modelomonografía 90_ terminada
Post on 07-Jul-2016
3 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU “
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA
SISTEMA DE SEGURIDAD PARA VIVIENDAS
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DEL CURSOCIRCUITOS ELECTRÓNICOS
ELABORADO POR: ALVARADO CASTILLO, Víctor Rt CHIHUAN HUAYTA, Efraín HUARANGA FLORES, Jhunior Omar ROMERO VILLAGARAY, Larry Jeanpiere
DOCENTE:Ing. LÓPEZ CAVERO, Máximo Jesús
HUANCAYO-PERÚJUNIO-2016
DEDICATORIA
Dedicamos este trabajo a todas las personas que apoyan en nuestra formación profesional; especialmente a nuestros padres, que con su esfuerzo hacen que nos superemos día a día.
Los autores.
ÍNDICE
PáginaINTRODUCCIÓNCAPÍTULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN1.1. Planteamiento del problema……………………………………………….1.2. Justificación………………………………………………………………….1.3. Objetivos……………………………………………………………….…….
1.3.1 General……………………………………………………………….1.3.2 Específicos……………………………………………………………
1.4. Factibilidad……………………………………………………………………1.4.1 Económica……………………………………………………………1.4.2 Operacional...…………………………………………………………
CAPÍTULO II: BASES TEÓRICAS2.1. Antecedentes………………………………………………………………….2.2. Marco teórico…………………………………………………………………..2.3. Glosario…………………………………………………………………………CAPÍTULO III: ANÁLISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA3.1. Diagrama de bloques…………………………………………………………..3.2. Análisis y diseño del sistema de adquisición de datos……………………..3.3. Implementación y prueba del sistema………………………………………..3.4. Fotografías, guía de instrucciones……………………………………………CAPÍTULO IV CRONOGRAMA Y PRESUPUESTO4.1. Cronograma…………………………………………………………………….4.2. Presupuesto…………………………………………………………………….CONCLUSIONESSUGERENCIASREFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASANEXOS
RESUMEN
La seguridad en estos últimos años ha cobrado vital importancia en las políticas de
estado, pues se está viendo afectada uno de los principales derechos del hombre “el
derecho de vivir en paz” en condiciones adecuadas para su desarrollo. Pero la
problemática específica en este tema de seguridad ciudadana esta en lo urbano más
que en lo rural, vinculado principalmente a la delincuencia, alarmantes cifras de
robos de viviendas, afectando el normal desarrollo de capital humano.
Por esta razón se plantea un sistema de seguridad con un circuito integrado
multiplexor 74151, demutiplexador 74138, que ayude evitar los robos en las
viviendas, ayudando a la reducción de la tasa de delincuencia en el Perú.
INTRODUCCIÓN
El proyecto denominado “SISTEMA DE SEGURIDAD PARA VIVIENDAS” nos
ha permitido poner en práctica los conocimientos teóricos del curso de Circuitos
Electrónicos.
En el Capítulo I se detalla al problema de investigación. En primera instancia
se planteó el problema, luego se justificó el mismo. A continuación, se describe
objetivos tanto generales como específicos. Finalmente se trata sobre la factibilidad
del proyecto.
En el Capítulo II se especifica las bases teóricas que sustentan el proyecto.
Para el efecto revisamos algunos antecedentes, conceptos teóricos de los
dispositivos y componentes utilizados y finalmente un glosario de los términos más
importantes.
En el Capítulo III se aboca al análisis, diseño, implementación y prueba del
sistema.
En el Capítulo IV detallamos el cronograma de actividades, en este caso, un
diagrama de Gantt. También acompañamos el presupuesto correspondiente.
Finalizamos con las conclusiones, sugerencias, referencias bibliográficas y los
anexos.
CAPÍTULO I
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. Planteamiento del problema
El presente año ha sido denominado “Consolidación del Mar de Grau”.
La inseguridad en el país en estos últimos años ha crecido en un porcentaje
muy elevado, como prevención para el cuidado de las viviendas se realizará un
sistema de seguridad que indicará cuando una puerta o ventana se abra.
Los fundamentos teóricos prácticos serán muy provechosos para realizar el
proyecto de seguridad en las viviendas.
1.2. Justificación
Desde el punto de vista teórico el proyecto se justifica porque nos permitirá
corroborar su validez con la parte experimental.
Desde el punto de vista social, el proyecto servirá para que los alumnos
acabando la carrera puedan implementar un sistema de seguridad en sus hogares,
trabajos, oficinas, etc. para que así estos puedan proteger sus patrimonios donde se
encuentren.
1.3. Objetivos
1.3.1 General
“Análisis, diseño e implementación de un sistema electrónico de seguridad”
Este proyecto está basado en la idea de instalar y poner en marcha un
sistema de alta seguridad para las viviendas, con el fin de desarrollar un medio
técnico activo electrónico que ayude a mejorar la seguridad en las viviendas.
6
1.3.2. Específicos
- Análisis, diseño e implementación del sistema de
adquisición de datos(entrada).
- Análisis, diseño e implementación del sistema de
potencia (salida).
1.3.3. Factibilidad
- Económica. El costo de los componentes está al alcance
de los integrantes del grupo de trabajo
- Operacional. Tenemos las bases teóricas para diseñar e
implementar el dispositivo electrónico de seguridad.
7
CAPITULO II
BASES TEÓRICAS
2.1 ANTECEDENTES
Para la realización de la presente investigación se hizo la revisión de una
serie de trabajos previos relacionados con el objeto de estudio los cuales servirán
de antecedentes. Entre ellos se puede mencionar el trabajo realizado por:
QUISPE JALISTO, (2014), titulado: Implementación de un sistema de
seguridad utilizando microcontroladores con sensores de luz infrarroja basado en
SMS para alertar sobre daños al patrimonio cultural. El cual fue presentado en la
Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco; para optar el título de Ingeniero
Informático y de Sistemas.
La tesis explica el diseño de un sistema de seguridad para detectar la
intromisión de agresores al Patrimonio Cultural usando una tecnología de un
Microcontrolador, el cual está programado para detectar intrusiones, cuando exista
una interferencia de los sensores de luz infrarroja, en la aplicación informática se ha
utilizado comandos AT para el envío de mensajes de texto como alerta al personal
de seguridad, finalmente la aplicación, además de mostrar constantemente un
video, toma fotografías al intruso cuando este dañando el Patrimonio.
RAJA PERÉZ ANTONIO, (2010), titulado: Diseño de sistema electrónico de
alarma anti intrusos para viviendas individuales. El cual fue presentado en la
Universidad Politécnica de Cartagena; para optar el título de Ingeniero Técnico
Industrial, especialidad en Electrónica Industrial.
La tesis explica el diseño de un sistema de seguridad de detección y alarma
anti intrusión orientado a una vivienda unifamiliar de dos plantas en zona urbana.
Donde el sistema conforma una unidad de control, detectores, señalización y
avisadores.
8
ZEBALLOS CHONG ALDO, (2011), titulado: Diseño e implementación de un
sistema domótico de seguridad inalámbrica para un laboratorio de
telecomunicaciones. El cual fue presentado en la Pontifica Universidad Católica del
Perú; para optar el título de Ingeniero Electrónico.
La tesis está basada en el diseño e implementación de un sistema de
seguridad usando sensores comerciales y comunicados inalámbricamente
basándose en la tecnología ZigBee y visualizados a través de la pantalla de un
computador desde cualquier parte del mundo usando internet.
2.2 MARCO TEÓRICO
2.2.1 Circuito 74138 TTL
El circuito integrado 74138 (DEMUX) o subfamilia (74LS138, 74F138,
74S138, 74HCT138) es un circuito integrado que tiene la función de decodificador /
demultiplexor binario de 3 bits (1:8).
Con las tres entradas que posee el circuito podemos realizar 8 combinaciones
diferentes, de 000 a 111 que nos activaran una de las salidas Yn. Este circuito
integrado se utiliza mucho para seleccionar memorias y periféricos en el espacio de
memoria de los sistemas con microprocesadores.
La habilitación del 74138 se activa sólo cuando se cumple la siguiente
ecuación de las patillas de entrada. “E = G1 * G2A * G2B”
Utilizando la formula anterior podemos hacer decodificaciones de más salidas,
activando o desactivando la habilitación se pueden conectar en cascada más
circuitos para realizar decodificaciones mayores. Aunque si queremos un
decodificador que tenga una entrada más y el doble de salidas ya tenemos
el circuito 74154.
El tiempo de retardo o propagación del 74LS138 es de unos 22nS.Las salidas
son del tipo Totem pole.
9
La relación de pines de este integrado es la siguiente:
A, B, C: Entradas de selección, según la combinación binaria que coloquemos
tendremos activada la salida Yn correspondiente.
G1, G2A, G2B: Entradas de validación, la primera activa a nivel alto y las dos
siguientes a nivel bajo, si no cumplimos estas condiciones el decodificador no
funcionara.
Y0, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8: Salidas del decodificador activas a nivel bajo
(0V), solo puede haber una activa a nivel bajo.
2.2.2 Circuito 74151 TTL
Los multiplexores son circuitos combinacionales que tienen varias entradas,
una salida y varias líneas de selección. Su funcionamiento podría asemejarse a un
conmutador de varias posiciones que simularían las entradas y el terminal común, la
salida; la conmutación se realizaría por medio de la línea de selección, es decir el
multiplexor permite el envío por una sola línea de los datos presentes en varias
líneas.
10
El circuito integrado TTL 74151, contiene un multiplexor (MUX) con ocho
entradas de datos y una salida. Tiene una entrada de inhibición (STROBE G) activa
a nivel bajo (0V) y tres entradas de selección (SELECT A, B y C).
2.2.3
Contador 74193
Este circuito integrado es un contador/descontador programable de 4 bits con
carga de datos paralelo. Dispone de dos salidas de sobre pasamiento para contajes
en cascada, así como de dos entradas de control del contaje, ascendente o
descendente.
La relación de pines de este integrado es la siguiente:
UP: Pin de entrada de pulsos a contar de forma ascendente. El avance del contaje
se realiza con cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.
DOWN: Pin de entrada de pulsos a contar de forma descendente. El avance del
descontaje se realiza cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin inversión.
CLR: Pin de reset. Entrada sin inversión.
: Pin de carga de los datos de entrada. Cuando se da un flanco ascendente
de la señal de reloj y este pin tiene un nivel lógico bajo, se realiza la carga del dato
de preselección de las entradas A, B, C y D. Entrada con inversión.
11
QA, QB, QC, QD: Pines de salida del contaje. Estos pines indican el valor del
contaje. QA es el bit de menor peso (LSB). Salidas sin inversión.
: Pin de sobrepasamiento del contaje ascendente. Cuando el contador se
encuentra en el máximo estado (1111) esta señal pasará a estado lógico bajo. Esta
señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado máximo de contaje. Salida
con inversión.
: Pin de sobrepasamiento del contaje descendente. Cuando el contador se
encuentra en el mínimo estado (0000) esta señal pasará a estado lógico bajo. Esta
señal se mantendrá en valor bajo mientras dure el estado mínimo de contaje. Salida
con inversión.
A, B, C, D: Pines de entrada de datos de entrada. Estos pines indican el valor de
carga del contaje para realizar un contaje programado. La carga de estos pines se
hace de forma paralela y de forma síncrona. A es el bit de menor peso (LSB).
Entradas sin inversión.
Funcionamiento:
Un nivel lógico alto en la entrada CLR pone todas las salidas a valor lógico bajo.
Para realizar la carga del valor de las entradas de datos se deberá meter un nivel
lógico bajo en la entrada . La función de contaje esta deshabilitada mientras la
señal se encuentre a nivel lógico bajo. El contador dispone de dos entradas
de control del contaje (UP y DOWN), mediante las cuales se selecciona el tipo de
operación a realizar, contaje o descontaje respectivamente. El contaje empieza
cuando estos pines se encuentran en los estados que indica la tabla de función, así
como el descontaje. Para saber cuándo se ha llegado al estado máximo del contaje
o estado mínimo del contaje se disponen de dos pines de salida que lo indican
poniéndose a nivel lógico bajo mientras dure el estado correspondiente ( y
respec tivamente).
12
2.2.4 Circuito Integrado 555
Es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de
temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar
retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus
derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.
Fue introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado
debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Muchas empresas los
fabrican en versión de transistores bipolares y también en CMOS de baja potencia. A
partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año.
Este circuito suele ser utilizado para trabajos sencillos como trabajos escolares,
debido a su bajo costo y facilidad de trabajar con él.
2.2.4 Arduino
Arduino es una plataforma de electrónica "open-source" o de código abierto
cuyos principios son contar con software y hardware fáciles de usar. Es decir, que
promete ser una forma sencilla de realizar proyectos interactivos para cualquier
persona.
El Arduino es tanto software como
hardware, y aquí viene la primera diferencia
con otras placas y microcontroladores. Los
13
entornos de desarrollo y lenguaje de programación de Arduino y las placas en las
que se ejecutan han sido desarrollados de la mano, por lo que tenemos asegurada
tanto la compatibilidad como la sencillez de desarrollo sobre ellas.
2.2.5 Parlante
El parlante es un dispositivo utilizado para reproducir sonido desde un
dispositivo electrónico. También llamado altavoz, bocina.
2.2.6 Diodos Leds
LED se define por sus siglas como diodo emisor de luz, no es más que un
pequeño chip de material semiconductor, que cuando es atravesado por una
corriente eléctrica, en sentido apropiado, emite luz monocromática sin producir calor,
es decir un componente electrónico semiconductor, con polaridad por lo que se
usará en funciones de señalización, estética y, actualmente iluminación.
Su estructura consta de un hilo muy fino, entre el cátodo y el ánodo, que
podría dar apariencia de fragilidad, pero no es así; porque no tiene que ponerse
14
incandescente (de hecho apenas se calienta) y no está al aire, sino incrustado
dentro del epoxy.
2.2.7 Resistencias
El resistor es el elemento de circuito más utilizado en la práctica. Sus usos
más comunes son la disipación de potencia, generación de calor, limitación de
corriente, división de voltaje, etc. El resistor se describe matemáticamente mediante
la ley de Ohm. Los resistores se miden por esa razón en unidades llamadas Ohms,
generalmente se utiliza el símbolo W para representar los Ohms. En la práctica los
valores utilizados se extienden entre algunas décimas de ohm a varios millones de
Ohms.
Para representar el valor de las resistencias se utiliza un código de colores. El
código especifica claramente el valor y la precisión con que el elemento fue
fabricado. Además de su valor es importante la potencia eléctrica que disipa un
resistor. Generalmente el tamaño del elemento determina la potencia máxima
permitida. Los valores comunes de potencia son 0.25, 0.5 y 1 W.
15
2.2.8 Protoboard
Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar
componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica,
esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se
asegura el buen funcionamiento del mismo.
Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:
A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para
colocar los circuitos integrados.
B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan
por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de
tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La
fuente de poder generalmente se conecta aquí.
C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y
conducen según las líneas rosas.
CABLES DE PROTOBOARD
16
2.2.9 Capacitores
Un capacitor o condensador, se asemeja mucho a una batería, pues al igual
que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma
diferente. El capacitor constituye un componente pasivo que, a diferencia de la
batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de
energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo. Su descarga se produce
también de forma instantánea cuando se encuentra conectado en un circuito
eléctrico o electrónico energizado con corriente. Una vez que se encuentra cargado,
si éste no se emplea de inmediato se auto descarga en unos pocos minutos.
En resumen, la función de un capacitor es almacenar cargas eléctricas de forma
instantánea y liberarla de la misma forma en el preciso momento que se requiera.
2.2.10 Fuente de Alimentación
Puede definirse como un circuito electrónico que transforma potencia eléctrica
de entrada, ya sea de corriente continua o corriente alterna, en una potencia
eléctrica de salida; tanto de corriente continua como de corriente alterna, con un
nivel de tensión o corriente o ambas, consiguen la estabilización de la magnitud de
salida mediante un sistema de control o de realimentación negativa que corrige
automáticamente dicha
magnitud de salida.
17
2.2.11 Multímetro
Es un instrumento eléctrico portátil que permite medir diferentes magnitudes
eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como
resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente
continua o alterna.
2.3 Glosario
Bits. - Un bit es una señal electrónica que puede estar encendida (1) o
apagada (0). Es la unidad más pequeña de información que utiliza un
ordenador. Son necesarios 8 bits para crear un byte.
Capacitores. - Se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su
función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente.
18
C.I. 555.- Es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de
temporizadores, pulsos y oscilaciones.
Circuito 74138.- Es un circuito integrado que tiene la función de decodificador
/ demultiplexor binario de 3 bits (1:8).
Contador 74193.- Este circuito integrado es un contador/descontador
programable de 4 bits con carga de datos paralelo. Dispone de dos salidas de
sobrepasamiento para contajes en cascada, así como de dos entradas de
control del contaje, ascendente o descendente.
I.D.E.- De siglas Integrated Desktop Development Environment, o entorno de
desarrollo integrado. Un lugar donde podemos escribir nuestras aplicaciones,
descargarlas al Arduino y ejecutarlas o depurarlas desde allí.
Arduino. - Uno es una placa electrónica basada en el ATmega328. Cuenta
con 14 entradas / salidas digitales pines (de las cuales 6 se puede utilizar
como salidas, 6 entradas analógicas.
Multímetro. - Es un instrumento eléctrico portátil que permite medir diferentes
magnitudes eléctricas que puede ser como corrientes, voltaje, diferencia de
potenciales, resistencias, capacidades y otras.
Resistor. - Sus usos más comunes son la disipación de potencia, generación
de calor, limitación de corriente, división de voltaje, etc.
Oscilaciones. - La oscilación es el fenómeno en el que se produce un cambio
en el movimiento de algo y se realiza en forma de vaivén.
Protoboard. - Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden
insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos.
LED.- Se define por sus siglas como diodo emisor de luz que cuando es
atravesado por una corriente eléctrica, en sentido apropiado, emite luz
monocromática sin producir calor.
19
Corriente continua: Corriente de intensidad constante en la que el
movimiento de las cargas siempre es en el mismo sentido.
Corriente alterna: Corriente eléctrica variable en la que las cargas eléctricas
cambian el sentido del movimiento de manera periódica.
Potencia eléctrica: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad
de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un
elemento en un tiempo determinado.
Voltaje eléctrico: Es la presión que una fuente de suministro de energía
eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones
en un circuito eléctrico cerrado.
Epoxy: Es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con
un agente catalizador o «endurecedor».
Chip: Circuito electrónico de material semiconductor, especialmente silicio, en
forma de cubo minúsculo, que, combinado con otros componentes, forma un
sistema integrado más complejo y realiza una función electrónica específica.
UP: Pin de entrada de pulsos a contar de forma ascendente. El avance del
contaje se realiza con cada nivel lógico alto de esta señal.
DOWN: Pin de entrada de pulsos a contar de forma descendente. El avance
del descontaje se realiza cada nivel lógico alto de esta señal. Entrada sin
inversión.
CLR: Pin de reset. Entrada sin inversión.
20
CAPÍTULO III
ANÁLISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA
3.1 Diagrama de bloques
ENTRADA PROCESO SALIDA
21
MULTIPLEXADO
DEMULTIPLEXADO
ARDUINO MEGA DIODO LED
3.2 Análisis y diseño del sistema de adquisición de datos
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ENTRADA
La puerta es alimentada a 5V al abrirse el interruptor cierra circuito, enviando
una señal a el MUX 74151.
PROCESO
El multiplexador (Mux 74151) detecta la señal de que puerta está abierta con
ayuda del seleccionador (contador 74193 y 555) y envía una señal al
demultiplexador (demux 74138).
La señal que llega del multiplexador decodifica y envía una señal a los diodos
leds, al arduino el cual envía la señal al DF Player mini y este envía la señal al
parlante.
SALIDA
Los diodos leds emiten la señal del multiplexador de una puerta abierta que lo
representa encendiendo el led y de la misma el parlante emite un sonido
3.3 Implementación y prueba del sistema
22
MULTIPLEXADO
DEMULTIPLEXADO
ARDUINO MEGA DIODO LED
CAPÍTULO IV
CRONOGRAMA Y PRESUPUESTO
4.1 Cronograma de actividades
23
ACTIVIDADES SEM8 SEM9 SEM10 SEM11 SEM12 SEM13 SEM14 SEM15
Problema de investigación
X
Bases teóricas X X
Análisis del sistema de adquisición de datos
X
Análisis del sistema de seguridad X
Implementación del sistema de seguridad X X
Exposición grupal
X
4.2 Presupuesto
24
DESCRIPCIÓN CANTIDAD COSTOCables de conexión 40 S/. 8.00 Timer555 1 S/. 1.50 Resistencias eléctricas 30 S/. 3.00 MUX 74138 1 S/. 3.00 Contador 74193 1 S/. 3.00 DEMUX 151 1 S/. 3.00 Diodo led 10 S/. 2.00 Capacitor 1 S/. 0.30 Protoboard 2 S/. 24.00 Fuente de alimentación 1 S/. 15.00 Arduino mega 2560 1 S/. 15.00 DF player mini(MP3) 1 S/. 15.00 Parlante 1 S/. 5.00 Soporte de maqueta(60*40cm) 1 S/. 8.00 Maqueta 1 S/. 30.00 TOTAL S/. 135.80
25
CONCLUSIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/10587/ PFC_FranciscoJavier_Briceno_Sanz.pdf?sequence=1
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/1621 http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5689/1/T1481.pdf https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/18228/Memoria.pdf http://www.areatecnologia.com/electricidad/resistencia-electrica.html http://electronica-electronics.com/info/555/555.html http://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htm http://unicrom.com/convertidor-analogico-digital-cad-dac-comparadores/
ANEXOS
Circuito armado Sistema de sonido con arduino
Maqueta Programacion del arduino
Bloque de edificios Museo chino a escala
Conexiones con las bases de maqueta Soldado de los contactores
top related