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1. Índice 1. Índice ......................................................................................................................... 1 2. Resumen ................................................................................................................... 2 3. Introducción ............................................................................................................... 2 3.1. Título del proyecto .................................................................................................. 2 4. Cuerpo del informe o capitulado ......................... ............ ..................... ........¡Error! Marcador no definido. 5. Conclusiones ........................................................................................................... 26 6. Recomendaciones ................................................................................................... 26 7. Bibliografía ............................................................................................................... 26 8. Anexos ................... .......................... ............. .......................... .......................... .............¡Error! Marcador no definido.
Índice de Ilustraciones Ilustración 1 Satélites GPS en órbita ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ................ ... 7 Ilustración 2 Componentes del Sistema GPS .................................................................. 8 Ilustración 3. Estructura del servicio SMS .......................... ............ ........................... .......................... ......................... .................... ........ 9 Ilustración 4. Servicios básicos SM MO y SM MT ........................... ............. ........................... .......................... .................. ..... 10 Ilustración 5 Tarjeta SIM808 .......................................................................................... 11 Ilustración 6 Matriz QFD ................................................................................................ 14 Ilustración 7 División por Subsistemas.......................... ............. .......................... .......................... .......................... ....................... .......... 15 Ilustración 8. Conexión SIM808 - Arduino .......................... ............ ........................... .......................... ......................... .................. ...... 18 Ilustración 9 Conexión de LED’s LED ’s a arduino. ................................................................... arduino. ................................................................... 19 Ilustración 10 Carcasa realizada en Solidwork .............................................................. 19
Índice de tablas Tabla 1 ........................................................................................................................... 16 Tabla 2 ........................................................................................................................... 17
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2. Resumen En el presente trabajo, se busca solucionar la problemática a la cual a diario se enfrentan los usuarios del transporte intercampus de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, misma que se produce debido a la falta de información, principalmente en cuanto a horarios de frecuencias y ubicación de las unidades. Se desarrolló un prototipo, el cual implementa tecnologías de ubicación y comunicación (GPS y GSM), que junto con una tarjeta programable (Arduino) completan el sistema propuesto, permitiendo que el usuario pueda obtener información en tiempo real de datos tales como: hora, fecha, ubicación (longitud y latitud) de la unidad de transporte, para cumplir con el propósito del proyecto, se investigó la disponibilidad de las tecnologías en el mercado, además se diseñó un prototipo para cada parte del sistema: mecánica (carcasa), eléctrica (conexión de elementos) y programación (implementación de base de datos. El prototipo final, cumple con las especificaciones necesarias para cubrir las necesidades planteadas.
3. Introducción 3.1.
Título del proyecto
Diseño y construcción de un prototipo para la localización de los transportes intercampus en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, en el periodo académico abril – agosto 2018”
3.2.
Definición y Justificación del Problema
En la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, los estudiantes, docentes y ciertas autoridades, enfrentan la problemática del transporte de la ESPE campus centro a la ESPE campus Belisario y viceversa. El apoyo que brindan las autoridades de la Universidad, otorgando ciertas frecuencias de transporte intercampus, no es suficiente para que todos los usuarios pueden acceder a este servicio debido a la falta de información concerniente a horarios y rutas.
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La Universidad cuenta con buses que carecen de tecnologías de ubicación en tiempo real a la cual los usuarios puedan acceder, misma que es de gran ayuda a la hora de planificar la utilización de estos medios. El presente proyecto contribuirá para que los usuarios tengan acceso al transporte intercampus de la Extensión Latacunga, mediante el diseño e implementación de un prototipo que trabaje en conjunto con tecnologías GPS y GSM, dando acceso total a los usuarios a datos como hora, fecha, ubicación (longitud y latitud).
3.3.
Objeto de estudio
El presente proyecto estudiara la comunicación GSM y GPS para la localización de los buses intercampus en el periodo académico abril – agosto 2018, en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE extensión Latacunga.
3.4.
Campo de investigación
El presente proyecto se centra en el campo de la seguridad y defensa, cuya sub línea de investigación es la tecnología de información para la comunicación y el desarrollo.
3.5.
Sistema de Objetivos
Objetivo General
Implementar un prototipo con tecnologías de ubicación y comunicación (GPS y GSM) en uno de los buses de la Universidad de las Fuerzas Armadas Extensión Latacunga, para que el usuario obtenga información en tiempo real de hora, fecha, ubicación (longitud y latitud) de la unidad de transporte.
Objetivos Específicos
Investigar las características y condiciones del entorno donde se desarrollará el proyecto.
Investigar las características y disponibilidad de las tecnologías de comunicación a usarce.
Diseñar un prototipo mecánico y eléctrico que incorpore una base de datos de diferentes usuarios.
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Implementar un prototipo de comunicación que permita la localización de los transportes intercampus.
3.6.
Hipótesis
Si los estudiantes de la comunidad Universitaria Extensión Latacunga conocieran la localización de los buses del establecimiento, existiera un considerable mejoramiento en su imagen al existir alumnos que utilicen el sistema diseñado.
3.7.
Metodología
NORMA IPC 2221. – Estable parámetros definidos para el diseño de circuito eléctricos. METODO ESTADISTICO. - Luego de realizar la recopilación de la información es necesario realizar el análisis y tabulación de datos cuyos resultados serán representados gráficamente para poder
visualizar la
información en forma más clara y precisa. MÉTODO ANALÍTICO SINTÉTICO. - Consiste en descomponer las partes algo complejas, en desintegrar un hecho o una idea en sus partes para mostrarles, y, para explicar la causa de los hechos o fundamentos que constituyen el todo. MATRIZ DE MARCO LOGICO. – Permite realizar la parte correspondiente al perfil, así como determinar los fundamentos correspondientes en los que se sustentará y direccionará el presente proyecto.
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FIN PROPÓSITO
COMPONENTES
RESUMEN NARRATIVO
INDICADORES
Contribuir el acceso al transporte inter-campus a los estudiantes de la ESPE-L. Los estudiantes de la ESPE-L tendrán acceso a tecnologías de localización del transporte intercampus 1. Investigación del entorno 2. Investigación de tecnologías de comunicación 3. Diseño del prototipo 4. Prototipo implementado
Grado de satisfacción del usuario.
SUPUESTOS Las autoridades se preocupan por facilitar el transporte a los usuarios. El transporte es utilizado eficientemente. Se incrementa la concurrencia de los usuarios. El prototipo se encuentra en buen estado y es utilizado de una manera óptima por parte de los usuarios.
% de reducción de atrasos. % de incremento de usuarios.
Entrevista a los guardias. Entrevista a los usuarios. Entrevista a los choferes.
% de usuarios que ingresaría al servicio. Disponibilidad de tecnologías de comunicación. Grado de eficiencia del prototipo. % de usuarios que conocen la correcta aplicación del prototipo.
Registro del prototipo.
Registro de asistencia a capacitaciones.
Los usuarios y colaboradores conocen el correcto funcionamiento y aplicaciones que el prototipo brinda.
2.1. Revisión de antecedentes 2.2. Costos de tecnologías 2.3. Disponibilidad 2.4. Características de las tecnologías
Costo de tecnologías de comunicación.
Cotizaciones, Facturas.
Los elementos adquiridos cumplen con los requerimientos planteados para el correcto desarrollo del proyecto.
3.1. Diseño electrónico 3.1.1. Diseño del circuito 3.1.2. Simulación del circuito 3.1.3. Selección y compra de componentes
% de fallas efectivas respecto a fallas esperadas
Comparación entre el diseño y la simulación.
% de fiabilidad de la base de datos
Comprobación del reconocimiento de envío de sms por día según el registro.
1.1. Censo de usuarios 1.2. Encuesta 1.3. Socialización de horarios (choferes)
ACTIVIDADES
MEDIOS DE VERIFICACION Encuesta a los usuarios.
3.2. Programación arduino 3.3. Diseño de la estructura 3.3.1. Modelamiento 3.3.2. Selección del material
% de aceptación de la parte física del prototipo por parte de los colaboradores
4.1. Construcción PCB 4.2. Construcción 4.3. Pruebas de funcionamiento
% de errores obtenidos en las pruebas
Fotografías. Plano.
Fotografías, Videos, Planos.
Videos.
El diseño funciona correctamente por lo cual está listo para ser implementado. La programación de la base de datos es correcta y puede evaluar qué días enviar los sms a los usuarios. El prototipo es aceptado de buena manera por parte de los colaboradores. Se logra superar los errores obtenidos en las pruebas, el prototipo está listo para su entrega
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CAPÍTULO I FUNDAMENTO TEÓRICO 1.1.
Introducción En el presente capítulo se realiza una descripción de lo que son los sistemas de comunicación y localización fusionados, así como se detallarán los componentes más importantes del localizador que se implementará.
1.2.
Fundamento Teórico 1.2.1. GPS 1.2.1.1. Descripción La puesta en órbita del satélite Sputnik I, en 1957 marcó la diferencia y un notable avance en tecnologías de ubicación, en la actualidad se encuentran en funcionamiento los denominados Sistemas de Navegación Global por Satélites (GNSS), su navegación se aprecia en la ilustración 1. Existen tres entidades principales en cuanto a localización se refiere, mismas que son:
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CAPÍTULO I FUNDAMENTO TEÓRICO 1.1.
Introducción En el presente capítulo se realiza una descripción de lo que son los sistemas de comunicación y localización fusionados, así como se detallarán los componentes más importantes del localizador que se implementará.
1.2.
Fundamento Teórico 1.2.1. GPS 1.2.1.1. Descripción La puesta en órbita del satélite Sputnik I, en 1957 marcó la diferencia y un notable avance en tecnologías de ubicación, en la actualidad se encuentran en funcionamiento los denominados Sistemas de Navegación Global por Satélites (GNSS), su navegación se aprecia en la ilustración 1. Existen tres entidades principales en cuanto a localización se refiere, mismas que son:
GPS (Global Positioning System) es conocido como el sistema de navegación basado en satélites.
Glonass (Global Navigation Satellite System), de origen ruso.
Galileo de origen europeo.
Estas tecnologías permiten determinar la posición de un objeto con diferentes grados de precisión (decenas de metros hasta cierta cantidad de milímetros), haciendo referencia a un punto fijo en la Tierra. Se han logrado desarrollar diversas de aplicaciones con los avances en los estudios realizados durante muchos años, entre las principales podemos enumerar: aeronavegación, navegación marítima, fluvial o terrestre, la exploración y localización de recursos naturales, la prevención y observación de los desastres naturales, la construcción de obras de ingeniería, el ordenamiento territorial, etc. El segmento espacial de GPS consta, a la fecha, de 32 satélites en órbitas casi circulares que se encuentran a unos 20.180 Km de altura respecto de la superficie terrestre. Estos satélites están distribuidos en seis planos orbitales equiespaciados en longitud cuya inclinación respecto del plano CÓDIGO: SGC.DI.337 VERSIÓN: 1.2 FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: 10/09/13
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ecuatorial es de 55 grados. Su período orbital es de 12 horas sidéreas lo que implica que se mueven con una velocidad cercana a los 14.000 kilómetros por hora. (Eduardo Huerta, 2007)
Ilustración 1 Satélites GPS en órbita FUENTE: (Eduardo Huerta, 2007)
1.2.1.2.
Funcionamiento del GPS
El funcionamiento es aparentemente simple, cada satélite de la constelación GPS mostrada anteriormente, emite de manera continua dos códigos de datos diferentes en formato digital, mismos que son transmitidos por medio de señales de radio. Los componentes relacionados se muestran en la ilustración 2. Los tipos de código emitidos tienen carácter militar y civil, condicionando el sistema de tal manera que los códigos enviados para uso exclusivamente militar, no pueden ser recibidos GPS civiles. El otro código, (de uso civil) transmite dos series de datos conocidas como Almanaque y Evento, mismos que informan sobre el estado operativo de funcionamiento del satélite, su situación orbital, la fecha y la hora. Cada satélite emite sus propios eventos y almanaques. Los satélites están equipados con relojes atómicos, esto garantiza una gran precisión, estimando un error de un segundo cada 70.000 años. Un receptor debe disponer en su memoria los datos actualizados tanto del almanaque como de los eventos, caso contrario se actualizarán automáticamente en poco tiempo, al momento de la sintonización el receptor con las señales emitidas por un mínimo de tres satélites. Al momento de captar las señales emitidas por un mínimo de tres satélites, se realiza una triangulación en el receptor GPS y así se determina la
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posición que ocupa el mismo sobre la superficie terrestre mediante el valor de las coordenadas de longitud y latitud.
Ilustración 2 Componentes del Sistema GPS FUENTE: (Eduardo Huerta, 2007)
1.2.2. GSM 1.2.2.1. Descripción Conocido como "Group Special Mobile" (GSM, Grupo Especial Móvil) aunque también llamada Global System for Mobile communications (Sistema Global para las Comunicaciones Móviles), es un estándar mundial para teléfonos móviles digitales creado por la CEPT y posteriormente desarrollado por el ETSI como un estándar para los teléfonos móviles europeos, con la intención de desarrollar una normativa que fuera adoptada mundialmente. El estándar es abierto, no propietario y evolutivo (aún en desarrollo) y es el estándar predominante en Europa, así como el mayoritario en el resto del mundo (alrededor del 80% de los usuarios de teléfonos móviles del mundo en 2004 usaban GSM). GSM difiere de sus antecesores principalmente en que tanto los canales de voz como las señales son digitales. Para lograr así un moderado nivel de seguridad. (Velasco, 2005) GSM tiene cuatro versiones principales: GSM-850, GSM900, GSM-1800 y GSM-1900. Las GSM-900 (900 MHz) y GSM-1800 (1,8 GHz) son utilizadas en la mayor parte del mundo con ciertas excepciones; Estados Unidos, Canadá y el resto de América Latina, lugares en los que se utilizan las bandas de GSM-850 y GSM-1900 (1,9 GHz), debido a que los demás anchos de banda tienen usos militares.
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1.2.3. Servicio SMS El servicio SMS, permite transferir un mensaje de texto entre una estación móvil (MS) y otra entidad (SME) a través de un centro de servicio (SC). El servicio final ofrecido es una comunicación extremo-extremo entre la estación móvil (MS) y la entidad (SME) este proceso se muestra en la ilustración 3. La entidad puede ser otra estación móvil o puede estar situado en una red fija. (Velasco, 2005) En el caso de nuestro sistema, cuando se envía un mensaje para solicitar algún tipo de servicio de valor añadido (localización del bus), un extremo es una estación móvil (usuario) y la otra es un servidor que atiende las peticiones (equipo implementado). En la norma GSM sólo se especifica la parte de comunicaciones entre las estaciones móviles (MS) y el Centro de servicio. La comunicación entre el Centro de Servicio y las entidades fijas.
Ilustración 3. Estructura del servicio SMS FUENTE: (Velasco, 2005)
El servicio SMS se divide en dos servicios Básicos. 1. SM MT (Short Message Mobile Terminated Point-to-Point). Servicio de entrega de un mensaje desde el SC hasta una MS, obteniéndose un informe sobre lo ocurrido. 2. SM MO (Short Message Mobile Originated Point-to-Point). Servicio de envío de un mensaje desde una MS hasta un SC, obteniéndose un informe sobre lo ocurrido. Este proceso se muestra en la ilustración 4.
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Ilustración 4. Servicios básicos SM MO y SM MT FUENTE: (Velasco, 2005)
1.2.4. Coordenadas Geográficas Este sistema expresa todas las posiciones, alineadas al eje de rotación de la Tierra. Este define dos ángulos medidos desde el centro de la Tierra:
Latitud, mide el ángulo entre cualquier punto y la línea ecuatorial. Las líneas de latitud se llaman paralelos y son círculos paralelos la línea ecuatorial en la superficie de la Tierra. Se mide de 0º a 90º; a la línea ecuatorial le corresponde la latitud de 0º y los polos Norte y Sur tienen latitud 90º N y 90º S respectivamente.
Longitud, mide el ángulo entre cualquier punto y el meridiano de Greenwich en Londres. Las líneas de longitud son círculos que pasan por los polos y reciben el nombre de meridianos. Se mide de 0º a 180º, al meridiano de Greenwich le corresponde la longitud de 0º y el antimeridiano correspondiente está ubicado a 180º. Los polos Norte y Sur no tienen longitud.
Las coordenadas Geográficas son reportadas en grados minutos y segundos, norte o sur (latitud) y este u oeste (longitud), por ejemplo: 33°12' 29"N, 80°23'59"W o en minutos decimales, 33°12.4833' N, 80°23.9833' W. (IZA, 2010)
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1.2.5. Tarjeta SIM 808 El Shield SIM808 GSM GPRS GPS para Arduino mostrado en la ilustración 5. Es una tarjeta que incluye capacidades de comunicación de voz, datos y localización, mismas que pueden ser utilizadas y aprovechadas de distintas maneras en proyectos de rastreo vehicular. El corazón de este accesorio es el pequeño pero poderoso módulo GSM / GPRS / GPS SIM808 el cual puede conectarse a cualquier red GSM en el mundo, dado que es compatible con las 4 bandas de frecuencia utilizadas por el estándar GSM. (SIMCom, 2014) Características:
Opera en cuatro bandas de frecuencia 850/900/1800/1900MHz
Se conecta a cualquier red celular 2G en el mundo
Envía y recibe mensajes SMS
Envia y recibe datos mediante GPRS (TCP/IP, HTTP, FTP, etc).
Cuenta con receptor de GPS integrado dentro del módulo SIM808
Interfaz UART que acepta comandos AT para el control del módulo GSM
Salida para motor de vibración (PWM)
Ilustración 5 Tarjeta SIM808 FUENTE: (SIMCom, 2014)
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1.3.
Estado del Arte
En el proyecto de titulación realizado en la Pontificia Universidad Católica del Ecuador, sede Quito, con el tema “ESTUDIO PARA IMPLEMENTAR UN SISTEMA DE GEOREFERENCIACIÓN VEHICULAR CON CONTROLES EN VELOCIDAD Y SEGURIDAD” se puede visualizar que la investigación se enfocó en la utilización de la tecnología, mediante un tema de Georeferenciación, controlar el exceso de la velocidad y la seguridad de las unidades vehiculares en flotas de transporte del sector público o privado. Este estudio se enmarca con las redes GPRS en el diseño, la arquitectura, las seguridades, los riesgos, el monitoreo y control que se aplica en la georeferenciación para el estudio presentado. Dando a conocer el hardware y software de mejor elección para el uso propuesto. Mediante el dispositivo GPS se calcula la posición del vehículo, y esta información se transmite mediante la red de sistemas celulares GPRS hacia una central de monitoreo para su respectivo proceder. (Guerrero Chavez, 2013). En el Artículo científico con el tema “Sistema de seguridad vehicular por medio de una interface celular y sistema GPS a través de mensajes de textos”, desarrollado en la Universidad Autónoma del Caribe, por parte de los especialistas de investigación en estudios pedagógicos en conjunto con el grupo de investigación en electrónica y telecomunicaciones, se presenta el diseño de un moderno sistema de seguridad vehicular, que permite el bloqueo remoto de un automóvil por parte de un usuario autorizado, utilizando la red de un operador celular (GSM). El sistema se controla mediante mensajes de texto (SMS), a través de los cuales, se podrá bloquear el sistema eléctrico de un vehículo sin necesidad de adquirir un control de mando adicional. La red GSM se comunica a un MODEM, que en su interior posee un módulo GPRS/GSM y una unidad GPS. El MODEM principal está conectado a una unidad microcontrolada que permitirá la interconexión de este con el dispositivo de bloqueo del automóvil. (Espinel Gómez, Navarro Peña, & Villa Villarreal, 2009) En el proyecto con tema “Sistema de localización monitoreo y control vehicular basado en los protocolos GPS/GSM/GPRS”, de sarrollado en la Universidad Politécnica Salesiana, se argumenta que debido al gran incremento de vehículos y objetos de valor que se venden y utilizan a nivel mundial, se vuelve una CÓDIGO: SGC.DI.337 VERSIÓN: 1.2 FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: 10/09/13
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necesidad conocer su ubicación exacta en el planeta, bien sea esto por seguridad en caso de robo, o por control y monitoreo de flotas en el caso de empresas que quieran saber cómo están utilizando sus bienes. Por lo cual, en este proyecto se describe la implementación de un sistema de localización, monitoreo y control vehicular, cuyo objetivo es el almacenamiento, procesamiento y gestión de los datos que son enviados desde los dispositivos vehiculares hacia los servidores alojados en la nube. El equipo de rastreo utilizado captura las diferentes señales de los sensores del vehículo, que se envían a través de la red GSM/GPRS hacia nuestros servidores para ser procesadas y luego almacenadas en una base de datos. Con la construcción de una plataforma web se posibilita a los usuarios el monitoreo de dispositivos de rastreo GPS desde cualquier computador personal o dispositivo móvil que tenga acceso a Internet. Esto permitirá a los usuarios conocer la ubicación georeferenciada del vehículo (latitud y longitud), en un sistema de información geográfica (GIS), consultas sobre la trayectoria y generación de reportes de recorrido del vehículo, definido en dos instantes de tiempo gracias al manejo de una base de datos. Asimismo, la aplicación posee una interfaz web amigable, robusta y segura que facilita la realización de las siguientes acciones: monitoreo del nivel de gasolina, control de estado de las puertas, velocidad y dirección del vehículo, reportes detallados del monitoreo, alarmas por botón de pánico SOS, desconexión de batería, excesos de velocidad y geocercas, y por último permite realizar el bloqueo del vehículo en caso de robo y levantamiento de seguros. (Astudillo León & Delgado Tello, 2012) El presente proyecto de titulación desarrollado en la Escuela Politécnica Nacional, con el tema “ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO DE PRUEBA PARA UN SISTEMA DE LOCALIZACIÓN AUTOMÁTICA VEHICULAR INTEGRADO
A
UN
SISTEMA
DE
RADIOCOMUNICACIONES
PARA
INVETRÓNICA CIA. LTDA.”, presenta en forma general los Sistemas de Posicionamiento Global G.P.S., los Sistemas de Comunicación por Radio y los Sistemas de Localización Automática Vehicular. De cada sistema se analiza su estructura, funcionamiento características generales, y posible integración para desarrollar nuevos servicios (Tarco Iza, 2010)
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CAPÍTULO II 2.1.
Introducción
En base a la problemática planteada como: el presente proyecto contribuirá para que los usuarios tengan acceso al transporte intercampus de la ESPE-L, y para cumplir con los objetivos específicos planteados, se crea la matriz QFD y así determinaras las prioridades de la propuesta de diseño.
2.2.
Análisis de la matriz QFD
Como se puede apreciar en la ilustración 6, se muestran los diversos parámetros que se solicitan para el diseño de una alternativa de solución y en base a las ponderaciones impuestas se puede determinar que las dos primeras prioridades del diseño son “Diseño electrónico” y “Diseño del Software” que corresponden a qué tipo de dispositivos se utilizaran y el como se implementaran. Además de sus características técnicas para una buena velocidad de trabajo, portabilidad y demás.
Ilustración 6 Matriz QFD
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Una vez determinada la primera prioridad, se procede a subdividir el “diseño electrónico” en subsistemas como se muestra en la ilustración 7, que permitirán elegir de manera correcta la alternativa de solución.
2.3.
Subsistemas
Ilustración 7 División por Subsistemas
2.4.
Filtrado y Selección de Conceptos
En base a los subsistemas planteados, para contribuir a la solución del problema, se pretende implementar un prototipo de localización que cumpla en un alto porcentaje con los principales parámetros para la selección, los mismos que se detallan a continuación. - Disponibilidad en el mercado - Tamaño del módulo - Velocidad de conexión disponible - Facilidad de manejo - Facilidad de implementación - Durabilidad
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- Portabilidad (traslado) - Alimentación Se creó una lista de procesos en base a la primera prioridad de la matriz QFD “Diseño Electrónico” donde las alternativas para la solución del problema son las siguientes:
Módulo GPS – GSM
Módulo Wifi
Módulo bluetooth
A través de la tabla 1 de filtrado se llegó a excluir al módulo wifi como parte de la solución debido a que la nota de evaluación fue menor a la de los demás módulos. Tabla 1 Filtrado de Conceptos Conceptos / Características
GPS - GSM
WIFI
BLUETOOTH
Disponibilidad en el mercado
-
0
+
Tamaño
0
+
+
Velocidad de Conexión
+
-
0
Facilidad de manejo
0
-
+
Facilidad de implementación
+
-
0
+
0
-
+
0
-
0
0
0
4
1
3
3
4
3
1
3
2
3 si
-2 no
1 si
Durabilidad Portabilidad (traslado) Alimentación
Evaluación / nota ¿Continuar?
A través de la tabla 2 de selección se concluyó que, según los parámetros establecidos, el puntaje del módulo GPS - GSM es de 26.5 mientras que del CÓDIGO: SGC.DI.337 VERSIÓN: 1.2 FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: 10/09/13
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módulo bluetooth es de 18.5 dando, así como primera alternativa de solución al módulo GPS – GSM. Tabla 2 Selección de Conceptos Conceptos / Características
Importancia
Disponibilidad en el mercado
5
Tamaño Velocidad de Conexión (Disponible) Facilidad de manejo
2
Facilidad de implementación
6
Durabilidad Portabilidad (traslado) Alimentación Total de puntos Lugar
1
GPS - GSM
BLUETOOTH
0
1
0.5
1
1
0.5
0.5
1
1
0.5
1
0
1
0
0.5 26.5 1
0.5 18.5 2
7 3
8 4
Características sobresalientes del módulo GPS - GSM - El módulo cumple con la prioridad de ser portable, esto hace referencia a obtener la misma calidad de conexión y funcionamiento a lar gas distancias. - La velocidad de conexión y comunicación en el envío y recepción de datos es alta, aunque dependerá también de la línea telefónica utilizada. - La implementación involucra la facilidad en el manejo y la modificación del código. Características deficientes del módulo GPS – GSM - La disponibilidad en el mercado es una gran desventaja, sin embargo, se puede adquirir dicho módulo mediante diferentes puntos de venta fuera de la ciudad los cuales cuentan con formas de envió que no afectan al presupuesto del proyecto. En el presente proyecto se utiliza la tarjeta SIM808 para ARDUINO la cual fue adquirida en “ElectroStore (Riobamba)” a un precio de 60$. Sus especificaciones se muestran en la parte de anexos.
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2.5.
Diseño Electrónico
Procedimiento: El diseño electrónico se basa principalmente en la conexión del módulo con el arduino, ilustración 8, debido a que en el módulo ya viene integrada una gran parte de la circuitería incluida. - La primera parte del desarrollo del diseño electrónico es la conexión del módulo. Esto incluye su alimentación, y la conexión con el arduino. Conexión Sim 808 - Conectar la fuente de alimentación, al módulo para esta actividad se necesitará realizar una fuente de 4 voltios con una capacidad de 2 amperios, la alimentación para la fuente del módulo vendrá de la batería del automotor. - Después de haber alimentado la tarjeta se ingresa la tarjeta SIM en ella. - Realizar la unión de tierras del módulo con la fuente del Arduino. - La conexión del módulo con el arduino se realizará con el siguiente esquema, en este caso se usará el pin 7 y 8.
Ilustración 8. Conexión SIM808 - Arduino
Conexión Arduino - Se utiliza una fuente de 5 voltios para alimentar al microcontrolador arduino. Se debe conectar el pin positivo de la fuente al VIN y la tierra al GND - Se realiza 4 conexiones más al arduino, dos pulsantes y 4 leds, que indicarán las diferentes actividades que se darán en ese momento, ilustración 9. CÓDIGO: SGC.DI.337 VERSIÓN: 1.2 FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: 10/09/13
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Ilustración 9 Conexión de LED’s a arduino.
Diseño Mecánico En base a las respectivas dimensiones de la tarjeta SIM808 y del arduino UNO es conveniente realizar una carcasa en la cual se soporten los componentes electrónicos, tal como se muestra en la ilustración 10.
Ilustración 10 Carcasa
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CAPITULO III Capitulo III Implementación
Proceso de construcción y evidencia (c/d) 1. Para construir el prototipo lo primero que se debe hacer es conectar el módulo GSM como esta explicado en el circuito de la figura 2.
Figura 1 Conexión tarjeta GSM
Figura 2 Circuito simulado conexión módulo GSM
Figura 3 Conexión módulo GSM-Arduino
2. Cuando se encuentre conectado lo siguiente es alimentar la tarjeta del módulo GSM. Es importante que la fuente de la tarjeta GSM sea externa. 3. Después es necesario conectar la tarjeta arduino a la computadora, como se ve en la figura 3. CÓDIGO: SGC.DI.337 VERSIÓN: 1.2 FECHA ÚLTIMA REVISIÓN: 10/09/13
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Figura 4 Conexión Arduino
4. Lo que se realiza ahora es probar la comunicación entre el arduino y la placa GSM, para lo cual es necesario entrar en el monitor serial de arduino y escribir un código llamado ATs los cuales serán expuestos en Anexos.
Figura 5 Comprobación de comunicación
5. La siguiente etapa es escribir la localización actual usando otro comando ATs para obtener un dato con el que se pueda trabajar, como se puede observar en la Figura 6.
Figura 6 Variables de posición
6. En el momento en el que ya está probada la comunicación, lo que se procede a realizar es generar una base de datos con los contactos que se va a añadir a la programación. En este caso la lista de contactos con la que se va a trabajar estará en anexos, solo se usaran 3 números por cuestión de privacidad de los clientes de este servicio.
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7. Después de haber generado la lista de contactos la cual va ser utilizada para usar el servicio. Se procede a realizar el sistema de control, el cual consiste en generar un código con la capacidad de realizar el servicio propuesto. El código se expone en anexos. 8. Al final después de haber conectado los componentes y haber calculado el espacio se procede a generar un diseño CAD del contenedor del proyecto.
Figura 7 Diseño CAD de la estructura
Pruebas subsistemas
1. Subsistema de comunicación Para el subsistema de comunicación las pruebas que se realizaron fueron mandar a un solo celular las coordenadas de una posición, otra prueba de comunicación es la tarjeta controladora para revisar el funcionamiento. En las evidencias de este subsistema se pueden señalar las dos pruebas anteriormente explicadas.
Figura 8 Solicitud de Latitud y Longitud coordenadas en GPS
Figura 9 Datos de Longitud y Latitud
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Figura 10 Mensaje de celular de usuario
2. Subsistema de base de datos El subsistema de base de datos es una tabla en donde se exponen los números de contacto de usuarios. En realidad, en el siguiente inciso tendrá una relevancia mayor debido a que será la integración de la base de datos con la parte control la cual importará. 3. Subsistema de Control El subsistema de control será el más importante debido a que desde este será el mando de todas las tarjetas y realizará las acciones que este dicte.
Figura 11 Código de arduino- Control
El subsistema de control debe hacer las siguientes acciones: -
Prender un le cuando envié un mensaje. Leer la base de datos y mandar mensajes Recibir un mensaje de inicio de servicio Obtener coordenadas del GPS
4. Subsistema de alimentación El Subsistema de alimentación es el subsistema más fácil de afrontar, debido a que el módulo GSM es prácticamente un celular lo cual facilita mucho su carga.
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Lo que se va a realizar en el proyecto es comprar una fuente para automóviles y conectar tanto el arduino y el módulo GSM, debido a que esta fuente permite la carga de celulares y otros dispositivos.
Figura 12 Cargador de celulares comerciales
5. Subsistema estructura. El diseño del subsistema estructura se realizará después de haber armado el circuito y calculado las dimensiones. El modelo de este subsistema será simulado en un software CAD. El modelo está expuesto en la figura 7. Los planos se mostrarán en los Anexos. Proceso y evidencias integración Pruebas integración Capitulo IV Pruebas Descripción y objetivos de cada prueba -
Desarrollar un servicio mediante un prototipo electrónico para mejorar la calidad de transporte de la Universidad de las Fuerzas Armadas. Instrumentos usados
-
El instrumento que se va usar para recolectar datos es una encuesta, que se realizara de forma individual en el campo, esto quiere decir que se realizara en los buses para medir la calidad del servicio por potenciales clientes. Procesos de recolección de datos Datos Tabulación y pruebas de hipótesis Interpretación
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Encuesta Diseño de Prototipo de un servicio de localización de transporte de la Universidad de las Fuerzas Armadas Latacunga.
1. Le parece el servicio rápido. - Si - No
2. -
¿Que cantidad de dinero gastaría por este servicio mensualmente?
3. -
¿Qué tan preciso usted opina que es el servicio?
1-2$ 2-3$ 3-4$
Excelente Bueno Regular Pésimo
4. ¿Estaría dispuesto a adquirir el producto? - Si - No 5. ¿Le parece necesario un servicio de localización de los autobuses? - Si - No
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5. Conclusiones
El proyecto tiene como principal prioridad la propuesta de diseño y se basa principalmente en la implementación del módulo sim808 en el arduino UNO. Lo que permite obtener la ubicación mediante el modulo GPS y el envió de datos por GSM.
Los módulos GSM tienen un alcance delimitado por la línea telefónica con la que se trabaje, siendo esta la mejor opción al momento del envío y recepción de datos para múltiples usuarios.
La evaluación estadísticas permiten determinar la ubicación del bus mediante un análisis de las coordenadas y mapeo de l a zona.
6. Recomendaciones
Delimitar los tiempos de mejor manera para poder cumplir con las actividades pertinentes
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