Control de Acceso

“AÑO DE LA CONSOLIDACION DEL MAR DE GRAU”

PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA MECÁNICO-ELÉCTRICA

SISTEMA DE CERRADURAS PARA LAS PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS

AUTOMÁTICOS DE CONTROL

INFORME FINAL

CURSO : SISTEMAS AUTOMATICOS DE CONTROL (SC)

PROFESOR : DR. ING. WILLIAM IPANAQUÉ ALAMA

ASESOR : - DR. ING. WILLIAM IPANAQUÉ ALAMA

- ING. ITALO CHINCHAY ULLOA

INTEGRANTES : - AVILA PALACIOS, CARLOS ALBERTO

- ROJAS VARONA, NESTOR ANDRÉ

- SILVA ALCARRAZ, JEAN CARLO

FECHA : LUNES 13 DE JUNIO DEL 2016

SISTEMA DE CERRADURAS PARA PUERTAS DEL LABORATORIO DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL

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Contenido 1.- INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4

2.- JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................................... 5

3.- OBJETIVOS ............................................................................................................................. 6

4.- PROPUESTAS PARA UN SISTEMA INTERCONECTADO DE CERRADURAS ELECTRÓNICAS ...... 7

4.1.- Sistema de apertura por código ..................................................................................... 8

4.2.-Sistema de apertura con tarjeta magnética: ................................................................... 9

4.3.- Tarjetas Inteligentes ....................................................................................................... 9

4.4.- Sistema de lectura de tarjetas con código de barras: .................................................... 9

4.5.- Sistema de apertura con huella digital (sistema biométrico): ..................................... 10

5.- SISTEMA DE CERRADURAS ELECTRONICAS A IMPLEMENTAR ............................................. 13

5.1.- Descripción del proyecto: ............................................................................................. 13

5.2.- Dispositivos del Sistema de Cerraduras Electrónicas ................................................... 13

5.2.1.- Microcontrolador Arduino Mega 2560 ................................................................. 13

5.2.2.- Microcontrolador Arduino Nano ........................................................................... 16

Entrada y salida ................................................................................................................. 17

Comunicación ................................................................................................................... 17

Programación .................................................................................................................... 18

Software de reinicio automático ...................................................................................... 18

5.2.3.- Módulo bluetooth HC-06....................................................................................... 19

5.2.4.- Módulo bluetooth HC-05....................................................................................... 20

5.2.5.- Arduino UNO ......................................................................................................... 21

5.2.5.- Módulo Wifi ESP 8266 ........................................................................................... 22

.......................................................................................................................................... 22

5.2.6.- Relés: ..................................................................................................................... 23

5.2.7.- Jumper: .................................................................................................................. 23

5.2.8.- Cerradura Eléctrica: ............................................................................................... 24

5.2.9.- Teclado: ................................................................................................................. 24

5.2.10.- Lector de Huella Digital: ...................................................................................... 25

6.- DIAGRAMA DEL SISTEMA A REALIZAR ................................................................................. 26

7.- CASOS EN LA APERTURA DE LAS PUERTAS PARA NUESTRO MODELO: ............................... 27

7.1.- Accesos varios: ............................................................................................................. 27

7.2.- Acceso a sala de reuniones: ......................................................................................... 27

7.3.- Acceso de alumnos y/o otras personas: ....................................................................... 27

7.4.- Acceso puerta principal desde oficina del Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay:

.............................................................................................................................................. 27


3

7.5.- Registro diario de entradas y salidas: ........................................................................... 29

8.- DIAGRAMA GENERAL– CONEXIÓN DE INSTRUMENTOS PARA LAB SAC L-32 ...................... 29

8.1.- Creación de Página Web ............................................................................................... 29

8.2.- Lazo inalámbrico página web – microcontrolador Arduino Mega 2560 ...................... 30

8.3.- Lazo inalámbrico microcontrolador Arduino Mega – microcontroladores Arduino

Nanos .................................................................................................................................... 31

8.3.- Conectividad alámbrica microcontroladores Arduinos – Cerraduras Eléctricas .......... 31

9.- PROGRAMACIÓN EN ARDUINO: .......................................................................................... 33

9.1.- CÓDIGO EMPLEADO PARA PUERTA PRINCIPAL ............................................................ 33

9.2.- CONECTIVIDAD ESP 8266 ............................................................................................. 34

CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 37


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1.- INTRODUCCIÓN

La tecnología se ha desarrollado a pasos agigantados para un control específico,

llamada domótica. La domótica es un conjunto de sistemas capaces de automatizar un

recinto específico, aportando servicios de consumo energético, seguridad, confort y

bienestar. El control de este sistema es situado es lugares estratégicos, tanto interno

como externo.

A medida que la tecnología avanza, después de contar con sistemas de seguridad vía

telefónica y no llevar ninguna tarea automática o el cableado siguiendo una

comunicación por corriente portadora; se ha llegado hoy en día a su forma inalámbrica,

como es el caso de radio frecuencia o de forma digital, sea el bluetooth o redes

inalámbricas de internet.

Gran parte de ella está enfocada en la seguridad, que a nivel mundial es una necesidad

para restringir accesos y proteger bienes materiales. Para ello se tienen sistemas de

alarma que constan de controles de acceso mediante de tarjetas magnéticas. Otro tipo

de cerradura seria la combinación de cerradura mecánica con sistemas electrónicos de

control y seguridad, como también el uso de una clave y una llave (física o tarjeta

electrónica) para que brinde mayor seguridad; sin embargo, pueden ser poco común

ya que un usuario necesita rapidez para acceder a su recinto.

También se puede encontrar sistemas de cerradura y control de acceso mediante la

biometría, donde se almacena y documenta una característica física de la persona, de

tal manera que ésta y/o autorizada tengan acceso. Esta nueva modalidad aumenta el

nivel de seguridad y rapidez para el usuario, solucionando el tema de pérdida de llaves,

claves de acceso, entre otros modos de ingreso.

Para el accionar del mecanismo se deber un sistema personalizado de tal manera que

tenga un control de las salidas y entradas de los usuarios. Para ello está presupuestado

que el sistema tenga un reloj interno, el cual lleva la hora del día; siendo notificado

inmediatamente al encargado principal del laboratorio.

Cabe resaltar que mediante este proyecto se busca presentar todas las alternativas

posibles para un sistema de cerradura, con la finalidad de diseñar un sistema eficiente,

óptimo, automatizado y 100% seguro; brindando comodidad y seguridad al usuario.


5

2.- JUSTIFICACIÓN

Todo ser humano tiene la necesidad básica de sentirse seguro, sin embargo, en nuestro

país, desde hace ya unos años, viene aumentando el índice de inseguridad, lo cual se

ha convertido en un problema al cual hay que prestarle mucha atención y dedicarse

tiempo para pensar como remediar este problema, el cual abarca a todos sin importar

el estrato económico.

Este problema genera muchas pérdidas económicas a los afectados, por consiguiente,

afecta el desarrollo económico del país. La indiferencia e incapacidad del Estado de

encontrar una solución, ha llevado a que las personas busquen por su propia cuenta

estar seguras, lo que los lleva a usar implementos que les proporcionen mayor

protección y seguridad en sus viviendas para cuidar su patrimonio.

Gracias al avance tecnológico que se viene dando en estos años, se están

implementando dispositivos con los que las personas puedan tener mayor control

sobre sus bienes, teniendo en cuenta en estos, la resistencia del material, el monitoreo

y control, sistemas inteligentes, sistema de aviso en caso sea manipulado por una

persona desconocida. Estos dispositivos son las llamadas cerraduras electrónicas, las

cuales pueden utilizar código, tarjeta y/o huella digital para la apertura de estas.

Teniendo cada una sus ventajas y desventajas que se analizarán que serán las razones

con las cuales se diseñará el sistema de cerraduras electrónicas.


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3.- OBJETIVOS

Aprender, entender e implementar un sistema de cerraduras electrónicas

mediante el lector de huella digital, teclado y mecánicamente, además de

poder implementarlo para que pueda ser manejado vía internet desde

cualquier lugar de manera remota.

Aplicar los conocimientos adquiridos en el curso a través de las clases y

laboratorios explicados y enseñados a lo largo del curso.

Plantear nuestro sistema en físico y llegar a comprobar el correcto

funcionamiento de sus componentes y a la vez del sistema en general.


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4.- PROPUESTAS PARA UN SISTEMA INTERCONECTADO DE

CERRADURAS ELECTRÓNICAS

Para un sistema interconectado de cerraduras electrónicas para el laboratorio SAC

(Sistemas Automáticos de Control) y oficina se presentan las siguientes ventajas –

desventajas:

Ventajas:

Pueden instalarse en cualquier tipo de puerta, ya sean de madera o de metal.

Se evita tener que cargar el peso de las llaves en conjunto.

Se puede tener gran capacidad de manejo de datos.

Tendremos control de las personas que entran y salen por una puerta, quienes

entran, en qué fecha y hora.

Desventajas:

Las desventajas se dan dependiendo del tipo de cerradura, sea por código, por

tarjeta o por huella digital.

El sistema trabajará teniendo en cuenta los siguientes casos:

Cuando el Jefe del laboratorio (Dr. Ing. William Ipanaqué) abra la puerta

principal automáticamente, ¿se le dará acceso a la puerta de su oficina?

Cuando el Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay accedan a la puerta principal

automáticamente tendrán acceso a la puerta de su correspondiente oficina.

Este caso es sólo para estas dos personas.

¿Cómo se podría entrar al laboratorio si la persona que tiene el acceso a la

puerta principal no se encuentra?

Uno de los Ingenieros antes mencionados tendrá la posibilidad de abrir la

puerta desde donde se encuentren, es decir, de manera remota. También

podrían dar su código personal de acceso a la persona que desee entrar.

¿Qué pasaría si un alumno quiere visitar a alguna persona que trabaje dentro

del laboratorio?

Tendría que comunicarse con cualquiera de las personas que tengan acceso

para que se le pueda permitir el ingreso, esto nos daría la seguridad de que

cualquier persona no ingrese y en todo caso que quien ingrese este bajo

responsabilidad de la persona que autorizó su ingreso.


8

¿Al ingresar con el código, tarjeta o huella digital quedará grabada la fecha y

hora en que ingresó, lo mismo al salir?

Sí, cada ingreso y salida quedarán registradas.

¿Sólo los Ingenieros antes mencionados tendrá acceso para la entrada

principal?

No, también lo tendrán las personas que trabajan allí y todas aquellas que sean

autorizadas por el Ing. Ipanaqué.

¿El Jefe del laboratorio tendrá acceso a todas las oficinas que existan en el

interior?

Sí, tendrá acceso a todas las oficinas al interior del laboratorio.

¿Las personas que trabajen dentro del laboratorio tendrán acceso a la puerta

principal?

Sí, como ya se mencionó antes, ellos y las autorizadas por el Jefe del

Laboratorio.

4.1.- Sistema de apertura por código Este sistema funciona a partir de la lectura de una clave de acceso que tendrá cada

persona autorizada a tener acceso al lugar. Al ingresar la clave mediante un teclado se

procederá a verificar si ésta se encuentra registrada y a la vez habilitada y se procederá

a activar o no, los demás componentes de la cerradura.

Ventajas:

Sólo la persona que tiene el código podría ingresar

En caso el jefe del laboratorio no se encuentre cerca, podría enviar el código a

la persona autorizada que requiera ingresar.

Desventajas:

La persona se puede olvidar de su código.

Otra persona puede ver el mensaje que se le envía a una segunda persona

autorizada para ingresar.

Al ingresar el código de la puerta principal, por parte de una segunda persona,

se tendrá acceso también a la oficina del jefe del laboratorio.

Por seguridad se tendría que cambiar el código cada cierto tiempo o cada vez

que el jefe de laboratorio lo de a otra persona.


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4.2.-Sistema de apertura con tarjeta magnética:

Este sistema funciona a partir de la lectura de una clave de acceso que tendrá cada

persona autorizada a tener acceso al lugar. Al ingresar la clave mediante un teclado se

procederá a verificar si ésta se encuentra registrada y a la vez habilitada y se procederá

a activar o no, los demás componentes de la cerradura.

Ventajas:

Es más rápido abrir la puerta al usar tarjeta que con un código.

No hay que memorizar el código.

Desventajas:

La tarjeta se puede extraviar.

La tarjeta se puede deteriorar.

En caso no se encuentre el jefe del laboratorio, si no se tiene la tarjeta no se

podrá acceder.

Si otra persona roba o encuentra la tarjeta podrá acceder con total facilidad.

4.3.- Tarjetas Inteligentes Es un dispositivo que puede contener o no un microprocesador que, a diferencia de la

tarjeta magnética, ésta añade capacidad de cómputo al dispositivo. La forma en que

funciona la lectura de éste tipo de tarjeta es mediante una conexión galvánica entre

las superficies de contacto de la tarjeta y el lector, comenzando el intercambio de

información mediante los puertos de entrada y salida conectados a un terminal serial

al equipo que interpretará los datos.

El uso de estas tarjetas se encuentra en auge, sin embargo, una desventaja de ellas al

prolongar su uso, las superficies de contacto y terminales se desgastan debido a la

exposición al medio ambiente, ocasionando corrosión. Esto genera un mantenimiento

constante, por lo que es caro.

4.4.- Sistema de lectura de tarjetas con código de barras: El código de barras es una serie de barras y espacios establecidos mediante un código

binario. Esta serie puede ser interpretada de manera numérica y alfanumérica por un

escáner laser que utiliza la diferencia en la reflexión ocasionada por las barras.

Existen diferentes tipos de disposiciones para los códigos de barras, siendo el más

popular el código EAN (numero articulo europeo), que representa una mejora del UPC

(código universal del producto) que se introdujo en EE.UU. en 1973.


10

El sistema es parecido al sistema de tarjeta magnética, pero ésta lleva un código de

barras que es leída por medio de una luz láser sin necesidad de introducir la tarjeta por

alguna ranura ni de que se trabe en caso no sea validado el código.

Ventajas:

Es más rápido abrir la puerta al usar tarjeta que con un código.

No hay que memorizar el código.

Con respecto a la tarjeta magnética, no se tendrá que introducir por una ranura

evitándose así, desgaste por rozamiento en ellas y en los componentes.

Desventajas:

La tarjeta se puede extraviar.

La barra que va en la tarjeta se puede deteriorar. Al ocurrir esto no se podrá

acceder, ya que la barra de códigos no podrá ser leía si presenta alguna

rayadura.

En caso no se encuentre el jefe del laboratorio, si no se tiene la tarjeta no se

podrá acceder.

Si otra persona roba o encuentra la tarjeta podrá acceder con total facilidad.

4.5.- Sistema de apertura con huella digital (sistema biométrico):

La biometría es el estudio automático para el reconocimiento único de humanos

basados en uno o más rasgos conductuales o físicos intrínsecos.

Las huellas dactilares, las retinas, el iris, los patrones faciales, geometría de la palma

de la mano, representan ejemplos de características físicas (estáticas), que mientras

características del comportamiento se incluye la firma, el paso y el tecleo (ejemplos

dinámicos). En el caso de la voz, se puede considerar una mezcla de características

físicas y del comportamiento.

A continuación, se muestra una tabla basada en la tecnología biométrica emergente y

su madurez

TECNOLOGIA COMO TRABAJA MADUREZ

Escaneo de

venas

Captura imágenes del patrón del flujo

sanguíneo.

Comercialmente

disponible

Termografía

Facial

Cámaras infrarrojas detectan patrones de

calor creados por el flujo sanguíneo y

emitido por la piel.

Su

comercialización

inicial fallo por el

alto costo.


11

Comparación de

ADN

Compara muestras de ADN con plantillas

generadas como muestras

Muchos años para

implementación.

Sensor de olor Captura los químicos volátiles que los poros

de la piel emiten.

Muchos años para

su

comercialización.

Medidor del

pulso

sanguíneo.

Sensores infrarrojos miden el pulso de la

sangre en el dedo.

Experimental

Reconocimiento

del patrón de la

piel

Extrae distintos patrones ópticos por

medidas de espectroscopia de la luz

reflejada por la piel.

Emergente

Identificación

de la cama de la

uña

Un interferómetro detecta las fases de

cambio en la incidencia de luz en la uña del

dedo; reconstruye distintas dimensiones de

la cama de la uña y genera un mapa

unidimensional

Emergente

Reconocimiento

de movimiento

Captura una secuencia de imágenes para

derivar y analizar las características del

movimiento.

Emergente:

requiere

desarrollo futuro

Reconocimiento

de la forma de la

oreja

Está basada en la distinción de la forma de la

oreja y la estructura del cartílago,

proyectando parte del oído externo.

Todavía un tópico

de investigación.

Tomado de: www.engr.sjsu.edu. Recuperada el 8 de Julio de 2006.

La biometría es uno de los sistemas más seguros con respecto a los demás, ya que se

tendrá acceso sólo de manera personal y presencial, para este proyecto, bajo

parámetros que se muestran y se comparan en la tabla a continuación, se escogió la

huella dactilar y, por lo tanto, según este registrado o no, se procederá a activar o no

los componentes para abrir la puerta.

Tabla comparativa de las tecnologías biométricas más comunes.

TECNOLOGI

A

COMO

TRABAJA

TAMAÑ

O DE

PANTALL

A

(BYTES)

FIABILIDA

D

FACILIDA

D DE USO

POSIBLES

INCIDENCIA

S

COST

O

ACEPTACIO

N USUARIO

Huella

digital

Captura y

compara

patrones

de la huella

digital

250-

1000

Muy alta Alta Ausencia de

miembro

Bajo Alta

http://www.engr.sjsu.edu/


12

Geometría

de la mano

Mide y

compara

dimension

es de la

mano

9 Baja Alta Edad,

ausencia de

miembro

Bajo Alta

Retina Captura y

compara

los

patrones

de la retina

96 Baja Baja Gafas Alta Baja

Iris Captura y

compara

los

patrones

del iris

512 Baja Baja Luz Muy

alto

Baja

Geometría

facial

Captura y

compara

los

patrones

faciales

84 o

1300

Baja Baja Edad,

cabello, luz

Medi

o

Baja

Voz Captura y

compara

cadencia,

pitch, y

tono de la

voz

10000-

20000

Alta Media Ruido,

temperatur

a y

meteorolog

ía

Alto Media

Tomado de la página de internet: https://es.wikipedia.org/wiki/Biometr%C3%ADa

Ventajas:

Mayor seguridad, ya que la apertura es personal.

Mayor rapidez que las anteriores para tener acceso

Desventajas:

En caso no se encuentre el jefe del laboratorio físicamente, no se tendrá acceso

al laboratorio.

La huella es difícil de borrar, pero en caso de algún accidente que la borre o

deteriore no se tendrá acceso.

https://es.wikipedia.org/wiki/Biometr%C3%ADa


13

5.- SISTEMA DE CERRADURAS ELECTRONICAS A IMPLEMENTAR

5.1.- Descripción del proyecto:

El trabajo a realizar en nuestro proyecto consistirá en diseñar, programar y construir

un sistema que permita abrir las cerraduras de las puertas de las oficinas del

Laboratorio de Sistemas Automáticos de Control, teniendo en cuenta los diferentes

casos y situaciones antes mencionadas, mediante distintas maneras, ya sea ingresando

una contraseña de 4 dígitos, una huella digital o la apertura desde cualquier lugar

mediante una conexión a internet (apertura remota).

Mediante un teclado se ingresará el código de 4 dígitos y la huella digital se hará por

medio de un dispositivo lector de huella.

El usuario ingresará su huella y código (ambos para mayor seguridad), las cuales

previamente han dicho registradas en una base de datos del programa usado para el

sistema.

5.2.- Dispositivos del Sistema de Cerraduras Electrónicas

5.2.1.- Microcontrolador Arduino Mega 2560

El Arduino Mega 2560 es una placa electrónica basada en el microprocesador

Atmega2560. Tiene 54 pines digitales de entrada/salida (de los cuales 15 se pueden

utilizar como salidas PWM), 16 entradas analógicas, 4 UART (hardware puertos serie),

un 16 MHz oscilador de cristal, una conexión USB, un conector de alimentación, un

encabezado ICSP, y un botón de reinicio.


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Especificaciones:

Microcontroladores Atmega 2560

Tensión de funcionamiento 5 V

Voltaje recomendado de entrada 7-12 V

Voltaje de entrada (límites) 6-20 V

Digital pines I/O 54 (de las cuales 15 proporcionan salida

PMW) Pines de entrada analógica 16

Corriente DC por I/O pin 40 mA

Corriente DC para pin 3.3V 50 mA

Memoria flash 256 KB, 8 KB utilizado por gestor de arranque

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Velocidad de reloj 16 MHZ


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Energía:

El Arduino mega puede ser alimentado a través de una conexión USB o con una fuente

de alimentación externa. La fuente de alimentación se selecciona automáticamente.

La potencia externa (no USB) puede venir de un adaptador de CA a CC o de una batería.

La junta puede operar con un suministro externo de 6 a 20 Voltios. El pin de 5V puede

suministrar menos, pero hace inestable la placa, en cambio, si utiliza más de 12V se

podría dañar la placa, es por ello que el rango recomendado es de 7 a 12V.

Los pines de alimentación son:

VIN: A través de este pin se puede alimentar a la placa.

5V: De este pin podemos obtener 5V y 40mA

3.3V: De este pin podemos obtener 3.3V y 50mA

GND: el ground (0V) de la placa

Comunicación

El Arduino Mega2560 tiene una serie de instalaciones para la comunicación

con un ordenador, otro Arduino, u otros microcontroladores. El Atmega 2560

ofrece cuatro hardwares UART para TTL (5V) de comunicación en serie.

El software de Arduino incluye un monitor de serie que permite a los datos textuales

sencillos para ser enviados hacia y desde la junta. Las RX y TX LED en la placa parpadean

cuando se están transmitiendo datos a través de la ATmega8U2 / ATmega16U2 chip y

conexión USB al ordenador (pero no para la comunicación en serie en los pines 0 y 1).

Una biblioteca Software Serial permite la comunicación en serie en cualquiera de los

pines digitales del Mega2560.

El Atmega2560 también soporta comunicación TWI y SPI. El software de Arduino

incluye una librería Wire para simplificar el uso del bus TWI; consulte la

documentación para obtener más información. Para la comunicación SPI, utilice

la librería SPI.

Programación

El Arduino Mega se puede programar con el software de Arduino.

Los Atmega2560 sobre la Arduino Mega viene precargado con un gestor de arranque

que le permite cargar nuevo código a la misma sin el uso de un programador de

hardware externo.


16

Software de reinicio Automático:

En lugar de requerir una prensa física del botón de reinicio antes de que una carga, el

Arduino Mega2560 está diseñado de una manera que permite que sea restablecido

por el software que se ejecuta en un ordenador conectado. Una de las líneas de control

de flujo por hardware (DTR) de la ATmega8U2 está conectado a la línea de reposición

de losAtmega2560 a través de un condensador de 100 nanofaradios (nf).

Cuando esta línea se cierra, la línea de restablecimiento pasa el tiempo suficiente para

restablecer el chip. El software de Arduino utiliza esta capacidad para permitir que

usted cargue código con sólo pulsar el botón de subida en el entorno Arduino. Esto

significa que el gestor de arranque puede tener un tiempo de espera más corto, ya que

la disminución de DTR puede ser bien coordinado con el inicio de la subida.

De protección multifunción USB

El Arduino Mega2560 tiene un fusible reajustable que protege a los puertos USB de su

ordenador. Aunque la mayoría de los ordenadores proporcionan su propia protección

interna, el fusible proporciona una capa adicional de protección. Si hay más de 500 mA

se aplica al puerto USB, el fusible se rompe automáticamente la conexión hasta que la

corta o se elimina la sobrecarga.

5.2.2.- Microcontrolador Arduino Nano

El Arduino Nano es una pequeña, completa y amigable placa basada en el ATmega 328

o el ATmega168, funciona con un cable USB mini-B en lugar de uno normal.


17

Especificaciones:

Microcontroladores Atmega 168 o ATmega328

Tensión de funcionamiento 5 V

Voltaje recomendado de entrada 7-12 V

Voltaje de entrada (límites) 6-20 V

Digital pines I/O 14 (de las cuales 6 proporcionan salida PMW) Pines de entrada analógica 8

Corriente DC por I/O pin 40 mA

Corriente DC para pin 3.3V 50 mA

Memoria flash 16 KB (168) o 32 KB (328), 2 KB utilizado por gestor de arranque

SRAM 1 KB (168) o 2 KB (328)

EEPROM 512 bytes (168) o 1 KB (328)

Velocidad de reloj 16 MHZ

Energía:

El Arduino Nano puede ser alimentado a través de la conexión USB Mini-B, no regulada

6-20V fuente de alimentación externa (pin 30), o 5V regulada fuente de alimentación

externa (pin 27). La fuente de alimentación se selecciona automáticamente a la fuente

de voltaje más alto.

Entrada y salida

Cada uno de los 14 pines digitales en el Nano se puede utilizar como una entrada o

salida, utilizando las funciones pinMode, digitalWrite, y digitalRead. Operan a 5

voltios. Cada pin puede proporcionar o recibir un máximo de 40 mA y tiene una

resistencia de pull-up (desconectada por defecto) de 20-50 kOhms. Además, algunos

pines tienen funciones especializadas.

Comunicación

El Arduino Nano tiene una serie de instalaciones para la comunicación con un

ordenador, otro Arduino, u otros micro controladores. Los ATmega168 y ATmega328

proporcionan UART TTL (5V) de comunicación en serie, que está disponible en los pines

digitales 0 (RX) y 1 (TX). Un FTDI FT232RL en los canales de mesa esta comunicación en

serie a través de USB y los drivers FTDI (incluido con el software de Arduino)

proporcionan un puerto COM virtual para el software en el ordenador. El software de

Arduino incluye un monitor de serie que permite a los datos de texto simples para ser

enviados hacia y desde la placa Arduino. Las RX y TX LED en el tablero parpadean

cuando se están transmitiendo datos a través de la conexión USB FTDI chip y al

ordenador (pero no para la comunicación en serie en los pines 0 y 1).

http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm


18

Una biblioteca SoftwareSerial permite la comunicación en serie en cualquiera de los

pines digitales del Nano.

El ATmega168 y ATmega328 también apoyan I2C (TWI) y SPI. El software de Arduino

incluye una biblioteca de alambre para simplificar el uso de la I2C bus; véase

la documentación para más detalles. Para utilizar la comunicación SPI, consulte

el ATmega168 o ATmega328 hoja de datos.

Programación

El Arduino Nano se puede programar con el software de Arduino.

Los ATmega168 o ATmega328 en el Arduino Nano viene precargado con un cargador

de arranque que le permite cargar nuevo código a ella sin el uso de un programador

de hardware externo

Software de reinicio automático

En lugar de requerir una prensa física del botón de reinicio antes de un proceso de

carga, el Arduino Nano está diseñado de una manera que permite que pueda ser

restablecido por el software que se ejecuta en un ordenador conectado. Una de las

líneas de control de flujo por hardware (DTR) de la FT232RL está conectado a la línea

de reposición de los ATmega168 o ATmega328 a través de un condensador de 100

nanofaradios. Cuando esta línea se afirma (tomada bajo), la línea de restablecimiento

pasa el tiempo suficiente para restablecer el chip. El software de Arduino utiliza esta

capacidad que le permite subir el código con sólo pulsar el botón de subida en el

entorno Arduino. Esto significa que el gestor de arranque puede tener un tiempo de

espera más corto, ya que el descenso de DTR puede ser bien coordinada con el inicio

de la subida.

Esta configuración tiene otras implicaciones. Cuando el Nano está conectado ya sea a

un ordenador con Mac OS X o Linux, se restablece cada vez que se realiza una conexión

a la misma desde el software (a través de USB). Para el siguiente medio segundo o así,

el gestor de arranque se está ejecutando en el Nano. Mientras que está programado

para ignorar los datos con formato incorrecto (es decir, nada, además de un proceso

de carga del nuevo código), es interceptará los primeros bytes de datos enviados a la

junta después de abrir una conexión. Si un boceto en ejecución en el tablero recibe la

configuración de una sola vez o de otro tipo de datos cuando se inicia por primera vez,

asegúrese de que el software con el que se comunica espera un segundo después de

abrir la conexión y antes de enviar estos datos.

http://www.arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial

https://www.arduino.cc/en/Reference/Wire

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Bootloader

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Bootloader


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5.2.3.- Módulo bluetooth HC-06

El modulo bluetooth HC-06 es un dispositivo económico y sencillo de utilizar. Se puede

utilizar para dar conectividad inalámbrica a través de una interfaz serial TTL entre

Microcontroladores (PIC, Arduino) y otros dispositivos como PC, laptops o celulares

SmartPhones.

Especificaciones:

Protocolo Bluetooth v2.0 + EDR

Frecuencia Banda ISM de 2,4 GHz

Modulación GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)

Potencia de emisión clase 2

Sensibilidad -84dBm a 0.1% BER

Velocidad asíncrona 2.1Mbps (máx.) / 160 kbps.

Velocidad síncronos 1Mbps/1Mbps

Seguridad Autenticación y encriptación

Interfaz Bluetooth - Puerto serie UART TTL

Suministro de energía 5V DC 50mA

Temperatura de trabajo -20 ~ +75°C

Dimensión 26.9mm x 13mm x 2,2 mm


20

5.2.4.- Módulo bluetooth HC-05

El modulo bluetooth HC-05 viene configurado de fábrica para trabajar como maestro

o esclavo. En el modo maestro puede conectarse con otros módulos bluetooth,

mientras que en el modo esclavo queda a la escucha de peticiones de conexión.

Agregando este módulo al proyecto podremos controlar desde un celular o una laptop

todas las funcionalidades necesarias que se deseen.

Especificaciones:

Voltaje de entrada: 5V

Chip BC 417143

Alcance: 20 mts

Nivel: TTL

1200 bps a 1.3 Mbps


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5.2.5.- Arduino UNO

El Arduino Uno es una placa electrónica basada en el microcontrolador Atmega328 y

que tiene su módulo USB mejorado. Dispone de 14 entradas/salidas digitales y 6 de

éstas pueden utilizarse para salidas PWM. Además, dispone de 6 entradas analógicas,

un oscilador de 16MHz, una conexión USB, un conector de alimentación, un header

ICSP y un pulsador para el reset.

La placa lleva todo lo necesario para soportar el microcontrolador. Para empezar a

utilizar la placa sólo es necesario conectarla a la PC a través de un cable USB,

alimentarla con un adaptador de corriente AD/DC, o también con una batería. Su

característica principal es que no utiliza el convertidor USB-serial FTDI. Por el contrario,

ofrece el microcontrolador Atmega 8U2 programado como convertidor USB-serial. El

Arduino Uno es la última de una serie de placas Arduino USB y el modelo de referencia

para las plataformas Arduino.

Especificaciones:

Microcontrolador ATmega328

Tensión operativa 5V

Tensión de alimentación (recomendado) 7-12V

Tensión de alimentación (límites) 6-20V

Entradas y salidas digitales 14 E/S Digitales (6 se pueden usar como salidas PWM)

Entradas analógicas 6

Maxima corriente continua para las entradas/salidas

40 mA

Maxima corriente continua para los pins 3.3V

50 mA

Flash Memory 32 KB (el bootloader usa 0.5 KB)

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8161.pdf


22

5.2.5.- Módulo Wifi ESP 8266

Este es un módulo sencillo y diseñado con el principio del Internet de las cosas (OIT).

Es muy conocido debido a que por su precio bajo le podemos dar comunicación wifi a

cualquier microcontrolador. Este módulo tiene todo lo necesario para conectarse a un

punto wifi mediante comandos de texto AT, vía una puerta serie, la cual puede ser

configurada a diferentes velocidades.

Una vez que se programa para conectarse a la red wifi, es capaz de enviar información

que le remitimos vía la puerta serie a una dirección IP y puerto que deseemos.

Posee 16 pines los cuales pueden ser configurados como entradas o como salidas.

Además, tiene un bajo consumo de energía en modo sleep su consumo es de

microamperios, aunque para iniciar puede llegar a consumir hasta más de 200 mA.

Especificaciones

Protocolos soportados: 802.11 b/g/n

Wi-Fi Direct (P2p), Soft Access Point

Stack TCP/IP integrado

PLL, reguladores y unidades de manejo de energía integrados

Potencia de salida: +19.5dBm en modo 802.11b

Sensor de temperatura integrado

Consumo en modo de baja energía: <10 uA

Procesador integrado de 32 bits, puede ser utilizado como procesador de

aplicaciones

Wi-Fi 2.4 GHz, soporta WPA/WPA2

Tamaño ultra reducido (11.5mm x 11.5mm)

Conversor analógico a digital de 10-bit

Soporta variedad de antenas

Integrated low power 32-bit MCU

SDIO 2.0, SPI, UART, I2C

Encendido y transmisión de datos en menos de 2ms

Rango de operación -40C° ~ 125C


23

5.2.6.- Relés:

Un relé es un dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor

controlado por un circuito eléctrico en el cual por medio de una bobina o electroimán

se accionan unos contactos que permiten abrir y cerrar otros circuitos independientes.

5.2.7.- Jumper:

Son cables conductores que sirven de conectores para los circuitos electrónicos.

Existen los jumper macho-macho, hembra-hembra y macho-hembra.

Jumper macho-macho

Jumper macho-hembra

Jumper macho-hembra


24

5.2.8.- Cerradura Eléctrica:

La cerradura se emplea para restringir el acceso de personas no autorizadas al

sistema; en cierto modo es un s i stema de protección y seguridad que es lo que

buscamos en este proyecto.

En principio la cerradura se abrirá solo y cuando las personas registradas ingresen

su usuario y contraseña de forma correcta.

La cerradura es demarca New Belcom BCE-1821 de chapa eléctrica con botón como

se muestra en la figura.

5.2.9.- Teclado:

Mediante el cual los usuarios ingresaran su clave, la cual será de 4 dígitos, su

funcionamiento es simple como el de los celulares antiguos.


25

5.2.10.- Lector de Huella Digital:

Un lector óptico funciona con un dispositivo CCD (Charged Coupled Device), como el

usado en las cámaras digitales, que tienen un arreglo de diodos sensible a la luz que

genera una señal eléctrica en respuesta a fotones de luz. Cada diodo graba un pixel, un

pequeño punto que representa la luz que le es reflejada. Colectivamente, la luz y

perfiles oscuros forman una imagen de la huella leída. El proceso de lectura comienza

cuando usted pone su dedo sobre la ventana del lector, el cual tiene su propia fuente

de iluminación, típicamente un arreglo de LEDs, para iluminar las crestas de la huella

digital. El CCD genera, de hecho, una imagen invertida del dedo, con áreas más

oscuras que representan más luz reflejada (las crestas del dedo) y áreas más claras

que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas).

Las funciones del lector de huella son:

Primero: Obtener una imagen de la huella digital de la persona.

Segundo: Comparar el patrón de valles y crestas de dicha imagen con los

patrones de huellas que tiene almacenadas.


26

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6.- DIAGRAMA DEL SISTEMA A REALIZAR


27

7.- CASOS EN LA APERTURA DE LAS PUERTAS PARA NUESTRO

MODELO:

7.1.- Accesos varios:

Ing. Ipanaqué : Apertura puerta principal, oficina personal y sala de reuniones.

Ing. Chinchay : Apertura puerta principal, oficina personal y sala de reuniones.

Secretaria : Apertura puerta principal.

Ing. Manrique : Apertura puerta principal.

Jefe de Laboratorio: Apertura puerta principal.

Todos con huella digital y clave de 4 dígitos.

7.2.- Acceso a sala de reuniones: En el caso de que alguna persona, que no sea el Ing. Ipanaqué o el Ing. Chinchay, desee

ingresar a la sala de reuniones deberá solicitar permiso de parte de los Ingenieros

mencionados, quienes abrirán la puerta mediante el envío de un código a la persona

que solicitó el permiso o mediante la apertura remota.

7.3.- Acceso de alumnos y/o otras personas: Deberán solicitar a cualquiera de los Ingenieros antes mencionados la apertura de la

puerta principal, quienes abrirán dicha puerta mediante el envío de un código a la

persona que solicitó el permiso o mediante la apertura remota.

7.4.- Acceso puerta principal desde oficina del Ing. Ipanaqué o el Ing.

Chinchay: Cualquiera de los Ingenieros mencionados abrirá la puerta principal desde su

respectiva oficina mediante la apertura remota.


28

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29

7.5.- Registro diario de entradas y salidas: Se registrará la entrada y salida de cada persona que accedió a la puerta principal,

oficinas y sala de reuniones, además de la manera como se accedió ya sea por huella

digital, código o por apertura remota.

8.- DIAGRAMA GENERAL– CONEXIÓN DE INSTRUMENTOS PARA

LAB SAC L-32

En el siguiente diagrama se muestra una conexión general del sistema a realizar para

el laboratorio L -32. Ante ello se explicará paso a paso como está definido cada lazo

realizado.

8.1.- Creación de Página Web Mediante un proveedor de alojamiento de páginas web (Hostinger), se crea un

subdominio administrado por un usuario principal, el cual llevará un registro en tiempo

real de las personas ingresan a Laboratorio SC L-32.

Página web a ingreso de usuarios (principales):

Dr. Ing. William Ipanaqué.

Ing. Ítalo Chinchay.

Jefe de Laboratorio.

Página Web: http://controldeacceso.esy.es/

Ante un control de usuarios, cada uno de ellos tendrá una página de Inicio diferente

debido a la disponibilidad de salas a ingresar.

Cada uno de estos usuarios debe registrarse con: Apellidos, nombres, correo

electrónico, huella digital (grabada en la memoria del mismo; apta para guardar 150

huellas aproximadamente), nombre de usuario (Nick-name) y contraseña a utilizar.

http://controldeacceso.esy.es/


30

Una vez registrados podrán acceder fácilmente a la página principal como se presenta

en la siguiente imagen.

Página web: http://controldeacceso.esy.es/index.html

En la página principal (pestaña Inicio) se colocará temas de interés de avance

tecnológico, como IoT (Internet de las cosas), noticias de nuevos algoritmos para un

Sistema Scada, prototipos a emplear en diversos sectores de la Industria, el sistema

robotizado que les depara a las grandes empresas disminuyendo personal y

aumentando ganancias (de modo estratégico), servidores de gran almacenamiento

para brinde información seleccionada de modo rápido y fácil, entre otras cosas.

La pestaña Control presenta sobre el dominio de cada usuario, la apertura de las salas

y/u oficinas que desee. Todo se realiza mediante el abre y cierre de las puertas

remotamente.

En las pestañas restantes Paper, Work y Video; presentan como su nombre lo dice

según lo indicado para el proyecto de curso Sistemas Automáticos de Control.

8.2.- Lazo inalámbrico página web – microcontrolador Arduino Mega 2560 Para que exista una conexión de un microcontrolador (para este proyecto el Arduino

Mega 2560 será ubicado en puerta principal de Laboratorio L-32) y la nube dónde

estarán almacenados los registros de acceso al Laboratorio; se empleará el módulo

Wifi ESP 8266. Es un dispositivo sencillo y diseñado con el principio del Internet de las

cosas (IoT). Podrá dar comunicación wifi mediante comandos de texto AT, vía una

puerta serie, la cual puede ser configurada a diferentes velocidades.

En el proyecto se recibirá la información captada de la Página Web creada vía puerta

serie (dirección IP y puerto que deseemos). En tal caso el Arduino Mega recibe la orden

y éste acciona mediante una salida digital la señal asignada de apertura de la puerta.

http://controldeacceso.esy.es/index.html


31

8.3.- Lazo inalámbrico microcontrolador Arduino Mega – microcontroladores

Arduino Nanos Para que exista una conexión inalámbrica del microcontrolador principal Arduino

Mega 2560 y los Arduinos Nanos para el envío remoto de una señal digital que indique

la apertura de las oficinas y/o sala de reuniones, se empleará los módulos Bluetooth

HC-05 (Maestro) y HC-06 (Esclavo). En el modo maestro se podrá conectar con los otros

módulos Bluetooth HC-06, que quedarán a la escucha de peticiones de una señal, es

este caso, el accionado de las cerraduras eléctricas respectivas.

Agregando este módulo al proyecto se podrá controlar remotamente las cerraduras

desde un celular o la Página Web, teniendo todas las funcionalidades necesarias que

se deseen.

8.3.- Conectividad alámbrica microcontroladores Arduinos – Cerraduras

Eléctricas Para que reciba la señal enviada de una página web, acceso correcto mediante una

huella dactilar o una clave; el subsistema presenta un relé, que es un dispositivo

electromagnético que funciona como un interruptor controlado que acciona un

contacto que permite abrir y cerrar de manera independiente el circuito que lleva

consigue el voltaje de 12 VDC que necesita la cerradura misma.

Circuito Arduino Relé – Cerradura Electrónica 12VDC


32

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33

9.- PROGRAMACIÓN EN ARDUINO:

9.1.- CÓDIGO EMPLEADO PARA PUERTA PRINCIPAL


34

9.2.- CONECTIVIDAD ESP 8266

En principio el módulo esp8266 trabaja con comandos at, la configuración inicial del

hardware seria para poder poner códigos at:

Los principales códigos at se adjuntan en referencias. Una forma más fácil de trabajar con el

módulo esp8266 es utilizando un plugin, cuya principal ventaja seria que cambia los códigos

at por comandos de Arduino e incluso podemos trabajar con el ide de Arduino

INSTALANDO EL PLUGIN:

ABRIMOS \Archivo\preferencias Y BUSCAMOS Additional Boards Manager urls en el cual

ingresamos la dirección del plugin: y aceptamos

ttp://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json

http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json


35

Para descargar el plugin vamos A \Herramientas\placa\Board Manager con la placa

generic8266

Y LUEGO INSTALAMOS ESP8266 COMMUNITY

Hasta aquí tenemos los plugin instalados, pero para poder programar el esp8266 necesitamos

un adaptador ftdi y realizamos la siguiente conexión de hardware


36

El código para el siguiente proyecto será una adaptación del código creado por secmotic:


37

CONCLUSIONES

El módulo Arduino es más fácil de trabajar debido a que su lenguaje de

programación es de más alto nivel en comparación con la programación en PIC,

lo que nos ahorra mucho más tiempo, y esto se resume en menos líneas de

código.

El Hardware de Arduino está basado en un microcontrolador AVR, en particular

el ATmega328 y el ATmega1280. Los programas de Arduino están basados en

C/C++ y compilados con el compilador de código abierto avr-gcc.

Arduino presenta una variedad de tipos de librerías y mejoras. Además, su

configuración es open hardware y software, lo que nos permite modificar sus

códigos de funcionamiento.

En este trabajo, registraremos huellas dactilares mediante un puerto

serial. Luego de haber registrado las huellas hay otro código que nos indica

si encontró alguna coincidencia de la huella introducida con alguna registrada,

y si se da esto el programa nos permite el acceso.

Para mayor seguridad del sistema, ést e se ha implementado de tal forma

que la clave del usuario tenga 4 caracteres, además que se tenga que ingresar

la huella digital para acceder a la apertura.

El sistema tiene un tiempo de espera de 3 segundos para que un usuario pueda

volver a abrir la cerradura, de modo que se pueda establecer un orden y una

organización de los usuarios que quieran acceder a abrir la cerradura.

Control de Acceso

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Transcript of Control de Acceso