DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD PARA MOTO CON APLICACIÓN ANDROID Y COMUNICACIÓN NFC.
CESAR LEONARDO VARGAS ROMERO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA Bogotá
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD PARA MOTO CON APLICACIÓN ANDROID Y COMUNICACIÓN NFC.
CESAR LEONARDO VARGAS ROMERO
Monografía Presentada En Opción Al Grado De Ingeniero Electrónico
Director: JULIÁN ROLANDO CAMARGO LÓPEZ
Jurado: OSCAR FLORES CEDIEL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
Nota de aceptación
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Firma del Jurado
A mi pareja, mis padres, hermanos y
sobrino por darme la oportunidad de
estudiar, apoyarme en las decisiones
tomadas y por enseñarme a ser la
persona con grandes valores, mi madre
que día tras día se interesó por mi
bienestar y mi padre que me dio todos
los medios para continuar adelante,
dedicándolo a mi abuelo como promesa
AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
El transporte en una ciudad tan importante como lo es Bogotá, Colombia implica optar por nuevas alternativas de desplazamiento tal como la bicicleta, el carro, la motocicleta o el transporte público, gran cantidad de ciudadanos se inclinan por la motocicleta, como su medio de transporte, ya que presta gran versatilidad en el momento de maniobrar y el poco espacio que requiere en la vía, sin embargo es una responsabilidad que cada uno debe asumir.
Un sistema de seguridad que ofrezca un poco de tranquilidad es necesario en una ciudad donde los índices de inseguridad aumentan, a partir de esta problemática la elaboración de elementos de seguridad para motos ha tenido un crecimiento abismal, donde encuentra elementos desde netamente mecánicos hasta con comunicación bluetooth y aplicación para teléfonos inteligentes móviles, por esto la tecnología de comunicaciones de campo cercano se abordara en este trabajo, ya que permite la discreción que el usuario necesita en los casos de hurto, en comparación de los artículos comerciales que se encuentran disponibles actualmente.
El desarrollo de aplicaciones con tecnología NFC está en desarrollo constante, por su accesibilidad, seguridad y rapidez, ya que tiene permitido operar en un espectro de frecuencia que está libre para los desarrolladores; Esta tecnología se encuentran en mayor parte en los sistemas de seguridad, tarjetas de identificación, etiquetas de acceso directo o trasferencia de información.
Tabla de contenido
Resumen ... 6
Tabla de contenido ... 7
Lista de tablas ... 9
Lista de figuras ... 10
Capítulo 1 Problemática de la modalidad de atraco de motos en Bogotá, Colombia ... 12
1.1 Introducción ... 12
1.2 Resumen del problema ... 12
1.3 Objetivos ... 14
1.3.1 Objetivo General ... 14
1.3.2 Objetivos Específicos ... 14
Capítulo 2 Generalidades de los sistemas de seguridad, interfaz de comunicación y sensores... 16
2.1 Antecedentes ... 16
2.2 Sistemas de seguridad comerciales para motocicletas ... 16
2.3 Tecnologías de comunicación en sistemas de seguridad ... 18
2.4 NFC ... 21
2.5 Bluetooth ... 21
2.6 I2C ... 22
2.7 Sensores ... 22
2.7.1 MFRC522 ... 25
2.7.2 MPU6050 ... 29
2.7.3 HC-06 ... 32
2.8 Microcontrolador ... 33
Capítulo 3 Diseño y construcción de un prototipo del sistema de alarma para moto de bajo
cilindraje ... 40
3.1 Definición de Requerimientos ... 40
3.1.1 Requerimientos Funcionales ... 40
3.1.2 Requerimientos no Funcionales ... 41
3.2 Diagrama del sistema de seguridad ... 41
3.3 Diseño e implementación del software ... 42
3.4 Aplicación Android ... 47
3.5 Diseño e implementación del hardware ... 52
3.6 Análisis de los resultados ... 61
3.7 Conclusiones ... 62
Referencias ... 63
Apéndice I. Manual de usuario ... 65
Apéndice II. Manual de instalación ... 68
Apéndice III. Código comandos AT ... 72
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Cuadro informativo de algunos protocolos de comunicación. 18
Tabla 2. Sensores Contaclees de campo cercano 23
Tabla 3. Sensores Bluetooth comerciales 24
Tabla 4. Especificación sensor acelerómetro 25
Tabla 5. Especificaciones microcontroladores comerciales 34
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Sensor MFRC522, foto tomada del sistema de seguridad 26
Figura 2 Diagrama detallado del sensor RFID/NFC 27
Figura 3 Diagrama de sincronización SPI 28
Figura 4. Formato de comunicación I2C 30
Figura 5. Sensor HC-06 32
Figura 6. Circuito de encendido AK 125 -150 NE20 36
Figura 7 Circuito de arranque AK 125 - 150 NE.20 37
Figura 8. Circuito de luces AK 125 - 150 NE.20 37
Figura 9. Circuito de direccionales AK125-150 NE 38
Figura 10. Circuito de bocina AK125-150 NE 38
Figura 11. Diagrama de flujo del sistema de alarma 41
Figura 12. Diagrama de flujo del cuerpo del algoritmo 43
Figura 13. Diagrama del protocolo de ALERTA 44
Figura 14. Diagrama de flujo del modo de alarma 45
Figura 15. Diagrama de flujo del interfaz NFC 46
Figura 16. Diagrama de flujo estacionarias 47
Figura 17. Interfaz APP 48
Figura 18. Diagrama de flujo de la APP 49
Figura 19. Programación por funciones MIT App Inventor 52
Figura 21. Interruptores de la bocina y luces controlados por software 56
Figura 22. Interruptores encendidos del vehículo 57
Figura 23. PCB regulador de voltaje e interruptores 57
Figura 24. PCB interruptores del control de encendido 58
Figura 25. Shield Microcontrolador ATmega16U2 58
Figura 26. Dipswitch carcasa del sistema de seguridad 59
Figura 27. Sistema de seguridad ensamblado 59
Figura 28. Parte interna del sistema de alarma 60
Figura 29. Aplicación Android 66
Figura 30. Emparejamiento del sistema 67
Figura 31. Carcasa sistema de seguridad 68
Figura 32. Tapa lateral derecha 68
Figura 33. Elementos de la batería 68
Figura 34.Nueva posición del soporte 68
Figura 35. Sistema instalado 69
Figura 36. Ubicación de los cables bajo el sillín 69
Figura 37. Tornillos de la farola 69
Figura 38. Cables dentro de la farola 69
Figura 39. Conectores con los cables soldados 70
Capítulo 1
Problemática de la modalidad de atraco de motos
en Bogotá, Colombia.
1.1 INTRODUCCIÓN
Este documento muestra diferentes aspectos de la tecnología NFC y una serie de protocolos de comunicación, aplicándola en un sistema de seguridad para motos, abordando una problemática social en la ciudad de Bogotá, como lo es el hurto de motocicletas, utilizando la conectividad que permite los periféricos de un dispositivo móvil y un microcontrolador de propósito general, además de algunos sensores. En el proceso se ira encaminando al lector en el repaso del protocolo de comunicación UART necesario para la conexión Bluetooth, I2C para el acelerómetro y el protocolo SPI para el sensor NFC. Se mostrará las características del microcontrolador de propósito general seleccionado, se mencionará cual es la lógica del algoritmo, las herramientas de programación que se implementaron, las especificaciones técnicas de los dispositivos, el por qué, se escogió este microcontrolador y una breve explicación de la elaboración de la aplicación Android.
1.2 RESUMEN DEL PROBLEMA
17.4%, 1.7% más que en el año 2013, esta encuesta se realiza en una población mayor a 15 años y más, con vehículo. En el año 2014 fueron robadas 78.000 motos y 13.572 casos de hurto a vehículo completo o parte/accesorio en modalidad de atraco (DANE, 2015), estos indicadores son una perspectiva cualitativa de la situación que se está viviendo en 28 ciudades del país en el tema de seguridad.
Empresas privadas ofrecen paquetes de seguros que cubren la mayoría de eventos ocurridos con la moto, va desde siniestros, accidentes con pérdida total o parcial, hurto o defensa legal, si un tercero presenta una reclamación extrajudicial contra el asegurado, esto es por mencionar algunos de los parámetros de cobertura, sin embargo la mejor seguridad es la prevención y la prudencia en la vía, aunque ser víctima de atraco es un hecho que en algunos casos no se puede predecir, la solución en gran parte de los usuarios de motocicletas que se acogen, son los sistemas seguridad portables. En los últimos años se han desarrollado diferentes dispositivos de seguridad para motos en vista del incremento de hurto de estos vehículos; en el mercado se encuentran sistemas con protocolo bluetooth, sensor de movimiento, sistema de geo-localización, alarma con mensajería SMS, candado de bloqueo de disco con alarma, sistema anti asalto, pero hasta el momento no se tiene registro implementando comunicación NFC, el cual ofrece discreción para el usuario, ya que con un tag de tecnología NFC que este emparejado permita realizar acciones que controlen algún tipo de actuador dentro del vehículo.
y se aterriza el CDI ( Ignición por descarga de capacitor) encargado de generar las chispas que permiten el funcionamiento del motor, al aterrizar el CDI esto apaga el motor. El segundo modo de operación llamado alarma, que equipado con un sensor de movimiento, es decir un acelerómetro será quien cense y traduzca la información necesaria, para que el microcontrolador la procese y determine si se ha movido el vehículo, en este modo se ve interrumpido el flujo de corriente del encendido, los periféricos de salida del vehículo se activaran y se desactiva estos avisos con la aplicación, el siguiente modo se basa en una situación habitual microcontroladores en general, permiten más desarrollos futuros según lo que el usuario deseé.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar un sistema de seguridad para moto con aplicación android y comunicación NFC.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar y seleccionar cuales son los dispositivos de seguridad remota más eficientes para los vehículos motorizados de dos ruedas.
Identificación de las variables básicas y específicos más relevantes para el
sistema de seguridad.
Elaborar una aplicación Android que sea capaz de controlar los
Implementar el sistema de seguridad en una moto y hacer las respectivas pruebas.
Capítulo 2
Generalidades de los sistemas de seguridad,
interfaz de comunicación y sensores
2.1 ANTECEDENTES
El tema se desarrolla alrededor de la problemática social de hurto en modalidad de atraco de motos, generando la necesidad de elaborar un sistema discreto y confiable, que en este caso se maneja con comunicación NFC, ya que es una técnica que se ha implementado en seguridad de reconocimiento de personas, animales u objetos, con muy buenos resultados ya que los elementos que se usan son objetos cotidianos como manillas, llaveros, tags en general. En esta sección se mencionara algunas de las diferentes tecnologías de comunicación en sistemas de seguridad para motocicletas y se expondrá los conceptos necesarios para familiarizar al lector con la comunicación de campo cercano (NFC), Bluetooth e I2C, seguido de los sensores implementados para el desarrollo de la solución planteada.
2.2 SISTEMAS DE SEGURIDAD COMERCIALES PARA MOTOCICLETAS
En Colombia existen variedad de sistemas de seguridad, tales como los mecánicos, electromecánicos y los electrónicos, el que escoja el usuario ya depende de sus necesidades y el nivel adquisitivo, se debe tener en cuenta también que estos sistemas solo son un medio para demorar el hurto de su vehículo y darle tiempo al usuario para reaccionar y llamar a las autoridades correspondientes, a continuación se describirán una variedad de elementos de seguridad.
modelo del vehículo, normalmente se fabrican con hierro reforzado, no es de los sistemas más seguros que hay en el mercado, los precios pueden variar según el fabricante.
Cable: Es un cable en acero cubierto con una capa de un polímero, es recomendado para paradas esporádicas y que el usuario no se distancie en gran medida del vehículo, es un elemento pasivo que no tiene periféricos de alerta visual ni audible, se ubica habitualmente en las llantas.
Cadena: Son elaborados en de acero cementado, un material pesado, es seguro sin embargo es poco práctico para transportar, es ideal para viajes donde se aseguren varias motocicletas, es un elemento que puede ser muy costoso por el material de construcción tiene un nivel de seguridad medio-bajo.
Candado para disco: Son dispositivos que se anclan al disco de freno impidiendo el giro de la llanta, sin embargo no es muy seguro debido a que es fácil de aflojar los pernos del disco, hay dispositivos que vienen con periféricos de alerta audible esto depende de la necesidad del usuario y del nivel adquisitivo.
permite entablar la comunicación a una distancia considerable, ZigBee son muy pocos los sistemas que implementan este protocolo debido a que los sensores son costosos, estos se manejan más a nivel industrial, estos dispositivos pueden ser bastante invasivos en la parte eléctrica, siendo esto para garantizar su protección, en el mercado se encuentran de diferentes precios y funcionalidades.
Luego de describir los sistemas más conocidos se debe aclarar que el mejor sistema de seguridad es la prevención, un plan de seguro de vehículo con empresa privada le permite al usuario evitar cualquier peligro en forcejeo.
2.3 TECNOLOGÍAS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS DE SEGURIDAD
Hoy en día existen variedades de comunicaciones inalámbricas de corto alcance que se diferencian por sus especificaciones técnicas, ya sea por velocidad de transmisión, consumo de potencia, tiempo de emparejamiento, alcance de trabajo entre otros, por eso a continuación se muestra una tabla con estos parámetros, además de una columna de NFC para observar los datos técnicos de este.
Especificaciones NFC BLUETOOTH Zigbee IrDa Frecuencia 13,56 MHz Libre 2.4- 2.5 GHz ISM 2.4 GHz
Distancia (10-20) cm (10-100) m 100 m aprox.
<5m
Tiempo inicio <0.1s ~6 s 0.5 s
Velocidad <424 Kbit/s 2.1 Mbit/s 200Kbits/s 115Kbit/s Conectividad Punto/ punto Punto/ multipunto Multipunto Punto/
Como se puede observar en la tabla la frecuencia de operación, la distancia de trabajo, la velocidad de transmisión del interfaz NFC es mucho menor a las demás sin embargo lo interesante de este protocolo es la velocidad de emparejamiento, el modo de operación y la seguridad, porque siendo un método tan rápido de conectarse con otros periféricos permite realizar acciones más eficaces y seguras ya que no da espacio de que la frecuencia de operación pueda ser captada o distorsionada por otro dispositivo o emisión de frecuencia libre, y facilitando el medio de comunicación ya que los tags que contienen la información del ID del sujeto se pueden conseguir en gran variedad.
Siendo los protocolos de comunicación más seguros implementados en el mercado, que cumplen la función de comunicación entre usuario-vehículo, y encargados de enviar las señal para que los periféricos efectúen una acción específica para tener una posibilidad de conservar su vehículo y que el usuario pueda avisar a las autoridades competentes y no exponer su vida frente al atraco nos son totalmente viables, ya que hay la posibilidad de que él ladrón también le robe las pertenencias que lleva en los bolsillos o maleta, llevándose consigo el control del sistema de alarma o el celular con el que opera el mismo, inhabilita la posibilidad de realizar cualquier acción del usuario para que no le hurten el vehículo esa es la ventaja de un activador no ostentoso.
A continuación se describe el desarrollo de las tecnologías implementadas en el sistema de seguridad.
2.4 NFC
Los primeros registros de RFID se presumen a partir de la segunda guerra mundial; cuando el ejército alemán observo que podía identificar la señal que reflejaba el avión mientras el piloto realizaba un movimiento de arriba hacia abajo con las alas del aeronave, esto fue una ventaja militar que permitió el reconocimiento entre aeronaves propias o enemigas, dejando un hito para la investigación de la identificación por radiofrecuencia (FERNÁNDEZ RUIZ, Jesús 2014), sin embrago hasta la década de los 70, Mario Cardullo patenta en Estados Unidos el primer acercamiento aplicativo de lo que hoy se conoce como RFID pasiva, un dispositivo que únicamente reacciona al estímulo de los lectores propios de la tecnología, hoy en día, un ejemplo se observa en la industria textil, para reconocimiento de personas el modulo lo ubican en los botones del uniforme militar.
El funcionamiento básico de RFID consta de tres partes; un lector que se encarga de escanear de manera periódica información emitida por etiquetas o tags RFID, que pueden ser elementos para adherir a personas, animales u objetos que necesitan ser identificados, luego de recibir los datos, el lector los envía a un subsistemas de procesamiento y finalmente los actuadores correspondientes efectúan las acciones deseadas (ORTIZ, Sergio).
NFC permite ser implementado como sensor responsable de captar la señal de activación para una acción predeterminada, ya sea para encender luces, un televisor, abrir cortinas o encender un vehículo, siempre con la ventaja de tener periféricos tan discretos, como un simple llavero o un tag o etiqueta. Esta comunicación permite un flujo de información a una tasa de 424 kbps con modulación ASK, transmisión half duplex y full duplex, en distancias cortas hasta de 20 cm, en la banda de frecuencia libre 13,56 MHz, facilitando el desarrollo de cualquier tipo de aplicación sin necesidad de pedir permiso al MINTIC, para el uso de del espectro de radiofrecuencias del país.
Las empresas pioneras para el desarrollo de la comunicaciones NFC fueron Sony, Nokia y Philips, las cuales dieron origen al NFC fórum, donde se han realizado grandes avances en el desarrollo de las especificaciones y aplicaciones que rodean el mundo de esta tecnología de corto alcance. A este foro se han afiliado grandes compañías de innovación, organizaciones económicas, y entidades sin ánimo de lucro, gracias al gran potencial que tiene esta técnica. Actualmente la mayoría de los dispositivos móviles cuentan con un módulo NFC, que ha permitido que empresas del ámbito financiero implementen esta tecnología como medio de pago, siendo una transacción rápida y segura para el usuario, o empresas de seguridad para el ingreso a sitios restringidos por medio de este dispositivo.
2.5 BLUETOOTH
síncrono y asíncrono con una transferencia de 64kbits/s, en la actualidad es un modo de comunicación ampliamente utilizado en la mayoría de los dispositivos, siendo una de las comunicaciones más popular en la cotidianidad, el desarrollo de aplicaciones es libre, existen varios módulos bluetooth en el mercado pero en este caso se usara el módulo HC-06, se caracteriza por implementar comunicación serial, con velocidad de transmisión seleccionable, se implementará de 9600 kbit/s y configuración por medio de comandos AT, este dispositivo permitirá activar y desactivara algunos de los parámetros básicos del sistema de seguridad.
2.6 I2C
Este protocolo de comunicación se realizó con el ánimo de poder realizar la interconexión de dispositivos de diferentes familias, ya que los fabricantes realizaban sus elementos con la mentalidad de fidelizar al consumidor con la marca y limitando de igual manera desarrollos con elementos con especificaciones diferentes a las ofrecidas, para esto se implementa un interfaz de comunicación bidireccional en donde se envié la orden al integrado y el mismo envié la respuesta por el mismo canal, pero este debió ser controlado ya que tendría colisión entre las tramas de información, por eso se usa una línea de sincronización que permitió el flujo estructurado de la información. Esta interfaz se pensó como comunicación punto a punto y también como la integración de varios dispositivos a la vez por eso es tan conveniente cuando se desarrolla un sistema con varios dispositivos, sin embargo se debe tener en cuenta que no es muy confiable en el manejo de grandes distancias, ya que maneja niveles de tensión TTL y necesitaría un dispositivo que eleve el voltaje a grandes distancias, en la siguiente sección de sensores se explica cómo funciona el protocolo.
2.7 SENSORES
comerciales de cada uno de los sensores que cumpla con el funcionamiento y finalmente se describe el sensor seleccionado.
En el mercado se encuentran referencias de módulos que soportan la tecnología NFC de diferentes fabricantes en general las especificaciones no cambian en gran medida por eso en este caso se hablara de tres sensores de los siguientes fabricantes, PN532 de Adafruit, MFRC522 de NXP Y ACR122 de ACS. En la industria se ven un amplio abanico de aplicaciones con estos sensores están en puertas de acceso, en parqueaderos para el cobro por tiempo, en domotica solo con acercar el tag, al lector este enviara un comando de activación a alguna función especial como encender las luces o el equipo de sonido, a continuación se muestra,
Especificación PN532 MFRC522 ACR122 USB
Modo Operación R/W R/W R/ Emulador
Transponder
Interfaz SPI/UART/I2C SPI/UART/I2C UART USB
Soporte ISO14443A/B ISO14443A ISO14443A/B
NFC, FeliCa
Tabla 2. Sensores Contaclees de campo cercano
Para el modulo bluetooth se indago de igual manera tres referencias las cuales cumplen con las especificaciones necesarias para que cumpla con los requerimientos, se muestra a continuación las especificaciones más relevantes para el proyecto,
Especificación HC-06 PmodBT2 Wixel 10-01-33
Modo Operación Master/ Slave
115.2kbps 115.2kbps 10kbps
Fuente de alimentación 3.1 a 6.5 v 3.3v 2.7 a 6.5 v
Distancia 40m 10 m 1.25m
Configuración Comandos AT Lenguaje de
fabricante
módulo HC-06S la versión esclavo, este dispositivo se explica en la …sección 2.6.3…
Para el acelerómetro se observó las especificaciones de tres referencias, el MMA7361L de FREESCALE, el acelerómetro con giroscopio y sensor de temperatura MPU6050 de Invensense y el acelerómetro analógico ADXL335 de ANALOG DEVICES, a continuación se muestra las especificaciones técnicas necesarias para el proyecto,
Especificación MMA7361L MPU6050 ADXL335
Fuente de alimentación 2.2 a 3.6 v 2.37 a 3.46 v 1.8 a 3.6 v
Output/protocolo 3 Análogas/ ADC 9 digitales/ I2C 3 Análogas/ ADC
Sensibilidad 800mv/1,5g Seleccionable 800mv/1,5g
Rango de temperatura -40 °C a 85°C -40 °C a 85°C -40 °C a 85°C
Rango de medida ±1.5g ±6g ±2g ±4g ±8g ±16g ±3g
Numero de ejes 3 ejes 9 ejes 3 ejes
Precio 5.3 USD 4.95 USD 16.83 USD
Tabla 4. Especificación sensor acelerómetro
En la tabla 4 muestra tres sensores dos analógicos y uno digital, los analógicos cumplen
con su función, sin embargo el rango de medida es bastante limitado a comparación del
MPU6050, el voltaje de operación de los tres sensores está en el nivel de potencial de
salida del microcontrolador, la exactitud depende de la cantidad de medidas y porcentaje
de error que se tome por eso el MPU ofrece mediciones más confiables para el proyecto,
además de tener un bajo costo en el mercado por estas razones se selecciona el sensor
MPU6050 el cual se explica su operación con más detalle en la …sección 2.6.2…
2.7.1 MFRC522
modos como receptor y emisor transmitiendo la información por medio de modulación (receptor) y decodificación (emisor), siendo 100% ASK, de los emisores de la norma ISO/IEC 14443 A/MIFARE, tiene la funcionalidad de detección de error controlado por un módulo digital compatible con la misma norma.
Figura 1. Sensor MFRC522, foto tomada del sistema de seguridad
Este modelo de comunicación es bastante seguro, ya que el modo de paridad depende de la cercanía en que estén los dos dispositivos, la distancia típica de operación del sensor es a no más de 5 cm y la velocidad de transmisión depende
de la interfaz, para protocolo SPI es de 10Mbit/s, I2C a 400kBd en modo rápido y
más de 3400kBd en modo de alta velocidad y por UART a más de 1228.8 kBd dependiendo del voltaje de alimentación. El sensor tiene pines de entrada y salida programables y un auto testeo sin embargo no se manipularan en esta ocasión.
Su rendimiento radica en su arquitectura tipo Harvard y su distribución modular en las funciones de procesamiento. Este módulo es ideal para este servicio ya que es reconocimiento de un ID, propio que el usuario tiene siendo intransferible, el módulo MFRC522 cuenta con tres tipos de comunicación UART, SPI e I2C, donde el protocolo SPI tiene la mayor velocidad de transferencia, como se mencionó anteriormente, la desventaja radica en la cantidad de líneas físicas de transmisión necesarias para su funcionamiento, ocupan varios pines del microcontrolador, sin embargo es fundamental que la velocidad de procesamiento de la información sea inmediata, ya que la activación de este sensor debe ser de unos pocos segundos para que empareje, y actué el sistema mientras el usuario es despojado de su vehículo. El protocolo de comunicación que se implemento es el SPI a continuación se muestra una gráfica de cómo funciona este protocolo.
Figura 3 Diagrama de sincronización SPI [NXP, pág. 80]
del esclavo al maestro, la trama de información es enviada cuando hay un flanco de bajada de reloj y dura mientras hay una subida del flanco de reloj, para la lectura del dato, primero por la línea MOSI se envía en el Byte 0 la dirección 0 del campo de memoria para direccionarlo a partir de ese punto y luego por MISO se envía un dato cualquiera en el byte 0, luego el microcontrolador envía la dirección al sensor para que este responda por la línea MISO transmitiendo los datos que tiene el sensor, se sigue el mismo orden hasta recibir todos los datos necesarios, para la escritura en SPI el esclavo debe enviar inicialmente la dirección del campo de memoria del sensor seguido de los datos continuamente siendo alternados con la respuesta del maestro para que el esclavo envié el siguiente dato, el bit más significativo está destinado para determinar si el byte es de lectura o escritura, los 6 bits continuos son para la dirección y el bit menos significativo es enmarcado con un 0. El protocolo al ser independiente en la transmisión de datos maestro-esclavo y maestro-esclavo-maestro evita que haya de manera significativa colisión de bytes por eso se debe su gran velocidad de trasmisión.
2.7.2 MPU6050
En los sistemas de seguridad de vehículos una manera más eficiente de identificar si el vehículo está siendo manipulado, es sensar el movimiento general del chasis, por eso es necesario implementar un dispositivo que mida de manera fiable la posición en la que el usuario lo deja luego de activar el modo de parqueo del sistema de seguridad, el impreso MPU6050 es un dispositivo capaz de realizar esta función, debido a que cuenta con un integrado que en su estructura tiene un acelerómetro de tres ejes y un giroscopio que cuenta también con tres ejes, además de un sensor de temperatura que corrige parcialmente el error que se produce en las medidas por los cambios de altura, presión y otros efectos físicos.
MotionFusionTM engine [14], realizo un algoritmo que con un magnetómetro es
El sensor permite al usuario seleccionar el rango del acelerómetro y del giroscopio, funciona bajo el interfaz de comunicación I2C, este sensor tiene una entrada de voltaje de 3.3v, aunque en las especificaciones indica que puede ser manejado a 5v, se va operar con 3.3v ya que el microcontrolador seleccionado tiene una salida de 3.3v de fábrica, disminuyendo el consumo y evitando otra etapa de regulador de voltaje.
Para realizar el procesamiento de los datos obtenidos por el MPU, el protocolo I2C cuenta con dos hilos el SCK y el SDA, el hilo SCK es el encargado de enviar la señal de reloj que permite el emparejamiento sincrónico de los esclavos con el maestro y el SDA es la línea por la que transita la información full-duplex, es decir, master-slave y slave-master, para realizar la comunicación serial se necesita una resistencia de 10k en cada una de las líneas directo a VCC, para garantizar un estado lógico 1, ya que esta comunicación se trata de jugar con el corte y saturación de transistores de cada uno de los periféricos conectados en las líneas, el sensor ya trae en su impreso esa resistencia.
En el algoritmo para entablar el flujo de datos como se muestra en la anterior figura, primero el maestro debe enviar una condición de inicio seguido por la dirección del esclavo que en este caso es 0x68, esta dirección también es configurable con el estado lógico del pin AD0 si está en alto la dirección es 0x69, permitiendo trabajar hasta con dos sensores de la misma familia en el proyecto, continuando con el procedimiento de comunicación, con la dirección de 7 bits, se envía en el bit menos significativo el tipo de operación que va realizar si es lectura (1) o escritura (0), luego de esto el slave envía un acknowledge indicando que ha recibido la información y está listo para enviar o recibir los datos siguientes, para ver cada uno de los datos que tiene la memoria del sensor, se debe mandar la dirección de memoria esperar el acknowledge y recibir el byte, ya cuando finalice la comunicación el maestro envía un nacknowledge y el bit de parada, pero si se requiere cambiar el proceso, por decir de lectura a escritura el maestro debe
Estas fórmulas son obtenidas del datasheet del sensor [14].
2.7.3 HC-06S
Es un módulo que transforma en comunicación Bluetooth el interfaz UART, permitiendo enviar información a diferentes dispositivos compatibles con el modulo, las especificaciones del fabricante indican que la distancia máxima de propagación del módulo es de aproximadamente de 30 a 40 metros dependiendo de la corriente que pase a través del módulo, el manual indica que son 25mA, sin embargo por pruebas realizadas se llegó a la distancia estimada de casi 20 metros. Este módulo bluetooth tiene dos modos de operación el primero es el Master y el otro es Slave (esclavo), siendo esclavo el valor por defecto en el HC-06 esto depende del módulo que se obtenga porque hay diferentes tipos que vienen solo para ser esclavos(HC-06S) o solo maestros(HC-06M) y otros con ambas opciones(HC-05), si el device tiene los dos modo de operación, este es configurable con los comandos AT, el manual indica cuales son los parámetros que se pueden cambiar y el código necesario para tal fin, a este dispositivo se le puede cambiar la velocidad de transmisión, la clave de emparejamiento, el nombre del dispositivo, entre otros, esta configuración se puede realizar de varias maneras, con un conversor USB- serial e hyperterminal, o con el mismo microcontrolador se desarrolla un programa de solo envió y recepción de datos, tal como se muestra en el apéndice I.
El proceso de control del sistema de seguridad es manejado por la aplicación Android, la cual envía unos comandos específicos y llegan al microcontrolador, procesa la información y realiza la acción predeterminada, la comunicación como se menciono es por el interfaz UART (receptor/transmisor universal asíncrono), se trata simplemente de la conversión del modo de los datos, ya que los datos se reciben en serie, para traducirlos el modulo los convierte en paralelo realiza la acción comandada y saca un resultado, estos datos ya que están en serie se traducen a serie para luego transmitirlos.
Las condiciones necesarias para poder entablar una comunicación por medio de la interfaz UART, debe iniciar con un bit que ordene el emparejamiento, el bit Start (S), luego se envía el byte de datos comenzando con el bit menos significativo seguido de 6 a 9 bits más , habitualmente el bit más significativo (paridad) se envía para escanear el buffer y reconocer si está libre y detecta si hay errores de transmisión, luego de terminar la transferencia de datos finaliza con el bit de parada, en este punto según la orden del algoritmo en el microcontrolador, realiza las acciones necesarias. [Hc serial bluetooth products].
2.8 MICROCONTROLADOR
Especificaciones PSOC 5LP Shield ATmega16U2 PIC18F4550
Instrucción/s 1.25DMIPS 20 MIPS Seleccionable por
oscilador
En la tabla anterior se mencionan algunas características específicas que permiten observar cual es el microcontrolador adecuado, si se observa las características del PSOC 5 LP de Cypress es un dispositivo que tiene un alto rendimiento con gran velocidad de procesamiento que se desaprovecharía en el sistema, tiene una memoria de programa bastante amplia bastante útil para aplicaciones robustas, el psoc 5lp tiene en su impreso el quemador que facilita su programación, un led y un switch configurable por software, tiene más de 30 fuentes de interrupción, tiene acceso directo a la memoria, tiene la posibilidad de realizar aplicaciones con Capsense, es un microcontrolador que cumple con las necesidades del proyecto sin embargo se desaprovecharía el micro en general.
En la tabla 5 se muestra el PIC18F4550 un microcontrolador bastante versátil para cualquier aplicación media, tiene 24 salidas configurables según el caso, soporta
protocolos de comunicación I2C, SPI, UART en este micro se puede configurar la
elementos necesarios como el oscilador, condensadores de acople, reguladores de voltaje botón de reset y otros.
Finalmente el microcontrolador ATmega16U2 es un dispositivo que cuenta con una variedad de características adecuadas para el desarrollo del proyecto, a continuación se mostrara las características que el fabricante expone:
Elaborado bajo la arquitectura RISC, con 131 instrucciones, con más de 20 MIPS con una frecuencia de trabajo de 20MHZ, retención de datos de 20 años de funcionamiento a una temperatura de 85°C esto puede variar según el nivel del mar, tiene bloqueo programable para seguridad del software, interfaz UART programable, Interfaz SPI Master/Slave programable, Interfaz I2C, interrupciones por hardware y por software, voltaje de operación entre 1.8v a 5.5v.
Este microcontrolador viene integrado en un shield, compuesto por una variedad de configuraciones a nivel físico, como regulador de voltaje de 12v, 5v y 3.3v, botón de reset, un oscilador de 20MHz externo, un led configurable por software, mencionando algunos, estos datos se obtienen del datasheet del microcontrolador.
Se escogió este dispositivo ya que no se necesita una etapa para regular el voltaje de alimentación, tiene salidas de 3.3V directos adecuados para los sensores que trabajan a esa tensión, tiene el programador integrado solo se necesita conectar un cable USB para subir el programa al microcontrolador, procesa a una velocidad considerable con respecto a lo que solicita la aplicación, evita parte del PCB en las conexiones de salidas y entradas, permitiendo realizar el dispositivo de manera más sencilla y con menos recursos.
2.9 CONSIDERACIONES ELÉCTRICAS DE LA MOTO
moto de ciudad de la marca AKT NKD 125 y algo de la descripción mecánica en donde se podría implementar el dispositivo de seguridad.
A continuación se muestra el circuito eléctrico del encendido,
Figura 6. Circuito de encendido AK 125 -150 NE20 [Manual de usuario akt125sl]
Figura 7 Circuito de arranque AK 125 - 150 NE.20 [Manual de usuario akt125sl]
En la figura 7 se observa el circuito de arranque luego de evaluarlo se puede considerar suficiente controlar el flujo de corriente del cable negro, aun siendo una continuación de la línea de la batería, se anularía el funcionamiento del botón “start”.
Figura 8. Circuito de luces AK 125 - 150 NE.20 [Manual de usuario akt125sl]
son independientes a las luces direccionales se debe realizar unas conexiones adicionales para controlar su funcionamiento al mismo tiempo.
Figura 9. Circuito de direccionales AK125-150 NE [Manual de usuario akt125sl]
El sistema de luces de las direccionales hay que controlar la línea azul claro, naranja para que realicen su función de actuador luminoso, se podría usar el cable gris para evitar realizar una secuencia con el microcontrolador ya que viene conectado al flasher, sin embargo esto representa más cable y se convierte en una instalación estorbosa.
En esta figura 10 se muestra el sistema de bocina que harán parte del sistema de aviso de cualquier tipo de evento y la activación de los protocolos, en este caso se debe recurrir a la manipulación del cable negro-rojo para aterrizarlo y completar el circuito y hacer que la bocina suene.
Capítulo 3
Diseño y construcción de un prototipo del sistema
de alarma para moto de bajo cilindraje
3.1 Definición de requerimientos
En esta etapa se definirá todos los requerimientos necesarios que el sistema demande, para cumplir con los objetivos de seguridad en modalidad de hurto atraco, luego se traducirá a lenguaje de programación para un microcontrolador ATMEL16U2, se realizó pruebas iníciales sin la instalación del dispositivo en el vehículo, finalmente se desarrolló una aplicación Android que tiene las opciones esenciales y que sea intuitivo para el usuario.
En este ítem se describirán los requisitos funcionales y no funcionales del sistema y las restricciones y alcances del mismo.
3.1.1RequerimientosFuncionales
Se implementa la fuente de alimentación del vehículo para reducir
costos.
Las luces direccionales y de stop actúa como periférico de aviso.
La bocina es el periférico sonoro de aviso.
Un contador es el responsable de temporizar el lapso de tiempo, el cual
el ladrón podrá alejarse hasta quedar bloqueada.
Con un lector NFC es el que permite la activación del protocolo de marcha denominado RUN.
El sistema de alarma cuenta con dos protocolos de alarma, uno de
marcha y el otro de estacionamiento, además de un modo para las estacionarias, otro de encendido en caso de haber perdido las llaves y otro que desactiva todo los protocolos anteriores.
El sistema tiene conexión con una aplicación móvil Android para el control de los protocolos de alarma.
El sistema de alarma es lo menos invasivo con la estructura eléctrica del
vehículo.
3.1.2 RequerimientosNo funcionales
El diseño del hardware es lo más ergonómico para que su instalación sea práctica y discreta.
El tiempo de respuesta es inmediato al momento de la activación del sistema.
El lector NFC detecta el periférico predeterminado rápidamente para que
realice la acción predeterminada.
3.2 DIAGRAMA DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
Figura 11. Diagrama de flujo del sistema de alarma
En este sistema de seguridad la principal función es reconocer al usuario y proteger su integridad por eso el algoritmo es lo suficientemente robusto para asegurar esa función, por eso la aplicación tiene acceso completo del manejo del
INICIO
Señales de Bloqueo
Temporizador Búsqueda
sistema, como se evidencia en el diagrama, es un código cíclico el cual siempre está predispuesto para regresar al punto de inicio estas rutas son ejecutadas por el tag o por la aplicación del celular por comunicación bluetooth.
3.3 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE
Figura 12. Diagrama de flujo del cuerpo del algoritmo
Serial.begin(Velocidad de transmisión) para el UART y SPI.begin() para el interfaz SPI y otras configuraciones necesarias para configurar estos tipos de comunicación, luego de estas configuraciones entre en el cuerpo del algoritmo,escencialmente este esta en la espera de que el modulo bluetooth envie algún comando y dependiendo de ese dato se escoge el tipo de función que va desarrollar si va ingresar al modo “ALARMA”, modo busqueda en parqueadero o “PARKING”, modo NFC o “INICIO”, modo perdida de llaves “ON” o modo “ESTACIONARIAS”, cada uno de estos modos se pueden desactivar con un botón de la aplicación “DESACTIVAR”, en los modos que controlen el evento de atraco sea cual sea la modalidad entran a el modo de alerta que es el responsable de activar los perifericos de salida y cortar el flujo de la energia al CDI e inhabilitar el encendido de la moto.
Figura 13. Diagrama del protocolo de ALERTA
Figura 14. Diagrama de flujo del modo de alarma
𝜃 = 0.98 ∗ (𝜃 + 𝐺𝑦∗0.01) + 0.02 ∗ 𝜃𝑥 Ecuación 3
Esta ecuación es sacada de un foro de Arduino para realizar la compensación de error del sensor, ya finalmente se realiza esta operación durante diez ciclos, se hace el promedio de los 10 resultados y si es menor a 3 según las pruebas que se realizaron es el rango mínimo que detecta el sistema fuera de errores, entonces regresa a realizar el ciclo la cantidad de veces necesarias hasta que ese promedio aumente y entre al modo de alerta o sea desactivado con el comando de la aplicación Android.
Figura 15. Diagrama de flujo del interfaz NFC
se modifica al enviar el comando “DESACTIVAR” de la aplicación, por eso regresa al ciclo hasta que cense algún periferico luego lee el ID del tag seguido compara con el id ya registrado en el programa, si es el tag este realizara un conteo mientras el ladron se aleja y empezara el protocolo de alerta.
Figura 16. Diagrama de flujo estacionarias
El modo de las estacionarias únicamente es prender y apagar las luces en caso de que el
usuario este estacionado en un lugar con gran flujo de vehículos, esta opción se realiza,
ya que varias de las motos de bajo cilindraje no tienen esta función en la construcción de
fábrica de sus motos.
3.4 APLICACIÓN ANDROID
Figura 17. Interfaz APP
La interfaz se realizó lo más sencilla posible para que sea fácil de manejar con botones grandes para simular la forma de un control, esta app cuenta con 7 botones, el primero es “Conectar” encargado de realizar el enlace con el modulo bluetooth del sistema de seguridad, luego está el botón “Estacionarias” encargado de mandar el comando de intermitencia de las luces, el tercer es el botón “Off” este permite prender y apagar la moto cuando se le pierdan las llaves al usuario, el cuarto botón es “Run” encargado de activar el protocolo de NFC, el botón “Parking” es el encargado de activar los periféricos de alerta que son las luces y la
bocina para búsqueda en parqueadero, el sexto botón es “Desactivar” encargado
de cómo lo indica el botón desactivar todos los protocolos que estén en funcionamiento, y finalmente el séptimo botón es “Alarma” es el que activa el protocolo de alarma cuando el usuario estacione el vehículo. El siguiente diagrama
Figura 18. Diagrama de flujo de la APP
La aplicación se encarga únicamente de realizar el emparejamiento de los dos
dispositivos y enviar los comandos de activación necesarios para el funcionamiento del
sistema de seguridad, como se observa son ciclos en los cuales se identifica cual es el
botón oprimido y luego envía el dato se puede enviar letras pero se escogió números para
que el microcontrolador no se demore más en el procesamiento de los datos recibidos
Figura 19. Programación por funciones MIT App Inventor, imágenes tomadas directo del entorno online MIT App Inventor
Como muestra esta imagen el tipo de programación es de alto nivel facilitando en gran medida al desarrollador encargarse de las conexiones en las capas inferiores y solo realizar los comandos necesarios del cual se esta interesado, en algunos casos se ve un poco redundante el código pero esto se hace para que no se genere ningún conflicto en el momento de enviar un dato u oprimir algún botón.
3.5 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL HARDWARE
instalación viene el tiempo de prueba en la que se imitarán escenas de hurto por la modalidad de atraco que permita evidenciar el funcionamiento del dispositivo, se registrara por medio de videos que muestren los hechos.
En este prototipo se manejara la misma batería del vehículo se hace necesario una etapa de regulación del voltaje de 12v, esto se hace como un método de protección a pesar de ser una batería 12v no es exacta y ya que la moto al encenderla la bobina que genera la chispa del encendido del motor pide bastante corriente de aproximadamente 2 amperios según lo que se encuentra en los foros es necesario proteger el sistema, la regulación se realizara con un integrado LM317, ya que es fiable y a la vez económico tendrá garantizando la vida útil de la alarma.
Para este circuito los criterios de diseño son los siguientes,
El regulador es ajustable entonces si se desea realizar algún cambio de la
topología del circuito eléctrico es más práctico para manipular el voltaje.
Los elementos tienen pequeñas dimensiones para que no ocupen mucho
espacio dentro de la caja del sistema de alarma.
Ya que la regulación del voltaje es máximo de un voltio aproximadamente,
no es muy necesario el disipador de calor del integrado.
El motor de este modelo de moto tipo Street alcanza a llegar a una temperatura entre 75°C a 95°C, esto depende del tipo de aceite que se utilice, y el tipo de mantenimiento que se le dé al vehículo, por esto el dispositivo es necesario que se ubique en un lugar fuera del alcance del motor, para no reducir el tiempo de funcionamiento del microcontrolador, e incurrir a un daño permanente en el dispositivo.
Para el diseño del regulador se toma una temperatura de 20°C aproximadamente a temperatura ambiente, y se tiene una corriente Iadj = 52 uA, se obtiene de la gráfica del datasheet del regulador LM317,
𝑅2 =240Ω(12𝑣 − 1.25𝑣)
1 + 52µ𝐴 ∗ 240Ω = 2548.19Ω
Esta resistencia se obtuvo con un trimmer de 5𝑘Ω,
La resistencia de 240 Ω es la que indica el fabricante ya que no se consigue
también se usa un trimmer de 1kΩ.
Figura 20. Circuito regulador de voltaje, imagen obtenida del simulador Proteus
Para la configuración de la operación de los periféricos de salida ya que se trata de una moto básica, sin centro de procesamiento que controle todo el sistema eléctrico de la moto, se tuvo que realizar las siguientes intervenciones en el cableado para que el vehículo sea asegurado.
Figura 21. Interruptores de la bocina y luces controlados por software, imagen obtenida en Proteus
En la figura 14 se muestra el diseño de los interruptores de los periféricos de salida, cada uno esta nombrado como esta en el esquema del circuito de luces de la figura 8, los cables necesarios son de los siguientes, esto se hace para que la convención de colores usados en la moto no cambien con respecto al sistema de seguridad;
Circuito Color
LUCES
AZCLARO Azul Claro
NARANJA Naranja
BR/W Café – Blanco
A/W Azul – Blanco
NEGRO Negro
BOCINA
B/R Negro – Rojo
G Verde
Se consiguieron los cables más parecidos para seguir con esta convención se tuvo que soldar cada uno de los cables como se indicó anteriormente, esto se requiere para que el sistema no sea tan fácil de identificar.
Figura 22. Interruptores encendidos del vehículo, imagen obtenida de Proteus
Se implementa el circuito del encendido en una tarjeta aparte para facilitar las conecciones ya que se debe introducir en el espacio que hay en el compartimiento de la farola.
Ya después de elaborar el PCB en Proteus® el espacio necesario es de unos 17
cm2 aproximadamente siendo favorable para las dimensiones del sistema, ya con
esta etapa yo solo consta de conectar el microcontrolador con los dispositivos de entrada y salida.
Figura 24. PCB interruptores del control de encendido
La figura 17 es la PCB del sistema de encendido, que se ubica en la parte de la farola ya que todos los comandos llegan a ese punto, se deja hay ya que evita enviar y devolver cable innecesario tan solo con dos líneas de control y tierra ya funciona esa etapa.
La ventaja que trae este entorno es la variedad de configuraciones que incluye en su shield, como se mencionó en la descripción del microcontrolador, se deben tener unas consideraciones en el diseño de la parte física, como por ejemplo la conexión que tiene el micro con el pc es por medio de comunicación serial y para poder realizar actualizaciones se debe realizar un corte de las líneas del bluetooth para que no genere conflicto con el quemador, por eso se ubican un dipswitch de dos posiciones en la carcasa para esta labor,
Figura 26. Dipswitch carcasa del sistema de seguridad
Se deja a un costado de la carcasa para facilitar el cambio de estado de los interruptores, como se ve en la imagen, se dejó para cada uno de los sensores conectores que facilitan la ubicación del cableado en la moto.
A continuación se muestra como quedo el diseño del sistema de seguridad,
Las cajas que protegen el sistema son artículos comerciales sencillos de adquirir, con las dimensiones adecuadas para cada uno de los sensores y para el microcontrolador, se dispone ahora a instalarlo en el chasis del vehículo,
Se realizo una prueba piloto con el modulo bluetooth y la aplicación Android conectando como salida unos cuantos bombillos para mostrar el cambio de estado, y funciono perfectamente hasta una distancia aproximada de 10m aproximado a lo mencionado por el fabricante que es de 25 a 30 metros esto se puede deber a que se manejaba el puerto USB del portatil para la alimentación del mecanismo, ya con la bateria de la moto la corriente que fluye a traves del sensor es mayor y la distancia de igual manera aumento a 20 metros.
Figura 28. Parte interna del sistema de alarma
3.6 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
La ventaja de un sistema de seguridad frente a un evento de atraco, es la garantía de que la integridad física del usuario es la prioridad, esto lo permite la adecuación de los elementos necesarios que cumplan con esa función, por ejemplo el principio del sensor MFR522 implementado es su discreción, ya que requiere unos cuantos segundos para emparejar y cumplir con las acciones predeterminadas en el sistema.
Este dispositivo ya que controla los periféricos de aviso de un tipo de moto básico, siendo un vehículo netamente mecánico que no contiene una CPU interna, acceder a cada uno de ellos es un proceso invasivo al sistema del ramaje eléctrico, por eso para próximos avances se debe realizar algunas modificaciones en el diseño del hardware para integrarse a la CPU de otro tipo de moto.
El alcance de la comunicación bluetooth depende de la corriente que la fuente sea capaz de suministrar, al hacer el cambio de alimentación del puerto USB que suministra 5v a 500 mA a una batería 12v a 6.5 Amp, la distancia aumento entre 10 y 15 metros aproximadamente, como observación también influye el lugar y los obstáculos que debe atravesar este tipo de comunicación, ya que puede haber interferencia con otras frecuencias en el aire.
La interfaz de comunicación SPI ofrece gran velocidad, pero trae la desventaja de requerir varias líneas de trasmisión, sin embrago en esta aplicación era fundamental la velocidad de respuesta, esto fue de gran ayuda en el momento de identificar el tag, ya que con solo aproximarlo unos cuantos segundos ya lo reconocía y ejecutaba las funciones predeterminadas.
esto permitió manejar los periféricos de salida con más facilidad y prolongo la vida útil del sistema.
La primera condición del sistema de alarma es mantener la calma para realizar el proceso lo más sutil, para activar el módulo NFC, este deja realizar un recorrido de 300 metros aproximadamente para que el usuario tenga la opción de realizar las acciones correspondientes y este a salvo.
CONCLUSIONES
Los dispositivos de seguridad en el mercado varían según el tipo de material, el tipo de anclaje, periféricos de alerta y funcionalidad, pero como se mencionó anteriormente la mejor seguridad es la prevención y siempre recordar que la vida es más importante que un bien material, la eficiencia de cada uno de los sistemas de seguridad depende del usuario y del lugar que se deje el vehículo.
Este sistema se hizo con las especificaciones que se consideraron pertinentes a nivel funcional, con eventos de la vida cotidiana, tal como se muestra en el modo de parqueo, cuando lo atracan y lo despojan del vehículo se dispone del tag pasivo para activar el modo de Run y ejecuta las acciones pertinentes, esto aumenta las posibilidades para mantener su vehículo a salvo, sin embargo se deja la posibilidad de realizar actualizaciones del sistema, a nivel de periféricos de alarma y de funcionalidad del sistema.
La instalación del sistema de seguridad en la motocicleta de bajo cilindraje, es un proceso en el cual se debió ser cuidadoso para no incurrir en un mal funcionamiento del sistema eléctrico, siguiendo el manual de instalación anexo en el apéndice I, las pruebas mostraron un funcionamiento adecuado, se debe recomendar que al momento de lavar el vehículo, no usar abundante agua en los sensores debido a que los puede deteriorar.
REFERENCIAS
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BAJO, Javier. CORCHADO, Juan. CUELI, José. SAAVEDRA, Alberto. TAPIA, Dante. Identificación por radiofrecuencia: Fundamentos y aplicaciones.Universidad de Salamanca, 2007.
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DANE. Encuesta de convivencia y seguridad ciudadana - ECSC. 2015.
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FERNÁNDEZ RUIZ, Jesús. La tecnología se acerca a la biblioteca. Universidad de Castilla - la Mancha.2014.
FREESCALE SEMICONDUCTOR, Manual de usuario acelerómetro MMA7361L. 2008.
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INVENSENSE INC. MPU-6000 and MPU 6050 Pruduct Specification Revision 3.4 .2013
LANDT, Jeremy. The history of RFID. IEEE Potentials. 2005.
NATIONAL SEMICONDUCTORS .LM117/lm317A/lm317 3-Terminal Adjustable Regulador. 2004.
NXP. MFRC522. Standard performance MIFARE and NTAG frontend, Rev.3.9-27. 2016
ORTIZ, Sergio. Near Field Communication. Universidad Católica Asunción-Paraguay.
APÉNDICE I
MANUAL DE USUARIO
El sistema de seguridad cuenta con la aplicación Android que será proveída por el código QR que se encuentra en el empaque y el dispositivo a instalar el cual tiene respectivamente su manual de instalación en el siguiente anexo.
Se debe tener en cuenta que este sistema es un medio para aumentar las posibilidades de evitar el hurto del vehículo, sin embargo la mejor seguridad es la prevención, estacionar el vehículo en parqueaderos oficiales y en el caso de ser atracado ser consiente que la vida es más importante que cualquier objeto material.
El dispositivo cuenta con cinco modos de funcionamiento, nombrados a continuación;
Estacionarias: Este modo es bastante útil debido a que varios modelos de motos de bajo y medio cilindraje no cuentan con estacionarias de parqueo, siendo necesarios cuando se está de viaje y se requiere hacer una parada y que lo conductores que vienen atrás estén pendientes de la maniobra.
On: En ocasiones por cuestiones de descuido se extravían las llaves y la única opción es llevar el vehículo por grúa, por eso en este modo se puede encender por medio de la aplicación.
Parking: En centros comerciales o en estacionamientos grandes en ocasiones se olvida el lugar en donde se ubicó el vehículo por esto se usa las luces del vehículo y el pito del dispositivo para generar una señal visual y auditiva para encontrar el vehículo.
Alarma: Cuando se está en un lugar que se desconfía se hace muy necesario una alarma que indique si el vehículo está siendo movido del lugar que se dejó, activando las luces del vehículo, el pito del sistema de manera intermitente y bloqueando el encendido eléctrico de la moto, y poder actuar con precaución y recuperar el vehículo.
Desactivar: Este último simplemente es el modo en cómo se inhabilita cada uno de los modos de funcionamiento.
El primer paso que se debe realizar es entablar la comunicación entre su celular y el dispositivo, inicialmente activara el modulo bluetooth de su dispositivo y buscara
el sistema de seguridad nombrado “SMset” y lo emparejara previo a la ejecución
del aplicativo, luego de emparejarlo con la clave que tiene en el empaque, se debe oprimir el botón conectar y escoger la opción “SMset”
Figura 30. Emparejamiento del sistema
APÉNDICE II
MANUAL DE INSTALACIÓN
La conexión indebida del sistema puede provocar mal funcionamiento del sistema
de luces, encendido y bocina, se recomienda realizar paso a paso el instructivo
para evitar cualquier error.
Realice la instalación luego de haber leído el instructivo paso a paso y guíese con el mismo, recuerde usar las herramientas adecuadas y termoencogible para realizar una instalación limpia y de calidad.
Paso 1 Remoción de sensores y cables
Retire cada uno de los sensores y cables que vienen conectados en la carcasa principal del sistema de seguridad,
Paso 2 Tapas Laterales aseguran el soporte de la batería y ubique el soporte en los dos orificios hacia la derecha y asegúrelo con dos de los cuatro tornillos.
Figura 31.Carcasa sistema de seguridad
Figura 32. Tapa lateral derecha [AKT MOTOS, pág. 11]
Figura 33. Elementos de la batería [AKT MOTOS, Pág. 78 ]
Paso 4 Carcasa sistema de seguridad
En el espacio que se obtuvo al correr el soporte de la batería, ubique la carcasa del sistema de seguridad y asegúrelo con un tornillo.
Paso 5 Sillín
A continuación retire los dos tornillos laterales que aseguran el sillín al chasis y realice la distribución del cable de los sensores y el ramaje del sistema de seguridad, el modulo bluetooth se ubica debajo del tanque, el módulo NFC cerca al manubrio sensores y del ramaje del sistema de alarma. conectores de las direccionales, de la farola y del switch de la llave de encendido.
Figura 35. Sistema instalado
Figura 36. Ubicación de los cables bajo el sillín
Figura 37. Tornillos de la farola
Paso 7 Conexión Farola y Stop cada uno de estos cables y se soldán con los del mismo color que ya se han ingresado del sistema de seguridad.
Paso 8 Conexión Estacionaria Luego de identificar el ramaje de las direccionales de igual manera se observa que vienen de color naranja y azul claro, se hace el mismo negro. Ya identificados los cables se pela una sección del cable negro y el cable verde del ramaje del vehículo y se soldán con los cables que vienen
del mismo color del sistema de alarma, luego para el cable rojo y cable negro-blanco se deben cortar y conectar cada uno de los extremos, en los dos cables rojo y los dos
cables negro- blanco
respectivamente que salen del
sistema de seguridad.
Figura 39. Conectores con los cables soldados
Paso 10 Conexión cables de la fuente
Los cables de alimentación(rojo+, negro-) que estan debidamente marcados en el sistema de seguridad y que se dejaron cerca a la bateria, se conectan de la siguiente manera, el cable rojo se
conecta directo al fusible de protección de la moto que viene
protegido por un contenedor
plastico ubicado a un lado de la bateria, este debe ser soldado en la sección superior del fusible y el cable negro conectado al borne negativo de la batería.
APÉNDICE III
El siguiente código es el encargado de entablar la comunicación con el modulo bluetooth HC-06 y realizar las configuraciones necesarias con los comandos AT, se debe realizar con la ayuda de hyperterminal o también con el monitor que ofrece el entorno de desarrollo de Arduino.
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BT(10,11); // RX y TX void setup()
{
BT.begin(9600); Serial.begin(9600); }
void loop() {
if(BT.available()) {
Serial.write(BT.read()); }
if(Serial.available()) {
BT.write(Serial.read()); }
APÉNDICE IV
El siguiente algoritmo es el código fuente del sistema de seguridad,
void contador()
Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ");
content.toUpperCase();
if (content.substring(1) == "7F F4 47 29") //change here the UID of the card/cards that you want to give access
{ Serial.println("Authorized
Serial.print("Angle Y: ");
digitalWrite(RLuces, LOW); digitalWrite(RBocina, LOW); digitalWrite(test, LOW);
digitalWrite(RBocina, LOW); while (flat2) {
alarma(); }
