INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLOGICO PÚBLICO “FRANCISCO DE PAULA GONZALES VIGIL”
CARRERA PROFESIONAL DE ELECTRONICA INDUSTRIAL
DISEÑO Y DESARROLLO DE ALARMA CON TECNOLOGIA SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MÓVILES (GSM) Elaborado por:
Wilson Ccaso Carbajal EI-VI-N
TACNA-PERU 2012
Datos generales del proyecto de investigación
Titulo: ALARMA DE TECNOLIGIA GSM Autor: ABRAHAM VILCA VILCA Tipo de investigación: BASICA Nivel de Investigación: Pre experimental Tiempo: 3 meses Meta de atención: Alumnos del IESTP Vigil Lugar de aplicación: Tacna
Introducción
La búsqueda de sensación de seguridad en nuestros hogares junto al control de los espacios y propiedades dieron lugar a los sistemas de tele vigilancia, alarmas, etc., todos ellos desplegados inicialmente sobre redes fijas. Con el advenimiento de las redes 2,5/3G, las dificultades tecnológicas para el despliegue de sistemas de tele vigilancia móvil han disminuido, garantizándose así mayores anchos de banda para la transmisión de contenidos multimedia. Aplicaciones de la Movilidad En el mercado actual podemos encontrar múltiples sistemas de tele vigilancia móvil para viviendas, la gran mayoría comunicados a través de GPRS con empresas de seguridad que monitorizan nuestra tu vivienda. También nos encontramos sistemas domésticos de alarma GSM que nos alertan de intrusión a través de SMS, en los que la gestión del sistema es realizada por el usuario. En nuestros días destacan estos dos productos que, por sus prestaciones, son los que más se ajustan a las características de nuestro sistema:
EL AUTOR
INDICE
I.
PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 1. Descripción del problema………………………………………..07 a) . b) . 1.1 Alarma de tecnología GSM…………………………………….12 a) , b) , c) , 2. Formulación del problema……………………..…………….…12 2.1. Problema central………………………………………….…12 2.2. Problema específico…………………………………….…..12 . 3. Objetivos de la investigación……………………….………….13 3.1. Objetivo general 3.2. Objetivo especifico
4. Hipótesis…………………………………………….……………13 4.1. Hipótesis central 4.2. Hipótesis nula
5. Variables e indicadores…………………………………………14 . 6. ,justificación……………………………………………………….15 7. Limitaciones ………………………………………………………15
II.
MARCO TEÓRICO 1. antecedentes de la investigación……………………………….16 a) . b) .
c) . 2. Base teórica científica…………………………………………….17 2.1. Nociones generales del tema………………………….17 2.1.1. Seguridad domiciliaria vía GSM a) . b) . c) . d) . 2.1.2. Microcontroladores de las familias PIC16F y PIC18F………………………………………………..18 2.1.3. PIC16F628A…………………………………………18 2.1.4. Dispositivos de cesamiento……………………19 a) . b) . 2.1.5. Diagrama de flujo del controlador (consola)….20 a) . b) . c) . d) . e) . 2.2. Historia Del Tema………………………………………23 2.3. Generalidades…………………………………………..23 2.4. Características………………………………………...…24 2.5. Campo de aplicación………………………………..….25 3. Teorías………………………………………………………..….25 3.1. Sensores……………………………………………….…..26
4. Contenido Teórico Específico………………………………...27 5. Principales ventajas………………………………………….....28 6. Bibliografía ……………………………………………………….29
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.
Descripción del problema Estadísticas de agencias contra robos muestran que un robo se comete Cada 10 segundos. Además, los ladrones tienen 3 veces más probabilidades de tratar de entrar en los hogares que no disponen de sistemas de alarma, luego de que los hogares tienen seguridad en el hogar. Los hogares unifamiliares son el doble de probabilidades de convertirse en objetivos de robo.
Durante el año 2010 fueron robados a nivel nacional 15,179 vehículos reflejando un crecimiento de 10.10% con relación al año anterior. El mayor número de éstos hechos delictivos ocurrieron en el departamento de Lima, donde fueron denunciados el 46.04% del total de robos con 6,988 vehículos robados, seguido de los departamentos de Loreto, Lambayeque, La Libertad, Ucayali y Piura con 1,900; 1,366; 1,017; 844 y 755 casos respectivamente
Grafico estadístico nº 01
Fuente:
DIRECCIONES TERRITORIALES PNP ELABORACION: EMG - PNP / DIRPEP - DIVISION DE ESTADISTICA
Grafico estadístico nº02
Grafico estadístico nº 03
Grafico estadístico nº04
Sistema de alarma convencional Un sistema de alarma convencional ofrece seguridad y confiabilidad mientras su línea telefónica este funcionando correctamente. Los mayores problemas que existen con la línea telefónica son: El sistema de alarma depende de la línea telefónica para su correcta comunicación. a) La línea telefónica puede ser afectada por la construcción, el mal tiempo o por vandalismo. b) La conexión telefónica siempre está por fuera del área protegida. El análisis de los incidentes críticos revela que la mayoría de ellos se pueden prevenir implementando formas de seguridad, aparte de las
acciones conocidas como cerrar por completo todas las posibles entradas de la casa, dar un análisis visual alrededor de su hogar, y desde luego tener una alarma de seguridad instalada en su hogar, así por este medio si usted es atacado o su hogar es irrumpido puede ser detectado por el monitoreo que lleva o tiene la empresa en su hogar.
1.1 Alarma de tecnología gsm a) Consumo medio de energía eléctrica en alarma de tecnología GSM opera en un rango de alimentación 12,5 V.DC/20.5V.DC-60Hz de temperatura 0Cº-49Cº. b) Alternativa de solución a las alarmas de tecnología GSM es un propuesta en sistemas de alarmas. Ejemplo Japón ¿Cuánta seguridad brinda las alarmas de tecnología GSM? Holanda , en el Perú, En América latina c) Costos de mantenimiento, de operación, de equipo, es económico excepto la programación de micro controlador (pic) esta entre S/.80.00 a S/: 100.00
2. Formulación del problema 2.1.
Problema Central ¿De qué manera la propuesta de las alarmas de tecnología GSM mejorara la calidad de seguridad en las empresas, domicilios, hospitales, automóviles, etc. En la ciudad heroica Tacna?
2.2.
Problemas Específicos a) Diseñar alarma de tecnología GSM b) Desarrollar alarma de tecnología GSM
3. 3.1.
Objetivos de la Investigación Objetivo general Desarrollar alarmas de tecnología GSM para mejorar la calidad de seguridad en las empresas, domicilios, hospitales, automóviles, etc. En la ciudad heroica Tacna, a nivel nacional.
3.2.
Objetivos Específicos c) Diseñar alarma de tecnología GSM d) Desarrollar alarma de tecnología GSM e) Evaluar o aplicar alarma de tecnología GSM
4.
Hipótesis 4.1.
Hipótesis Central Si, Desarrollar alarmas de tecnología GSM entonces mejorara la calidad de seguridad en las empresas, domicilios, hospitales, automóviles, etc. En la ciudad heroica Tacna
4.2.
Hipótesis Nula Si, Desarrollar alarmas de tecnología GSM entonces no mejorara la calidad de seguridad en las empresas, domicilios, hospitales, automóviles, etc. En la ciudad heroica Tacna
5.
Variables e Indicadores Variable
Indicadores
Subdicadores
Micro controlador
Variable Independiente:
PIC 16f628
Quemador
Alarma de tecnología GSM
Componentes Electrónicos
Equipo de Medición
Osciloscopio
Multitester
Accesorios
Software Tipo de componentes
Placa fibra de vidrio Teléfono móvil Taladro Cautín Estaño Pasta de soldar
Variable
Indicadores
Subdicadores
Variable dependiente: Calidad, seguridad alarma GSM
de
de Percepción visual
alarma de tecnología GSM sensor
Puerto USB MPLab Borneras, resistencias (1/4), sensor, etc. 100 Mhz Digital (marca CIE 122) Cloruro férrico (uso electrónico) Marca NOKIA Quality Punta de plata (Marca Doberm an) Marca Desa Marca steren
Items
Control calidad
tems CPU, RAM, ROM, EPROM, Bus de datos
6.
Justificación
7.
Académico, para mejorar la calidad de tecnología. Científico es desarrollado de acuerdo a las leyes de ohmios, tevenin, etc. Cultural Innovación tecnológico; actualmente los automóviles, vienen con sistema de alarma satelital ya sea GPS, GSM, etc. También se hace las aplicaciones en domicilios, empresas, es decir la alarma de tecnología GSM tiene bastante aplicación en la sociedad.
Limitaciones
Escases bibliográfica: si bien es cierto no se encuentra mucha información sobre la alarma de tecnología GSM Impedimento poblacional cultural: en algunas poblaciones de distintas partes del Perú no hace el uso de alarmas. Social: Político: Presupuesto: otros
CAPÌTULO II MARCO TEÓRICO 1. Antecedentes de la investigación En la actualidad hay diferentes tipos de sistemas de alarmas para el Hogar disponibles en el mercado, los cuales varían en el nivel de protección que ofrecen la o las empresas que los proporcionan. A lo largo de los años se han de desarrollado grandes avances tecnológicos en el área de seguridad. Gracias a estos adelantos se han implementado diferentes formas para gestionar el funcionamiento del la seguridad en el hogar y negocio. Esto se ha logrado mediante dispositivos que desempeñan funciones específicas necesarias para distintas áreas, como es la electrónica y sus diferentes mecanismos, los cuales se encuentran conectados a un modulo central, luego este modulo recibe señales de los dispositivos secundarios y en caso de una posible invasión alerta a la empresa encargada. La alarma de seguridad está siendo presentada como un dispositivo electrónico que no sólo contiene los sensores, sino que está conectado al panel de control principal a través de un hardware de RF de banda estrecha o con bajo voltaje. Los sensores que son muy comunes para alarmas son los que indican la apertura de puertas y ventanas. Los últimos sistemas son diseñados principalmente para ser físicamente más rentable ya que por su facilidad de instalación de la alarma lo puede hacer uno mismo. Incluyen sistemas de alarma que pueden disuadir el fuego la intrusión o ambas simultáneamente. Las características y los diseños van incorporados, sin embargo hay dispositivos disponibles de diseños complicados que son equipados por la alta tecnología con un sistema multi-zona que están
basados en ordenadores. La gran mayoría de los diseños que se conceptualizan son muy apropiados para proteger su negocio y hasta su vehículo.
a) La eficiencia dependerá del tipo de zona que está activada, el tiempo y otros aspectos instalados en el sistema de control. b) Estos sistemas son capaces de iniciar diferentes acciones como llamar al departamento de bomberos, ambulancia, departamento de policía y de inmediato continuar con las instrucciones de las cuales estén programadas para hacer lo antes mencionado. c) En este caso puede intentar ponerse en contacto con el supervisor del producto para garantizar la eficacia y la calidad de la alarma.
2.
Base Teórica Científica
2.1. Nociones Generales Del tema 2.1.1. Seguridad domiciliaria vía GSM. a) Uno de los puntos importantes del sistema de seguridad domiciliaria a implementarse es ofrecer un sistema de alerta o aviso moderno y versátil. Para aquello hemos elegido utilizar la red de telefonía móvil GSM y a la vez todo el sistema de comunicación entre lo dispositivos de alerta tales como sensores de movimientos, humo, apertura de puerta, etc. Todo esto, basado en comunicación inalámbrica, logrando mayor movilidad debido a que no se usa cables para enlazar los dispositivos de alertas (sensores) y el sistema controlador principal (Consola). b) El sistema permite añadir, activar y desactivar cada uno de los dispositivos de alertas (sensores). Par aquello posee una interface amigable para el usuario. Cada sensor posee un código único que se lo registra en el controlador para que este almacene los códigos de todos los sensores existentes, para luego enviar la orden de activar o desactivar cada sensor al momento que se arme la seguridad. c) En el proyecto se utilizan dispositivos electrónicos para tener el control de la seguridad del domicilio, con la finalidad de que los usuarios tengan mayor seguridad en sus hogares en caso de que sea necesario dejar su casa sola ya sea por unas horas o inclusive por días enteros. d) Los sensores empleados deben ubicarse basados en el entorno de trabajo y las capacidades y modos de operación de los mismos, puesto que ellos comunican al sistema si el domicilio fue o no violentado y permiten al usuario y al sistema tomar los correctivos necesarios para evitar el robo en el lugar. 1
1
La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (2010) Ing. David Heliodoro Valladolid Pérez
2.1.2. Microcontroladores de las familias PIC16F y PIC18F Para administrar de manera eficiente el sistema es necesario contar con un microcontrolador capaz de gobernar las funciones principales del mismo. Se utilizó dos microcontroladores específicos, los cuales se detallan a continuación:
2.1.3. PIC16F628A.
Las características principales de este microcontrolador son: Conjunto reducido de instrucciones (RISC). Solamente 35 instrucciones a utilizar. Oscilador interno de 4MHz. Opera con una frecuencia de reloj de hasta 20 MHz (Ciclo de máquina de 200 ns). Memoria de programa: 2048 locaciones de 14 bits. Memoria de datos: Memoria RAM de 224 bytes (8 bits por registro). Memoria EEPROM: 128 bytes (8 bits por registro). Apilado de 8 niveles. 16 Terminales de I/O que soportan corrientes de hasta 25 mA. Módulos de comunicación serie, comparadores, PWM. Imagen nº 01
Fuente: www.microchip.com.pe/2
2
www.microchip.com.pe
2.1.4. Dispositivos de sensamiento Los dispositivos de alarma a utilizar en el presente proyecto serán aquellos que nos otorgarán una señal cuando se detecte algún evento específico. Se detallan a continuación los siguientes:
a) Sensor de movimiento PIR. El sensor PIR “Passive Infra Red” es un dispositivo piro eléctrico que mide cambios en los niveles de radiación infrarroja emitida por los objetos a su alrededor a una distancia máxima de 6 metros. Cuando las señales infrarrojas del ambiente donde se encuentra el sensor cambian rápidamente, el amplificador activa la salida para indicar movimiento. Esta salida permanece activa durante algunos segundos permitiendo al microcontrolador saber si hubo movimiento. Imagen nº 02 Sensor de movimiento PIR
Fuente. Electrónica hifi
b) Sensor magnético. El sensor magnético actúa como un interruptor (01), ideal para controlar puertas y ventanas. Su funcionamiento es básico, cuando los terminales (a y b) se encuentran juntos se produce un cortocircuito enviando un nivel de bajo voltaje (cero lógico); si los terminales se encuentran separados entonces se produce un nivel 3 alto de voltaje (uno lógico) Imagen nº 03 sensor magnético
Fuente: electrónica cekit
3
Electrónica hifi; electrónica labelin
2.1.5. Diagrama de flujo del controlador (consola). Los diagramas de flujo principales para el funcionamiento del controlador comprenden el armado de la seguridad y la alerta. a) Armado de la seguridad.- Es el envío de las tramas correspondientes desde el controlador hacia el bloque de alarmas Figura nº 04 Diagrama de bloques
Fuente:Sistema%20Inal%C3%A1mbrico%20de%20Alarma%20Domiciliaria%20con%20alerta%20V%C3%ADa %20Celular.pdf
b) Alerta.- Es el envío del mensaje de alerta al número grabados en la memoria del controlador. Figura nº 05 diagrama de alerta
Fuente: Tecnología Electrónica, Universidad Carlos III de Madrid
c) Etapa GSM.- En la figura se muestra el diagrama esquemático para la etapa GSM, así como también su diseño en pcb
Imagen nº 06 diagrama esquemático de la alarma
Placa de GSM
bloque de alarma pcb
Fuente: www.microcontroladorpic.com
d) Etapa de Control y Visualización.- En la figura 18 se muestra el diagrama esquemático para la etapa de control y visualización, así como también su diseño en pcb Imagen nº 07 Diagrama Esquemático Etapa de Control y Visualización
Fuente: www.microcontroladorpic.com
e) Bloque Alarma En la Figuras, se muestra el diagrama esquemático para el bloque alarma, Imagen nº 08
Fuente: www.microcontroladorpic.com
2.2.
Historia Del Tema El nacimiento de la red GSM (Sistema global de comunicaciones móviles) surgió en Europa a principio de los años 80’s, con la finalidad de implementar un conjunto de estándares para un servicio de telefonía móvil y evitar así la incompatibilidad entre los sistemas de cada país. La red GSM se caracteriza por la utilización de tarjetas SIM (Subscriber Identity Module o Modulo de Identificación del Suscriptor). A principios de los años 90’s ya eran 33 la cantidad redes de GSMs en 22 países, y para 1994 el crecimiento de las redes GSMs había aumento a más de 200 Redes de GSMs en 110 países al rededor del mundo. En la primera etapa de los GSMs, se definió como un estándar internacional llamado “sistema global de comunicaciones móviles” (GSM Fase 1) en donde se incluyen algunos de los requisitos centrales para una red celular digital, en los que se encuentran la transmisión de la voz (Full rate speech) y el reenvío de llamadas, que para Europa se recomendaría la reserva de dos bandas de frecuencia de 900 MHz y 1800 MHz específicamente para este sistema GSM. El estándar GSM tiene un rendimiento máximo de 9,6 Kbps, esto permite transmisiones de voz y de datos digitales de volumen bajo, por ejemplo, mensajes de texto (SMS, Servicio de Mensajes Cortos) o mensajes multimedia (MMS, Servicio de mensajes multimedia). Los objetivos que se pueden destacar en la red GSM son la utilización eficiente del espectro radioeléctrico, mejor calidad de transmisión, seguridad de transmisión radio, comunicación internacional con un numero único, etc. El sistema de red de telefonía móvil se organiza, o se basa, como una red llamada celda, es decir son zonas circulares para proveer mayor cobertura de radio.
2.3.
Generalidades Existen muchos domicilios que corren el riesgo inmediato de ser la victima de robo; gracias a las alarmas de distintos tecnologías se pueden encontrar en el mercado combatir la desgracia de robo, una de las alarmas mas usados de tecnología GPS,GSM.
Figura N°09 diagrama de sistema de alarma.
Fuente: www.microcontroladorepic.com.pe/
2.4.
Características
Control del vehículo por teléfono Arme/ Desarme de la Alarma. Bloqueo eléctrico del vehículo. Control interno de identificación. Memoria de teléfonos para S.O.S. Botón de antisecuestros. Activación de alarma e información instantánea al cliente. Micrófono oculto. Activación de sirena pánico via GSM. Sistema de frecuencia 850MHZ/1900MHZ Importación,.
Imagen nº 10
Fuente: opsitel www.upsistel.com
2.5.
Campo de aplicación Ingeniería electrónica, demótica es una carrera que cada día se ve con mayor demanda en el ámbito industrial debido a que cada día se requiere de mayor seguridad los procesos de producción que tienen las empresas están en una constante carrera contra el tiempo debido a que los retardos en los procesos de producción Entre las áreas donde se desarrolla esta disciplina se destacan sectores industriales en rubros como la Minería, Celulosa, lógico control programable, Automotriz, Integración de Ingeniería entre otras que requieran de una optimización en su sistema de alarma
3. Teorías
a) Datos del Operador: En primer lugar debemos obtener los datos de la configuración MMS de nuestro operador, de los cuales utilizaremos el nombre del punto de acceso (apn), el nombre de usuario, y la contraseña si la seguridad de la conexión está activada. La dirección del servidor proxy, su puerto de acceso y finalmente la página de inicio.
b) Configuración del contexto PDP: Para la activación del contexto debe estar configurado anteriormente. Para ello configuramos un contexto indicando al módem el tipo de protocolo de transferencia de datos, que será IP (indicado en la RFC1945 para HTTP), el apn del operador, la asignación dinámica de la IP. También se indica que no existe compresión para la cabecera, ni para los datos. c) Configuración de la pila TCP/IP: Esta pila es configurada según las necesidades de la transferencia de datos que se necesita, por ello una vez relacionado el contexto con la pila TCP/IP a utilizar, el resto de parámetros que establecemos son: el tamaño del paquete de forma automática (gestionada por el servicio), tiempo máximo de inactividad de la transferencia: 90s., tiempo máximo en establecer la conexión: 60s., y el tiempo máximo en esperar completar un paquete: 0.5 s5. d) Gestión de la transferencia: Cuando se desea transferir un MMS, en primer lugar activamos el contexto configurado y activamos la conexión GPRS, después nos conectamos con el Proxy, y finalmente se envía el MMS a la página de inicio, utilizando como protocolo de transporte HTTP.
3.1 Sensores En este capítulo se mostraran los tipos de sensores utilizados en este proyecto, Además de proporcionar información sobre su funcionamiento y aplicaciones. Un sensor es un dispositivo que detecta variaciones de: temperatura, intensidad de luz, distancia, aceleración, desplazamiento, presión, fuerza, humedad, etc. Existen diferentes clasificaciones de sensores, siendo los más importantes los siguientes: formato analógico y formato digital. En los sensores analógicos la señal puede tomar un número infinito de valores dentro de un rango. Normalmente presentan problemas relacionados con la presencia de ruido, interferencias y distorsión. Asimismo, en los sensores digitales la señal solo puede tener un número finito de valores dentro de un rango, es decir, que la función varia de forma discreta. Por el aporte de energía los sensores se pueden clasificar en: pasivos y activos. Los pasivos necesitan una fuente de energía externa y por lo contrario los activos convierten parte de la energía a medir para el funcionamiento del sensor. En el sistema de la alarma, el sensor de movimiento trabaja por medio de un rayo de luz que cruza la habitación dependiendo el ángulo al que es puesto. Captan la presencia de personas al detectar la diferencia entre el calor emitido por el cuerpo humano por medio de la temperatura, cada persona radia energía infrarroja con una longitud de 9 a 10 micrómetros. Esta luz es sensible al movimiento pero si el cuerpo se encuentra en reposo no se activa, y el que hay en el ambiente este envía un golpe de luz de energía y espera a que la energía reflejada sea la misma, si la cantidad de energía enviada al momento de ser reflejada cambia esto provocará la
activación. Incorporan un filtro especial de luz que evita falsas detecciones por los rayos solares. Existen diferentes usos para este tipo de sensores: para abrir y cerrar puertas (centros comerciales, etc.), para encender luces o para detectar el movimiento de personas.
Imagen nº 11 sensor de movimiento
Fuente: upsitel
4.. Contenido Teórico Específico
El automóvil es un bien indispensable en la sociedad actual que resulta costoso para sus propietarios. Es por ello que se recurre a las compañías de seguro sobre todo para proteger la inversión en caso de robo, en consecuencia cuando ocurre el robo de un vehículo, es necesario contar con un sistema de seguridad que permita el bloqueo del mismo. Si se hace sobre un dispositivo electrónico incorporado a bordo del automóvil, se puede autentificar un vehículo aún cuando su apariencia exterior haya cambiado, además es indispensable que pueda ser localizado en cualquier momento gracias a un dispositivo, que reporte periódicamente su posición a un servidor. Esta información puede ser consultada posteriormente desde un teléfono celular. Por último, junto con estas aplicaciones de seguridad, se puede hacer telemetría sobre un microcontrolador a bordo del vehículo.
5.. PRINCIPALES VENTAJAS
a. b. c. d. e. f. g. h. i.
Control del vehículo por teléfono Arme/ Desarme de la Alarma. Bloqueo eléctrico del vehículo. Control interno de identificación. Memoria de teléfonos para S.O.S. Botón de antisecuestros. Activación de alarma e información instantánea al cliente. Micrófono oculto. Activación de sirena pánico via GSM. Sistema de frecuencia 850MHZ/1900MHZ
Bibliografías:
Instituciones:
Instituto de ingeniería y tecnología Ponente: ing. David heliodoro valladolid pérez La universidad autónoma de ciudad juárez Ing. Salvador iván córdova muñoz Universidad carlos iii de madrid escuela politécnica superior Ing. Miguel martín-forero ing. Marín, michael victorio garcía lorenz Escuela politécnica del ejército Ing. Santiago acosta – ing. Flavio herrera
Universidad de San Carlos de Guatemala Ing. Harold Eduardo Letona Cardona
Universidad politecnica de valencia Dr. Amaya curiel Martínez Ing. V Santiago flores asenjo
