UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE
PROTECCIÓN CON GPS Y CONTROL DE SEGURIDAD
VEHICULAR CON COMUNICACIÓN A UN CELULAR
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
JOSÉ OSWALDO LÓPEZ CALERO
DIRECTOR: ING. DIEGO VACA
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2015
DECLARACIÓN
Yo JOSÉ OSWALDO LÓPEZ CALERO, declaro que el trabajo aquí descrito
es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado
o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
_________________________
José Oswaldo López Calero
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Diseño y
construcción de un sistema de protección con GPS y control de seguridad vehicular con comunicación a un celular”, que, para aspirar
al título de Ingeniero Automotriz desarrollado por José Oswaldo López
Calero, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la
Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de
Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Diego Vaca
DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
Este logro dedico a mi familia, por todo el apoyo incondicional que he
recibido de ellos, a mi novia Johanna que ha estado conmigo en todo el
proceso universitario y ha sabido ayudarme en los momento más difíciles.
Este trabajo dedico infinitamente a mis padres por toda esa ayuda, moral,
económica, que me han ofrecido y lo he sabido aprovechar al máximo, ahora
puedo decir lo logramos, y que esto es el primer paso para llegar más lejos
hacia días mejores.
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios y a mis padres Oswaldo y María por todo ese apoyo
incondicional que he recibido por parte de ellos, gracias por hacerme sentir
protegido y resguardado por Uds. En especial estoy muy agradecido de mi
madre que sin ella esto seguro que no lograría todo lo que he conseguido.
Agradezco a mis hermanos en especial a Emmanuel que ha sido de gran
apoyo, dándome ánimo y compañía. En este trabajo de titulación dejo todo
mi esfuerzo y dedicación de 4 meses, que han sido muy duros pero al final
satisfactorio y quisiera agradecer a mi director de tesis que me ha ayudado
ÍNDICE DE CONTENIDO
Página
RESUMEN ... xi
ABSTRACT ... xii
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MARCO TEÓRICO ... 4
2.1. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL GPS ... 4
2.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GPS ... 4
2.1.2. INTRODUCCIÓN A LOS RECEPTORES GPS ... 6
2.2. SISTEMA GLOBAL PARA LAS COMUNICACIONES MÓVILES GSM 6 2.2.1. FRECUENCIAS USADAS POR GSM ... 7
2.3. TARJETA SIM ... 8
2.3.1. SERVICIOS... 9
2.3.2. SERVICIO SMS ... 9
2.4. PLACAS ELECTRÓNICAS ... 10
2.4.1. FUNCIONAMIENTO DE LAS PLACAS ELECTRÓNICAS 12 2.4.2. TIPOS DE PLACAS ... 13
2.4.2.1. Protoboard ... 13
2.4.2.2. De Matriz de Puntos ... 14
2.4.2.3. Placas de circuito impreso ... 14
2.4.2.4. La química ... 16
2.4.2.5. Revelado. ... 16
2.4.2.6. Atacado ... 16
2.5.1. SENSOR DE TEMPERATURA ... 20
2.5.2. BOMBA DE COMBUSTIBLE... 21
2.5.2.1. Medidor de combustible ... 22
3. METODOLOGÍA ... 24
3.1. TIPO DE METODOLOGÍA ... 24
3.2. SOLUCIÓN ... 25
3.3. DISEÑO ... 26
3.3.1. ELEMENTOS DEL DISEÑO ... 26
3.4. PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR ... 34
3.5. METODO DE PLANCHADO ... 34
3.6. LISTA DE MATERIALES ... 35
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 39
4.1. DISEÑO DEL PROGRAMA ... 39
4.1.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE DATOS ... 39
4.2. PROGRAMA ... 41
4.2.1. PROGRAMA APERTURA DE PUERTAS ... 42
4.2.2. PROGRAMA BLOQUEO VEHICULAR ... 43
4.2.1. PROGRAMA POSICION VEHICULAR ... 44
4.3. ELABORACIÓN DE CIRCUITO ELECTRÓNICO ... 44
4.3.1. DISEÑO DEL CIRCUITO ... 44
4.3.2. TRANSMISIÓN DE DATOS ENTRE EQUIPOS ... 46
4.3.3. Programación del módulo GSM / GPRS ... 48
4.3.4. Circuito de fuente de alimentación ... 50
4.3.5. Circuito de velocidad ... 51
4.3.7. Circuito de desbloqueo de puertas ... 52
4.3.8. Circuito de temperatura ... 53
4.3.9. LEDs ... 53
4.3.10. Pulsadores ... 54
4.3.11. Circuito medidor cantidad de combustible ... 55
4.4. ENSAMBLAJE DE LA TARJETA ELECTRÓNICA ... 56
4.4.1. PRUEBAS EN VACÍO ... 60
4.5. IMPLEMENTACIÓN ... 61
4.5.1. CONEXIÓN BLOQUEO DE PUERTAS ... 62
4.5.2. CONEXIÓN BLOQUEO DE COMBUSTIBLE ... 63
4.5.3. CONEXIÓN SENSOR DE TEMPERATURA ... 64
4.5.4. CONEXIÓN DE FUENTE ... 65
4.5.5. CONEXIÓN SENSOR DE VELOCIDAD ... 65
4.5.6. INTERPRETACIÓN DE DATOS ... 66
4.5.6.1. Mediciones de voltaje en bomba de combustible... 66
4.5.6.2. Medición de voltaje en sensor de temperatura ... 68
4.5.6.3. Medición de pulsos en sensor de velocidad ... 69
4.5.7. CONEXIÓN DE TARJETA ELECTRÓNICA AL VEHÍCULO ... 70
4.6. PRUEBAS ... 73
4.7. BLOQUEAR Y DESBLOQUEAR VEHÍCULO ... 78
4.8. APERTURA DE PUERTAS ... 78
4.9. POSICIÓN VEHICULAR (Mapa) ... 79
4.10. SEND SMS ... 81
4.11. MANUAL DE USUARIO ... 81
4.12. BLOQUEO ... 81
4.13. DESBLOQUEAR... 82
4.14. ABRIR PUERTAS ... 82
4.15. MAPA ... 82
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 85
5.1. CONCLUSIONES ... 85
5.2. RECOMENDACIONES ... 86
GLOSARIO ... 87
BIBLIOGRAFÍA ... 88
ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Frecuencia de cobertura ... 8
Tabla 2. GSM ... 9
Tabla 3. Comandos AT ... 48
Tabla 4. Interpretación de datos ... 70
Tabla 5. Precios de paquetes de SMS ... 72
Tabla 6. Pruebas en parroquia de Carapungo ... 73
Tabla 7. Pruebas en parroquia La Merced ... 74
ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 1. Funcionamiento del Sistema GPS ... 5
Figura 2. Servicio SMS ... 10
Figura 3. Medidas de una placa electrónica ... 11
Figura 4. Placa de fibra de vidrio ... 12
Figura 5. Soldadura de estaño ... 12
Figura 6. Realización placa electrónica ... 16
Figura 7. Chevrolet Corsa Evolution 1.8 ... 17
Figura 8. Ubicación de sensor de temperatura manual del vehículo ... 20
Figura 9. Bomba de combustible ... 22
Figura 10. Medidor de combustible ... 23
Figura 11. Diagrama de bloques del proyecto... 25
Figura 12. Módulo GSM/ GPRS ... 26
Figura 13. Localización GPS ... 27
Figura 14. Dimensiones GPS ... 28
Figura 15. GPS ... 29
Figura 16. Ficha técnica GPS ... 30
Figura 17. Microcontrolador ... 31
Figura 18. PIC18f452 ... 31
Figura 19. Hoja técnica pic 18f452 ... 32
Figura 20. Acumulador de energía ... 33
Figura 21. Cristal oscilador... 33
Figura 22. Método de plnchado... 35
Figura 24. Diagrama de flujo de datos ... 40
Figura 25. Diagrama de flujo de datos tarjeta electrónica ... 40
Figura 26. Diagrama de flujo de datos velocidad ... 41
Figura 27. Diagrama de flujo apertura de puertas ... 42
Figura 28. Diagrama de flujo bloqueo vehicular ... 43
Figura 29. Transmisión de datos serie y paralelo ... 46
Figura 30. Transmisión de datos serie ... 47
Figura 31. Circuito de alimentación de corriente ... 50
Figura 32. Circuito de velocidad ... 51
Figura 33. Circuito de bloqueo de combustible ... 52
Figura 34. Circuito desbloqueo de puertas ... 52
Figura 35. Circuito de temperatura ... 53
Figura 36. Led´s ... 54
Figura 37. Pulsadores ... 54
Figura 38. Circuito de cantidad de combustible ... 55
Figura 39. Circuito master de control ... 56
Figura 40. Impresión del diseño de la tarjeta electrónica ... 56
Figura 41. Material de la tarjeta (cobre) ... 57
Figura 42. Traspaso del diseño a la tarjeta electrónica. ... 57
Figura 43. Placa sumergida en acido ... 58
Figura 44. Herramientas de suelda ... 58
Figura 45. Método del planchado de pistas de la tarjeta electrónica ... 59
Figura 46. Tarjeta electrónica terminada ... 59
Figura 47. Pruebas en vacío ... 61
Figura 49. Tarjeta lista para ser conectada al automóvil ... 62
Figura 50. Bloqueo de puertas ... 63
Figura 51. Puente conexión bloqueo de puertas ... 63
Figura 52. Bloqueo de bomba de combustible ... 64
Figura 53. Sensor de temperatura ... 64
Figura 54. Fuente desde la batería del vehículo ... 65
Figura 55. Señal de voltaje del sensor de velocidad ... 65
Figura 56. Puenteo de cable de señal del sensor de velocidad ... 66
Figura 57. Medidor de combustible ... 67
Figura 58. Medición con multimetro del voltaje del sensor de combustible . 67 Figura 59. Medidor de combustible ... 68
Figura 60. Medición con multimetro de cantidad de combustible ... 68
Figura 61. Estatus de la temperatura del motor ... 69
Figura 62. Medidor del sensor con multimetro ... 69
Figura 63. Tarjeta conectada al vehículo ... 71
Figura 64. Conexión de tarjeta electrónica al automóvil ... 71
Figura 65. Comando de acción ... 76
Figura 66. Plataforma virtual ... 77
Figura 67. Comandos de acción ... 78
Figura 68. Programa apertura de puertas ... 79
Figura 69. Programa apertura de puertas ... 80
Figura 70. Mapa mostrado con Google Maps ... 80
Figura 71. Mensaje de texto de respuesta ... 81
Figura 72. Botones de accionamiento ... 82
ÍNDICE DE ANEXOS
Página
ANEXO 1. Layout del PBC ... 90
ANEXO 2. Layout 2 del PBC ... 91
ANEXO 3. Circuito electrico de la tarjeta ... 93
ANEXO 4. Hoja técnica del relé JZC-11F 5V... 94
ANEXO 5. Hoja técnica PIC 18f452 ... 96
ANEXO 6. Programa Microcontrolador ... 97
ANEXO 7. Data shheet de módulo GSM/GPRS ... 98
ANEXO 8. Data shheet del GPS ... 98
ANEXO 9. Módulo GSM/GPRS ... 99
ANEXO 10. Fotografias del proyecto ... 101
RESUMEN
En la actualidad resulta común el uso de alarmas vehiculares, con el
propósito de evitar el hurto de los mismos. En Ecuador, las alarmas se
encuentran de todo precio, durabilidad, gama y otras características, la
alarma que realmente ayuda a evitar el hurto del vehículo es aquella basada
en el uso de un sistema de posicionamiento global (GPS), la misma que
tienen un costo elevado, por este motivo el campo de este proyecto es el de
realizar un sistema de seguridad basado en GPS y comunicación con el
usuario, a través de la red de telefonía móvil, que ayude a proteger al
vehículo a un precio mucho más accesible que el ofertado por las grandes
empresas. En ese sentido, se programó un módulo electrónico (arduino)
GSM / GPRS, utilizando un software libre y básico. En este módulo
electrónico se utilizó como intermediario entre el teléfono celular y el
vehículo, el mismo que recibe y manda señales de acciones como bloquear
y desbloquear seguros, monitoreo y rastreo, conocer la velocidad y estado
en que se encuentra el auto de una manera fácil y rápida. Un teléfono móvil
es el encargado de enviar mensajes sms con códigos pre establecidos hacia
el modulo electrónico y este manda al vehículo la acción predeterminada.
Para lograr estas acciones en el vehículo se intervinieron, sensores y
actuadores,, como el: bloqueo del vehículo - bomba de combustible; desbloquear seguros – alarma del bloqueo central; monitoreo del vehículo –
GPS previamente instalado en el auto; estado de combustible – bomba de combustible, estado de temperatura del motor – sensor de temperatura. Con
estas acciones lo que se pretende es reducir el elevado índice de robo de
ABSTRACT
At present it is common to use vehicle alarms, in order to prevent theft
thereof. In Ecuador, the alarms are all price, durability, range and other
features, the alarm that really helps prevent vehicle theft is one based on the
use of a global positioning system (GPS), the same that have a high cost,
which is why the scope of this project is to perform a security system based
on GPS and communication with the user through the mobile phone network,
to help protect the vehicle at a much more affordable price The offered by
large companies. In that sense, an electronic module (Arduino) GSM /
GPRS, and using a free basic software was programmed. In this electronic
module was used as an intermediary between the cell phone and the vehicle,
it receives and sends signals from actions like locking and unlocking
insurance, tracking and monitoring, meet the speed and condition of the car
in an easy way is and quick. A mobile phone is in charge of sending SMS
messages to pre-established codes to the electronic module and the vehicle
sent to the default action. To achieve these actions in the vehicle was seized,
sensors and actuators ,, as: lock the vehicle - fuel pump; unlock safe - alarm
central locking; Vehicle monitoring - GPS pre-installed in the car; state fuel -
fuel pump, engine temperature status - temperature sensor. With these
1. INTRODUCCIÓN
La pertinencia de la ingeniería automotriz se sustenta en la incorporación
de insumos mecánicos, eléctricos, electrónicos, softwares de seguridad
aplicables al diseño y construcción de sistemas de operación y protección de
automóviles y sus respectivos subsistemas.
Las cifras oficiales de Quito revelan que el año pasado hubo 253 robos de
automotores más que en el 2013, el año pasado también 3527 personas
denunciaron que se llevaron accesorios como cerebros del vehículo, radios,
llantas, etc.
José Serrano Salgado, Ministro del Interior en un reporte mensual de sus
actividades señala, que en robo a vehículos, motocicletas y accesorios no se nota un descenso y eso es una problemática en cuanto a seguridad. “Se continúa trabajando”, dice este organismo. Entre enero y septiembre de este
año se han reportado 1 940 robos de vehículos. Pero en el mismo periodo
del 2013 hubo 1 799 hechos, es decir, 141 eventos menos. (Ministerio del
interior,2013)
En la actualidad ha incrementado drásticamente el robo a vehículos
particulares, privados, así como también a vehículos encargados del
transporte de valores, incluso aquellos que brindan servicios de seguridad
privada. Según datos presentados por el Municipio de Quito, en los últimos
cuatro años en la ciudad de Quito se han presentado 9583 casos de robo de
vehículos (Observatorio Metropolitano de Seguridad Ciudadana, 2012). Por
estos motivos, la construcción de un sistema de protección vehicular debe
incorporar dispositivos GPS con la finalidad de realizar rastreos satelitales a
través de cálculos de su posición, velocidad, dirección, altitud, entre otros y,
comunicarse utilizando diversas tecnologías celulares, con diseños
inteligentes que apoyen a la seguridad vehicular
Los sistemas de seguridad vehicular están trascendiendo a la prevención
sistema de protección proporcionando además el control del vehículo a
distancia.
Con el pasar del tiempo, la protección de los vehículos se ha tornado una
preocupación latente por los elevados índices de delincuencia en nuestro
país, lo que ha provocado que se vuelvan obsoletas las alarmas comunes,
siendo necesario nuevas alternativas tecnológicas para aumentar la
seguridad en los vehículos. Con el avance tecnológico, la fusión existente
entre la electrónica aplicada y la ingeniería automotriz, se ha vuelto más
compacta y en conjunto. Por ello, existen innumerables aplicaciones que día
a día mejoran el desempeño del control y seguridad de los vehículos.
La falta de herramientas tecnológicas aumenta el problema de la
inseguridad, ya que no permite la rápida, ágil, y efectiva acción del
propietario y de la policía, permitiendo el tránsito normal por las calles y
carreteras de vehículos robados en nuestro país. Conscientes de las
amenazas a las que están expuestas las unidades vehiculares que
aumentan continuamente por la delincuencia, se ha decidido diseñar e
implementar un sistema de seguridad vehicular, que permite el bloqueo
remoto de un automóvil por parte del usuarioutilizando la red de un operador
celular (GSM). Esta alarma no solamente suena cuando la seguridad del vehículo ha sido violada, sino que inmediatamente será́ reportada al teléfono
celular. De esta manera el propietario del vehículo; está en constante
contacto con su vehículo y a través de una serie de comandos el propietario
podrá bloquear y desbloquear el vehículo de una manera mucho más
eficiente y adecuada.
El objetivo general de este trabajo es:
Diseñar y construir un sistema de protección con GPS, para el control de la seguridad vehicular con comunicación a un celular
Para cumplir con el mismo fue necesario plantearse los siguientes objetivos
Fundamentar teóricamente los tipos de sistemas de protección vehicular con GPS como mecanismo de control se seguridad
vehicular.
Diseñar y realizar el prototipo del sistema con comunicación a un celular en base a una placa electrónica.
Implementar el sistema en un vehículo convencional.
Elaborar un manual de usuario, que oriente el funcionamiento del
sistema.
El logro de este trabajo es que los propietarios de los vehículos, tengan
conocimiento de lo que se puede hacer para proteger la gran inversión que
han realizado y tomen las respectivas medidas de seguridad.
Todo el proyecto de tesis se lo implementó en un vehículo Chevrolet Corsa
Evolution 1.8 del 2007, En el mismo que se realizó toda la experimentación,
análisis e interpretación de resultados obtenidos, de esta manera se pudo
2. MARCO TEÓRICO
2.1. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL GPS
El GPS (Global Position System: Sistema de Posicionamiento Global) es un
sistema global de navegación por satélite que permite determinar en todo el
mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con
una precisión hasta de centímetros. Aunque su invención se atribuye al
gobierno francés y belga, el sistema fue desarrollado, instalado y
actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados
Unidos (Fernandez, 2007).
2.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA GPS
El GPS funciona mediante una red de 27 satélites (24 operativos y 3 de
respaldo) en órbita sobre el globo, a 20200 km, con trayectorias
sincronizadas para cubrir toda la superficie de la tierra. Cuando se desea
determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza
automáticamente como mínimo tres satélites de la red de los que recibe las
señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos.
Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula
el retraso de las señales (es decir, la distancia al satélite). Por "triangulación"
calcula la posición en que este se encuentra. En el caso del GPS, la
triangulación se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al
punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la
propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las
coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se
obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición.
También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la
Figura 1. Funcionamiento del Sistema GPS
(Fernandez, 2007)
Cada uno de estos satélites da la vuelta al mundo dos veces al día,
transmitiendo constantemente su identificación personal, trayectoria,
posición respecto a un eje de coordenadas situado en el centro de la Tierra,
y tiempo.
Por otro lado, se encuentra el denominado segmento de control. Esto es,
una estación maestra situada en Colorado Springs (EE.UU.) enlazada con
una serie de estaciones monitoreadas, cada una de las cuales sigue a los
satélites que se encuentran a su vista, transmitiendo la información entre
estos satélites y la estación maestra (Fernandez, 2007).
El propósito de este intercambio de información no es otro que el de permitir
al satélite transmitir una señal que es cuidadosamente cronometrada.
Finalmente, se encuentra el segmento de usuarios, donde un observador
resolviendo un sistema de cuatro ecuaciones con cuatro incógnitas;
observando las señales de cuatro satélites.
2.1.2. INTRODUCCIÓN A LOS RECEPTORES GPS
El receptor GPS es un sistema microprocesador con una capacidad de
procesamiento suficiente para poder resolver el sistema de ecuaciones
planteado. Consta de una etapa que procesa y extrae las señales de los
satélites, y una etapa procesadora de alto desempeño. Cada canal es un
decodificador que permite extraer la señal de un satélite, y mediante el
procesamiento adecuado se puede utilizar la información que este provee en
la resolución del sistema de ecuaciones. El sistema de ecuaciones basado
en cálculos de distancias y tiempos de propagación es un sistema no lineal,
por lo que la resolución es en realidad una aproximación. (Fernandez, 2007)
Expuesto de una manera más fácil, cada vez que un observador solicita al
receptor GPS la posición en la que se encuentra, el aparato compara la hora
en que el mensaje fue enviado con la hora en que este fue recibido. Esta
diferencia de tiempo le dice al GPS lo lejos que el observador se encuentra
de un satélite en particular, a lo que se añaden las mediciones de distancias
efectuadas con respecto a otros satélites, de tal manera que su posición
queda triangulada.
2.2. SISTEMA GLOBAL PARA LAS COMUNICACIONES
MÓVILES GSM
El Sistema Global para las Comunicaciones Móviles (GSM, proviene de
"Group Special Mobile") es un sistema estándar, completamente definido,
digital. Por ser digital cualquier cliente de GSM puede conectarse a través de
su teléfono con su computador y puede hacer, enviar y recibir mensajes por
e-mail, fax, navegar por internet, acceso seguro a la red informática de una
compañía (LAN/Intranet), así como utilizar otras funciones digitales de
transmisión de datos, incluyendo el Servicio de Mensajes Cortos (SMS) o
mensajes de texto (Pozo, 2010).
GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características,
un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina
UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una
arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de
diferentes protocolos de radio (W-CDMA).
Según la Asociación GSM (GSMA o GSM Association), este estándar es el
más extendido en el mundo, con un 82% de los terminales mundiales en
uso. GSM cuenta con más de 3.000 millones de usuarios en 212 países
distintos, siendo el estándar predominante en Europa, América del Sur, Asia
y Oceanía, y con gran extensión en América del Norte.
La utilidad del estándar GSM ha sido una ventaja tanto para consumidores
(beneficiados por la capacidad de itinerancia y la facilidad de cambio de
operador sin cambiar de terminal, simplemente cambiando la tarjeta SIM)
como para los operadores de red (que pueden elegir entre múltiples
proveedores de sistemas GSM, al ser un estándar abierto que no necesita
pago de licencias) (Pozo, 2010).
2.2.1. FRECUENCIAS USADAS POR GSM
El interfaz de radio de GSM se ha implementado en diferentes bandas de
frecuencia, por asuntos legales de disponibilidad de frecuencias no
GSM provee recomendaciones, no requerimientos. Las especificaciones
GSM definen las funciones y los requisitos de la interfaz en detalle, pero no
dicen nada respecto al hardware (Mena, 2009).
La razón de esto, es limitar lo menos posible a los diseñadores y en cambio
permitir a los operadores de telefonía celular comprar equipos de diferentes
proveedores.
Tabla 1. Frecuencia de cobertura
(Claro,2011)
2.3. TARJETA SIM
Una de las características principales del estándar GSM es el módulo de
identidad del suscriptor, conocida como tarjeta SIM. La tarjeta SIM es una
tarjeta inteligente desmontable que contiene la información de suscripción
del usuario, parámetros de red y directorio telefónico. Esto permite al usuario
mantener su información después de cambiar su teléfono. Paralelamente, el
usuario también puede cambiar de operador de telefonía, manteniendo el
mismo equipo simplemente cambiando la tarjeta SIM. Algunos operadores
introducen un candado para que el teléfono utilice una solo tipo de tarjeta
2.3.1. SERVICIOS
2.3.1.1. Servicios básicos
Hay dos tipos básicos de servicios que se pueden ofrecer a través de GSM:
telefonía (tele servicios) y datos (servicios portadores). Los servicios de
telefonía son principalmente servicios de voz que proveen a los suscriptores
la capacidad total (incluyendo el equipo terminal necesario) para
comunicarse con otros suscriptores (Fernandez, 2007).
Los servicios de datos proveen la capacidad necesaria para transmitir datos
entre dos puntos de acceso, creando una interfaz de red. Además de la
telefonía normal y llamadas de emergencia, GSM también soporta los
siguientes servicios de suscriptor (Fernandez, 2007) :
Tabla 2. GSM
GSM DTMF (Dual-tone multifrequency)
Fax
SOPORTA SMS (Short Message Service)
Buzón de voz
(Reyes C. 2008)
2.3.2. SERVICIO SMS
El servicio SMS permite transferir un mensaje de texto entre una y otra
entidad denominada SME (Short Messaging Entity) a través de un centro de
servicio SMSC (Short Message Service Center )
El servicio final ofrecido es una comunicación extremo-extremo entre la MS y
la entidad SME. La entidad puede ser otra MS o puede estar situada en una
son estaciones móviles. Cuando se envía un mensaje para solicitar algún
tipo de servicio, un extremo es una MS y la otra es un servidor que atiende
las peticiones (Herring, 2006).
Figura 2. Servicio SMS
(Herring, 2006)
2.4. PLACAS ELECTRÓNICAS
La placa de un circuito impreso es la base para el montaje del mismo. Es el
soporte que sujetará los componentes y a la vez los interconectará mediante
una serie de pistas de cobre (Zabala, 2001).
Una placa de circuito impreso está formada por un soporte, que puede ser
de baquelita o de fibra de vidrio y una capa de cobre depositada sobre el
Figura 3. Medidas de una placa electrónica (Zabala, 2001)
También se puede ver sobre la capa de cobre un recubrimiento que puede
ser una capa de barniz fotosensible (placas sensibilizadas o fotosensibles) o
bien la tinta del rotulador que se utilizará para dibujar las pistas, esto se
observa más adelante.
Mediante el proceso de atacado de la placa, que se verá en detalle
posteriormente, se transformará la capa uniforme de cobre en una serie de
pistas de cobre que interconectarán los diferentes componentes entre sí,
formando el circuito real (Zetina, 2004).
Después de ese proceso, se taladra la placa para poder introducir los
terminales de los componentes y soldarlos a las pistas de cobre, de tal forma
que el resultado sea similar a éste:
El cobre está cortado en algunas zonas, lo que permite conectar entre sí
sólo los componentes que nos conciernen. En otras zonas se ve que el
cobre sirve de unión eléctrica entre dos componentes, como es el caso de la
figura 4. Los terminales de los componentes están unidos al cobre mediante
soldaduras hechas con estaño.
En la figura 4 se muestran una placa de fibra de vidrio, con unas cuantas
resistencias, algunos condensadores y dos transistores ya colocados. En
todos ellos se observa cómo sus terminales están introducidos por los
Figura 4. Placa de fibra de vidrio
(Zetina, 2004)
Si se le da la vuelta a la placa, se observan los terminales de los
componentes, ya cortados y a punto de ser soldados. En la figura 5 se ven
claramente las pistas de cobre que unen los diversos componentes, así
como las zonas donde el cobre se ha eliminado.
Esta instantánea se ha tomado en el momento de hacer una soldadura. Se
observa la punta del soldador y el hilo de estaño
Figura 5. Soldadura de estaño
(Maloney, 2006)
2.4.1. FUNCIONAMIENTO DE LAS PLACAS ELECTRÓNICAS
Es quizá el proceso más laborioso de la implementación de un circuito
electrónico e incluye desde el diseño de las pistas, a mano o mediante
electrónicas de muchos tipos, desde las simples "protoboards" hasta las
más complejas a doble cara. (Donate, 2007)
Se determinan los siguientes tipos de placas electrónicas:
2.4.2. TIPOS DE PLACAS
Protoboard
De matriz de puntos
Placa de circuito impreso
Por el material del que están hechas, se pueden clasificar en:
Baquelita
Fibra de vidrio
Teflón
2.4.2.1. Protoboard
Se conocen en español como "placas de prototipos" y son esencialmente
unas placas agujereadas con conexiones internas dispuestas en hileras, de
modo que forman una matriz de taladros a los que se puede directamente
"pinchar" componentes y formar el circuito deseado. Como el nombre indica,
se trata de montar prototipos, de forma eventual, nunca permanente, por lo
que se prueba y se vuelve a desmontar los componentes, quedando la
protoboard lista para el próximo experimento. (Donate, 2007)
Cada agujero de inserción está a una distancia normalizada de los demás, lo
que quiere decir que un circuito integrado encajará perfectamente.
Tienen la ventaja de ser de rápida ejecución, sin necesidad de soldador ni
sencillos, pues de otro modo se complica en exceso y las conexiones
pueden dar lugar a fallos, porque la seguridad de estos elementos disminuye
de manera ágil, de acuerdo a un crecimiento de las mismas.
2.4.2.2. De Matriz de Puntos
Es muy similar al protoboard, pero a diferencia de ésta, los circuitos
implementados con matriz de puntos serán de forma permanente. Aquí se
necesita soldar los componentes. Es una placa de matriz de taladros
normalizados, igual que protoboard, pero las conexiones no van
implementadas y se deben realizar con hilo y soldador. Se pueden realizar
circuitos más fiables y desde luego ya de forma permanente, al estar los
componentes soldados. (Donate, 2007)
2.4.2.3. Placas de circuito impreso
Es sin duda la forma más perfeccionada que ofrece el acabado más fiable de
todos, sin embargo, exige un proceso más laborioso. Existen placas a simple
cara y a doble cara.(Donate, 2007)
Dependiendo del material de que está hecha la placa, se puede distinguir
tres tipos fundamentales:
o Baquelita
o Fibra de vidrio
o Teflón
La más utilizada es el tipo fibra de vidrio, por su calidad y economía. La
baquelita está en clara recesión, puesto que es más frágil que las otras y de
Las placas de teflón son buenas, pero también costosas, son de resistencia
mecánica alta, y no tienen tendencia a absorber la humedad que tienen los
otros tipos (higroscopía) y que, dada las distancias tan cortas entre pista y
pista, puede ocasionar algún problema de conductividad indeseable.
(Orrego, 2007)
Las de fibra de vidrio son las más utilizadas, puesto que ofrecen buena
resistencia mecánica y aislamiento, y son relativamente económicas.
Dependiendo del proceso de obtención de las pistas, se pueden dividir las
placas en dos tipos más:
o Placa "normal"
o Placa fotosensible
Para obtener las pistas de cobre, hay queintervenirla placa con las
sustancias adecuadas, que se encargará de eliminar la parte de cobre que
no forme parte de las pistas. Esto se consigue protegiendo de la corrosión
dichas partes, para ello, se utilizan tintas especiales, barnices o adhesivos
(Orrego, 2007).
La placa normal es aquella en la que se dibuja directamente la pista sobre el
cobre. Se puede dibujar con rotulador durable, o bien mediante adhesivos
adecuados.
La placa fotosensible tiene un barniz que es sensible a la luz, que se
impresiona mediante una insoladora o cualquier otro foco luminoso
2.4.2.4. La química
Una vez que se tiene la placa con las pistas impresas, bien con rotulador,
adhesivos o por medios fotosensibles, el siguiente paso será el revelado
(placas fotosensibles) o bien el atacado con los productos químicos
adecuados (Donate, 2007).
2.4.2.5. Revelado.
Consiste en eliminar el barniz fotosensible en las partes en que no es
necesario, quedando el cobre al descubierto para que sea atacado por el
ácido corrosivo en el siguiente proceso. El tiempo de revelado dependerá de
la concentración del revelador y de la temperatura del agua, siendo de 2 a 4
minutos con disolución de sosa cáustica (1%) y a 25°C (Donate, 2007). 2.4.2.6. Atacado
Una vez revelada la placa, se la sumerge en la solución corrosiva. Se utiliza
la siguiente mezcla:
Luego del ataque químico es necesario lavar la placa con abundante agua.
Finalmente se seca la placa y se la considera lista.
2.5. SISTEMA DEL VEHÍCULO CHEVROLET CORSA
EVOLUTION 1.8
Para el presente proyecto se utilizó un vehículo Chevrolet Corsa Evolution.
1.8. El Chevrolet Corsa es un automóvil de turismo del segmento B (es decir
que tiene capacidad para transportar a cuatro adultos y un niño); Es
producido en Sudamérica por General Motors bajo su marca Chevrolet. De
este modelo existen tres generaciones, destinadas para abastecer a toda
Sudamérica, excepto Brasil donde tiene otras denominaciones.
El Chevrolet Corsa Evolution también conocido en otros mercados como
Corsa C, corresponde a la tercera generación del Chevrolet Corsa (fabricada
desde el 2000 al 2007). Sus dimensiones son mayores a las anteriores
generaciones, pero sigue siendo clasificado como vehículo tipo B. En
Ecuador fue ensamblado por (AYMESA) (Bravo, 2005).
El Chevrolet Corsa Evolution 1.8, tiene 4 cilindros en línea, cuenta con
inyección multipunto de combustible MPFI, el cabezote tiene un solo árbol de
levas para comandar 8 válvulas (SOHC), alcanza una potencia máxima de
92 CVª @ 5600 rpmª, y su nivel de emisiones responde a las normas Euro
III. En este motor se destaca la incorporación del sistema Electronic Throttle
Controller (ETC) que optimiza la aceleración
El GM-Corsa Evolution 1.8 consume 8,6 litros por cada 100 kilómetros en
ciudad y 7,4 litros en la carretera. Con un tanque de 54 litros, tiene una
autonomía de 628 kilómetros en ciudad y de 730 kilómetros en carretera. El
motor del Corsa Evolution 1.8 está acoplado a una caja de cinco
velocidades. De este modelo de vehículo existen 2 versiones GL y GLS,
pero las dos versiones poseen el mismo motor en esencia, lo que varía son
los extras en el equipamiento del auto (Campoverde, 2009).
El motor usado en el Corsa Evolution 1.8, es un motor fabricado por GM,
bajo su Marca Opel de Europa y destinado especialmente a su uso en
Sudamérica (SA).En este continente existen leyes ambientales más estrictas
en cuanto a las emisiones de los motores a combustión interna. Se puede
afirmar incluso que GM distribuye estos motores con mayores emisiones
ambientales, debido a que en América del sur no existen leyes en cuanto a
emisiones más restrictivas. Por lo tanto, los fabricantes de motores siguen
construyendo estos motores (a menor costo), y distribuyéndolos, sin pensar
en los efectos secundarios tanto con la naturaleza como con la salud de las
personas
Este vehículo tiene un sistema de alimentación de combustible que
reemplaza al carburador en el motor a gasolina. Se sustituyó al sistema de
inyección electrónica debido a que no cumplía con las nuevas ordenanzas
ambientales en cuanto a emisiones.
La introducción definitiva del sistema de inyección electrónica en nuestro
país se dio en el año 2005 debido al aumento de las exigencias de
emisiones de los motores a gasolina. Su principal ventaja sobre el
carburador es que puede realizar un mezclado de aire y combustible muy
cercana a la relación estequiométrica ideal de (14,7:1); Con esta relación se
garantiza una buena combustión de la mezcla y menos residuos resultantes
de la combustión que serían nocivos para la atmósfera (Bravo, 2005).
La función del sistema de inyección electrónica de combustible MPFI es
permitir el ingreso de aire ambiental hacia el motor, tomando en cuenta
también las exigencias a las que el conductor está sometiendo al motor, procesa estos datos en su “cerebro” o ECM, a una velocidad increíblemente
rápida, y da como respuesta señales de salida con información a los
inyectores indicándoles la cantidad de combustible que deben inyectar en el
cabezote del motor para que la mezcla sea lo más cercana a la mezcla
estequiométrica ideal. El sistema de inyección electrónica de combustible
MPFI, consta fundamentalmente de Sensores (quienes recogen la
información), de la ECM o ECU (unidad electrónica de control, quien procesa
esta información y envía órdenes de salida), y de los Actuadores (quienes
reciben estas órdenes y ejecutan su trabajo específico), básicamente es
también su modo de funcionar (Bravo, 2005).
El sistema de inyección electrónica de combustible MPFI tiene incorporado
un sistema de auto diagnóstico o feed-back (internamente) que informa
cuando algo anda mal a través de una serie de símbolos o códigos muy
notables. Además es posible hacer un diagnóstico (externamente) por medio
de un scanner OBDII/TECH 2 conectado con la ECM, para recibir
información en códigos, consultar los parámetros, compararlos con las
especificaciones del fabricante indicando aquellos que estén fuera de las
especificaciones y poder tomar acciones correctivas para solucionar el
problema.
El hecho que se reduce el consumo de gasolina en relación con el sistema
de carburador, debido a que la mezcla en un sistema de inyección
electrónica siempre será mejor que una mezcla realizada por un carburador,
manera su poder energético. Una considerable elevación de la potencia, ya
que el motor por primera vez es capaz de decidir cuanta cantidad de
combustible realmente necesita ingresar, sobre la base de las condiciones y
exigencias a las que se encuentre, en un sistema de carburador esto no es
posible. Los gases de escape son menos contaminantes debido a que una
relación estequiométrica cercana a la ideal de 14,7:1, que nos proporciona
este sistema de inyección electrónica garantiza una óptima combustión de la
mezcla y menor cantidad de gases residuales contaminantes. Mejor
arranque en frío y fase de calentamiento, ya que la ECM entrega la mejor
estrategia para la puesta en marcha de un motor en frío, con esto el motor
tendrá menor desgaste (Bravo, 2005).
2.5.1. SENSOR DE TEMPERATURA
Es un elemento que cambia la resistencia en función del cambio de la
temperatura. Estos envían la información a la unidad de control electrónico
ECU respecto a la temperatura del refrigerante del motor y aire de admisión.
Figura 8. Ubicación de sensor de temperatura manual del vehículo
2.5.2. BOMBA DE COMBUSTIBLE
Con la aparición de los sistemas de inyección electrónicos en la década de
los ochenta nacen las bombas eléctricas de gasolina, algunas instaladas en
el exterior del tanque y otras (actualmente la mayoría) sumergidas en el
tanque de gasolina.
El uso de este nuevo componente exige que el mecánico tenga
conocimiento de electricidad para poder entender su funcionamiento, los
métodos de desmontaje e instalación y los pasos para efectuar diagnósticos
acertados de las fallas que se puedan presentar no solo en la bomba, sino
también en el resto de los componentes del sistema de alimentación de
combustible.
Las bombas eléctricas trabajan normalmente con un voltaje que varía entre
12 y 13 voltios suministrados al momento de pasar el interruptor de ignición
a la posición de encendido.
En ese momento comienza a girar el motor eléctrico, suministrando la
presión requerida por el sistema de combustible que puede variar desde
14,5 hasta 55 libras por pulgada cuadrada dependiendo del tipo de vehículo
y el sistema de inyección que utiliza.
En el caso de las bombas eléctricas alojadas en el tanque de gasolina en
sistemas de inyección electrónica, la presión del sistema generalmente es de
3 a 8 libras por pulgada cuadrada. En todo caso, es necesario consultar la
presión del sistema indicada en el manual de servicio del fabricante del
vehículo.
Las bombas eléctricas de gasolina de algunas marcas son sometidas a
rigurosas pruebas de funcionamiento, como por ejemplo operar en forma
continua 500 horas a 4.000 rpm con salida total o ensayos de duración en
100.000 millas de optima operación, ofreciendo así garantía de calidad y
larga vida.
Independientemente de la calidad, la vida útil de una bomba de gasolina
puede ser afectada por el uso de gasolina contaminada con partículas
extrañas, óxido ó por el uso indebido de alcohol o metanol.
Sin embargo la falla más frecuente de las bombas de gasolina se debe a la
falta de mantenimiento (cambio) de los filtros de gasolina, los cuales al
obstruirse producen restricción del flujo de gasolina hacia los inyectores
ocasionando que el motor eléctrico de la bomba trabaje al máximo,
produciéndose recalentamiento de sus componentes y daño prematuro de la
bomba.
Figura 9. Bomba de combustible
(Manual de Operación y Mantenimiento, 2007)
2.5.2.1. Medidor de combustible
El medidor de combustible que está ubicado el tanque de combustible es el
que mide la cantidad de combustible que lleva el vehículo consigo. Éste
Figura 10. Medidor de combustible
3. METODOLOGÍA
3.1. TIPO DE METODOLOGÍA
La metodología utilizada en este proyecto es cualitativa ya que buscan
obtener información que el desarrollo de este proyecto es fundamentado en
su mayoría en parte práctica. Las metodologías cualitativas incluyen
investigación y experimentación. La observación es en forma en la cual se
documentó la mayor parte de la parte teórica del proyecto, esto haciendo
con métodos de prueba y error hasta obtener el resultado esperado o
propuesto.
Para la realización de este proyecto se va fundamentar teóricamente toda la
documentación de lo que se va realizando con la parte práctica, es necesario
el desarrollo de un diseño del proyecto, específicamente de una tarjeta
electrónica que se la va a diseñar en un programa libre como es el caso de
PROTEUS, la construcción se la va realizar en base al diseño de la tarjeta
con las dimensiones previamente establecidas, toda la implementación del
proyecto se lo incorpora en un vehículo convencional de esta manera se
podrá realizar toda la experimentación necesaria.
En el automóvil se va en varios sensores y actuadores para poder realizar
las acciones de bloqueo vehicular, apertura de puertas, conocer la velocidad
del automóvil, la temperatura del motor, la cantidad de combustible. Para el
bloqueo remoto del automóvil se intervino en la bomba de combustible,
cortando el paso de combustible, se interviene en este actuador ya que al
momento de cortar la inyección el automóvil no para de inmediato sino tiene
un lapso de 10 segundos antes de apagarse, de esta manera el vehículo
puede ser maniobrable antes de apagarse. Para el desbloqueo de puertas
3.2. SOLUCIÓN
En la figura 11 se tiene el diagrama de bloques del proyecto que muestra la
comunicación que se tiene entre usuario-vehículo y vehículo-usuario, dentro
del vehículo existe la comunicación entre el automóvil y el sistema de
protección, para el funcionamiento del proyecto es necesario dos factores
importantes una fuente de 12V y un chip GSM con un paquete móvil de
datos y servicio SMS.
Para tener un servicio óptimo y eficiente es necesario que el paquete a
contratar sea mayor a 300MB y tenga más de 200 SMS, con este paquete
móvil el servicio de protección vehicular será eficiente por el lapso de 1 mes
de duración.
La utilización del sistema de protección es amigable con el usuario ya que
existe una página web que mostrará todos los ítems de interés del automóvil,
y contiene 5 botones que mostrará más aditamentos que el propietario del
vehículo debe conocer.
3.3. DISEÑO
Para la comunicación de la tarjeta electrónica con el celular es necesario
tener otros componentes que permitan arrojar datos, para esto es importante
el uso de un módulo GSM/GPRS y un módulo GPS, estos van a estar en
constante comunicación con la tarjeta electrónica así enviará toda la
información al usuario cuando este lo decida.
La comunicación entre estos componentes va a estar compuestos por cables
macho y hembra de Arduino. Se utiliza estos cables ya que son los más
idóneos en este tipo de proyectos, ya que es posible tener una comunicación
serial entre los componentes
3.3.1. ELEMENTOS DEL DISEÑO
o MÓDULO GSM/GPRS
Este módulo electrónico tiene dos aplicaciones el GSM Y GPRS; La
aplicación GSM se lo utiliza para mandar y recibir mensajes de texto (sms)
envía alarmas hacia el vehículo y recibe un control o status del vehículo.
Figura 12. Módulo GSM/ GPRS
La aplicación GPRS es utilizada para procesar el mensaje de la posición
donde se encuentra el vehículo con ayuda del GPS. El GPRS es primordial
ya que el mensaje recibido solo entrega datos de latitud y longitud. Es ahí
donde los datos del GPRS ayudan a poder abrir en una plataforma de
internet como lo es google maps como muestra la figura 13 que es la
plataforma que se escogió.
Figura 13. Localización GPS
Datos técnicos del módulo GSM/GPRS
Fuente de alimentación: + 5V
Totalmente compatible con AVR / Arduino / ARM / FPGA
Puerto serie libre de conexión, puede seleccionar Hardware / Software de control del puerto de serie
Súper fuente de alimentación del condensador para el RTC. Quad-Band 850/900/1800/1900 MHz
Control a través de comandos AT (GSM 07.07, 07.05 y EFCOM mejorado Comandos AT) (Carrion, 2014)
Suministro rango de voltaje: 3.1 - 4.8V
Bajo consumo de energía: (modo de reposo) 1,5 mA Dimensiones: 60 mm x 53 mm
Figura 14. Dimensiones GPS
(Ficha técnica módulo GSM/GPRS, 2013)
1.- Interface de conexión a ordenador
2.- Interface hembra de conexión a ordenador
3.- Procesador
4.- Pulsador reset
5.- Conector hembra hacia GPS
6.- Fuente 5V
7.- Señal de interface
8.- Conector hacia tarjeta electrónica
9.- Comunicación de datos GPRS
10.- Tierra
o MÓDULO GPS SERIAL
Este módulo GPS de Arduino que toma la señal de 3 satélites triangula la
información y devuelve transmisión en posición serial latitud y longitud. El
GPS está constituido de placa electrónica y una antena la misma que se
conectó en la carrocería del vehículo para hacer una antena universal de
esta manera se tiene una mejor señal de recepción de datos
Figura 15. GPS
(Arduino, 2009)
o Especificaciones técnicas
El módulo GPS debe tener salida serial ya que la transmisión de información
Figura 16. Ficha técnica GPS
(IDC Worldwide Phone Tracker, 2012)
o MICROCONTROLADORES
Los microcontroladores son dispositivos electrónicos que para su
funcionamiento necesario necesitan de 3 parámetros:
Fuente
Cristales oscilatorios de tiempo Programación
En el proyecto de tesis se ha utilizado un microcontrolador PIC18f452 ya que
este es muy amigable al momento de ingresar la programación y la misma
Figura 17. Microcontrolador
(Sapia, 2002)
o PIC 18f452
PIC es una empresa electrónica dedicada a la elaboración de
microcontroladores. Esta familia de microcontroladores PIC18 ofrece
dispositivos en 18 a 80 paquetes-pin, que son a la vez toma y el software
compatible hacia arriba a la familia PIC16. Las Familia PIC18 incluye todos
los periféricos más populares, como MSSP, ESCI, CCP, flexibles de 8 y 16
bits temporizadores, PSP, 10-bit ADC, WDT, POR y CAN 2.0B activo para el
máximo solución flexible. La mayoría de los dispositivos PIC18 proporcionan
FLASH memoria de programa en tamaños de 8 a 128 Kbytes y datos RAM
256-4 Kbytes; operativo 2,0 a 5,5 voltios, a velocidades desde DC a 40 MHz.
Está optimizado para alto nivel lenguajes como ANSI C.
o Ficha técnica microcontrolador PIC18F452
En la figura 19 se observa las entradas y salidas que posee este
microcontrolador, que tiene una entrada de fuente 5v y tierra. Este PIC es el
encargado de almacenar la información programada y accionarla
dependiendo de la acción que se la realice. El programa que va a utilizar
para ser programada es Bascom 8.0. No es recomendable realizar una
manipulación excesiva física ya que posee un oscilador de tiempo ( cristal)
que es muy frágil y podría tener algún tipo de daño.
Figura 19. Hoja técnica pic 18f452
(Sapia, 2002)
o FUENTE
Como fuente de energía para el microcontrolador de sistema de seguridad
vehicular se va a utilizar la batería del vehículo hacia la tarjeta electrónica
que va a ser alimentada por 12V y esta convertirá a 5V para el
Figura 20. Acumulador de energía
(Reyes C., 2008)
o CRISTAL OSCILATORIO
Para el uso del microcontrolador se necesita de la ayuda de un cristal el
mismo que se utiliza para que los tiempos para que la programación pase de
un punto a otro. Es decir, funcionan como osciladores de tiempos
programados. Estos tiempos están medidos en hercios (Hz).
Figura 21. Cristal oscilador
3.4. PROGRAMACIÓN DEL MICROCONTROLADOR
Para el desarrollo de la programación de los 2 microcontroladores utilizados
en el proyecto se utilizó una aplicación en un ordenador en este caso es
BASCOM, nos permite introducir todo el lenguaje de programación que está
documentado en el anexo 9. Además BASCOM nos permite reprogramar el
microcontrolador las veces que sean necesarias sin necesidad de estar a
cada momento restaurando todo el programa.
3.5. METODO DE PLANCHADO
En electrónica, un circuito impreso, tarjeta de circuito impreso o PCB (printed
circuitboard), es una superficie constituida por caminos o pistas de material
conductor laminadas sobre un sustrato no conductor.El circuito impreso se
utiliza para conectar eléctricamente, a través delos caminos conductores, y
sostener mecánicamente, por medio del sustrato, un conjunto de
componentes electrónicos.
Utiliza la impresión del circuito mediante el calcado de tinta utilizando una
plancha. La plancha es la encargada de pasar la imagen del circuito a la
placa de cobre con el calor generado en el electrodoméstico. Este método
de planchado se utilizó al momento de realizar el primer borrador y placa
final electrónica. Esto es utilizado con el objetivo tener una vida útil más
elevada de la misma, tener la seguridad que no se va a estropear por polvos
ambientales o basuras que podrían dañar a los circuitos electrónicos
Figura 22. Método de plnchado
(Gramlich, 2012)
3.6. LISTA DE MATERIALES
Los elementos utilizados para el desarrollo del proyecto fueron los
siguientes, con esto se pudo tener los análisis de resultados adecuados y
experimentación del mismo.
Módulo GSM/GPRS de Arduino Módulo GPS serial de Arduino 4 circuitos integrados Lm358 4 circuitos integrados 1n4007 1 pic18f452
2 crystales 20mhz 4 capacitores 27pf 4 resistencias 10kohm 8 resistencias 1kohm 6 resistencias 4.7kohm 2 relés 5 voltios
1 conversor RS-232 A TTL (FTDI) 6 Leds
2 socket de 40 pines 6 socket de 8 pines
5 cables macho – macho de Arduino 5 cables macho - hembra de Arduino 5 cables hembra – hembra de Arduino 2 circuitos integrados 7812
2 circuitos integrados 7805 2 circuitos integrados lm1117 1 capacitor 470uF 35V
2 capacitor 10uF 1 capacitor 1uF 4 capacitor 27pF 5 resistencia 10 kohm 6 resistencia 330 ohm 2 resistencia 1kohm 8 resistencia 4.7kohm 1 resistencia 220ohm 1 resistencia 1kohm 1 resistencia 10 ohm
2 circuitos integrados lm317 1 atmega16
1 atmega 324p
2 sockets de 40 pines para ATMEGA16 2 circuitos integrados lm358
2 leds amarillos 2 leds verdes 2 leds rojos
7 circuitos integrados 1n4007 2 regleta hembra simple 2 regleta macho simple 13 borneras de 2 1 fusible 2A
1 porta fusible para placa 1 lcd 2X16 azul
1 potenciómetro de precisión lineal 10 kohm 5 relés de 5V
2 osciladores de velocidad crystales 4Mhz 2 osciladores de velocidad crystales 20Mhz 2 osciladores de velocidad crystales 8Mhz
Con estos materiales se realizó la parte del proyecto externa al vehículo, es
decir la placa electrónica donde conectarán todos los elementos que se va
controlar en el vehículo. La placa electrónica está construida en base a los
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. DISEÑO DEL PROGRAMA
Para la programación de los microcontroladores se utilizó un programador de
redes como muestra la figura 23, este dispositivo permite tener una interface
entre el microcontrolador y un ordenador que en este caso fue una
computadora. De esta manera se puede tener acceso a toda la información
del programa del dispositivo a intervenir.
Figura 23. Programador de PIC
(Mutual Mobile, 2011)
4.1.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE DATOS
En la figura 24 se puede observar el diagrama de flujos del proyecto desde
su inicio hasta su fin, es importante mencionar que el tiempo de demora de
acción de los comandos va a depender de los cristales osciladores de
tiempo y del tipo de comunicación, en este caso el tipo de comunicación va a
Figura 24. Diagrama de flujo de datos
En la figura 25 se observa el diagrama de flujo de la tarjeta electrónica, esto
se lo puede visualizar con la ayuda de una interface conectadolo desde la
tarjeta electrónica a un ordenador.
La figura 26 muestra el diagrama de flujo del proceso de velocidad del
automovil, esta velocidad arroja el GPS, ya que en el módulo GPS tiene
incorporado la velocidad a la que se esta transportando el mismo, por ende
se va apoder determinar la velocidad mediante este dispositivo
Figura 26. Diagrama de flujo de datos velocidad
4.2. PROGRAMA
El hardware de programación que se utilizó para programar al
microcontrolador es de los más sencillos utilizando el puerto paralelo del PC.
Se tienen varias opciones de uso ya sea por comunicación serial o paralelo,
la comunicación utilizada para el desarrollo de la tarjeta electrónica es serial
ya que este tiene como ventaja la velocidad de transmisión de datos.
Los comandos que se cargaron al programa son AT ya que estos se pueden
cargar en un Modem GSM y esto es lo que se necesita para el proyecto.
En el anexo 9 se puede observar todo el programa cargado en el
4.2.1. PROGRAMA APERTURA DE PUERTAS
Para la apertura de puertas el lenguaje cargado en el microcontrolador es
muy simple, desarrollado en plataforma Bascom este lenguaje esta
representado un diagrama de flujos como muestra en la figura 27. Este
proceso dura 5 segundos desde su activación.
Figura 27. Diagrama de flujo apertura de puertas
o Programa apertura de puertas
A continuación se puede observar el programa cargado en microcontrolador.
<?activar relay="1.0" bloquear vehiculo="utf-8"?>
<manifest xmlns:OK="http://schemas.claro.com/apk/res/relay espera"
package="org.claromodem.modulogsm.activares3seconds_relay"> <action modulo:name="claro.activar.modulogprs.activando" /> </intent-filter>
4.2.2. PROGRAMA BLOQUEO VEHICULAR
En la figura 28 se puede observar el diagrama de flujo del bloqueo vehicular,
este diagrama es similar al de apertura de puertas con la diferencia que el
relé se queda accionado hasta recibir un nuevo mensaje de desactivación
del relé.
Figura 28. Diagrama de flujo bloqueo vehicular
o Programa bloqueo vehicular
Aquí se puede ver el programa que se ha instalado en el microcontrolador
<?activar relay="1.0" bloquear vehiculo="utf-8"?>
<manifest xmlns:OK="http://schemas.claro.com/apk/res/relay espera"
package="org.claromodem.modulogsm.activares3seconds_relay"> <action modulo:name="claro.activar.modulogprs.activando" /> </intent-filter>
4.2.1. PROGRAMA POSICION VEHICULAR
Los datos que arroja el módulo GPS es aquella información triangulada por
los satélites, de esta manera se puede tener datos como Latitud, Longitud,
Hora, así es posible determinar la posición exacta del GPS por medio de una
plataforma libre que muestre en forma de gráfico, esto lo realiza Google
Maps.
4.3. ELABORACIÓN DE CIRCUITO ELECTRÓNICO
El desarrollo del circuito electrónico se lo hizo desde la fabricación de la
placa base, con su respectivo trazo de pistas de circuitos y los diferentes
componentes electrónicos que conformaran a la placa electrónica. Para
realizar el trazo de pistas de los circuitos previamente diseñados, se los
debe imprimir en la placa por un método de planchado. Para unir los
componentes electrónicos a la placa se debe soldar con estaño y la ayuda
de un cautín
Este proyecto a diferencia de otros proyectos, se realizó toda la fabricación
de la placa electrónica, de tal manera que lo convierte en un trabajo
completo
4.3.1. DISEÑO DEL CIRCUITO
Para el desarrollo de la tarjeta electrónica se desarrolló simulaciones del
funcionamiento de los circuitos electrónicos en plataformas amigables tanto
en su uso como aplicación.
Algunos de los software de simulación más utilizados son el Proteus® de
Labcenter, el entorno de desarrollo integrado MatLab® de MathWorks, o el
presentan algunas de las características más importantes de cada uno de
los softwareS mencionados anteriormente.
o Proteus 7.7 Disponible para simulaciones con PIC, 8051, MSP430, AVR, HC11, ARM7/LPC200, y procesadores Basic Stamp. (Labcenter, 2014)
Interactuación del código fuente con hardware simulado en tiempo real
Modelos de periféricos interactivos para displays, teclados, etc. Más de 8000 modelos de dispositivos digitales y análogos.
Extensas facilidades de depuración, incluyendo amplios diagnósticos del sistema.
Trabaja con los más populares compiladores y ensambladores.
o MatLab R2012b
Entorno para modelado y simulación de sistemas mecánicos, eléctricos, hidráulicos, térmicos y otros sistemas físicos de
multidominio.
Bibliotecas de bloques de modelado físico y elementos matemáticos para el desarrollo de componentes personalizados. Lenguaje SIMSCAPE basado en MatLab®, para la creación
basada en texto de componentes de modelado físico, dominios y
bibliotecas.
Capacidad para simular modelos que incluyen bloques de productos relacionados con la modelación física sin tener que
comprar esos productos.
Soporte para la generación de código C. (Labcenter, 2014)
o Electronics Workbench
Cada esquema listo al instante para simulación
Características únicas, facilidad de uso y funcionalidad avanzada Disponible como herramientas de diseño autónomas o como parte
de un conjunto integral
Simulador de circuito interactivo (Sine, 2014)
El software elegido para realizar la simulación del circuito electrónico es el
Proteus versión 8.0 debido a que ofrece soporte para simulación de circuitos
con microcontroladores PIC en tiempo real.
4.3.2. TRANSMISIÓN DE DATOS ENTRE EQUIPOS
Existen dos tipos de transmisión de datos la paralela y la serial. Hace 10
años atrás solo se usaba como medio de comunicación de información
transmisión en paralelo. Para intercambiar información usa un cable por
cada determinada porción de información por lo que lo delimitaba al
momento de transmitir datos.
Figura 29. Transmisión de datos serie y paralelo
Todos los dispositivos de la placa electrónica trabajan a 5 voltios y con
