FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA DE INGENIERIA INDUSTRIAL
PROGRAMACION PARA INGENIEROS
"CERRADURA ELECTRICA CON CLAVE USANDO ARDUINO"
DOCENTE: Freddy Enríquez Caballero
Ciclo: VIII
Integrantes: Jean Bernaola Castañeda
Darwin Anchante Franco
Omer Renato Díaz Muñoz
Yumer Keni Rodríguez Salazar
Juan Leandro Ccahuana Ames
Los Olivos, Febrero del 2015
RESUMEN
En el siguiente informe se detalla, los pasos que se siguieron para el desarrollo de un sistema de seguridad que permite el acceso de un ambiente utilizando Arduino. El objetivo principal de este proyecto es diseñar una cerradura electrónica para aquellos lugares de acceso restringido.
INTRODUCCION
En la actualidad, obtener un sistema de seguridad es muy importante y necesario, ya que el mismo nos permite de una u otra forma estar un poco más seguros, es por ello que uno de los objetivos de este proyecto es el brindar mayor seguridad y tranquilidad a las personas.
En si el objetivo general es desarrollar un sistema de seguridad -cerradura electrónica controlado por una pantalla LCD y un teclado matricial.
El proyecto presenta un mensaje en la pantalla LCD, desde el cual debemos introducir la clave para activar la cerradura que nos permite abrir la puerta.
Al momento de ingresar una calve errada la pantalla mostrara "error"; y al tercer intento fallido se activara la alarma sonora. A la vez cuando cerradura no cierra la puerta en un tiempo determinado se volverá a activar la alarma sonora.
El circuito que construiremos utiliza una secuencia de cuatro dígitos, la cual nos proporciona 1000 posibilidades distintas para escoger la clave de acceso.
PROBLEMATICA PLANTEADA
Crear un sistema de seguridad que al momento de fallar en ingresar la clave y a la vez dejar la puerta abierta nos avise cuando suceda dicho acto.
SOLUCION DE LA PROBLEMÁTICA PLANTEADA
El proyecto consiste en la implementación de una cerradura eléctrica activada a un sensor magnética, a la cual se puede acceder mediante una clave que será introducida por medio del teclado matricial a un microcontrolador conformada por un Arduino uno.
El Arduino uno será la encargada de comparar la clave introducida por el usuario con la estipulada por defecto, permitiendo visualizar: "OK PUERTA ABIERTA" o "ERROR"; mediante una pantalla de cristal líquido (Liquid Crystal Display LCD).Si la clave digitada es correcta se habilita la cerradura eléctrica y se activa el puerto de salida, en caso contrario se lanza el mensaje error.
DESARROLLO DEL PROYECTO
MATERIALES
Placa Arduino Uno
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.
Es una plataforma de hardware y software de código abierto, basada en una sencilla placa con entradas y salidas, analógicas y digitales, en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de programación Processing. Es decir, una plataforma de código abierto para prototipos electrónicos.
Al ser open source, tanto su diseño como su distribución, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin necesidad de licencia.
Teclado Keypad 4X4
Un teclado matricial es un simple arreglo de botones conectados en filas y columnas, de modo que se pueden leer varios botones con el mínimo número de pines requeridos. Un teclado matricial 4x4 solamente ocupa 4 líneas de un puerto para las filas y otras 4 líneas para las columnas, de este modo se pueden leer 16 teclas utilizando solamente 8 líneas de un microcontrolador. Si asumimos que todas las columnas y filas inicialmente están en alto (1 lógico), la pulsación de un botón se puede detectar al poner cada fila a en bajo (0 lógico) y checar cada columna en busca de un cero, si ninguna columna está en bajo entonces el 0 de las filas se recorre hacia la siguiente y así secuencialmente.
Pantalla LCD 16x2
La pantalla de cristal líquido o LCD (Liquid Crystal Display) es un dispositivo Controlado de visualización grafico para la presentación de caracteres, símbolos o incluso dibujos (en algunos modelos), es este caso dispone de 2 filas de 16 caracteres cada una, aunque los hay de otro número de filas y caracteres. Este dispositivo está gobernado internamente por un microcontrolador y regula todos los parámetros de presentación, este modelo es el más comúnmente usado y esta información se basará en el manejo de este u otro LCD compatible.
Sensores Magnéticos
Modelo alámbrico que se conecta mediante cables a la central de alarmas.
Consta de dos partes que están juntas al estar la puerta o ventana cerrada.
Al separarse estas dos partes activan la alarma.
Dispone de dos bornes que cierran el circuito al separarse las partes imantadas.
Zumbador
BUZZER en inglés, es un transductor electroacústico que produce un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono (generalmente agudo). Sirve como mecanismo de señalización o aviso, y son utilizados en múltiples sistemas como en automóviles o en electrodomésticos, incluidos los despertadores.
Inicialmente este dispositivo estaba basado en un sistema electromecánico que era similar a una campana eléctrica pero sin el badajo metálico, el cual imitaba el sonido de una campana.
Led De 3mm
Un led, (de la sigla inglesa LED: light-emitting diode, que significa «diodo emisor de luz») es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación.
1 Resistor de 330 y 4 Resistores de 1 k
La resistencia es uno de los componentes imprescindibles en la construcción de cualquier equipo electrónico, ya que permite distribuir adecuadamente la corriente y voltaje a todos los puntos necesarios.
Potenciómetro De 10 K
Un potenciómetro es una Resistencia Variable. Así de sencillo. El problema es la técnica para que esa resistencia pueda variar y como lo hace.
Transistor 3904
Es un transistor de unión bipolar de mediana potencia, destinado para propósito general en amplificación y conmutación, construido con semiconductor silicio en diferentes formatos como TO-92, SOT-23 y SOT-223 como se muestra en la figura I, donde también se muestra su distribución de pines. Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias y trabajar a frecuencias medianamente altas.
Moc 3041
Son conocidos como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles cuando se utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y/o PICAXE si queremos proteger nuestro microcontrolador este dispositivo es una buena opción. En general pueden sustituir los relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la ausencia de rebotes
Transformador De 220-18 V
Los adaptadores de corriente alterna (CA) se utilizan normalmente con los dispositivos eléctricos que no contienen su propia fuente de alimentación interna. Los circuitos internos de una fuente de alimentación externa son muy similares en diseño al que se utiliza para la alimentación imbuido o interna, pero existen varias ventajas de separar la fuente de alimentación del cuerpo principal del dispositivo electrónico.
Chapa Eléctrica
Es un dispositivo que permite el bloqueo de una abertura eléctricamente,
se utiliza en puertas, ventanas, portones Y todo lo que quieras abrir eléctricamente
.
DIAGRAMA DE FLUJO
El sistema de seguridad -cerradura electrónica realizara el siguiente proceso:
FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA
El programa se basa principalmente en un menú mostrado por el LCD a través del cual podemos visualizar la activación de nuestra chapa eléctrica mediante el ingreso de una contraseña. Las teclas numéricas se reservan únicamente para los dígitos de la contraseña. Una vez ingresado la contraseña, si fuera este correcto nos abriría la puerta mediante la chapa eléctrica. Si ingresamos incorrectamente la contraseña errada tres veces, se activara una alarma sonora. A la vez que no se cierra la puerta, se activara la alarma sonora.
MONTAJE DEL PROPOTIPO
Para el montaje de nuestro prototipo se utiliza el software Fritzing en el cual se muestra el sistema de seguridad:
En este esquema se muestra las conexiones de la Arduino Uno hacia el teclado 4x4, para la chapa eléctrica, el zumbador y la pantalla LCD.
PROGRAMACION
Para la realizar la programación se ha usado el Software Arduino que se puede descargar gratuitamente por internet.
/*4x4 Matrix Keypad connected to Arduino
This code prints the key pressed the keypad to the serial port*/
#include
#include //Incluir esta libreria para poder usar el lcd
LiquidCryst al lcd(7,6,5,4,3,2); //Definimos la pantalla LCD
const byte numRows= 4; //number of rows on the keypad
const byte numCols= 4; //number of columns on the keypad
int buzzer = 13;
int chapa = 12;
int sensorPuerta = 15;
int posLCD = 5; //Posicion del LCD en linea
int cantidadDigitos = 4; // Tamaño de la clave
int clave = 1234; // clave de ingreso
int claveTemp = 0; //Almacenamiento temporal de clave ingresada
int cantidadDigitosx = cantidadDigitos; //Tamaño de clave para usar durante el programa
int multiplo = cantidadDigitos;
int error = 0;
//keymap defines the key pressed according to the row and columns just as appears on the keypad
char keymap[numRows][numCols]=
{
{'1', '2', '3', 'A'},
{'4', '5', '6', 'B'},
{'7', '8', '9', 'C'},
{'*', '0', '#', 'D'}
};
//Code that shows the the keypad connections to the arduino terminals
byte rowPins[numRows] = {11,10,9,8}; //Rows 0 to 3
byte colPins[numCols]= {A2,A3,A4,A5}; //Columns 0 to 3
//initializes an instance of the Keypad class
Keypad myKeypad= Keypad(makeKeymap(keymap), rowPins, colPins, numRows, numCols);
void setup()
{
lcd.begin(16,2);
pinMode( buzzer, OUTPUT);
pinMode (chapa, OUTPUT);
pinMode (sensorPuerta, INPUT);
digitalWrite (sensorPuerta, HIGH);
}
//If key is pressed, this key is stored in 'keypressed' variable
//If key is not equal to 'NO_KEY', then this key is printed out
//if count=17, then count is reset back to 0 (this means no key is pressed during the whole keypad scan process
void loop()
{
lcd.setCursor(1,0); //Con este comando decimos en que linea queremos escribir
lcd.print("Ingrese Clave:"); //escribe en LCD
char keypressed = myKeypad.getKey(); //obtiene valor del teclado
if (keypressed != NO_KEY) //verifica si se ha presionado tecla
{
//Mostramos en la pantalla LCD
lcd.setCursor(posLCD,1); //Con este comando decimos en que linea queremos escribir
lcd.print("*"); //muestra asterisco
posLCD = posLCD + 1; //cursor del LCD + 1 posicion
multiplo--; //Resta el contador de digitos
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
if (multiplo == 0) { claveTemp = (keypressed - 48) + claveTemp;} //verifica si es el ultimo digito
if (multiplo != 0) { int multiplox = multiplo;
int claveTempx = (keypressed - 48) * 10;
multiplox-- ;
while (multiplox != 0) { claveTempx = claveTempx * 10; multiplox-- ;}
claveTemp = claveTempx + claveTemp;}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
cantidadDigitosx-- ; //
if (cantidadDigitosx == 0) {
if (clave == claveTemp) {
lcd.setCursor(5,1); lcd.print(" ok "); delay(1000); lcd.setCursor(1,1); lcd.print("Puerta Abierta");
digitalWrite (chapa,HIGH);delay(800); digitalWrite (chapa,LOW);delay(1000);
int abierto = 10; int val = 0;
while (abierto !=0) {val = digitalRead(sensorPuerta); if (val == LOW) { abierto = 0;}
else {delay(1000); abierto--; } }
abierto = 1;
while (abierto !=0) {val = digitalRead(sensorPuerta); if (val == LOW) { abierto = 0; digitalWrite(buzzer,LOW);}
else {digitalWrite(buzzer,HIGH); } } error = 0;}
else { lcd.setCursor(5,1); lcd.print("Error"); delay(1000); error++;}
cantidadDigitosx = cantidadDigitos; claveTemp = 0; multiplo = cantidadDigitos; posLCD = 5;
lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" ");}
if (error == 3) {lcd.setCursor(3,1); lcd.print("Bloqueado"); digitalWrite(buzzer ,HIGH);delay(1000); digitalWrite(buzzer,LOW);error = 0;
lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" ");}
}
}
MONTAJE DE MAQUETA
Todo el prototipo se ha montado sobre una estructura de madera que simulara la forma una puerta.
CONCLUSIONES
Hoy en día el uso e implementación de microprocesadores han sido de mucha importancia y relevancia en nuestras vidas, debido a la gran versatilidad que ellos poseen al momento de requerir instalar algún algoritmo para poder crear sistemas automatizados.
Como podemos observar, para este proyecto se hizo uso exhaustivo de programación además de reinstruirnos en cuanto al lenguaje a programar debido a la complejidad del objetivo principal de la cerradura.
Para terminar este sistema de puerta eléctrica es un proyecto para la vida futura.
BIBLIOGRAFIA
http://jamangandi2012.blogspot.com/2012/10/que-es-arduino-te-lo-mostramos-en-un.html
http://www.circuitoselectronicos.org/2011/03/teclado-matricial-4x4.html
https://es.scribd.com/doc/44252680/LCD-16X2
http://www.youtube.com/watch?v=bHCwHxJGs1I
http://www.tech-zen.tv/episodes/shows/make-it-work/episodes/keypad-input-to-an-arduino-episode-11
