipos requieren un sistema de enfriamiento para que
pueda medir de una forma correcta. Los tipos quánticos se pueden
clasificar de dos tipos:
Tipo intrínseca:
o Foto conductivo:
Este tipo de detectores IR usa un efecto foto conductivo. Este efecto
causa un cambio de resistencia cuando hay una detección de
radiación IR por el elemento detector.
o Fotovoltaico:
Este tipo de detector usa el efecto fotovoltaico el cual funciona por
medio del aumento de luz IR que causa un aumento en el voltaje de
salida del detector.
Tipo extrínseca:
Esto tipo depende de los requisitos de la aplicación.
2.3.5. FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento de un sistema infrarrojo contiene varios elementos como
se visualiza en la figura 7, (Preeti Jain, 2012):
26
Figura 7. Flujo grama de funcionamiento de un sistema IR (Preeti Jain,
2012)
Fuente de Infrarrojo: Cualquier objeto que emite radiación de energía
infrarroja es considerado como una fuente infrarroja. Estos se encargan
de crear la energía infrarroja y de portar la información.
Medio de transmisión: El medio de transmisión es por donde pasa la
señal. Hay tres tipos principales de transmisión los cuales son un vacío,
el medio ambiente, y fibra óptica.
Componentes Ópticos: Estos componentes son usados en el
funcionamiento para enfocar la radiación infrarroja hacia un punto.
Estos componentes son hecho de cuarzo, CaF2, Ge y Si que son los
más común.
Detector Infrarrojo: Hay varios tipos de detectores y cumplen con la
función de detectar radiación infrarroja. Unas especificaciones de los
detectores importantes son:
o Foto sensibilidad: Esto aplica a la sensibilidad del voltaje/corriente de
salida que detecta. Cuando es más alto es mejor.
o Ruido de potencia equivalente: Esto representa la habilidad de
detección del detector y cuanta luz es equivalente a un nivel de ruido
intrínseco.
o Detectividad: Esta parte es la foto sensibilidad por el área del
detector. Mientras más grande es la media de detectividad indica que
se tiene un mejor sensor.
Procesamiento de la señal: Esta es la parte de la salida del detector que
manda la información derivada. Usualmente son muy pequeños y por
esta razón hay un preamplificador de señal dentro del circuito para
procesar de mejor manera la señal.
27
2.4. SISTEMAS DE BLOQUEO TIPO ANTIRROBO
En el mercado automotriz actual se puede encontrar una gran variedad de
formas, mecanismos, programas, dispositivos que son utilizados para
realizar un bloqueo tipo antirrobo en los vehículos.
2.4.1. TIPOS:
Hay diferentes tipos de sistemas en el mercado, desde aquellos que son
sencillos hasta muy complicados en su instalación. De igual manera, se
puede obtener un sistema antirrobo y/o inmovilizadores de variedad de
costos dentro del mercado de hoy. A continuación se detallan brevemente
los diferentes sistemas que hay en el mercado (Cars.com, 2012):
2.4.1.1. Marcar piezas con el número de chasis de vehículo:
Se talla en diferentes partes del vehículo que son importantes para prevenir
su robo y dificultar la venta de partes robadas. Esto es porque el número de
chasis de un vehículo es único, el cual significa que ningún vehículo tiene el
mismo número de chasis (Cars.com, 2012).
2.4.1.2. Bloque del volante:
Este bloque es un dispositivo que se coloca sobre el volante del vehículo
para inmovilizarlo por completo. Este sistema es bastante popular y bajo
costo (Cars.com, 2012).
2.4.1.3. Kill switch:
Este tipo de sistema contiene un switch que cuando esta accionado bloquea
partes del sistema eléctrico del motor para prevenir su encendido. Este
28
switch se debe instalar en un lugar seguro y donde un ladrón no lo puede
encontrar. Este sistema también es de bajo costo (Cars.com, 2012).
2.4.1.4. Alarmas:
Estos sistemas son muy comunes en el medio actualmente. Consiste en el
uso de una alarma que hace ruido y atrae atención al momento de un robo
(Cars.com, 2012).
2.4.1.5. Sistemas de rastreo vehicular:
Este sistema contiene un dispositivo que es instalado en un lugar escondido
que hasta el usuario no sabe dónde está. Este dispositivo se activa al
momento de reportar un robo. El sistema de rastreo vehicular tiene un alto
costo al que desea comprarlo (Cars.com, 2012).
2.4.1.6. Sistema Inmovilizador:
El sistema inmovilizador es un sistema que usa un sistema de frecuencias
para poder prender el vehículo. Hace esto mediante la codificación de una
llave que cuando está conectada manda una señal que es comprobada por
la PCM de un vehículo. Si la señal es adecuada se puede encender el
mismo. Este sistema ofrece los concesionarios de los vehículos en sus
vehículos (Daewoo, s.f.)
2.5. ELECTRÓNICA APLICADA A LA IMPLEMENTACIÓN DE
SISTEMA DE ENCENDIDO DE UN VEHÍCULO.
En el transcurso de los años se implementado más controles electrónicos al
vehículo cual permite que funcione de una manera más eficiente,
incrementar seguridad al conductor hasta elementos de confort para el
usuario. En esta parte se describí unos elementos usados para el
29
encendido del vehículo que son tomados en cuenta para la implementación
de un sistema de bloqueo antirrobo
2.5.1. DIAGRAMA ELÉCTRICOS (CONEXIÓN PCM)
Los diagramas eléctricos observado en la figura 8, toman un papel muy
importante en esta aplicación porque sirven para identificar de donde
provienen los cables y que tipo de señales se van a encontrar en los cables
para poder realizar la implementación de este nuevo sistema. Como el
automóvil tiene un sin número de cables y módulos en las tecnologías más
avanzadas que no solo la PCM controla la inyección sino hay módulos de
diferentes áreas del automóvil que proporcionan más información a la PCM
haciendo que el sistema se vuelva mucho más complejo. Por lo cual la
importancia de esta información es vital a la instalación del nuevo sistema
por lo que ningún vehículo tiene la misma estructura eléctrica pero tiene el
mismo funcionamiento al final (Toyota Motor Sales, s.f).
Figura 8. Diagrama de entradas y salidas PCM (Toyota Motor Sales, s.f)
30
2.5.2. SISTEMA DE ARRANQUE
La figura 9, indica sistema de arranque que se encarga de encender el
automóvil a través del uso de un motor de arranque para dar los primeros
giros del motor.
Figura 9. Diagrama Eléctrico sistema de Arranque (Toyota Technical
Training, s.f)
2.6. PROTOTIPOS ARDUINO
Los prototipos Arduinos son micro controladores que funcionan como
computadoras y vienen en una amplia gama de tamaños y formas para
ofrecer mejor versatilidad al usuario para las necesidades que necesitan.
2.6.1. ACERCA DE ARDUINO
Arduino es una empresa que se encarga de crear y manejar una plataforma
de electrónica abierta donde se aplica la creación de prototipos a base del
uso de software y hardware que son fáciles de usar. Esto está enfocado a
los artistas, diseñadores, aficionados y cualquier persona que le interese
para que puedan crear entornos u objetos interactivos (Arduino, 2014).
31
Los prototipos de Arduino tienen la capacidad de utilizar información o
señales de su entorno a través de sus pines de entrada, la cual permite usar
una amplia gama de sensores y componentes. Esto le permite que pueda
controlar luces, actuadores, motores y mucho más. Cada prototipo contiene
un micro controlador que se programa mediante lenguaje de Arduino, el cual
es basado en Wiring y su entorno de igual manera pero basado en los
principios de Processing. Todo los proyectos de Arduino ofrecen una
característica que se pueden ejecutar sin la necesidad de ser conectados a
un ordenador si no pueden ser utilizados como proyectos independientes o
si se desea también hay la posibilidad de configurar los proyectos Arduino
para que trabajen con otros tipos de software como Flash, MaxMSP y
Processing (Arduino, 2014).
Las placas de Arduino vienen en dos configuraciones que están disponibles
al público para su adquisición. La placa se puede comprar de una forma
construida como en la figura 10, o montadas directo de la fabricación o se
puede comprar los componentes y hacer una placa propia. El software para
las placas y los proyectos Arduino se puede descargar de la página web de
Arduino de forma gratuita. Igual manera todo los proyectos y ficheros de
diseño de referencia (CAD) se encuentran bajo una licencia abierta, la cual
permite el usuario a adaptarlos a las necesidades que requieren (Arduino,
2014).
Figura 10. Placa Arduino Uno R3 (Arduino, 2014)
32
2.6.2. PLACAS ARDUINO
En esta sección se detallarán las tarjetas electrónicos de Arduino toda
basada en (Arduino, 2014).
2.6.2.1. Arduino Uno
El Arduino Uno es una placa con un micro controlador, el cual basa su
funcionamiento con un modelo ATmega328. La placa Arduino Uno es la
última en la serie de placas Arduino USB.
Especificaciones:
o Micro controlador: Atmega328
o Voltaje de operación: 5 Voltios
o Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 Voltios
o Voltaje de entrada (limites): 6-20 Voltios
o I/O Pines digital: 14 (6 son salidas PWM)
o Pines de entradas análogas: 6
o Corriente DC por I/O Pin: 40 mili Amperios
o Corriente DC por pin 3.3 Voltios: 50 mili Amperios
o Memoria flash: 32 KB (ATmega328), lo cual 0.5 KB es usado para el
bootloader
o SRAM: 2 KB (ATmega328)
o EEPROM: 1 KB (ATmega328)
o Velocidad de CPU: 16 MHz
2.6.2.2. Arduino Leonardo
La placa Arduino Leonardo contiene un micro controlador basado en
ATmega32u4. La placa Leonardo incorpora una comunicación USB, el cual
elimina la necesidad de usar un procesador externo. Esto permite que
33
cuando se conecta a un ordenador/computadora aparece como un teclado y
un mouse.
Especificaciones:
o Micro controlador: ATmega32u4
o Voltaje de operación: 5 Voltios
o Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 Voltios
o Voltaje de entrada (limites): 6-20 Voltios
o I/O pines digital: 20
o Canales PWM: 7
o Canales de entrada análogos: 12
o Corriente DC por I/O pin: 40 mili Amperios
o Corriente DC por pin de 3.3 voltios: 50 mili Amperios
o Memoria flash: 32 KB (Atmega32u4), lo cual 4 KB es usado para el
bootlaoder
o SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4)
o EEPROM: 1 KB (ATmega32u4)
o Velocidad CPU: 16 MHz
2.6.2.3. Arduino Due
El Arduino Due usa un micro controlador basado en un modelo de Atmel
SAM3X8E ARM Cortex-M3 CPU. Es el primer Arduino que se basa en un
micro controlador de 32-bit ARM Core. El beneficio que brinda usar un micro
controlador ARM de 32-bit es que tiene más potencia de un sistema típico de
8-bit. Lo que más es notable entre un sistema de 32-bit y 8-bit son los
siguientes:
Un sistema de 32-bit permite la operación de data de 4 bytes con un solo
CPU.
CPU Clock de 84 MHz
34
96 KB de SRAM
512 KB de memoria flash para programación de códigos
Un controlador DMA usado para aliviar el CPU cuando está conduciendo
tareas que ocupan mucha memoria.
Especificaciones:
o Micro controlador: AT91SAM3X8E
o Voltaje de operación: 3.3 Voltios
o Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 Voltios
o Voltaje de entrada (limitados): 6-16 Voltios
o Pines I/O digitales: 54 (12 son salida de PWM)
o Pines de entrada análogos: 12
o Pines de salida análogos: 2 (DAC)
o Corriente DC total en líneas I/O: 130 mili Amperios
o Corriente DC en pin 3.3V: 800 mili Amperios
o Corriente DC en pin 5V: 800 mili Amperios
o Memoria flash: 512 KB
o SRAM: 96 KB (dos bancos 64 KB y 32 KB)
o Velocidad CPU: 84 MHz
2.6.2.4. Arduino Micro
El Arduino micro es otro modelo que incorpora un micro controlador basado
en ATmega32u4 y fue desarrollado conjuntamente con la empresa Adafruit.
El Micro tiene muchas cosas en común con el modelo Leonardo.
Especificaciones:
o Micro controlador: ATmega32u4
o Voltaje de operación: 5 Voltios
o Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 Voltios
35
o Voltaje de entrada (limites): 6-20 Voltios
o I/O pines digital: 20
o Canales PWM: 7
o Canales de entrada análogos: 12
o Corriente DC por I/O pin: 40 mili Amperios
o Corriente DC por pin de 3.3 voltios: 50 mili Amperios
o Memoria flash: 32 KB (Atmega32u4), lo cual 4 KB es usado para el
bootlaoder
o SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4)
o EEPROM: 1 KB (ATmega32u4)
o Velocidad CPU: 16 MHz
2.6.2.5. Arduino Mega 2560
El Arduino Mega 2560 funciona a base de un micro controlador con un
modelo de funcionamiento ATmega2560. Una diferencia de esta placa a
comparación con los otros modelos es que no utiliza un chip FTDI de
conversión de USB a serial. En cambio usa un ATmega16u2 para la
conversión de USB a serial.
Especificaciones:
o Micro controlador: ATmega2560
o Voltaje de operación: 5 Voltios
o Voltaje de entrada (recomendado): 7-12 Voltios
o Voltaje de entrada (limites): 6-20 Voltios
o I/O pines digital: 54 (15 son salidas PWM)
o Canales de entrada análogos: 15
o Corriente DC por I/O pin: 40 mili Amperios
o Corriente DC por pin de 3.3 voltios: 50 mili Amperios
o Memoria flash: 256 KB, lo cual 8 KB es usado para el bootloader
o SRAM: 8 KB
36
o EEPROM: 4 KB
o Velocidad CPU: 16 MHz
2.6.2.6. Arduino Pro
La placa Arduino Pro contiene un micro controlador, lo cual su
funcionamiento se basa en un micro controlador ATmega168 o ATmega 328.
Esta placa viene con dos opciones de alimentación de voltaje; 3.3 voltios/8
MHz y de 5 voltios/16 MHz. Otra característica que tiene esta placa es que
es usada para instalaciones semipermanentes. Esto significa que no viene
con cabeceras pre conectado como las otras placas, la cual da una
versatilidad a usar con una variedad de conectores o para soldar cables
directamente a la placa.
Especificaciones:
o Micro controlador: ATmega168 o ATmega328
o Voltaje de operación: 3.3 o 5 Voltios
o Voltaje de entrada: 3.35-12 V (versión 3.3 V) o 7-12 Voltios (versión 5
V).
o I/O pines digital: 14 (6 son salidas PWM)
o Canales de entrada análogos: 6
o Corriente DC por I/O pin: 40 mili Amperios
o Memoria flash: 16 KB (ATmega168) o 32 KB (ATmega328), lo cual 2
KB es usado para el bootloader
o SRAM: 1 KB (ATmega168) o 2 KB (ATmega328)
o EEPROM: 512 bytes (ATmega168) o 1 KB (ATmega328)
o Velocidad CPU: 8MHz (versión 3.3 V) o 16 MHz (versión 5 V)
2.6.2.7. Arduino Mini
37
El Arduino Mini es una placa pequeña basado en el funcionamiento de un
micro controlador ATmega328. Su uso es ideal para protoboard y cuando es
espacio es limitado. Esta placa se puede programar con un adaptador serial
USB.
Especificaciones:
o Micro controlador: ATmega328
o Voltaje de operación: 5 Voltios
o Voltaje de entrada: 7-9 Voltios (versión 5 V).
o I/O pines digital: 14 (6 son salidas PWM)
o Canales de entrada análogos: 8 (4 son estallados en pins)
o Corriente DC por I/O pin: 40 mili Amperios
o Memoria flash: 32 KB, lo cual 2 KB es usado para el bootloader
o SRAM: 2 KB
o EEPROM: 1 KB
o Velocidad CPU: 16 MHz
38
2.6.3. TABLA DE COMPARACIÓN
La tabla 2, dispone de las características de todas las placas previamente
mencionadas en la sección anterior. (Arduino, 2014)
Tabla 2. Comparación de Placas Arduino (Arduino, 2014)
No
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a328
5 V/7-
12 V
16
MHz 6/10 14/6 1 2 32
Regul
ar
Le
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ard
o
ATmeg
a32u4
5 V/7-
12 V
16
MHz 12/0 20/7 1 2.5 32 Micro
Du
e AT91SA
M3X8E
3.3
V/7-12
V
84
MHz 12/2 54/12 - 96 512
2
Micro
Mic
ro
5 V/7-
12 V
16
MHz 12/0 20.7 1 2.5 32 Micro
Meg
a
25
60 ATmeg
a2560
5 V/7-
12 V
16
MHz 16/0 54/15 4 8 256
Regul
ar
Pro
(16
8/3
28
)
ATmeg
a168/A
Tmega3
28
3.3
V/3.35
-12 o 5
V/ 5-
12V
8/16
MHz 6/0 14/6
0.512/
1 1/2 16/32 -
Min
i ATmeg
a328
5 V/7-
12 V
16
MHz 8/0 14/6 1 2 32 -
39
2.6.4. SHIELDS Y/O ACCESORIOS
Para los micro controladores Arduino hay variedad de componentes,
Shields, y accesorios que se pueden utilizar para completar las necesidades
de cualquier tipo de proyecto. Hay componentes que se pueden usar para
hacer un simple circuito de luz controlable con el Arduino hasta una
impresora de tres dimensiones para imprimir figuras y piezas. A
continuación se detalla unos Shields y accesorios considerados para el
proyecto de un sistema de bloque inalámbrico.
2.6.4.1. Shield motor de Arduino
El Shield de motor se basa en un funcionamiento de circuito con un modelo
L298, lo cual significa que es controlador dual de puente completo. Esto
permite que se pueda manejar cargas inductivas como relés, solenoides y
motores DC y de paso a paso. Con esto se puede controlar dos motores
con una placa Arduino, permitiendo controlar la velocidad y dirección de
cada uno de manera independiente. También hay la posibilidad de medir la
corriente de consumo entre otras opciones más (Arduino, 2014).
Especificaciones:
o Voltaje de operación: 5 V a 12 V
o Controlador de motor: L298P
o Corriente máxima: 2 amperios pro canal o 4 amperios máximo (con
fuente de poder externa)
o Sensor de corriente: 1.65 V/A
o Parada de marcha libre y función de freno
2.6.4.2. Art Controller Kit de Relé
40
Este kit de relé permite que funcione solo con un módulo que basa su
funcionamiento a base de tiempo y lógica. Ofrece un funcionamiento
amigable al usuario que proporciona un ajuste y versatilidad más fácil que
otros módulos similares (Adafruit Industries, s.f).
Especificaciones:
o Carga eléctrica recomendada: 24 V DC/40 VAC, 5 A (10 A. Solo para
normalmente abierto)
o Terminales de relé con tornillos
o Interruptores DIP para configurar el tiempo
o LEDs de indicador de poder y estado del relé
o Regulador de 5 V instalado directamente; usa de 7- 15 V o directamente
5 V
o Tornillos para terminales de entrada de corriente.
o Pre-programado micro controlador AVR con cabezal de 6 pines.
2.6.4.3. Shield LCD Pantalla de 16X2
Este kit LCD que se observa en la figura 11, contiene una pantalla LCD de
16X2, 3 pines de iluminación de fondo, y 5 pines de teclado y todo puede ser
conectado usando dos pines I2C. Esto permite que se pueda añadir a
cualquier proyecto independiente que contiene su propia interfaz. Hay 4
botones de dirección y uno de selección, lo cual facilita controles básicos sin
tener una computadora grande conectada al proyecta (Adafruit Industries,
s.f).
41
Figura 11. Shield LCD Pantalla de 16X2 (Adafruit Industries, s.f)
2.6.4.4. Sensor de Huella Digital
Este sensor de huella digital indicado en la figura 12, es de tipo óptico que
no solo consiste en el sensor, también contiene un chip DSP de alta
potencia que cumple con la función de capturar imágenes, calcular, y buscar
huellas dentro del sistema. Este tipo de módulo es común en las
aplicaciones de cajas seguras. Este sensor se puede conectar en cualquier
micro controlador o sistema que contiene serial TTL y que pueda mandar
datos para poder tomar fotos, detectar huellas, y búsqueda de las mismas.
Este sensor también se incluye una memoria flash que puede ser utilizada
para guardar hasta 162 huellas digitales. De igual hay un LED rojo que
funciona durante el proceso de toma de foto para identificar que el sensor
está funcionando (Adafruit Industries, s.f).
Figura 12. Sensor de huella digital (Adafruit Industries, s.f)
Especificaciones:
42
o Voltaje de alimentación: 3.6 – 6.0 VDC
o Corriente de operación: 120 mA Max
o Pico de corriente: 150 mA
o Tiempo de formación de imágenes de huellas: <1.0 segundos
o Are de la ventana: 14mm x 18mm
o Archivo de firmas: 256 bytes
o Archivo de plantillas: 512 bytes
o Capacidad de almacenaje: 162 plantillas
o Calificación de seguridad: (1-5 bajo a alto)
o Falsa tasa de aceptación: <0.001% (nivel de seguridad 3)
o Falsa tasa de rechazo: <1.0% (nivel de seguridad 3)
o Interfaz: Serial TTL
o Velocidad de transmisión: 9600, 19200, 28800, 38400, 57600 (57600 es
velocidad estándar)
o Temperatura de operación: -20C a +50C
o Humidad de operación: 40%-85% RH
o Dimensiones completas: 56 x 20 x 21.5mm
o Dimensiones expuestas (cuanto puesto en una caja): 21 x 21 x 21mm
triangula.
o Peso: 20 gramos.
2.6.4.5. Keyes Módulo de Expansión de Dos Relés
El módulo de relés que se observa en la figura 13, se puede utilizar con
proyectos Arduino cuando se quiere manejar altos niveles de corriente sin
dañar los pines digitales del Arduino por tratar de abastecer componentes
que requieren alto niveles de corriente que la placa Arduino no puede
ofrecer. Este módulo contiene dos relés Songle de alta calidad, lo cual
permite usar equipos que usan voltajes de 250 Voltios/10 Amperios o 24
Voltios/ 10 Amperios. El módulo está diseñado para fácil integración con
proyectos Arduino. De igual manera, el módulo contiene una luz que facilita
el uso del estado del relé (Aliexpress.com, 2010-2014).
43
Figura 13. Keyes Módulo de expansión de dos relés (Aliexpress.com, 2010-
2014)
Especificaciones (Aliexpress.com, 2010-2014):
o Señal de control: nivel TTL
o Carga Eléctrica:
o 10A/250VAC
o 10A/125VAC
o 10A/30VDC
o 10A/28VDC
o Voltaje Máximo: 30VDC o 250VAC
o Tiempo de acción entre contactos: 10 milisegundos o menos
o Definición de pines en el módulo:
o 1. Pin de control
o 2. Alimentación de voltaje (VCC)
o 3. Tierra (GND)
2.6.4.6. Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38KHz
La figura 14, indica un kit IR muy común en el uso de control remotos. Con
este transmisor IR un proyecto Arduino puede mandar comandos a cualquier
receptor IR cuando hay la codificación correcta (Syiuz, 2012).
44
Figura 14. Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38KHz (Syiuz, 2012)
Especificaciones (Syiuz, 2012):
Basado en un sensor transmisor IR digital de 38KHz.
Se puede usar para un control remoto
Frecuencia de modulación: 38KHz.
Definición de pines de conexión:
o 1. Salida
o 2. Alimentación (Vcc)
o 3. Negativo (GND)
2.6.4.7. Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz
Este receptor IR que se observa en la figura 15, se puede encontrar en
controles remotos. Con este sensor receptor se puede recibir comandos de
cualquier transmisor IR con la codificación correcta (Amazon.com, 1996-
2014).
45
Figura 15. Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz (Amazon.com,
1996-2014)
Especificaciones (Amazon.com, 1996-2014):
Basado en un sensor receptor IR digital de 38KHz
Alimentación: 5 Voltios
Interfaz: Digital
Frecuencia de modulación: 38KHz
Definición de pines de conexión:
o 1, Salida
o 2. Alimentación (Vcc)
o 3. Negativo (GND)
METODOLOGÍA
46
3. METODOLOGÍA
Para realizar el diseño, construcción e implementación del sistema de
bloqueo biométrico personalizado y portátil había una amplia gama de
alternativas y soluciones, se optó por realizar un conjunto de dispositivos con
diferentes programaciones y materiales para llegar a un sistema funcional y
portátil.
3.1. DISEÑO FUNCIONAL
El diseño funcional se basa en las partes principales seleccionas para
realizar la construcción del sistema y que parte toma cada componente que
se va utilizar
3.1.1. PLATAFORMA ARDUINO
Los Arduinos toman un papel importante en el sistema ya que en el circuito
dentro de la placa electrónica de cada uno se define las entradas y salidas
para realizar una programación acuerdo a las necesidades del usuario
usando la base del micro controlador del mismo y lenguaje de comunicación.
3.1.2. SENSOR BIOMETRICO DE HUELLA DIGITAL
El sensor biométrico de huella digital será utilizado como la llave del sistema
para poder desactivarlo y permitir que se encienda el vehículo. El sensor
funciona mediante la captura de una huella física y convirtiéndola en una
imagen digital de referencia.
3.1.3. MÓDULOS RECEPTOR Y EMISOR INFRARROJO
Estos módulos están compuestos de sensores infrarrojos como una luz LED
emisor y una luz LED receptor utilizadas para captar un señal informático
47
entre los dos componentes. Los módulos serán utilizados para que el
sistema funcione de una manera inalámbrica.
3.1.4. PANTALLA LCD
Las pantallas LCD son utilizadas muy a común como un dispositivo para
poder visualizar una imagen. La pantalla LCD será el indicador del estado
del sistema cuando el mismo sea conectado al Arduino.
3.1.5. RELÉS Y KEYPAD
Los relés son componentes electrónicos que actúan como un switch que
permiten el paso o no de electricidad por un circuito. Mediante lógica de la
plataforma Arduino los relés serán encendidos actuando como un switch
para habilitar las funciones normales del vehículo con el sistema de bloqueo.
El Keypad es dispositivo que se despliega en botones alfanuméricos. EL
Keypad utilizado es uno numérico donde los botones solo señalan una
secuencia numérica donde será utilizada para un código numérico dentro del
sistema de bloqueo.
3.1.1. HERRAMIENTAS SECUNDARIAS E INSUMOS
Las herramientas secundarias utilizadas para la construcción del sistema
son las siguientes:
Cautín.
Pelador de cables.
Cortador de cables.
Destornilladores plano y estrella de diferente tamaños
Dremel con accesorios de corte y desgaste.
Pistola de silicona caliente.
Multímetro
48
Computadora con programa Arduino para la programación.
Adaptadores de corrientes de 5 voltios.
Furgoneta Chevrolet VAN N200.
Los insumos utilizados para la construcción del sistema son los siguientes:
Cable #18.
Cable #16.
Silicon
Cinta eléctrica.
Conectores DB15.
Conectores DB25.
Cajas de proyectos para Arduino.
Discos de corte para Dremel.
Discos de lija para Dremel.
Baterías de 9 Voltios.
Suelda para cautín.
3.2. CARACTERÍSITCAS DEL PROYECTO
El proyecto se realizara tomando en cuenta el funcionamiento básico de una
llave biométrica de huella digital y añadiendo un elemento para hacerlo
inalámbrico y portátil para el usuario.
3.3. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DEL SISTEMA DE
BLOQUEO ELECTRONICO
Este diseño se va realizar para convertir un sistema de bloqueo biométrico
fijo a portátil e inalámbrico que el usuario puede llevarse. Este cambio
convierte al sistema más seguro por el hecho que la llave biométrica no se
49
encuentra en el sitio del sistema sino es portátil y fácil de llevar mientras el
sistema total se queda en el lugar de aplicación.
3.2. PASOS PARA LA CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE
BIOMÉTRICO DE HUELLA DIGITAL PARA EL BLOQUEO
ELECTRÓNICO
3.2.1. PROGRAMACIÓN DE MÓDULOS ARDUINO
Primero se realizó las varias programaciones necesarias para que cada
accesorio y componente funcione dentro del sistema. Se programa la parte
base que es el sensor biométrico con el micro controlador Arduino Mini. Con
la base programada se procede a programa la comunicación inalámbrica
mediante señal infrarroja cual permite el objetico principal del sistema
inalámbrico del sistema. Con la comunicación por señal infrarrojo
programada se realiza la programación de la activación de los relés, el
bypass por un teclado numérico y la pantalla LCD. Con todo los
componentes programados y funcionando se procede con la instalación en
las cajas de proyectos.
3.4.2. INSTALACIÓN DE LOS MÓDULOS ARDUINOS DENTRO DE LAS
CAJAS DE PROYECTOS
Con la programación de terminada se instala cada módulo Arduino en cajas
de proyectos que serán utilizadas para la instalación dentro del vehículo.
Primero se adapta una caja de proyectos para instalar el módulo de control
que consiste en un Arduino Uno. De esta caja de proyectos saldrá todos los
cables para los diferentes componentes, por lo cual se adecua los
conectores DB15 y 25 para la conexión de los otros componentes. La
siguiente instalación a realizar en una caja de proyectos que contiene las
dos placas de relés de activación que van a ir en un lugar oculto dentro del
vehículo. Esta caja de proyectos incluye un conector DB15 y las dos placas
50
de relés. La tercera caja de proyectos va adecuar la pantalla LCD y el
teclado numérico cual va ser utilizado y visto por el usuario. Esta caja de
proyectos incluye la pantalla LCD, el teclado numérico, el receptor infrarrojo
y un conector DB25. Para la conexión de estas tres cajas de proyectos se
construye dos cables. Un cable con los conectores DB25 correspondiente
para realizar la conexión entre la caja que contiene el Arduino y la caja que
contiene la pantalla LCD y el teclado numérico. El segundo cable es para la
conexión con el Arduino y las dos placas de relés. La última caja de
proyectos que se construye es donde se adecua el sensor biométrico de
huella digital, el emisor infrarrojo y otro Arduino.
3.2.2. INSTALACIÓN DE LOS MÓDULOS DENTRO DEL VEHÍCULO
Para la instalación de cada módulo dentro del vehículo, primero se desarmo
el tablero principal para llegar al cableado principal del mismo. Se determina
los cables utilizados en el switch de encendido. Después se accede a la
PCM para determinar los dos cables positivos que serán utilizados para
implementar el bloqueo. Se realiza las conexiones usando nuevo cables
para conectar a los relés que actuaran como los bloqueos del vehículo. Una
vez finalizado la conexión con los relés se adecua el nuevo sistema de
cableado con el original. Se adecua los módulos de control y relés en
posiciones dentro del panel principal del vehículo antes armarlo en su
posición normal. Se instala nuevamente el panel principal de vehículo
asegurando que todos los cables estén conectados. Ya instalado el panel
principal se conecta el ultimo modulo que va ser el único visible por el
usuario cual contiene el teclado numérico, y la pantalla LCD.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN
51
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de la programación del sistema fueron basados en la
investigación y aprendizaje obtenido en los siguientes libros:
Schmidt, Maik (2011). Arduino A Quick-Start Guide. United States of
America: Pragmatic Programmers, LLC.
Wheat, Dale (2011). Arduino Internals. United States of America;
Apress.
Craft, Brock (2013). Arduino Project For Dummies. West Sussex,
England: John Wiley & Sons, Ltd.
McRoberts, Micheal (2013). Beginning Arduino. United States of
America: Apress.
Evans, Brian (2011). Beginning Arduino Programming. United States of
America: Apress.
Purdum, Jack (2012). Beginning C for Arduino. United States of
America: Apress.
Platt, Charles (2013). Encyclopedia of Electronic Components Vol. 1.
Sebastopol, CA: O`Reilly Media, Inc.
Blum, Jeremy (2013). Exploring Arduino. Indinapolis, IN: John Wiley &
Sons, Inc.
Banzi, Massimo (2011). Getting Started with Arduino. Sebastopol, CA:
Make:Books.
Smith, Alan G. (2011). Introduction to Arduino. United States of
America: Alan G. Smith
Wilcher, Don (2012). Learn Electronics with Arduino. United States of
America: Apress.
Wilcher, Don (2014). Make: Basic Arduino Projects. Sebastopol, CA:
Maker Media, Inc.
Platt, Charles (2009). Make: Electronics. Sebastopol, CA: O`Reilly
Media, Inc.
52
Blemings, Hugh & Oxer Jonathan (2009). Practical Arduino: Cool
Projects for Open Source Hardware. United States of America: Apress.
Timmis, Harold (2011). Practical Arduino Engineering. United States of
America: Apress.
4.1. PROGRAMACIÓN SENSOR BIOMETRICO DE HUELLA
DIGITAL
Para la programación del sensor biométrico se utilizó los siguientes
componentes:
Arduino Mini
Sensor biométrico de huella digital
Cables.
Protoboard.
Cable USB.
El primer paso para el módulo es la instalación de la librería de
programación del sensor biométrico de huella digital para que funcione con
el prototipo Arduino. Se descarga la librería correspondiente del internet
como se observa en la figura 16.
Figura 16. Pagina descarga de librería para sensor huella digital.
(https://github.com/adafruit/Adafruit-Fingerprint-Sensor-Library)
53
Cuando ya lo se lo tiene descargado en la computadora, se asigna un
nombre válido que es reconocido por el interfaz de programación para poder
utilizarlo al momento de cargar la librería. Las figuras 17 y 18 presentan
ejemplos de nombres válidos y no válidos.
Figura 17. Nombre no válido/no reconocido por interfaz de programación.
Figura 18. Nombre válido / reconocido por interfaz de programación.
El siguiente paso es abrir el interfaz de programación y cargar la librería para
utilizarlo con el prototipo Arduino como se observa en la figura 19.
54
Figura 19. Librería cargada en el interfaz de programación.
Una vez cargada la librería se pueden realizar varias funciones de
programación con el sensor:
Blank: esta librería es una página en blanco para programar un uso más
personal acuerdo a las necesidades del usuario.
Enroll: esta librería se utiliza para hacer la inscripción de las huellas
digitales al sensor biométrico de huella digital.
Fingerprint: esta librería se utiliza para realizar la comprobación de la
huella digital con la planilla digital inscrita por la librería enroll.
Delete: se utiliza esta librería para borrar las huellas inscritas no deseas
de la memoria del sensor biométrico de huella digital.
Una vez definida la función general de cada librería se procede a conectar el
prototipo Arduino al sensor biométrico de huella digital, antes de conectarlo
al interfaz de programación como indica la figura 20.
55
Figura 20. Conexión Arduino Uno con Sensor Biométrico de Huella Digital.
(Adafruit pdf.)
En la figura se ve la conexión del sensor con la placa Arduino, lo cual es la
siguiente:
Pin Digital 2: Cable verde de comunicación.
Pin Digital 3: Cable blanco de comunicación.
Pin 5 V: Cable rojo de alimentación de 5 voltios.
Pin GND: Cable negro para masa del sensor.
Este ejemplo funciona con la especificaciones de la placa Arduino Uno
donde programación de serie de software es soportado en pines Digitales 2
y 3. La placa que se va utilizar para el módulo inalámbrico es el Arduino
Micro, el cual soportó este funcionamiento mediante los pines Digitales 2 y 3,
el cual sería igual al ejemplar de la librería descargada anteriormente. En la
figura 21 se puede observar la conexión realizada para la programación y el
uso general del sensor biométrico de huella digital con la placa Arduino Mini.
56
Figura 21. Conexión Sensor con Arduino Mini.
Las conexiones se toman en cuenta a base del soporte de programación por
serie de software en los pines Digitales 2 y 3, los cuales son los cables de
color verde y blanco. Para la alimentación del sensor se conecta el cable
rojo a 5 voltios que proporciona la placa y tierra, que será el cable negro en
la conexión que de igual manera se conecta directamente a la placa. Ya
realizadas las conexiones apropiadas se carga la librería de Enroll al interfaz
del programa para hacer las inscripciones de las huellas que se van a
utilizar, lo cual se indica en la figura 22. Después de cargar la librería
también se realiza la conexión del controlador a la computadora mediante un
cable USB indicado en la figura 23.
Figura 22. Librería de Enroll a pines Digital 2 y 3.
57
Figura 23. Placa Arduino Mini conectada a la computadora por medio USB.
Una vez conectada la placa al computador, se carga la librería de Enroll a la
placa Arduino asegurando que confirme que se cargó completamente como
se puede observar el la figura 24.
Figura 24. Librería cargada correctamente.
En la parte inferior de la interfaz se muestra un mensaje de confirmación que
la librería fue cargada correctamente, (Done Uploading). Una vez recibido
58
este mensaje se abre el monitoreo de serie observado en la figura 25, que
indica los paso de la inscripción de las huellas.
Figura 25. Ventana monitor de serie.
Una vez abierto el monitoreo de serie, se muestran los comandos que se
deben seguir para hacer la inscripción de las huellas a utilizar en el sistema.
Las huellas son registrada a base de una identificación numérica, por
ejemplo: 1,2, 3, 4, 5, etc.
Durante el proceso de inscripción se sigue los pasos en el monitor de serie
como muestra la figura 26, para realizar la inscripción correcta de la huella
dentro del programa.
Figura 26. Direcciones para registrar huella digital.
El programa toma dos fotos de cada huella ingresada y compila las dos
imágenes en una estandarizada, la cual es la base de identificación para esa
huella. Una vez concluido el ingreso el programa, se reinicia y pide una
nueva identificación numérica para ingresar otra huella. Esto se puede
realizar las veces que se quiere para las huellas deseadas a utilizar en el
59
sistema. El siguiente paso en el dispositivo móvil es la utilización de la
huella registrada para la activación de elementos. Antes de ese paso se
debe cargar en el controlador la librería donde compara la huella con la base
de datos para ser utilizada. Como en el anterior ejemplo se carga el
programa mediante el menú de archivo (file), seleccionando sketchbook, y
librarías. En esta ventana se ve la librería previamente cargada, que fue
denominada AdafruitFingerprintSensorLibrarymaster, pero en lugar de
seleccionar la opción enroll o inscribir se va seleccionar la opción de
fingerprint, indicado en la figura 27. Esta opción es la base del módulo
inalámbrico porque de esta opción se va añadir las líneas de programación
necesarias para el envío de información por medio infrarrojo.
Figura 27. Opción Fingerprint en librería principal.
Ya seleccionada la opción fingerprint, se procede a cargar la programación
al controlador y esperar el mensaje de confirmación que la librería fue
cargada exitosamente al Arduino mini como indica la figura 28.
60
Figura 28. Librería cargada exitosamente al Arduino Mini.
Con la librería cargada directamente se nota que el sensor de huella digital
se queda prendió de manera constante. Como es observado en la figura 29,
esto es otra indicación que la librería está funcionando dentro del
controlador.
Figura 29. Sensor Biométrico de Huella Digital funcionando con librería de
Fingerprint.
Cuando se abre el monitoreo de serie, aparasen otras instrucciones que son
diferentes a las de inscripción de la huella cuales se pueden observar en la
figura 30. Las instrucciones dicen que espera una huella valida. Esto
61
significa que el controlador está en espera que se ingrese una huella para
comparar con la imagen estandarizada que tiene en su base de datos para
determinar si es una huella valida o invalida. Invalida quiere decir una huella
no autorizada o ajena al sistema.
Figura 30. Instrucciones en el monitor de serie.
Como se puede observar en la figura 30, hay mensajes que avisan que se
está esperando una huella válida. Cuando se ingresa una huella valida lo
califica a base de un número de confianza. Esto significa que la
comparación entre la huella ingresada y la imagen en la base de datos son
similares o idénticas. Cuando hay un número de confianza más alto significa
que la huella está más parecida a la imagen en la base de datos, mientras
que un número más bajo significa que está menos parecida a la imagen en
la base de datos. En la figura 30, se puede observar también que hay varias
identificaciones numéricas cuales fueron añadidas previamente para el
ejemplo.
4.2. PROGRAMACIÓN PARA LA ACTIVACIÓN DE LED DIODO
CON HUELLA DIGITAL
El siguiente paso es con el registro de huellas y comparación activar un
simple circuito de luces. El circuito de luces va constar de las siguientes
Partes:
62
Arduino Mini.
Adaptador USB.
LED diodo color rojo.
LED diodo color verde.
Dos resistencias de 470 Ω.
Sensor biométrico de huella digital.
Cables.
Las conexiones del sensor con el Arduino Uno se permanecen iguales; las
dos luces LED serán conectadas al controlador mediante los siguientes
pines:
LED diodo color rojo se conecta al pin 8.
LED diodo color verde se conecta al pin 7.
Cada LED diodo va ser activado por el Arduino Mini, señalando que se va a
recibir una señal positiva controlada por modulación de pulso. Con este
dato, ambas luces LED reciben la señal positiva del Arduino. El positivo del
mismo será conectado a los pines con las resistencias para prevenir el daño
en cada uno y luego conectado a masa. La conexión realizada para las
luces LED se pueden observar en la figura 31.
Figura 31. Conexión de luces LED diodo para activación con el Arduino
Mini.
Concluyendo las conexiones de las luces LED, se añaden las líneas de
código necesarias para la activación de las luces. Para encender las luces
63
primero se tiene que definir el estado de los pines. En la parte de void setup
de la librería se añade dos líneas de código como se observa en la figura 32.
Figura 32. Código para definir estado de pines.
Se define cada pin con el comando pinMode; entre los paréntesis se define
el pin a utilizar. En esta configuración se utiliza el pin siete y ocho donde el
pin 8 prende el LED de color rojo y el pin 7 prende el LED de color verde.
Definiendo cuales pines son, se determina el estado del pin si va ser una
entrada o salida. Se configura para que sea una salida de alimentación.
Ahora se tiene que configurar una condición para las luces para que se
prendan y funcionen dentro de la programación. El LED de color rojo tiene
que estar encendido a menos que haya una condición de aceptación por el
controlador. Para esto se añade una línea de código en el parámetro de
void loop, lo que significa que mientras el controlador funciona con
alimentación cualquier programación bajo esta parte va seguir su
programación y empezar desde el inicio. Esto causa un círculo continuo de
causa y efecto dentro del controlador. Como se puede ver en la figura 33, la
línea de código define en el void loop que la LED diodo color rojo
permanezca encendido siempre que se cumpla una condición especificada
dentro del programa.
Figura 33. Código sección Void Loop.
64
Una vez entendida la función en el void loop se define las condiciones donde
se va ser el cambio entre las dos luces LED diodo. En la figura 34, se puede
observar las varias líneas de código que se añadieron.
Figura 34. Código de cambio de LED diodo.
Primero en la librería se encuentra la sección donde una condición se
cumple. En el caso de la librería de la huella digital es cuando la huella
digital es aceptada por el programa. En la figura 35, se puede observar las
varias líneas de código que se añadieron.
Figura 35. Código de cambio de LED diodo.
Primero en la librería se encuentra la sección donde una condición se
cumple. En el caso de la librería de la huella digital es cuando la huella
digital es aceptada por el programa. Cuando el programa identifica la huella
se realiza el cambio. El LED roja se apaga mediante el comando digitalWrite
cambiando HIGH (prendido) a LOW (apagado) y viceversa al LED verde
65
como se observa en la figura 36. La luz verde se queda prendida por cinco
segundos y se apaga mediante el comando de delay, el cual es usado para
funciones a base de tiempo. Después de los cinco segundos de la LED
verde se apaga y después de un delay de un segundo se vuelve a prender la
luz roja. Cuando esto termina de cumplirse, el programa reinicia a su
programación inicial esperando el ingreso otra huella digital. Después de la
programación se verifica el código y se carga al controlador. Cuando se
termina de cargar la nueva programación al controlador se verifica su
funcionamiento mediante el ingreso de una huella previamente establecida.
Figura 36. LED diodo color verde prendida después de ingresar huella
autorizada.
4.3. PROGRAMACIÓN DEL MÓDULO INFRARROJO
Con el cambio de luces LED programado en el controlador, se procede a
incorporar la parte final del módulo inalámbrico, que consiste en él envío de
la información por infrarrojo para poder desbloquear el vehículo. Para
realizar esta parte se hace la descarga e instalación de otra librería
denominada Arduino IRremote Master, la cual se puede obtener por los
mismos medios que se consiguió la librería del sensor biométrico de huella
66
digital. Una vez cargada esta librería se la abre en el programa base y se
puede observar en la figura 37, las varias opciones que contiene la librería
para añadir al programa de cambio de luces.
Figura 37. Opciones Librería Arduino_IRremote_Master.
En la librería se observa que hay un código precargado para el envío de
información por infrarrojo que se llama IRsendDemo. Se selecciona este
código y se observa sus partes para añadirla a la base que se ha
programado en el transcurso del documento. En el anexo 3, se puede
visualizar un código corto y simple para el envío de información mediante
infrarrojo. En el ejemplo, dado se va mandar un comando común para
encender las televisiones Sony. El primer paso es incluir la librería
IRremote.h en la programación del cambio de luces LED diodo. Este paso
ayuda que la programación base pueda identificar los nuevos comandos y
líneas de programación que se van a añadir al mismo. En la figura 38,
también se notan cambios en la programación base como el comando
IRsend, el cual el controlador identifica al momento de empezar el ciclo
reconozca que va mandar un señal infrarrojo.
Figura 38. Librería IRremote.h incluida en programación base.
La condición donde se va mandar se define en los próximos pasos. De igual
manera, la conexión del sensor biométrico de huella digital cambia. El cable
de retroalimentación al controlador se cambia de pin tres al pin cinco por la
67
modificación del programa base. Esto se da porque la librería IRremote.h
define que el señal enviada por el Arduino a través de un LED emisor tiene
que ser por el pin número tres para ser controlado mediante modulación de
pulso (PWM), como se indica la figura 39. Esto es una regla interna del
código de la librería que rige el funcionamiento de todo los comandos IR
dentro del Arduino. Por esta misma razón antes de proceder se realiza la
conexión del módulo Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38 kHz al
circuito de cambio de luces.
Figura 39. Conexión módulo IR con el circuito de cambio de luces.
El nuevo circuito consiste en las siguientes conexiones:
Sensor biométrico de huella digital:
o Cable verde pin 2 en el Arduino mini.
o Cable blanco pin 5 en el Arduino mini.
Módulo Phantom YoYo Transmisor IR Digital de 38 kHz:
o Pin DAT conecta al pin número 3 en el Arduino mini.
o Pin VAT se conecta a voltaje positivo de 5 v.
o Pin GND se conecta a tierra.
68
Las conexiones realizadas anteriormente se mantienen igual.
Ya realizadas las nuevas conexiones con el circuito anterior, se continúa la
modificación de la programación anterior para incorporar la parte infrarroja.
En esta parte se va a definir la condición donde se transmite el código Sony.
En la figura 40, se observa las mismas líneas de código cuando cambia el
color de las luces LED diodo si la huella fue aceptada o no acuerdo con la
imagen previamente ingresada.
Figura 40. Código IR implementado en sección void loop con criterio de
aceptación del cambio de luces.
Se añadió la línea irsend.sendSony (0xa90, 12). Que envía el código Sony
un segundo después de que se apaga el LED verde y se amplía el tiempo de
envío de la señal de 40 milisegundos a 200 milisegundos para que el lector
capte la señal completa. Una vez que manda el código, el LED rojo se
vuelve a prender y el programa se reinicia para buscar otra huella autorizada
si ese fuese el caso. Para comprobar el funcionamiento de la programación,
se carga la programación IRrecvDemo en un Arduino Uno con la conexión al
módulo Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz que indica la figura 41.
69
Figura 41. Módulo Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz conectado
al Arduino Uno.
La conexión del módulo Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38KHz al
Arduino Uno son las siguientes:
Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38 kHz:
o Pin DAT se conecta al pin 11 del Arduino uno.
o Pin VAT se conecta a voltaje positivo de 5 V.
o Pin GND se conecta a tierra.
Se conecta el pin DAT de módulo receptor al pin 11 del Arduino por las
mismas razones que el pin DAT del módulo emisor se conecta al pin número
3 del Arduino mini, por una regla interna de la programación de la librería.
Concluida la conexión del módulo receptor al Arduino Uno, se procede a
cargar la programación IRrecvDemo al controlador. La figura 42 indica que
la librería fue carga exitosamente al Arduino Uno.
70
Figura 42. Librería IRrecvDemo cargada exitosamente.
Cuando la librería está cargada, se abre el monitor de serial para observar
que cuando recibe la señal del módulo emisor está recibiendo el mismo
código que se definió en la programación. En la figura 43, se comprueba
que el módulo receptor recibe el mismo código que manda el módulo emisor
mediante infrarrojo.
Figura 43. Código Sony leído por módulo receptor.
Esto es la base para la programación del módulo de control y desbloqueo
del sistema inmovilizador.
71
4.4. PROGRAMACIÓN DE LA ACTIVACIÓN DE RELÉS CON
SEÑAL INFRARROJA
En el módulo inmovilizador se utilizarán los siguientes componentes:
Arduino Uno.
Módulo Phantom YoYo Receptor IR Digital de 38 kHz.
Luces LED.
Resistencias de 270 Ω.
Cables.
Cable USB.
Adaptador de pared.
Keyes Módulo de expansión de dos relés.
La base de este módulo va a ser el receptor IR con el Arduino Uno. Ya se
comprobó que el código que envía el módulo inalámbrico es el mismo que
capta el módulo receptor. En la librería Arduino_IRremote_Master se
modificó el código para la activación de relés mediante un comando o código
infrarrojo, lo cual va ser el modelo base para añadir los elementos
anteriormente mencionados.
Esta librería que se observa en el anexo 5, solo tiene definida en el principio
la activación de un solo relé. Esto se cambia para hacer la activación de
cuatro relés mediante el ingreso de las líneas de código a base de las que
ya están. En la programación un relé está definido como RELAY_PIN. Este
comando identifica que es un solo relé que es identificado por el programa.
Para cambiar esto, se añade la misma línea de programación pero se
numera cada relé que se va activar como se puede observar en la figura 44.
72
Figura 44. Líneas de código identificando los cuatro relés.
Una vez definida la cantidad de relés a activar se realiza la conexión de los
relés al Arduino Uno. Las conexiones son las siguientes:
Relé uno se conecta al pin 9 del Arduino Uno.
Relé dos se conecta al pin 10 del Arduino Uno.
Relé tres se conecta al pin 12 del Arduino Uno.
Relé cuatro se conecta al pin 13 del Arduino Uno.
Como los relés que serán utilizados en el módulo inmovilizador son módulos
de dos relés cada uno la conexión con la nomenclatura correcta seria la
siguiente:
Primer Keyes Módulo de expansión de dos relés. (Relé uno y dos):
o Pin IN1 se conecta al pin 9 del Arduino Uno.
o Pin IN2 se conecta al pin 10 del Arduino Uno.
Segundo Keyes Módulo de expansión de dos relés. (Relé tres y cuatro):
o Pin IN1 se conecta al pin 12 del Arduino Uno.
o Pin IN2 se conecta al pin 13 del Arduino Uno.
Cada módulo de relés será conectado a sus respectivas alimentaciones
mediante las siguientes conexiones:
Pin VCC se conecta a alimentación positiva cinco voltios.
73
Pin GND se conecta a tierra o negativo.
Como se puede observar en la figura 45 y 46, se realizó la conexión de
cuatro luces LED color rojo con sus respectivas resistencias a los relés.
Figura 45. Conexión relés con Arduino Uno.
La manera que se realizó las conexiones son las siguientes:
Luces LED conectadas con resistencias de 270 ohm con el cátodo
conectado a masa.
Ánodo de luces LED conectado a la salida de cada relé.
Alimentación positiva de cinco voltios que se conecta a la entrada de
cada relé.
Figura 46. Luces LED diodo conectadas a cada relé.
74
Al concluir las conexiones eléctricas se procede a definir cada pin en el
programa y la condición donde se van a activar cada luz LED con el
comando infrarrojo. Lo primero que se realiza es añadir las líneas de
programación indicado en la figura 47, de cada relé, identificando que son un
Output (salida), lo que significa que van a ser elementos activados por el
controlador bajo cierta condición.
Figura 47. Definición de pines a Output.
El próximo paso es definir la condición donde se van a encender las luces
por la activación de cada relé que indica la figura 48.
Figura 48. Código definiendo condición o criterio de activación de relés.
En la sección void loop de la programación se observa una línea de código
que empieza con if. Esta línea de código define la condición que se tiene
que cumplir para la activación de los cuatro relés. Éste dicta que cuando
75
decodifica el resultado de una señal IR que se encuentra en su base de
datos que active los relés. De igual manera hay otra línea de código que
pone otra condición dentro de la programación de los relés. Éste dicta que
si no recibe una señal infrarroja en ¼ de segundo después de activación, los
relés se apagan. Por temas de prueba este código es aceptable para hacer
varias confirmaciones que por cada señal que recibe los relés serán
activados una vez que están apagados. Pero el punto es que una vez
activados, se tienen que quedar prendidos hasta que haya un reseteo del
programa dentro del controlador. En la figura 48, se observa que hay varias
líneas de programación digitalWrite (RELAY_PIN, on? HIGH: LOW), con su
respectivo número para los cuatro relés previamente definidos. Este código
determina si los relés necesitan un pulso de voltaje positivo para prender el
relé o apagar un voltaje positivo para que el relé se active. Por esta razón
hay una sección? HIGH: LOW en el código. El programa determina el tipo
de relé que se encuentra conectado al controlador. Con la programación
terminada, se procede a cargar el programa al controlador y esperar la
notificación del que se cargo exitosamente como indica la figura 49, para
realizar pruebas de funcionamiento entre los dos módulos infrarrojos.
Figura 49. Librería IRrelay cargada exitosamente.
Cuando la librería es cargada en el controlador se abre el monitor de serie
indicado en la figura 50, para esperar el resultado de la decodificación de la
señal infrarrojo enviado por el módulo inalámbrico.
76
Figura 50. Resultado de la decodificación.
Con el resultado de la decodificación, se vuelve a comprobar que el código
enviado por el módulo inalámbrico es el mismo que recibe el módulo
receptor., A parte de solo recibir el código, se cumple la condición
previamente programada y los relés son activados como se observa en la
figura 51, lo que permite que el voltaje pase por las luces LED para
encenderlas.
Figura 51. Luces LED y los cuatro relés activados.
77
4.5. PROGRAMACIÓN DEL TECLADO NUMERICO Y
PANTALLA LCD
Con los relés programados, se implementa el Keypad 4x3 indicado en la
figura 52, en la programación. El teclado numérico va cumplir la función de
bypass del sistema biométrico para el caso que no se pueda usar el módulo
inalámbrico para temas de mantenimientos en talleres automotrices, o casos
de emergencia donde un individuo que no está registrado en la base de
datos del sensor biométrico de huella digital o es autorizado para realizar un
trabajo dentro del vehículo pueda activar el desbloqueo del vehículo si el
caso lo requiere. Como el módulo inalámbrico donde se encuentra el sensor
biométrico de huella digital es transportado por el usuario del vehículo como
un dispositivo portátil, un bypass es necesario para que una persona ajena
al sistema pueda encender el vehículo en casos de emergencia.
Figura 52. Keypad 4x3.
Para incorporar el Keypad dentro de la programación del sistema se añade
otra librería al programa de Arduino. Esta librería se llama Keypad y se
incluye en la programación mediante la línea de programación #include
<Keypad.h>. Esta librería se puede descargar de la misma manera como la
78
librería del sensor biométrico de huella digital. Esta parte de la
programación solo se añade la parte del código y se verifica que no haya
errores en la programación. Después de incluir la librería para en pad
numérico, se procede a definir la matriz del mismo. Esto identifica cuantas
columnas y filas hay en el pad y ayuda a definir en que pines va conectado
las columnas y las filas. Como se puede observar en la figura 53, los
diferentes códigos utilizados para la definición de la matriz del pad numérico.
Figura 53. Código de matriz del Keypad.
Los códigos son los siguientes:
Const byte rows = 4: Define que hay cuatro filas en el pad numérico.
Const byte cols = 3: Define que hay tres columnas en el pad numérico.
Con estas líneas de código, el Arduino Uno puede reconocer el Keypad
numérico que se va conectar al mismo. El siguiente paso es definir los pines
donde se conectara el pad numérico al Arduino Uno. En la figura 54, se
pueden distinguir los códigos que definen los pines que se van a utilizar en
la conexión del Keypad.
Figura 54. Definición de pines para Keypad.
Los códigos son los siguientes:
79
Byte rowPins [rows] = {2, 3, 4, 5}: Son los pines usados para las filas en
el pad numérico.
Byte colPins [cols] = {6, 7, 8}: Son los pines usados para las columnas
en el pad numérico.
Estas líneas de código ayudan al Arduino Uno a identificar donde recibe el
señal de los botones, si está situada en que columna y fila esta el botón
presionado en cualquier momento. Con la matriz definida y los pines
asignados del Keypad 4x3 se tiene que definir la posición de cada botón
dentro del programa. En la figura 55, está la programación de cómo cada
botón es expresado en el Keypad numérico.
Figura 55. Definición de posición de botones en el Keypad 4x3.
Todo estos pasos son para facilitar el acople del Keypad al sistema. Una
vez identificado el Keypad 4x3 con el Arduino Uno, se puede programar la
sección donde el teclado está en funcionamiento con el programa como
indica la figura 56.
Figura 56. Línea de programación del funcionamiento teclado.
Esta línea de programación actúa como al definición de pines para otros
componentes electrónicos conectados a un Arduino. La última línea de
programación que se añade a la base del inmovilizador con relés es la parte
80
donde se detecta el pulso de las teclas en el monitoreo de serie. Para
terminar la programación del módulo inmovilizador se añade la
programación del la pantalla LCD. Para esto añadimos otras librerías al
programa indicadas en la figura 57, lo cual pueden ser descargadas por el
mismo medio de la librería del sensor biométrico de huella digital.
Figura 57. Librerías adicionales añadidas a la programación.
Las siguientes librerías añadidas cumplen con las siguientes funciones:
#include <Wire.h>: Usada para la conexión de los botones del Shield.
#include <Adafruit_MCP23017.h>: Utilizada para usar el chip expensar
MCP23017 con el Arduino y la pantalla LCD.
#include <Adafruit_RGBLCDShield.h>: Utilizada para programar el
Shield LCD con el Arduino.
Una vez consiente de lo que hace cada librería en el programa se procede a
añadir las líneas de programación necesarias para el correcto
funcionamiento del sistema completo. El primer paso es definir la luz de
fondo de para la pantalla LCD como indica la figura 58.
81
Figura 58. Definición de luz de fondo de la pantalla LCD.
Esto ayuda a prender la LCD al color correcto o cambiar de luz de fondo si
fuese el caso. Para esta programación se usa un LCD que no contiene un
sistema RGB, esto significa que solo hay una luz de fondo disponible. En
este caso es una luz de fondo de color blanco que se observa en la figura
58, que esta definido entre la programación del controlador. Antes de
continuar con la programación de la pantalla se incluye el código de bypass
que muestra la figura 59, lo cual va ser utilizado en el módulo inmovilizador.
Figura 59. Definición de contraseña para el bypass del sistema.
Con estas líneas de programación se define la contraseña que va ser
utilizada para activar los relés sin el uso del lector de huella digital. Se
asignó una clave de 6 dígitos y un digito que asigna el Arduino después de
recibir la clave de 6 dígitos. El digito asignado por el Arduino se asigna una
vez cuando termina de recibir la señal de cada tecla asignada al número de
la clave. Estas líneas de programación son añadidas antes de la definición
82
de la matriz del teclado numérico. En el void setup empieza la programación
de la pantalla LCD. El primer paso es realizar un tipo de saludo que da el
sistema cuando es encendido o le llega alimentación de una fuente de poder
como se observa en la figura 60.
Figura 60. Programación del saludo al iniciar el sistema.
Estas líneas de programación inician el funcionamiento de la pantalla LCD y
da el saludo al inicio del sistema, la función de cada línea de programación
es las siguientes:
lcd.begin (16,2); Esto define que la pantalla va iniciar cuando el sistema
se prende, además los números dentro de los paréntesis definen el
tamaño de la pantalla LCD a usar. Este ejemplo usa una pantalla de
16x2 significando que es una pantalla LCD de 16 caracteres por dos
columnas.
lcd.print (“Hello, Waiting”); Esta línea de código manda el comando a la
pantalla para que imprima las palabras “Hello, Waiting” en la primera
columna.
lcd.setBacklight (White); Define el color de luz de fondo para poder
mostrar las palabras impresas en la pantalla LCD.
83
lcd.setCursor (0,1); Esta línea de programación define que las próximas
palabras impresas en la pantalla van a estar en la segunda columna del
mismo.
lcd.print (“Authorization”); Esta línea de código manda el comando a la
pantalla para que imprima la palabra “Authorization”) en la segunda
columna.
Delay (5000); Define el tiempo que se va quedar las palabras impresas
en la pantalla. En este caso las palabras serán visibles en la pantalla
por cinco segundos.
lcd.clear (); Esta línea define que cuando cumple los cinco segundos de
delay, las palabras serán borradas de la pantalla LCD y no serán
visibles.
Todas estas líneas de código son para la interfaz con el usuario dándole un
saludo y un requisito que está esperando una autorización para que pueda
prender los relés. Cuando se acaba el tiempo de esta parte la LCD muestra
ya la parte donde se puede ingresar la clave numérica o ingresar la huella
digital al sistema. En la parte de void loop como indica la figura 61, se
realiza la siguiente programación.
Figura 61. Pantalla LCD esperando clave numérica o huella digital.
Como se puede observar en la figura 61, la pantalla muestra las palabras
“Enter Password”, lo cual significa que esta esperando que el usuario
ingresa la clave. Para asegurar que la clave no sea impresa en la pantalla
84
LCD se añade las siguientes líneas de código que de igual manera se
pueden observar en la figura 61, Las líneas de código son las siguientes:
customKey = teclado.getKey (); if (customKey): Este código pide al
Arduino que retiraba las teclas presionadas por el usuario.
Data [data_count] = customKey: almacené las teclas de manera
temporalmente para comprar con la clave designada.
lcd.setCursor (data_count, 1); Esto mueve los caracteres de la pantalla
hacia la derecha mientras se va imprimiendo cada tecla en la pantalla
LCD.
lcd.print (“*”); Este designa que cada letra impresa en la pantalla se un
asterisco, lo cual da la función de proteger el código de ser visto por la
pantalla.
data_count++; al final de recibir el código esa línea aumenta un número
más automáticamente.
Después de esta parte se añade la parte del código donde se declara la
condición que va realizar la activación de los cuatro relés observado en la
figura 62.
Figura 62. Código definiendo condición para prender los relés.
85
El código de activación de los relés se mantiene igual al ejemplo de prender
con la señal infrarroja, el único cambio que se añadió en esta parte fue la
condición de la clave, que son los siguientes códigos:
if (data_count == Password_Length-1): Este código es usado para
verificar el contenido del código para determinar la condición.
lcd.clear (); Usado para borrar las palabras impresas en la pantalla LCD.
lcd.setCursor (0,0); Utilizado para determinar donde se va imprimir las
letras en la pantalla LCD. (0,0) significa la primera línea de la pantalla
LCD.
lcd.print (“Password is “); Imprime en la pantalla LCD las palabras
expresadas en el código.
if (!strcmp (Data, Master)) {lcd.print ("Good"); on =! on; Este código dicta
que si la clave ingresada es igual a la determinada anteriormente en la
programación va ciclar los relés en posición de encendido acuerdo a los
códigos ingresados anteriormente.
Lcd.print (“Bad”); Si la clave ingresada no es igual a la determinada la
pantalla imprime la palabra expresada en el código dictando que el
ingreso no fue exitoso.
Con estas líneas de código se define el bypass al sistema biométrico de
huella digital cuando sea necesario su uso. Las siguientes líneas de código
define la condición a la parte de seguridad biométrica del sistema. Esta
parte permanece igual a los ejemplos anteriores ya codificados y
programados. La única varianza en esta parte se puede observar en la
figura 63.
Figura 63. Definición de condición biométrica.
86
Como se puede observar en la figura 63 no hay gran cambio en la
programación. Solo se añade la parte para que función con la pantalla LCD
que se va implementar y se elimina la parte que varía el estado de los relés
acuerdo al tiempo de recepción del último dato recibido por infrarrojo. Esto
se hace por tema de uso dentro del vehículo. No se quedaría prendido el
caro por más de un cuarto de segundo limitando el sistema a ese tiempo y
rindiendo el sistema inútil. Antes de realizar las conexiones se ensambla el
Shield de LCD indicado en la figura 64, que se utilizara acuerdo a las
instrucciones encontradas en la página del distribuidor.
Figura 64. 16X2 LCD Shield de Adafruit ensamblado.
El uso de este Shield es importante por la razón que permite usar solo dos
pines analógicos para todo su funcionamiento. Esto permite usar una
pantalla completa con dos pines en vez de ocho pines en el Arduino. Esto
da el espacio para conectar el teclado numérico al Arduino en vez de la
pantalla LCD como indica la figura 65.
87
Figura 65. Pantalla LCD y teclado numérico conectados al Arduino Uno.
Las conexiones realizadas son acuerdo a lo definido en la programación y la
pantalla LCD se conecta en los pines analógicos A4 y A5 en el Arduino.
Estos dos puertos se denominan puertos IC que son utilizados para entradas
y retroalimentación de sensores analógicos para el Arduino pero con el chip
expansor y la librería añadida al principio que usa el Shield LCD permite
convertir la pantalla LCD a un elemento compatible con estos puertos. El
teclado numérico se conecta desde el primer pin en orden con los pines del
Arduino identificado en la programación. A finalizar la conexión de la
pantalla LCD y el teclado numérico se realiza cambios a los pines del
segundo módulo de relés. Esto se hace para evitar el encendió falso del relé
conectado al pin 13 del Arduino al momento de iniciar el controlador. Como
no hay otros pines digitales disponibles se opta por usar dos pines
analógicos que igual se pueden definir como salidas y funcionen como un
pin digital. Lo único que se cambia es en el principio de la programación
donde se define los pines de cada relé. En vez de usar el pin 12 y 13 se
cambia al pin A1 y A2 donde la A define que es un pin analógico del Arduino.
Este cambio se puede observar en la figura 66.
88
Figura 66. Pines analógicos para relé #3 y 4.
Realizado estos cambios en la programación, se carga la misma al
controlador para encender el sistema. En la figura 67, se observo que al
iniciar el sistema la pantalla muestra el saludo programado y después en la
figura 68 se observa que empieza la función de esperar el código designado
o la señal infrarroja para activar el sistema el desbloqueo.
Figura 67. Saludo del sistema.
Figura 68. Esperando clave.
Se procede a realizar una prueba con el teclado numérico ingresando el
código designado como se observa en la figura 69.
89
Figura 69. Ingresando código designado con teclado numérico.
Después de ingresar el código numérico se observa en la figura 70, la
pantalla muestra la confirmación de que esta correcta y se encienden los
relés.
Figura 70. Clave aceptada.
Con eso vemos a la comprobación que el sistema bypass esta funcionando
como sistema total. Se reinicia el sistema para hacer la misma prueba de
funcionamiento pero con el módulo inalámbrico de huella digital. Igual se
observa el saludo del sistema al usuario y se espera que salga el comentario
de esperando clave/código. Cuando se muestra esto en la pantalla se
ingresa la huella al sensor biométrico de huella digital como se observa en la
90
figura 71, para que sea reconocido por el controlador y mande la señal
infrarroja al receptor del módulo de anti robo.
Figura 71. Ingresando huella al módulo inalámbrico.
Cuando es reconocida y se manda la señal infrarroja el módulo receptor lo
recibe y si cumple con las condiciones establecidas imprime en la pantalla
LCD “accepted” (confirmado) que significa que la huella ingresada es la
correcta y se puede encender el vehículo.
4.6. ADAPTACIÓN DE LOS MÓDULOS A ESTUCHES PARA
INSTALACIÓN PERMANENTE.
En esta parte se realiza la instalación de cada módulo en estuches o cajas
de proyectos para la instalación en el vehiculó. Los componentes usados
son los siguientes:
Circuito módulo inalámbrico de sensor biométrico de huella digital con
todos sus componentes.
91
Circuito módulo inmovilizador con todos sus componentes.
Conectores DB25, hembra y macho X2.
Conectores DB15, hembra y macho X2.
Cables para conexiones internas.
Cables para cableado externo.
Diferentes cajas de proyecto.
Se empieza con el módulo inmovilizador que es el que contiene la mayoría
de los componentes. El primer paso realizado es determinar cómo va la
estructura de este sistema en total. Se divide en tres partes que son las
siguientes:
Módulo interfaz al usuario: Contiene la pantalla LCD, Keypad numérico
4X3, receptor infrarrojo.
Módulo de control: Contiene el Arduino uno, protoboard para conexiones
de los componentes.
Módulo relés: Contiene los dos relés.
Ya determinado los tres módulos que se van a utilizar en para el sistema
total de inmovilizado dentro del vehículo se procede a realizar las
conexiones para cada módulo. Para el módulo interfaz al usuario se opta
por usar los conectores DB25, el cual se observa en la figura 72, para las
conexiones entre el mismo y el módulo de control por lo que contiene mayor
número de conexiones. Para el módulo relés se opta por usar los
conectores DB15, el cual se observa en la figura 73, por el menor número de
conexiones que contiene el módulo. Ya definido que conector es utilizado
se construye cada conector con su cable de comunicación respectivo.
92
Figura 72. Cable de comunicación DB25.
Una vez concluida la construcción del cable DB25 se construye el cable de
comunicación DB15 con sus conectores como indica la figura 73.
Figura 73. Cable de comunicación DB15.
Al finalizar esta actividad, se adapta un conector de cada tipo a una caja de
proyecto indicada en la figura 74, donde se va instalar el módulo de control,
significando un conector DB25 y otro DB15 en cada extremo.
93
Figura 74. Conectores adaptados a la caja de proyectos con el Arduino
Uno.
El próximo paso es el desarrollo del módulo de interfaz. En una caja de
proyectos más grande se separa la pantalla LCD de su Shield en dos partes
para que entre sin ningún problema a la caja. Igual se elimina la mayoría de
las conexiones por pin que tiene el Shield y se usa solo lo necesario que son
dos cables de alimentación y los dos de comunicación para el Arduino como
se observa en la figura 75.
Figura 75. Shield Pantalla LCD acoplado a la caja de proyectos.
94
El siguiente paso es acoplar el teclado numérico, que se pega directamente
a la parte de la caja donde está la pantalla LCD como indica la figura 76.
Figura 76. Teclado numérico pegado a la caja de proyectos.
Con la mayoría de los componentes ya instalados en la caja de proyectos se
conecta y se suelda la mayoría de los cables y componentes juntos con el
conector DB25 que se utilizara en este módulo y que fue adaptado a la caja
de proyecto como indica la figura 77.
Figura 77. Conexión de los componentes en la caja de proyectos.
95
Antes de concluir, el módulo de interfaz se acopla el receptor en la parte
superior de la caja de proyecto donde se encuentre un hueco ya hecho en
una cara de la parte superior. Con esto se cierra la caja de proyectos para
terminar el módulo de interfaz. Este módulo se conecta con el cable de
comunicación hacia el módulo de control donde se conecta los cables
correspondientes al micro-controlador acuerdo a la programación ya
realizada anteriormente como se observa en la figura 78.
Figura 78. Módulo interfaz conectado al módulo de control.
Para el módulo de los relés se utiliza una caja más pequeña donde entran
los dos relés. Se adapta el conector DB15 a esta caja para las conexiones.
Después de adaptar el conector se instala los relés dentro de la caja y se
conectan mediante los cables disponibles en el conector que son acuerdo a
los pines de cada relé. Una vez instalado los relés en la caja de proyectos y
conectados se conecta al módulo de control con su cable respectivo de
comunicación y posteriormente se hace las conexiones correspondientes al
Arduino Uno acuerdo a la programación anteriormente realizada como se
indica en la figura 79.
96
Figura 79. Módulo Relés conectado al módulo de control.
Para finalizar el sistema inmovilizador, se revisa las conexiones del módulo
de control con cada cable de los conectores y se realiza una comprobación
del sistema total.
Para el módulo inalámbrico se realiza los mismos pasos. Primero se suelda
el circuito a una placa electrónica que se observa en la figura 80, acuerdo
las conexiones realizadas en la programación realizada anteriormente.
Figura 80. Circuito soldado a placa electrónica.
97
Este circuito posteriormente se instala en una caja de proyectos pequeña
observada en la figura 81, tomando en cuenta las dimensiones de cada
componente. Como el Arduino Mini no dispone de la opción de alimentar
componentes a través del mismo se instala el adaptador USB y se adapta
una entrada para la conexión a una fuente de alimentación para su
funcionamiento. Esto asegura que se puede utilizar una fuente controlada
de 5 v para todo el sistema manteniendo la integridad del sistema.
Figura 81. Componentes instaladas en la caja de proyectos.
4.7. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA AL VEHÍCULO.
En esta parte ya se realiza la implementación del sistema dentro del
vehículo. En este caso se utiliza una Chevrolet VAN N200 del año 2012. El
primer paso es desarrollar un circuito simple de regulación del voltaje para
poder alimentar el sistema reduciendo el voltaje de +12 voltios al intervalo de
7 a 9 voltios que es el rango óptimo de funcionamiento del controlador
Arduino Uno. En la figura 82 se observa este circuito.
Figura 82. Circuito regulación de voltaje.
98
Como se observa en la figura 82, este circuito fue soldad directamente al
protoboard del Arduino, ayuda a eliminar la necesidad de un módulo aparte
para la regulación del voltaje sino tenerlo en un solo lugar. El voltaje ya
regulado entra por el pin Vin y cualquier pin GND del Arduino Uno. Después
de soldar el circuito al protoboard se prueba el sistema conectándole a la
batería para observar la alimentación correcta del módulo inmovilizador
como se observa en la figura 83.
Figura 83. Inmovilizador conectado a la batería del vehículo.
Se procede a determinar los cables de los componentes que van a estar
deshabilitados por el sistema. Se decide bloquear varios positivos del
vehículo y varios positivos de la PCM o computadora del mismo vehículo.
Con esto se bloque muchos componentes del automóvil aumentando los
componentes bloqueados por el sistema. Los primeros cables son cables
del switch de encendido. Se usa dos cables de estos que proporcionan
alimentación a muchos de los accesorios, componentes, y partes
electrónicas del vehículo que se observan en la figura 84.
99
Figura 84. Cables de alimentación del switch de encendido.
Después se determina los cables positivos de la PCM del vehículo.
Mediante medición de continuidad de los pines se determina dos pines de
alimentación a la PCM donde se puede observar en la figura 85. Esto
deshabilita la PCM para encender todo el sistema de gestión de sensores y
componentes de la inyección electrónica. Esto dificulta el encendido y
funcionamiento correcto del vehículo.
Figura 85. Cables de alimentación a la PCM.
Para poder implementar el sistema inmovilizador dentro del vehículo se
procede a desarmar el tablero central del mismo como indica la figura 86,
para llegar al cableado del vehículo.
100
Figura 86. Tablero central desarmado indicando cableado del vehículo.
Con el cableado del vehículo expuesto se realiza los cortes en los cables ya
determinados para hacer la conexión con el módulo de relé como indica las
figuras 87 y 88.
Figura 87. Cables del switch con conexión nueva.
101
Figura 88. Cables de la PCM con conexión nueva.
De igual manera aprovechando el corte de los cables del switch se usa uno
de los positivos de accesorios del vehículo para la alimentación del módulo
de control a través del regulador de voltaje implementado en el módulo.
Esto se puede evidenciar con el cable color morado que se encuentra en la
figura 87. Con las nuevas conexiones se acomoda los nuevos cables de
conexión siguiendo el cableado que ya esta implementado en el vehículo.
De igual manera se acomoda los cables de comunicación de cada módulo
observado en la figura 89, antes de armar el tablero central.
Figura 89. Cableado nuevo acomodado con el original con los cables de
comunicación de módulos.
102
El siguiente paso es acomodar el módulo de control y el módulo de relés
como indica las figuras 90 y 91, antes de armar el tablero central ya que
estos dos módulos no son visibles al usuario del vehículo y son escondidos
por el tema de seguridad y para dificultar la manipulación del sistema total.
Figura 90. Módulo de relés dentro del carro.
Figura 91. Módulo de control escondido dentro del vehículo.
Una vez instalados los módulos de control y relés se arma el tablero
principal para fijar la posición del módulo de interfaz al usuario. Como se
puede observar en la figura 92, el módulo de interfaz es instalado al lado
103
derecho del volante donde no tapa el tablero de información del vehículo y
esta en un costado donde no se vuelve una obstrucción al usuario del
vehículo.
Figura 92. Módulo de interfaz al usuario.
Instalado todo el sistema y conectado con los cables de comunicación se
comprueba su funcionamiento. Cuando gira a la llave para posición de
contacto el vehículo prende solo ciertos accesorios y se puede observar que
el tablero de información no enciende las luces de check engine, no sube el
nivel de combustible y no marca en el odómetro el kilometraje actual del
vehículo. Una vez que ingresamos la clave o la huella digital recibimos los
mismos mensajes de confirmación previamente definidos en la etapa de
programación del módulo. Después de los mensajes de confirmación el
tablero de información se prende con los indicativos iniciales previo el
arranque, se escucha la señal audible que la bomba de gasolina prende y
que los relés de los módulos son enganchados para permitir el arranque del
vehículo con todos sus componentes y accesorios para el uso normal y
adecuado. Con esto el vehículo se activa de manera normal y se puede
arrancar el vehículo y manejar normalmente.
104
4.8. PRUEBAS REALIZADAS Durante la implementación del sistema se realizo algunas pruebas para
determinar el funcionamiento y la integridad del sistema.
4.8.1. REPETIBILIDAD DEL SENSOR BIÓMETRICO DE HUELLA DIGITAL
La prueba de repetibilidad consiste en tomar la lectura de huella del mismo
dedo quince veces y ver la constancia y/o dispersión del resultado de
confiabilidad que da el sensor biométrico de huella digital. Con esto se
determina la repetibilidad de tener el mismo valor sobre varias muestras de
una sola huella ingresada pro el sistema. La tabla 3, muestra los datos
obtenidos por esta prueba.
Tabla 3. Valores obtenidos por prueba de repetibilidad
Numero de Ingreso de Huella Valor de Confianza
1 102
2 121
3 75
4 140
5 128
6 151
7 150
8 125
9 67
10 195
11 127
12 72
13 59
14 90
15 88
105
Con los valores obtenidos se analiza en un grafico como se observa en la
figura 93, para ver la dispersión de los datos tomados.
Figura 93. Grafico de dispersión de los valores de Huellas Digitales ingresadas
Con estos datos se puede interpretar que el sensor biométrico de huella
digital tiene una toma de huella disperso, significando que una misma huella
sin importar las mismas condiciones de ingreso puede tener una alta
variabilidad en la comparación de la huella ingresada al momento de
accionar el sistema contra la huella que fue ingresado como referencia del
sistema.
4.8.2. PRUEBA DE TIEMPO DE ACCIONAMIENTO DEL SISTEMA
En esta prueba se determino el tiempo que se demora el sistema para
completar todo el ciclo de funcionamiento, el ingreso de datos autorizados
por el usuario y el tiempo que se demora en accionar los mecanismos
bloqueados después del acceso correcto proporcionado por el usuario.
102121
75
140128
151150
125
67
195
127
7259
9088
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20
Pu
nta
je d
e V
alo
r d
e C
on
fia
nza
Dispersión de los valores de Huellas Digitales ingresados
Valor de Confianza
106
4.8.2.1. Tiempo de encendido del sistema de bloqueo electrónico
El sistema se demora en encender y pedir la clave de acceso o huella digital
autorizada 3,05 segundo. El tiempo de demora del encendido del sistema
no es un factor muy grande o de gran aporte en el tiempo que se demora el
sistema total.
4.8.2.2. Tiempo de interacción del usuario con el sistema de bloqueo
La parte mas demorosa del sistema es donde interviene el usuario que
proporciona la clave de acceso o la huella digital autorizada mediante el
ingreso de la huella en el modulo inalámbrico donde contiene el sensor
biométrico de huella digital. Cuando el usuario ingresa la clave autorizada
del sistema se demora 8,18 segundos hasta recibir y aprobar la información
ingresada. Cuando el usuario ingresa al sistema por la huella digital se
demora xx segundo hasta que el sistema recibe la información y lo aprueba.
4.8.2.3. Tiempo para accionar los componentes bloqueados electrónicamente
El tiempo que el sistema se demore en accionar los relés que desbloquean
los componentes es de 5,69 segundos. Por lo cual el tiempo utilizado para
accionar el sistema después de aprobar la información ingresada por el
usuario es insignificante.
4.8.2.4. Análisis de tiempos de demora por cada parte del sistema de bloqueo electrónico
En la figura 94, se puede visualizar una comparación de los tiempos que
toma cada parte del sistema.
107
Figura 94. Gráfico Tiempo de Accionamiento del Sistema de Bloqueo Electrónico.
Se puede concluir que la parte que toma mas tiempo es la intercesión en el
sistema por el usuario a proporcionar la información requerida.
4.8.3. PRUEBA DE CONDUCCIÓN CON EL SISTEMA DE BLOQUEO ELECTRONICO
Se realizo una prueba de manejo ya con el sistema en su totalidad instalado
en el vehículo para determinar como el sistema funciona con el manejo
diario de un usuario común. Se manejo por varias horas y en varios tipos de
caminos en el transcurso de una semana. EL viaje mas común realizado es
desde el Valle de los Chillos, Sangolquí a la cuidad de Quito cual es la ruta
diaria para ir y regresar del lugar laboral. En esta trayectoria hay variedad
de condiciones de calles cual proporciona una trayectoria ideal para probar
el sistema en su totalidad. Durante este tiempo de prueba el sistema no
tuvo ningún problema por el andar del vehículo y por el estado que se
encuentran las vías en la ruta anteriormente mencionada dando por
conclusión que el sistema si es apto para la conducción normal.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tiempo de Encendido del Sistema
Tiempo de Interacción del Usuario
Tiempo para accionarlos componentesbloqueados
Segundos
Grafico Tiempo de Accionamiento del Sistema de Bloqueo Electrónico
108
4.9. ANÁLISIS DE PROBLEMAS
Durante la implementación del sistema en el vehículo hubo varios
inconvenientes y problemas que surgieron al momento de realizar cada
paso. Durante los paso de prueba inicial del regulador de voltaje del sistema
el sistema se quedaba prendido durante una simulación de arranque. Una
vez instalado con todo los componentes el módulo se apagaba con la
mayoría de los accesorios del vehículo como es normal en la mayoría de los
vehículos en el mundo y el sistema se volvía a iniciar desde el principio,
dificultando el arranque del vehículo. Este problema fue solucionado
mediante la instalación de una fuente de poder externa independiente al
sistema de alimentación del vehículo. Con esto hay una fuente de poder
que mantiene el sistema prendido durante el arranque que se puede activar
antes del arranque y después de arrancar el vehículo se apaga para que el
sistema función con la alimentación continúa del vehículo. La fuente externa
es básicamente una batería que cumpla con los requisitos de voltaje para
mantener encendido un Arduino, el cual es entre 5 a 12 voltios, siendo 7 a 9
voltios el rango efectivo del Arduino. El amperaje de la batería es
despreciable por el tema que la fuente de poder solo alimenta el sistema por
varios segundos y no periodos largos. En este caso se utilizó una batería de
9V que se conecta a un switch que va conectado a los mismos pines usados
por el regulador de voltaje. Esto permite que el voltaje sea paralelo al entrar
por los pines de alimentación al Arduino protegiendo que no sobre pase el
límite de 12 V. Con esto durante el arranque el sistema se quedad
completamente prendido para un arranque normal después del desbloqueo
del sistema.
Otro problema que se presentó durante el proceso de implementación fue el
regulador en sí. El regulador causó varios problemas dentro del sistema
completo. El primer problema fue el tema de calentamiento de los
componentes de regulación. Esto causaba un calentamiento de la placa y
los componentes del circuito de regulación. Se implementó un ventilador
109
para enfriar los componentes como se puede observar en la figura 91. Ésta
fue una buena solución temporal pero igual había problemas de
calentamiento y causo una avería en el circuito al punto que encendía el
sistema pero no se quedaba prendió con el módulo de relés prendió, lo cual
deshabilita todo el sistema. La solución para esto fue remplazar el circuito
de regulación a uno externo fuera del módulo de control. Se implementó un
sistema de alimentación mediante un cargador común de USB que es usado
para cargar componentes USB o teléfonos dentro del vehículo. Se optó por
esta solución por la razón que estos cargadores son hechos industrialmente
con componentes que duran más y son comprobados para muchos ciclos de
trabajo. Se adaptó un cable USB como indica la figura 95, a los mismos
pines en el Arduino y se hizo un bypass al todo el sistema de regulación de
voltaje implementado antes, de igual manera se eliminó el uso del ventilador
ya que la fuente de poder es externa, causa que los componentes no se
calienten mucho y estén más fríos en sí.
Figura 95. Cargador USB para alimentación del módulo.
Aparte de los problemas de implementación había un problema con el
módulo inalámbrico. El módulo utilizado para la programación no tiene una
salida de 5 V para la alimentación para el sensor biométrico. Para
solucionar esto se utiliza el mismo cargador que proporciona la alimentación
al módulo de control. El cargador tiene dos salidas una de 5 V y 2 A que
utiliza el módulo de control para la alimentación y una salida de 5 V con 1 A,
110
el cual va ser utilizada para la alimentación del módulo inalámbrico. Para
esto se instala el adaptador USB al módulo inalámbrico para que alimenta
con 5 V todos los componentes y se conecta a la alimentación del vehículo,
eliminando el inconveniente de baterías utilizadas por el módulo y extras
componentes para una regulación de 5 V. Con esta solución, el módulo es
alimentado por el propio vehículo y se mantiene la integridad del sistema
inmovilizador.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
111
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
El sistema se desarrolló mediante la selección de dos micro
controladores, uno para el módulo inalámbrico, y otro para el módulo
que efectúa el bloqueo y desbloqueo del sistema.
El módulo inalámbrico se programa con un sensor biométrico de huella
digital con un transmisor infrarrojo, lo cual va a transmitir un mensaje de
aceptación para activar el sistema y desbloquear el vehículo.
El módulo de control se programó en su totalidad con cuatro relés, una
pantalla y un teclado numérico.
El módulo de control o que realiza el bloqueo y desbloqueo, se divide en
tres diferentes módulos pequeños para ser instalados en el vehículo. Un
módulo es el interfaz al usuario, el cual contiene la pantalla para
retroalimentar el usuario del estado del sistema y el teclado numérico
que sirve como un acceso de bypass, y el módulo de relés que consiste
en los cuatro relés que son los componentes que efectúan el bloque y
desbloqueo del sistema.
Se instaló los tres módulos dentro del vehículo donde el módulo de
control y de los relés son escondidos al usuario y solo el módulo de
interfaz con la pantalla es visible por el usuario.
Se realizó un acople de fuente externa para el momento de arranque el
módulo de control se quede prendido y no reinicie el sistema.
Se adaptó un cargador de teléfonos para a la alimentación continua del
módulo de control.
El sistema total tiene la ventaja de que es un sistema personalizado al
usuario por el hecho que es un sistema biométrico de huella digital.
Otra ventaja que posee el sistema, es que el módulo inalámbrico es
portátil y fácil de llevar, eliminando el factor de manipular o alterar el
sensor de huella digital si estuviera en el vehículo.
112
La parte que el módulo de interfaz se puede desmontar y esconder
cuando no está en uso, es otra ventaja al sistema porque da una medida
más de seguridad al sistema ya que sin esto no se puede receptar una
señal infrarroja o ingresar un código numérico que podría encender el
sistema.
Como un prototipo, el sistema contiene una falla que no es un producto
terminado o probado extensamente que surge a las posibilidades de
futuras fallas en el sistema o problemas de componentes.
Una desventaja del sistema es la codificación del método de
comunicación. Aunque el método de comunicación de infrarrojo es un
buen método de transmitir información, la codificación en este caso es
un código común y corriente que utiliza una marca de televisores.
5.2. RECOMENDACIONES
Se recomienda tener el diagrama eléctrico del vehículo donde se va
realizar la instalación. Esto permite una instalación más rápida y segura
en vez de buscar los cables que pueden servir.
Tener limpia el área donde se va instalar el módulo inmovilizador, el
polvo o la suciedad que está ahí puede entrar al circuito del mismo y
causar un desgaste o deterioro de las piezas eléctricas.
Tomar en cuenta las vibraciones que sufre el vehículo al andar por las
calles cuando se selecciona el lugar de instalación del módulo. Un lugar
de difícil acceso puede causar inconvenientes cuando se provoca un
daño por vibraciones.
Asegurar que las conexiones estén bien entre los componentes
electrónicos para que no se desconecten durante el funcionamiento del
mismo.
Aislar cada conexión hecha para prevenir cortos circuitos si un cable se
desconectaría.
113
Tener cuenta la caída de voltaje de la batería durante el arranque del
vehículo par prevenir un daño por voltaje al sistema o para prevenir el
reseteo del mismo.
Siempre hay que tener el switch de la fuente externa apagado al menos
que se tiene que utilizar en el momento del arranque.
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103
ANEXOS
120
ANEXOS
ANEXO 1. LIBRERÍA ENROLL
121
ANEXO 2. LIBRERÍA FINGERPRINT
122
ANEXO 3. LIBRERÍA IRSENDDEMO
123
ANEXO 4. LIBRERÍA IRRECVDEMO
124
ANEXO 5. LIBRERÍA IRRELAY
125
ANEXO 6. LIBRERÍA CUSTOMKEYPAD
126
ANEXO 7. LIBRERÍA HELLOWORLD
127
ANEXO 8. DIAGRAMA DE CONEXIÓN MÓDULO
INALÁMBRICO
ANEXO 9. DIAGRAMA DE CONEXIÓN MÓDULO DE BLOQUEO ELECTRÓNICO
128
ANEXO 10. DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL MÓDULO DE BLOQUEO ELECTRÓNICO EN EL VEHÍCULO