Hoy en día la seguridad es un aspecto que forma parte de la vida cotidiana, ya sea como parte del mundo laboral o en los propios hogares. La necesidad de contar con un ambiente confiable se encuentra presente en cualquier situación de la vida donde exista un flujo de información personal. En la actualidad existen una amplia variedad de sistemas basados en la determinación o confirmación de manera confiable y robusta de la identidad de la persona como requiere sus servicios. Los avances tecnológicos en el área de la biometría dactilar permiten su utilización en diversos entornos, adaptándonos a las necesidades de cada momento y de cada persona. Es así que los sistemas de identificación y verificación de identidad basados en huellas dactilares en Smartphone son empleados desde notarias y bancos hasta por personas en sus propias casas mediante dispositivos móviles que cuentan con los sensores adecuados. Para la aplicación de la huella dactilar hoy en día se necesita un sensor especializado que permita obtener la huella dactilar y a partir de esta extraer las características necesarias para la identificación. Por otro lado, una vez realizado el proceso de adquisición de la huella dactilar se debe realizar el procesamiento y análisis de la misma.
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Ser consiente de los sensores
Conocer los Sensores básicos integrados en un Smart phone
Dar a conocer el funcionamiento de los sensores
Aplicaciones de los sensores
Proporcionar información de la tecnología mas actualizada
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La primera vez que se describió un sistema celular para la comunicación fue en un trabajo de D.HR, de los Laboratorios Bell en 1947. Sin embargo, tuvo que pasar más de dos décadas para que esa idea se pudiera plasmar en un equipo móvil. Uno de los grandes inconvenientes era que los celulares funcionan con frecuencias altas y en aquel entonces no existía la tecnología necesaria para poder llevar este proyecto a la práctica. El primer móvil fue el Motorola DynaTAC 8000X . Pesaba casi un kilo, y sus dimensiones nada se parecen a lo que son los pequeños teléfonos de la actualidad: medía 33.02 x 4,445 x 8,89 centímetros. Además, contaba con una pantalla con display LED de color rojo que mostraba el número que se marcaban. La batería también distaba bastante de las que utilizan los teléfonos en la actualidad: apenas duraba una hora en uso o bien ocho horas en reposo. Y hacer una carga completa llevaba 10 horas. El equipo fue presentado oficialmente recién en 1984. Y Ameritech Mobile Communications LLC fue la primera compañía, en Estados Unidos, en proveer servicio de telefonía móvil. Cuando salió al mercado costaba 3.995 dólares. Un verdadero artículo de lujo y símbolo de status. En un año se vendieron 300 mil unidades. El primer teléfono con lector de huellas tenemos que volver a la época de las Pocket PC, aquellas PDA que llevaban Windows y que se veían bastante por entornos profesionales. HP fue uno de los grandes fabricantes de estos dispositivos junto a otras marcas como HTC y Palm. Entre todas esas iPAQ tenemos a una que salió al mercado el 10 de diciembre de 2002 estrenando un lector de huellas dactilares, justo debajo del redondel central en forma de línea. El sensor de huellas funcionaba en combinación con la contraseña para el bloqueo de Windows, de tal forma que los datos de la PDA estuviesen a salvo de ojos ajenos. Podíamos o usar sólo la huella dactilar para iniciar sesión, o forzar el uso de un PIN junto a la huella dactilar. Los datos se eliminaban si intentábamos acceder demasiadas veces sin éxito, e incluso podíamos definir la sensibilidad del sensor de huellas. Sin embargo, el Motorola Atrix tampoco es el primer teléfono que incorpora un lector de huellas para aumentar la seguridad.
Primer smartphone con sensor dactilar bajo la pantalla La primera firma en introducir un lector de huellas bajo la pantalla de un smartphone. En este caso, la pionera en esta tecnología, que muchas otras compañías han perseguido sin demasiado éxito, ha sido
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Vivo, la gigante de origen chino perteneciente al conglomerado de marcas BBK Electronics formado por OnePlus, OPPO y la propia Vivo. El sensor, denominado Clear ID y fabricado por la compañía Synaptics, significa la eliminación del botón físico en la parte delantera por lo que solo será necesario tocar una parte de la pantalla inferior para que la huella sea leída y el teléfono se desbloquee. Esta tecnología solo se puede aplicar en pantallas OLED y según había informado la compañía que se encarga de construir los sensores de los touchpads y pantallas de millones de dispositivos, se habilita con los dedos húmedos, secos y fríos. El promedio de desbloqueo con la huella digital es de 0,7 segundos y funciona a través de una solución óptica lo que quiere decir que se utiliza la misma pantalla del teléfono para iluminar el dedo y realizar el análisis de la imagen. Primer smartphone con desbloqueo facial Con la llegada de Jelly Bean 4.1, Google quiso mejorar la función de desbloqueo, añadiendo entre otros, la posibilidad de que el sistema reconociera nuestra cara en más situaciones, con gafas o sin ellas, afeitados o no por ejemplo, y también la opción de tener que parpadear para que el desbloqueo se completase, en definitiva mejorándole, añadiéndole seguridad y velocidad a la hora de reconocer nuestro rostro. Pasó una vez más, sin pena ni gloria y la gente siguió con el gesto de deslizar, un PIN o como mucho el famoso patrón dibujado de desbloqueo. Siendo el LG Q6 prime el primer smartphone en implementar el desbloqueo facial.
La idea de los sensores nació cuando los famosos científicos como “Daniel Gabriel Fahrenheit, lord kelvin, y Anders Celsius” buscaban medir la temperatura de un objeto o como calcular la temperatura o el calor que emitía un cuerpo.
El calor es una medida de la energía en un cuerpo o un material - cuanto mayor es la energía, más caliente es. Pero diferentemente de las propiedades físicas de masa y longitud, fue difícil llegar a medirlo. En 1664, Robert Hooke propuso que el punto de congelación del agua se usara como el punto cero, con las temperaturas siendo medidas a partir de ese punto.
Tipos de sensores en los Smart-phones
El sensor de luz se usa para detectar la intensidad de luz que hay en el entorno donde se esté usando el dispositivo y, a continuación, ajusta el brillo de la pantalla para ajustar la mejor visibilidad de la pantalla. Pruebe el efecto poniendo su teléfono en un lugar oscuro o tapando el sensor y luego destápelo y recuperar el brillo.
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Un sensor de proximidad es un sensor capaz de detectar la presencia de objetos cercanos sin ningún contacto físico. Un sensor de proximidad menudo emite un campo electromagnético o un haz de radiación electromagnética (de infrarrojos, por ejemplo), y se buscan cambios en el campo o la señal de retorno. Entre sus usos, la medición de posición respecto a un objeto así como evitar colgar por error al acercar el móvil a la oreja.
El barómetro es un instrumento científico usado en meteorología para medir la presión atmosférica. Esta medición de la presión puede usarse para pronosticar cambios a corto plazo en el clima y puede usarse para estimar la altitud. Optimiza la predicción del tiempo al saber la presión que hay en un s itio concreto. Del mismo modo, permite saber la altitud que estamos sobre el nivel del mar si tener conexión a internet.
Seguro que alguna vez nos hemos preguntado cómo algunas fundas de nuestros móviles, hacen que se encienda la pantalla cuando las abrimos. Esto es debido a un sensor que tiene nuestro móvil llamado “Hall” o español “Magnetómetro”. Un sensor de efecto Hall detecta un campo magnético, es decir, la proximidad de un imán incorporado en la tapa o el caso para el dispositivo, con el fin de automáticamente apagar la pantalla cuando la tapa está cerrada.
Seguro que en algún momento os habéis preguntado cómo nuestros dispositivos saben en qué posición se encuentran. Esto es precisamente lo que hace un sensor de gravedad. Siente la orientación de nuestro dispositivo, y así, si la aplicación necesita de dichos recursos (por ejemplo, para jugar a un juego de coches, escribir de formar apaisada...), entra en función que sensor de gravedad y la interfaz de usuario se modifica en consecuencia.
En lo que a sensores para sistemas biométricos se refiere, aunque hay diferentes fabricantes, hablando en términos generales se utiliza el mismo sistema de captación de la característica deseada, es decir, para reconocimiento de iris se emplea una cámara o para reconocimiento de voz un micrófono. El único campo donde parece existir una mayor variedad de métodos es en el de captación de huella dactilar.
El método óptico es uno de los más comunes que suele estar formado por cámaras de vídeo de tipo CCD. Estos sensores se emplean tanto en reconocimiento de huella dactilar como de ojo. El corazón de la cámara es un circuito integrado tipo CCD (Dispositivo de Carga Acoplada). Este dispositivo consiste de varios cientos de miles de elementos individuales (píxeles) localizados en la superficie de un diminuto CI. Cada píxel se ve estimulado con la luz que incide sobre él (la misma que pasa a través de los lentes y filtros de la cámara), almacenando una pequeña carga de electricidad. Los píxeles se encuentran dispuestos en forma de malla con registros de transferencia horizontales y verticales que transportan las señales a los circuitos de procesamiento de la cámara (convertidor analógico-digital y circuitos adicionales). Esta transferencia de señales ocurre 6 veces por segundo. 5
El método termoeléctrico es menos común. Actualmente sólo existe en el mercado el Atmel Fingerchip™ para reconocimiento de huella dactilar. El Fingerchip™ utiliza un sistema único para reproducir el dedo completo "arrastrándolo" a través del sensor. Durante este movimiento se realizan tomas sucesivas (slices) y se pone en marcha un software especial que reconstruye la imagen del dedo. Este método permite al Fin gerchip™ obtener una gran cualidad, 500 puntos por imagen impresa de la huella dactilar con 256 escalas de gris. El sensor mide la temperatura diferencial entre las crestas papilares y el aire retenido en los surcos. Este método proporciona una imagen de gran cualidad incluso cuando las huellas dactilares presentan alguna anomalía como sequedad o desgaste con pequeñas cavidades entre las cimas y los surcos de la huella. La tecnología termal permite también su uso bajo condiciones medioambientales extremas, como temperaturas muy altas, humedad, suciedad o contaminación de aceite y agua. Además, también cuenta con la ventaja de auto limpiado del sensor, con lo que se evitan las huellas latentes. Se denomina así a las huellas que permanecen en el sensor una vez utilizado, lo cual puede ocasionar problemas no sólo en las lecturas posteriores sino que permite que se copie la huella para falsificarla y acceder así al sistema. De hecho, este método de arrastre que utiliza la tecnología basada en el calor hace que el Fingerchip esté por encima de otras tecnologías. El Fingerchip™ funciona con bajas temperaturas, alto porcentaje de humedad, etc. Otra ventaja es la reproducción de una imagen grande de alta cualidad y siempre un sensor limpio. La desventaja es que la cualidad de la imagen depende un poco de la habilidad del usuario que utiliza el escáner.
La segunda desventaja es el calentamiento del sensor que aumenta el consumo de energía considerablemente. Este calentamiento es necesario para evitar la posibilidad de un equilibrio térmico entre el sensor y la superficie de la yema dactilar. El elevado volumen de diseño del escáner permite que su precio sea bajo ya que en el proceso de manufacturación se necesita menos silicona.
El método capacitivo es uno de los más populares para reconocimiento de huella dactilar. Al igual que otros escáneres, genera una imagen de las cresta y valles del dedo. En la superficie de un circuito integrado de silicona se dispone un arreglo de platos sensores capacitivos conductores cubiertos por una capa aislante. La capacitancia en cada plato sensor es medida individualmente depositando una carga fija sobre ese plato. Una ventaja de este diseño es su simplicidad. Una desventaja es que debido a la geometría esférica del campo eléctrico generado por el plato sensor, tendremos un efecto de solapamiento sobre los platos (píxel) vecinos, lo que provocará que el área sensor aumente de tamaño, trayendo como consecuencia un efecto de información cruzada entre los sensores adyacentes, reduciendo considerablemente la resolución de la imagen.
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Para dedos jóvenes, saludables y limpios, este sistema trabaja adecuadamente. Los problemas comienzan a presentarse cuando se tienen condiciones menos óptimas en la piel. Cuando el dedo está sucio, con frecuencia no existirá aberturas de aire en valles. Cuando la superficie del dedo es muy seca, la diferencia de la constante dieléctrica entre la piel y las aberturas de aire se reduce considerablemente. En personas de avanzada edad, la piel comienza a soltarse trayendo como consecuencia que al aplicar una presión normal sobre el sensor los valles y crestas se aplasten considerablemente haciendo difícil el proceso de reconocimiento. Entre las empresas líderes en este sector se encuentran: Infineon, Verdicom, Sony y ST Microelectronics.
El sensor de campo eléctrico funciona con una antena que mide el campo eléctrico formado entre dos capas conductoras (la más profunda situada por debajo de la piel del dedo). La tecnología basada en los campos eléctricos afirma ser útil para cualquiera y poder trabajar bajo cualquier condición, por dura que ésta sea, del "mundo real", como por ejemplo piel húmeda, seca o dañada. Esta tecnología para reconocimiento de huella dactilar origina un campo entre el dedo y el semiconductor adyacente que simula la forma de los surcos y crestas de la superficie epidérmica. Se utiliza un amplificador under-píxel para medir la señal. Los sensores reproducen una imagen clara que se corresponde con mucha exactitud a la huella dactilar y que es mucho más nítida que la producida por sensores ópticos o capacitivos. Esto permite a la tecnología de campo eléctrico la lectura de huellas que otras Tecnologías no podrían. En la tecnología de campo eléctrico, la antena mide las características de la capa subcutánea de la piel generando y detectando campos lineales geométricos que se originan en la capa de células de la piel situada bajo la superficie de la misma. Esto contrasta con los campos geométricos esféricos o tubulares generados por el sensor capacitivo que sólo lee la superficie de la piel. Como resultado, huellas que con sensores capacitivos son casi imposibles de leer, se pueden reproducir con éxito por sensores de tecnología de campo eléctrico. Desde hace poco existe también un sensor más fuerte basado en esta tecnología que saldrá al mercado en pocos meses. Una desventaja es la baja resolución de la imagen y el área pequeña de imagen lo que produce un índice de error alto (EER).
Un sensor sin contacto funciona de forma similar al sensor óptico. Normalmente con un cristal de precisión óptica a una distancia de dos o tres pulgadas de la huella dactilar mientras se escanea el dedo. La yema del dedo se introduce en un área con un hueco. Una desventaja a tener en cuenta es que a través de este hueco pueden llegar polvo y suciedad hasta el cristal óptico con la correspondiente distorsión de la imagen. Otro punto es que las huellas escaneadas son esféricas lo que origina un complejo algorítmico mucho más complejo.
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La luz de un diodo es emitida sobre una membrana reflectora a través de fibra óptica. Cuando las ondas de sonido golpean a la membrana, ésta vibra; cambiando así las características de la luz reflejada. Un fotodetector registra la luz reflejada que en conjunto con una electrónica de procesamiento obtiene una representación precisa de las ondas de sonido. Es utilizado en reconocimiento de voz.
El podómetro un sensor que cuenta el número de pasos que hemos realizado. Los dispositivos que no cuentan con este componente usan el acelerómetro, pero claro, no se obtiene tanta información como un componente destinado especialmente para ello. Lo podemos encontrar en varios dispositivos, pero un ejemplo los Samsung Galaxy S lo incorporan. Así ciertas aplicaciones de deporte pueden controlar la cantidad de paso que hemos realizado, la distancia recorrida e incluso las calorías gastadas.
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El término metodología se define como el grupo de mecanismos o procedimientos racionales, empleados para el logro de un objetivo, o serie de objetivos que dirige una investigación científica.
El método deductivo es un método científico que considera que la conclusión se halla implícita dentro las premisas. El método deductivo logra inferir algo observado a partir de una ley general.
El método inductivo es un proceso mental que, al llegar al conocimiento o la demostración de la verdad de los hechos particulares, probados, hace que se pueda llegar a una conclusión general. Es un método basado en la inducción, es decir, una operación mental que consiste en el establecimiento de una verdad universal o una referencia general basada en el conocimiento de un número de datos únicos.
El objetivo fundamental del método comparativo consiste en la generalización empírica y la verificación de hipótesis. el método comparativo se cuentan el comprender cosas desconocidas a partir de las conocidas, la posibilidad de explicarlas e interpretarlas, perfilar nuevos conocimientos, destacar lo peculiar de fenómenos conocidos, sistematizar la información distinguiendo las diferencias con fenómenos o casos similares.
El reconocimiento de patrones, es la ciencia que se encarga de la descripción y clasificación de objetos, personas, representaciones, etc. Esta ciencia trabaja con base a un conjunto de patrones individuales previamente establecidos. Las aplicaciones creadas de reconocimiento de patrones es muy basto, sin embargo, las dos más importantes se relacionan con la visión y audición por parte de un s istema, haciendo una analogía de los seres humanos. El sensor tiene como propósito, hacer una representación viable del patrón que se clasificará. Es la parte crucial del sistema, ya que éste, determina de manera notable el rendimiento de todo el sistema. La extracción de las características, es la etapa que se encarga, a partir del patrón obtenido, extraer la información comprimida, eliminando información insignificante y repetida. Por último, la etapa de clasificador, es la encargada de la toma de decisiones en el sistema, asignando los patrones a una categoría apropiada.
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El reconocimiento de patrones es la base teórica fundamental de la Biometría, ya que un Sistema Biométrico, es un sistema de reconocimiento de patrones por lo que la fundamentación matemática, es de gran importancia para los fabricantes de tecnología biométrica, no así para el desarrollo de este trabajo de tesis, cuyo objetivo es diseñar un Sistema de Control de Asistencia Biométrico Dactilar, con tecnología creada por “Digital Persona” para el control seguro de la asist encia en una empresa o escuela. Hace pocos años la lectura de huellas dactilares como medida de seguridad era algo que el usuario promedio de teléfonos móviles solo veía en películas, pero desde que Apple decidió incluir esos sensores en sus dispositivos en el año 2013, se ha convertido en una función muy buscada y apreciada entre los clientes de la gama alta. No sería justo decir que Apple fue la primera empresa en incluir sensores de huellas en sus dispositivos. Años antes lo hicieron Toshiba, HTC, Acer, LG y Motorola, pero ellos no lograron calar en el mercado. En cambio, Apple lanzó el iPhone 5S a finales de 2013 e incluyó por primera vez el lector de huellas, creando así una nueva tendencia en el sector de la telefonía móvil. Los sensores de huellas dactilares permiten detectar nuestra huella y usar esos datos como contraseña para proteger los datos de nuestro dispositivo o para efectuar pagos con el teléfono. El hecho de tener un sistema de identificación que compruebe nuestra huella para evitar que otras personas tengan acceso a información privada es una buena forma de sustituir el sistema de contraseñas que existe en la actualidad. A grandes rasgos, el sensor de huellas es un área de pantalla en la que se concentran gran cantidad de sensores táctiles que tienen como función distinguir el patrón único de cada huella dactilar. Pero Apple tuvo que hacer mucho más que solo colocar más sensores táctiles por pulgada para lograr leer las huellas porque al hacer sensores más pequeños y juntarlos se producía un fenómeno de capacitancia parásita que inutilizaba el sensor. Para reducir este efecto, la compañía cambió el diseño de los sensores con respecto a los que se encuentran en las pantallas táctiles. Una vez que se obtiene la imagen de la huella, el software la analiza para distinguir sus patrones y los detalles en sus líneas. Tras tener las coordenadas exactas asociadas a esos detalles, se puede verificar si otras huellas coinciden con la que está guardada en el sistema. Antes era necesario deslizar el dedo por una superficie a un ritmo constante y con una dirección determinada, por lo que el sistema fallaba mucho, pero el escáner que logró crear Apple solo requiere colocar el dedo en el botón de Inicio del smartphone con lo que se facilita mucho su uso y efectividad.
Un sensor consiste de dos placas conductoras, separadas por un aislante. Una de ellas, la de arriba, es un electrodo y la otra, un sensor. Cuando queremos medir la huella, el electrodo se carga a un cierto voltaje, y eso crea un campo eléctrico. En el sensor, ese campo induce una carga eléctrica que luego se amplifica y pasa a la circuitería para ser medido. El truco de la medición está en que, cuando acercamos nuestro dedo, el campo eléctrico cambia. Nuestro dedo es mejor conductor que el aire y la fuerza del campo eléctrico aumentan en proporción a la distancia con respecto al sensor.
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Lo cierto es que es más difícil que simplemente hacerlos más pequeños. Al juntar más los sensores, se produce un fenómeno de capacitancia parásita. Antes veíamos que es el electrodo el que genera el campo eléctrico que medimos. Sin embargo, todos los componentes del circuito por los que circula electricidad también generan un campo eléctrico. Cuando ese campo es muy fuerte o está muy cerca de nuestro sensor, éste lo medirá y parecerá que tiene un dedo encima cuando en realidad no hay nada. Todo esto dejaría nuestro sensor inútil. El iPhone utiliza varias técnicas para reducir esa capacitancia parásita al mínimo. Lo primero, cambiar el diseño de los sensores con respecto a los táctiles.
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El sensor táctil del iPhone está organizado en una cuadrícula continua: en líneas horizontales se distribuyen los electrodos; y en las verticales los sensores. El sensor de huellas es distinto: el electrodo y el sensor son dos "cintas" colocadas una encima de la otra (electrodo ar riba), y el electrodo es ligeramente más corto que el sensor. Cada par es un "píxel", y se colocan en filas y columnas, cada uno aislado del otro. Esto permite realizar una medición en dos fases: cada vez medimos el campo de sólo una parte de los sensores. En cada fase, una parte de los sensores están activos (midiendo) y la otra inactivos. Los electrodos de los sensores activos se ponen en modo escudo para aislarlos y reducir la capacitancia parásita. Los electrodos encima de los sensores inactivos son los que se cargan a un cierto voltaje para generar el campo eléctrico. De esta forma, ponemos una separación más grande entre los sensores activos, podremos meter má s en menos espacio y así sabremos las pequeñas diferencias entre los distintos relieves del dedo. Entre todos los sensores, tendremos una matriz (cuadrícula, por así decirlo) con los valores de distancia que dibujarán una imagen muy precisa del relieve de nuestro dedo. Ahora sólo falta el siguiente paso: analizar la huella y almacenarla.
Existen los relojes checadores dedicados, dichos relojes como su nombre lo dice, son dispositivos que sólo tienen una función específica, la cual es almacenar la huella digital, y en forma independiente reconocer las huellas. Este tipo de reloj almacena la fecha y hora en que se reconoce una huella, para que posteriormente dicha información sea extraída por otro ordenador. Existen diversos tipos de sensores detectores de huellas dactilares modernos, pero los más reconocidos son los siguientes: •Sensores con ventana de algodón
El tiempo de vida de éste depende del uso correcto al momento de hacer contacto con el dedo, debido a que tiene una capa delgada de silicón. Si la superficie que detecta sufra algún daño (rayaduras), tiene un porcentaje de probabilidad alto de que deje de funcionar en sus condiciones normales. Si su uso es el correcto, su tiempo de vida puede ser mayor a 5 años. •Sensores con ventana a prueba de rayones
Este sensor óptico tiene una ventana más resistente que el vidrio y se limpia con un trapo húmedo. El tiempo de vida de éste es indefinido. Los sensores CA-8 y CA- 680 de la marca “Bioaxo”(1) cuentan con este sensor. •Sensor óptico multiespectral
Es un sensor a prueba de rayones y utiliza luz ultravioleta, infrarroja y normal para leer la huella, es un sensor de alta precisión que puede detectar huellas borradas con el uso, pues la luz ultra 12
violeta, la lee bajo la piel. Es una tecnología más cara, puede leer huellas de personas de edad avanzada y niños.
Algunos ejemplos de estos tipos de sensores, son los creados por Kimaldi, llamado Terminal biométrico de huella dactilar Suprema BioStation (2), con las ventajas de: •
Algoritmo rápido y preciso, hasta 3,000 huellas por segundo.
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Memoria para 400,000 huellas (1:1) y 1,000,000 de registros
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Tecnología Dual CPU System, mayor precisión y rapidez en la identificación
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Múltiples sensores: óptico, capacitivo
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Fácil instalación en red: TCP/IP, RS 485
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Pantalla color LCD con una interfaz gráfica muy intuitiva
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Entrada USB para descarga de eventos
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Múltiples modos de funcionamiento: biométrico, RFID, teclado (combinables)
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Dispone de software de control de acceso.
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Fuentes http://www.eltiempo.com/tecnosfera/novedades-tecnologia/el-primer-celular-con-lector-de-huellasdebajo-de-la-pantalla-169582 https://elandroidelibre.elespanol.com/2016/09/primer-movil-con-lector-de-huellas.html https://es.omega.com/technical-learning/historia-del-sensor-de-temperatura.html https://comunidad.movistar.es/t5/Blog-Movisfera/Cu%C3%A1les-son-y-para-qu%C3%A9-sirven-lossensores-de-los-smartphone/ba-p/3159878 https://definicion.de/metodo-deductivo/ https://metodoss.com/inductivo/
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