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Prototipo funcional de sistema electrónico para medición de
alcoholemia en casco y moto para motociclistas corporativos
(Helmt4life)
Daniel Eduardo Diaz Rodriguez
Luis David Gomez Liñán
Jhoan Sebastián Diaz Álvarez
Jossie Esteban Piza Rada
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Ingeniero de Telecomunicaciones
Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar
Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones
Bogotá D.C., Colombia
2019
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Prototipo funcional de sistema electrónico para medición de
alcoholemia en casco y moto para motociclistas corporativos
(Helmt4life)
Daniel Eduardo Diaz Rodriguez
Luis David Gomez Liñán
Jhoan Sebastián Diaz Álvarez
Jossie Esteban Piza Rada
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Ingeniero de Telecomunicaciones
Tutor (a)
Ing. Joel Carroll Vargas MSc
Línea de Investigación:
Sistemas de Control
Grupo de Investigación:
GIIS02, 2019-2
Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar
Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones
Bogotá D.C., Colombia
2019
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Dedicatoria
El presente trabajo de investigación lo dedicamos
principalmente a nuestras familias quienes han sido un
apoyo incondicional a lo largo de nuestras incontables
noches sin dormir y arduo trabajo que ha demando el
desarrollo de nuestro pregrado, gracias a su amor,
trabajo y sacrificio en todos estos años y a su
compañía, que pese a las adversidades nos han dado
los ánimos necesarios para esforzarnos día a día y
lograr nuestros objetivos.
“El miedo no es real. El único lugar donde puede
existir el miedo es en nuestros pensamientos sobre el
futuro. Es un producto de nuestra imaginación, lo que
nos hace temer cosas que actualmente no existen y que
pueden no existir. No me malinterpreten, el peligro es
muy real, pero el miedo es una elección.”
-
Will Smith
Daniel Eduardo Diaz Rodríguez
Luis David Gomez Liñán
Jhoan Sebastián Diaz Álvarez
Jossie Esteban Piza Rada
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Agradecimientos
El presente trabajo de investigación es el resultado del
trabajo en conjunto de los integrantes del grupo. Por
esto agradecemos en primer a nuestro tutor Ingeniero
Joel Carroll Vargas, quien con su ayuda, sinceridad y
total franqueza nos orientó en esta investigación para
que su resultado fuera el esperado, a todos los docentes
de la Fundación Universitaria Panamericana, quienes
con su ayuda, paciencia y constante esfuerzo y
dedicación nos han impartido conocimientos que son
indispensables en la formación de profesionales
tecnológicos para crear un mejor país.
También, a todas las personas que de una u otra manera
contribuyeron en nuestra formación académica y de
quienes tomamos las mejores enseñanzas y lecciones.
Daniel Eduardo Dia Rodríguez
Luis David Gomez Liñán
Jhoan Sebastián Diaz Álvarez
Jossie Esteban Piza Rada
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Anexo B. Nombrar el anexo B de acuerdo con su contenido V
Derechos de Autor
Se autoriza a los interesados a consultar y reproducir parcialmente el contenido de este
trabajo de investigación titulado Prototipo funcional de sistema electrónico para
medición de alcoholemia en casco y moto para motociclistas corporativos (Helmt4life),
siempre y cuando se haga la respectiva cita bibliográfica que dé crédito al trabajo, sus autores
y otros.
Cedemos los derechos del trabajo de investigación, con fines de difusión pública, además
autorizo su reproducción dentro de las regulaciones de la Universidad.
__________________________ _________________________________
Luis David Gomez Liñan Daniel Eduardo Diaz Rodriguez
C.C. 1.026.300.097 C.C. 1.023.928.562
_____________________________ __________________________________
Jhoan Sebastián Diaz Alvarez Jossie Esteban Piza Rada
C.C. 1.016.086.141 C.C. 1.022.372.176
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Resumen y Abstract VII
Resumen
En el presente documento se plasman los resultados obtenidos del proyecto de investigación,
realizado por los estudiantes del pregrado de Ingeniera de Telecomunicaciones como
proyecto fin de carrera. Durante el desarrollo de este documento se encontrará el análisis del
proyecto en donde se aplican herramientas tecnológicas para proporcionar un sistema de
control electrónico, que busca atacar la problemática existente de la conducción de vehículos
motorizados de dos ruedas (Motocicletas) bajo los efectos de la ingesta de alcohol, el grupo
objetivo y alcance de este proyecto son las empresas que tengan como necesidad de su
negocio y operación, la contratación y uso de motociclistas de manera activa.
Como una solución a dicha problemática se ha diseñado un sistema de control de
alcoholemia, este sistema realizara lecturas del nivel de alcohol mediante un sensor instalado
en el casco del conductor que enviara una señal a un controlador instalado en el vehículo,
este controlador cortara el flujo eléctrico a la bomba de gasolina para que el vehículo no
pueda ser usado cuando los niveles de alcohol medidos por el sistema en casco superen los
niveles mínimos establecidos por las normas colombianas.
Con el prototipo propuesto se piensa proteger la vida de los actores viales que puedan ser
afectados por la irresponsabilidad del manejo de automotores bajo los efectos del alcohol,
proteger el activo más importante de las empresas, sus colaboradores y adicionalmente
mostrar los resultados obtenidos sobre la investigación planteada.
Palabras clave: Alcoholímetro, Arduino, Accidentes Vehiculares, Automotores.
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Resumen y Abstract IX
Abstract
This document reflects the results obtained from the research project, carried out by the
students of the Telecommunications Engineering undergraduate degree as a final degree
project. During the development of this document you will find the analysis of the project
where technological tools are applied to provide an electronic control system, which seeks
to attack the existing problem of driving motorized vehicles with two wheels (Motorcycles)
under the effects of intake Alcohol, the target group and scope of this project are the
companies that have the need for their business and operation, the hiring and use of
motorcyclists actively.
As a solution to this problem, a breathalyzer control system has been designed, this system
will perform alcohol level readings by means of a sensor installed in the driver's helmet that
will send a signal to a controller installed in the vehicle, this controller will cut off the flow
electric to the gasoline pump so that the vehicle cannot be used when the alcohol levels
measured by the hull system exceed the minimum levels established by Colombian
standards.
With the proposed prototype it is intended to protect the life of road actors that may be
affected by the irresponsibility of car management under the influence of alcohol, protect
the most important asset of companies, their collaborators and additionally show the results
obtained on the investigation raised.
Keywords: Breathalyzer, Arduino, Car Accidents, Automotive.
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Contenido XI
Tabla de Contenido
PÁG.
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 16
ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................ 18
OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................................... 22
Objetivos Específicos .............................................................................................................................. 22
ALCANCES Y LIMITACIONES ........................................................................................................................ 23
1. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 24
1.1 ESTADO DEL ARTE ............................................................................................................................ 24
1.2 PRINCIPALES DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS ................................................................. 30
1.2.1 Arduino Nano ............................................................................................................................. 30
1.2.1.1 Características técnicas del Arduino Nano ........................................................................... 32
1.2.1.2 Distribución de pines del ATmega328p ................................................................................. 32
1.2.2 Arduino Uno .............................................................................................................................. 33
1.2.3 Sensor de Gases MQ-3............................................................................................................... 34
1.2.3.1 Características del sensor MQ-3 ........................................................................................... 35
1.2.3.2 Confiabilidad del sensor ........................................................................................................ 35
1.2.4 Bluetooth HC-05 ........................................................................................................................ 41
1.2.5 Batería de Lithium-ion ............................................................................................................... 42
1.3 SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN - ARDUINO IDE ............................................................................. 42
1.4 SISTEMA DE BLOQUEO VEHICULAR ................................................................................................. 44
2. ANÁLISIS Y DISEÑO DEL SISTEMA DE BLOQUEO ....................................................................... 45
2.1 ANÁLISIS DE LOS ELEMENTOS ELECTRÓNICOS QUE INTERACTÚAN EN EL BLOQUEO DE LA
MOTOCICLETA .............................................................................................................................................. 45
2.1.1 Bloqueo del vehículo .................................................................................................................. 46
2.2 DISEÑO DEL PROTOTIPO DEL CIRCUITO DE ALCOHOLÍMETRO EN CASCO PARA OBTENER LECTURAS DE NIVEL
DE ALCOHOL EN CASCO. ................................................................................................................................... 47
2.2.1 Diagrama de diseño del prototipo en casco .............................................................................. 49
2.2.2 Diagrama de flujo de prototipo en casco ................................................................................... 51
2.2.3 Diseño esquemático de circuitos del prototipo en casco ........................................................... 52
2.2.4 Programación del Arduino Nano (Atmega328p) ....................................................................... 53
2.2.4.1 Programa del sistema alcoholímetro en casco ...................................................................... 53
2.2.5 Prototipo de circuito electrónico para el control del encendido en vehículo. ........................... 58
2.2.5.1 Diagrama de flujo de prototipo en casco ............................................................................. 63
2.2.5.2 Diseño esquemático de circuitos del prototipo en moto ........................................................ 64
2.2.5.3 Programación del Arduino Nano (Atmega328p) ................................................................... 65
2.2.5.4 Programa del sistema alcoholímetro en moto ....................................................................... 65
2.2.6 Montaje segunda fase para los módulos de casco y moto. ....................................................... 68
2.2.6.1 Montaje prototipo para casco segunda fase ........................................................................ 68
2.2.6.2 Montaje prototipo para moto segunda fase ........................................................................ 70
3. CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 71
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XII Título del trabajo de grado o investigación
4. RECOMENDACIONES ..................................................................................................................... 73
5. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS ................................................................................................... 74
Page 13
Contenido XIII
Lista de figuras
PÁG.
Figura 1 Ilustración Física del Arduino Nano .................................................................................................. 30
Figura 2 Distribución de pines del ATmega328p ........................................................................................... 32
Figura 3 Ilustración Física del Arduino Uno .................................................................................................... 33
Figura 4 Ilustración Física del Sensor MQ-3 ................................................................................................... 34
Figura 5 Planos electrónicos del sensor ............................................................................................................. 35
Figura 6 Curva típica de sensibilidad del sensor ............................................................................................. 36
Figura 7 Características típicas de temperatura / humedad ......................................................................... 37
Figura 8 Ilustración Física Bluetooth HC-05 ................................................................................................ 41
Figura 9 Ilustración Física batería de lithium-ion ........................................................................................... 42
Figura 10 Entorno de programación Arduino IDE ......................................................................................... 43
Figura 11 Diagrama de bloques ............................................................................................................................ 44
Figura 12 Diagrama de diseño del prototipo en casco .................................................................................. 49
Figura 13 Diagrama de flujo de prototipo en casco ....................................................................................... 51
Figura 14 Circuito del prototipo en casco realizado en Proteus 8.1. ........................................................ 52
Figura 15 Pantalla del IDE Arduino ................................................................................................................... 54
Figura 16 Esquema Virtual Prototipo en Casco .......................................................................................... 54
Figura 17 Prototipo en funcionamiento de Casco Versión 1....................................................................... 55
Figura 18 Calibración resistor sensor MQ3 ...................................................................................................... 56
Figura 19 Lectura de prueba 1, Habitación de hogar estándar. .................................................................. 56
Figura 20 Lectura de prueba 2, pasillo universidad Unipanamericana .................................................... 57
Figura 21 Prototipo en funcionamiento de Casco Versión 2....................................................................... 58
Figura 22 Diagrama de diseño del prototipo para moto Fuente: Diseñado por los autores ... 61
Figura 23 Diagrama de flujo de prototipo en moto .................................................................................. 63
Figura 24 Circuito del prototipo en moto realizado en Proteus 8.1. ................................................. 64
Figura 25 Pantalla del IDE Arduino modulo máster ................................................................................ 66
Figura 26 Prototipo en funcionamiento de moto Version 1 ........................................................................ 67
Figura 27 Montaje casco fase 2 ............................................................................................................................ 68
Figura 28 Almacenaje del prototipo fase 2 ....................................................................................................... 69
Figura 29 Modulo en casco fase 2 ....................................................................................................................... 69
Page 14
Contenido XIV
Lista de tablas
PÁG.
Tabla 2 Comparación de sensores ......................................................................................................................... 38
Tabla 3 Niveles de alcoholemia según Ley 1696 de 2013 Nivel Nacional .............................................. 40
Tabla 4 Análisis de tipos de bloqueos posibles ................................................................................................. 46
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15 Helmt4Life
Lista de Símbolos y abreviaturas
Símbolos con letras latinas
Símbolo Término Unidad SI Definición
A Área m2 ∬ 𝑑𝑥 𝑑𝑦
V Voltaje voltio 𝑉 = 𝑅 . 𝐼
h Altura de la antena m Ec. 3.2
f0 Frecuencia de operación Hz Ec. 3.6
a Coeficiente 1 Tabla 3-1
Abreviaturas
Abreviatura Término
USB Universal Serial Bus
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only
PWM Pulse Width Modulation
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16 Helmt4Life
Introducción
El aumento de uso de empleados motorizados para despacho de mercancías, domicilios,
gestión de operaciones en campo se fortalece en múltiples sectores económicos del país, lo
que ha generado un aumento progresivo en la compra y uso de motocicletas por todo el país
teniendo como foco central las grandes capitales o ciudades con un alto flujo de movilidad
vehicular.
Esta situación ha generado necesidad en pequeñas, medianas o grandes empresas para que
realicen la contratación de sus colaboradores en campo con vehículos propios
(Motocicletas) en calidad de alquiler para poder suplir la naturaleza y demanda de la
operación de cada compañía y sector económico. Para cada una de las empresas que basa
su operación en campo en este requerimiento primordial (desplazamiento en motocicletas)
es de suma importancia garantizar que sus colaboradores conduzcan de manera prudente y
en ausencia de cualquier sustancia (sustancias psicoactivas, sedantes, alcohol, etc.) que
pueda afectar su capacidad y pericia en la vía o durante la ejecución de sus actividades
laborares.
En la ciudad de Bogotá durante el primer semestre del 2018 se presentó un incremento
considerable con respecto al año anterior del 70% que corresponde a 1.675 conductores
alcoholizados encontrados en fragancia y fueron multados por manejar bajo los efectos del
alcohol. [1]
[1]. Tomado de “Sistema Integrado Digital, 2018, Conductores ebrios en Bogotá han aumentado el 70%, Recuperado de
https://www.lafm.com.co/bogota/conductores-ebrios-en-bogota-han-aumentado-el-70”.
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Sistemas de bloqueo 17
Eso significo que al día fueron multados alrededor de 9 personas por conducir bajo los
efectos del alcohol, para las empresas que manejan personal motorizado es sumamente
riesgoso que alguno de sus colaboradores a causa de manejar bajo los efectos del alcohol
sea multado, su vehículo sea retenido afectando la operación o esté involucrado en un
accidente de tránsito en donde su salud e integridad sea afectada reduciendo la capacidad
operativa del negocio o en casos graves donde la vida del colaborador, conductores o
peatones se vea en riesgo de muerte.
Estudios significativos demuestran que la ingesta de bebidas alcohólicas en cantidades
relativamente bajas es un factor altamente influyente en la posibilidad de que se presenten
accidentes de tránsito por cualquiera de los actores viales (conductores, peatones, ciclistas,
etc.) como lo afirma la Organización Panamericana de la Salud & Organización Mundial
de la Salud.
“El consumo de alcohol, incluso en cantidades relativamente pequeñas, aumenta el riesgo
de verse involucrado en siniestros viales. Beber deteriora las funciones esenciales para
una conducción segura, como la visión y los reflejos, y disminuye la capacidad de
discernimiento, lo que se asocia generalmente a otros comportamientos de riesgo, como el
exceso de velocidad y el incumplimiento de las normas de protección (uso del cinturón de
seguridad y el casco)”. [2]
[2]. Tomado de Organización Panamericana de la Salud & Organización Mundial de la Salud, 2017, Beber y Conducir, Pg. 1.
Es por esto por lo que para las empresas que sostienen sus operaciones o un gran porcentaje
de ellas en equipos de colaboradores motorizados como un recurso clave para poder
desempeñar la naturaleza de su negocio, puede ser de gran ayuda contar con una
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18 Helmt4Life
herramienta que les permita tener control y generar gestión sobre casos de manejo en estado
de embriaguez en sus colaboradores como una medida preventiva en etapas tempranas que
puedan mitigar posibles siniestros viales.
Antecedentes y Justificación
En Colombia el alcohol es una sustancia licita que presenta un consumo del (86,3%) en
la población, la edad de inicio del consumo de alcohol se encuentra alrededor de los 12 a
14 años, donde los estratos 4,5 y 6 obtienen un mayor consumo. [3]
[3]. Tomado de Observatorio de Drogas de Colombia, 2015.
El consumo del alcohol es considerado uno de los cuadros clínicos más vistos en la última
década, el consumo de alcohol genera unas alteraciones en el sistema nerviosos central,
estas alteraciones dependiendo el grado de alcohol se manifiesta en disminución de
capacidades físicas como el olfato, el gusto, la visión, coordinación muscular y
capacidades mentales como la concentración, memoria, juicio y discernimiento. [4]
[4]. Tomado de Faustman & Omenn, 2010, Pg. 52.
La OMS pone en conocimiento un informe mundial de las lesiones causadas por
accidentes de tránsito, tanto así que se espera que en 2020 sea la tercera responsable de la
tasa de mortalidad en el mundo, en el cual el consumo de alcohol es uno de los grandes
responsables de los accidentes, es así como alerta a los países a tomar medidas para
prevenir esta problemática.
En Colombia debido a sus características socio-económicas el uso y compra de motos
viene aumentando año tras año y los accidentes de estas lo hacen también en cifras
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Sistemas de bloqueo 19
alarmantes, según la Organización Panamericana de la Salud (OPS) y la Organización
Mundial de la Salud (OMS), Colombia lidera la lista de siniestros viales en motocicleta
(3,6 por cada 100.000 habitantes), este cifra se debe principalmente al aumento en la
compra de motos, asequibilidad de las motocicletas, sistemas de trasporte público
deficiente, y las condiciones económicas y sociales del país, además informan que los
descensos relacionados con muertes por siniestros de motocicletas fueron hombres de 25
a 34 años de edad, este segmento es el más extenso a un accidente de tránsito hasta 3 veces
más comparado con una persona mayor de 35 años, las infracciones de tránsito, falta de
cultura vial y el consumo de alcohol son las principales causas de estos trágicos descensos.
[5]
[5]. Tomado de Tendencias de heridas fatales en las Américas 1998-2010.
Según estudios de la organización panamericana de la salud, la posibilidad de tener un
accidente mortal es hasta 27 veces mayor en una persona que consume alcohol, incluso si
el consumo es en pequeñas cantidades el riesgo de verse involucrado en un siniestro vial
es mayor. Cuando hay un consumo de alcohol el cuerpo experimenta cambios fisiológicos
que alteran la conducta, comportamiento, y habilidades del mismos presentando así
comportamientos riesgosos, como el exceso de velocidad, incumplimiento de las normas
de tránsito, conducción, entre otros, poniendo en riesgo su vida y la de otros actores viales
como acompañantes, peatones, ciclistas u otros vehículos, que terminan sufriendo las
consecuencias negativas en trágicos hechos donde sufren daños, físicos materiales y trae
consigo hasta consecuencias mortales. [6]
[6]. Tomado de Organización Panamericana de la Salud, 2017.
Page 20
20 Helmt4Life
Para lograr disminuir la lesiones que son ocasionadas por el consumo nocivo de alcohol,
es de vital importancia que las autoridades competentes hagan concientización de esta
problemática, pero además que regule vigile y supervise más exhaustivamente estas
prácticas además de que se tenga más rigurosidad en estos controles, no obstante la
suspicacia de lagunas personas llevan a tomar decisiones erradas que termina en fatales
hecho para sus vida y la de otros individuos, Según la Facultad Latinoamericana de
Ciencias Sociales, Colombia es el tercer país que más consume alcohol en Suramérica, el
tercer puesto en consumo de alcohol en Suramérica, partiendo quede la creación de una
cultura de consumo de alcohol creada desde los tiempos de colonia, tan así se ha creado
esta cultura que la producción de alcohol en Colombia se genera a gran escala y aumente
año tras año, en el año 2012, los conductores en estado de embriaguez fueron responsables
de que las cifras de muertes en accidentes de tránsito ocupara el tercer lugar en causales
de muertes del país, y de lesiones personales ocupara la sexta casilla. [7]
[7]. Tomado de Buitrago, Norza, & Ruiz, 2015, Pg. 67-69.
En Colombia la legislación actual tiene sanciones administrativas y medidas penales para
todo conductor que sea sorprendido con un nivel superior a 1 en alcoholemia, no obstante,
estas medidas, aunque han tenido un impacto significativo en la reducción de lesionados
y muertos por siniestros viales, se ve incompetente debido a la falta de rigurosidad en los
procesos de concientización de la sociedad.
También es importante aclara que estas medidas y detección se pueden realizar con una
gran variedad de métodos que tienen las autoridades locales, no obstante, la disposición
de estos equipos se ve limitada, obstaculizando campañas más agresivas. Dentro de estos
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Sistemas de bloqueo 21
métodos encontramos los exámenes de embriaguez en la sangre, y el más conocido el
examen de embriaguez por medio del aire o exhalación.
Normalmente los operativos policiales suelen buscar prevenir accidentes causados por
conductores que han ingerido alcohol, estos a su vez se ven sometidos a pruebas realizadas
por medio de un alcoholímetro, la prueba se realiza por medio de la Exhalación del aire
del conductor que debe mantenerse en los rangos normales, estas medidas son tomadas
gracias a la relación existente entre las concentraciones de alcohol en la sangre y el aire
que se respira, se puede determinar indirectamente la concentración sanguínea de etanol,
midiendo su concentración en aire espirado. [8]
[8]. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses (CO), 2015, Consulta Operadores Alcohosensores.
Para llevar a cabo ésta prueba, se utilizan diferentes tipos de sensores:
• Celda: Su principio se basa en la oxidación de la sustancia que a su vez produce
electrones; la medición consta de dos electrodos fabricados en platino, estos
electrodos reaccionan solamente con la presencia de moléculas de alcohol, los
cuales en su presencia producen conductividad y un flujo de corriente eléctrica, el
cual nos permite determinar el nivel de alcohol presente. [9]
[9]. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses (CO), 2015, Consulta Operadores Alcohosensores.
• Sensor infrarrojo: posee sistemas de radiación infrarrojos propios para etanol por
medio de filtros ópticos, de esta manera la presencia de etanol en la sangre se
puede observar midiendo el grado de absorción de la radiación infrarroja que se
almacena en una cámara. [10]
[10]. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses (CO), 2015, Consulta Operadores Alcohosensores.
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22 Helmt4Life
• Detector dual: Es una combinación entre el detector infrarrojo y la celda
electroquímica, básicamente los resultados de ambos dispositivos o sistemas se
confirman entre ellos para dar más veracidad en la medida. [11]
[11]. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses (CO), 2015, Consulta Operadores Alcohosensores.
Objetivo General
Diseñar un prototipo funcional de un sistema de control electrónico para medición de
alcoholemia en casco y moto para motociclistas pertenecientes a empresas o compañías,
que impida el uso del vehículo cortando el fluido eléctrico de la bomba de gasolina si se
detectan niveles de alcohol en la respiración del conductor que superen los niveles
permitidos en la norma colombiana.
Objetivos Específicos
1. Diseñar primer prototipo para medición de niveles del alcohol del usuario.
2. Realizar pruebas de precisión y eficiencia de la medición de los niveles de alcohol,
por medio del sensor y la ingesta de alcohol de alguno de los estudiantes.
3. Montaje del sensor en casco y pruebas de funcionamiento.
4. Diseño de segundo prototipo para control de encendido y apagado al vehículo
(Moto).
5. Montaje y pruebas en conjunto de ambos prototipos.
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Sistemas de bloqueo 23
Alcances y Limitaciones
Alcances:
• Creación y diseño de planos electrónicos para cada uno de los módulos.
• Montaje demo para pruebas de lectura y ejecución.
• Diseño y creación de código para el control del hardware.
• Gestión de pruebas y resultados de medición y ejecución.
Limitaciones:
• Miniaturización del hardware para creación de la versión comercial.
• Implementación en vehículos reales
• Implementación a medida en casco.
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24 Helmt4Life
1. Marco teórico
1.1 Estado del Arte
La implementación de dispositivos de bloqueo para vehículos en usuarios que presentan
niveles altos de ingesta de alcohol se ha desarrollado en diferentes países y centros
educativos, donde se tomó como referencia para este proyecto, algunas investigaciones
realizadas e implementaciones que se dieron.
A raíz de la creciente motorización a nivel mundial y en especial en Colombia,
Principalmente con motocicletas la cantidad de accidentes de tránsito fue aumentando sus
cifras en niveles escandalosos, en los años 90 la seguridad vial vino tomando más peso y fue
así como se vinieron implementando y desarrollando mejoras en sistemas y elementos de
seguridad muy importantes hoy en día, como lo fue el cinturón de3 puntos, zonas de
absorción de impactos, airbag, Abs, etc. No obstante también fie en los años 90 cuando las
cifras de los accidentes mortales alcanzaron su histórico más elevado. [12]
[12]. Tomado de Revista Drager, 2010
En la Escuela Politécnica del Ejército Latacunga (Ecuador), Euro Rodrigo Mena Mena y
Jose Luis Mullo Casillas, en su tesis de grado nos plantean que con la llegada de nuevas
tecnologías como sensores y avances en la imitación de sentidos humanos, se empiezan abrir
investigaciones e implementaciones inicialmente de prototipos y modelos de laboratorio de
universidades en Latinoamérica , se empieza a utilizar sensores de óxido de estaño, también
conocidos como nariz electrónica, para detectar diferentes sustancias en la respiración, entre
estas el alcohol, y a partir de estas investigación se parte para un sinfín de aplicaciones, entre
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Sistemas de bloqueo 25
ellas un alcoholímetro para automóviles, no obstante por la tecnología de ese momento su
desarrollo implementación y comercialización era complicado. [13]
[13]. Tomado de Mullo & Mena,2005, Diseño y Construcción de un Alcoholímetro para Automóvil con Dispositivo de Bloqueo, Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/3244/1/T-ESPEL-0193.pdf
La universidad de Valladolid junto con el Instituto de Estudios de Alcohol y Drogas,
presentan un proyecto a fin de bajar los índices de accidentalidad principalmente con los
servicios de transporte público; Se lleva a cabo un estudio que plantea un proyecto de
implementación de un sistema de bloqueo por alcoholemia, denominado Alcolock. Marca
que más tarde se volvería pionera en la fabricación e implementación de dispositivos de
bloqueo por alcoholemia en toda Europa. [14]
[14]. Tomado de F. Javier Álvarez ─ Valladolid: Universidad de Valladolid, Instituto de Estudios de Alcohol y Drogas, 2007, Fuente
https://www.researchgate.net/profile/Inmaculada_Fierro/publication/215438007_Proyecto_Europeo_Alcolock_Empleo_del_Alcolock_e
n_el_Transporte_Publico_La_Experiencia_en_Espana/links/0c9605266a24db50ba000000/Proyecto-Europeo-Alcolock-Empleo-del-
Alcolock-en-el-Transporte-Publico-La-Experiencia-en-Espana.pdf
A partir del 2010, en Suecia, instalaron alcoholímetros a conductores que tengan
antecedentes o condenas por conducir en estado de embriaguez, dicho dispositivo estará
conectado al sistema eléctrico del vehículo y no le permitirá arrancar el motor si no se
encuentra en estado de sobriedad, esta idea es considerada en muchos países a nivel mundial,
entre ellos España, que según estudio de la Fundación Instituto Tecnológico para la
Seguridad Vial, la implementación de dichos dispositivos evitaría más de 100 muertes
anuales y más de 568 heridos de gravedad en España. [15]
No obstante la implementación de estos dispositivos se veía opacada por el alto coste de
estos servicios, aproximadamente el coste de arrendamiento y monitoreo de un dispositivo
Page 26
26 Helmt4Life
de control de ebriedad oscila entre los 1000 y 2200 dólares al año, sin contar gastos de
mantenimiento e instalación
[15]. Tomado de Diario El país, 2008, Alcoholímetros para los infractores Fuente
https://elpais.com/elpais/2008/07/08/actualidad/1215505043_850215.html
En la Universidad Técnica del Norte (Ecuador), Edison Rodrigo Cupuerán Yánez, en su
tesis de grado nos habla de cómo va tomando más fuerza el desarrollo de dispositivos a bajos
costos que permitan mitigar los accidentes de tránsito por medio del bloqueo vehicular a
través del alcoholímetro en Latinoamérica (Países como Ecuador, Argentina y Colombia).
Con la llegada de microcontroladores accesibles y con gran soporte se hacía más presente
los recursos necesarios para llevar acabo estos dispositivos ya que buscaban principalmente
un soporte frente a temporizadores, protecciones ante fallo de alimentación, bajo consumo,
puertos de comunicación serial USB, etc. No obstante, los sistemas presentes podían ser
fácilmente engañados y sus sensores carecían de certeza en las medidas. [16]
[16]. Tomado de Cupuerán, 2013, Implementación de un Dispositivo de Seguridad para el Bloqueo de Encendido de un Vehículo
Mediante Alcocheck, Fuente http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/3512/1/04%20MEC%20030%20TESIS.pdf
En la Universidad Politécnica de Madrid, Oscar Gomez Casado en su trabajo de tesis,
presentaba un sistema que englobaba diferentes factores y se enfocaba en la fabricación y
diseño de un dispositivo, utilizando componentes comerciales y de bajo costo que
permitieran desde la disminución de accidentes de tránsito, hasta un sistema de seguridad
de verificación de conductor, de esta manera mediante sensores de alcoholemia se detectaba
la presencia o no de alcohol, y mediante el reconocimiento de voz se pretendía dar veracidad
del conductor, que debía estar previamente registrado, de esta manera brindaba garantías en
su uso. [17]
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Sistemas de bloqueo 27
[17]. Tomado de Gomez, 2013, Sistema de Seguridad en Vehículos (SiSVe), Fuente
http://www.cei.upm.es/media/TFM/Gomez_Oscar_TFM_2013.pdf
En la ESPOCH, Maria Paula Casanova Vázquez, es su tesis de grado, trata como la
implementación en proyectos universitarios fue tomando mayor peso y se fueron
sofisticando los sistemas y los sensores, el sensor de mayor fidelidad y de mayor uso es el
MQ3, además se incorporaron sistemas de monitoreo continuo para ser más eficaz y reducir
la posibilidad de engañar al sistema vehicular, estos sistemas más modernos, permiten la
calibración de los sensores de manera sencilla, dicha calibración se realiza mediante la
comparación de los datos obtenidos entre el dispositivo desarrollado y un sensor externo o
medidor comercial, con su correcta certificación de calibración por las instituciones
pertinentes; Es importante señalar que estos sistemas más actuales, permiten la sustitución
de los sensores, sin necesidad del desmontaje del sistema general, haciendo sus veces de un
sistema Plug and Play para los sensores y dispositivos que interactúan con el sistema
eléctrico del vehículo y con el conductor. [18]
[18]. Tomado de Casanova, 2014, Diseño, Construcción e Instalación de un alcoholímetro electrónico con dispositivo de bloqueo de un
vehículo, Fuente http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/3732
DADSS (Driver Alcohol Detection System for Safety), es una tecnología desarrollada por
la NHTSA, de Estados Unidos, principalmente para luchar contra la conducción bajo los
efectos del alcohol y prevenir accidentes, dicha tecnología es apenas un prototipo y se espera
ser implementada de manera oficial en el año 2020, dicha tecnología maneja dos sensores:
1 sensor de alcoholemia que analiza el aire que exhala el conductor en busca de partículas
relacionadas con el alcohol, y otro sensor dactilar que verificaría la identidad del conductor,
Page 28
28 Helmt4Life
además de analizar por medio del sudor la presencia de alcohol en el mismo. Este sistema
impediría conducir al sujeto en estado de ebriedad. [19]
[19]. Tomado de NHTSA, 2015, Fuente https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.dot.gov/files/hyundaidadss.pdf
A pesar de los múltiples dispositivos que se encuentran en el mercado para contrarrestar esta
problemática y las leyes en países más que todo europeos, en Latinoamérica, la presencia de
esta política de responsabilidad al conducir es menos frecuente, principalmente por temas
de costos, estandarización y falta de rigurosidad y aplicación de normativas por parte de las
empresas o entes gubernamentales; Con la llegada de Arduino (una plataforma de código
abierto), y que su estructura es bastante flexible, con alto nivel de soporte y en continuo
desarrollo que permite extender las capacidades del mismo se presenta nuevas soluciones,
desarrollos y proyectos que buscan la implementación de manera más rigurosa de estas
soluciones a fin de mitigar los accidentes de tránsito en Latinoamérica.
Arduino además de presentar dichas características, maneja costos realmente bajos, que
pueden ser de fácil accesibilidad para empresas, desarrolladores y personas que se interesan
en buscar solución a esta problemática a un bajo costo, además presenta una gran variedad
de modelos que pueden adaptarse a los diferentes proyectos.
En la ESPOCH, Víctor Hugo Sanchez Perez en su tesis de grado, habla de placas Arduino
como base sólida para el desarrollo de estos proyectos, es así como se tienen dispositivos
que combinan sensores de alcohol, como el MQ3 y sistemas de suspensión o corte de
energía mediante un sistema de relevos, pero además permite la integración de
comunicación GPS, mediante un módulo a Arduino, permitiéndonos la comunicaciones de
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Sistemas de bloqueo 29
manera más inmediata, pero además es enfático en demostrar la flexibilidad que tiene esta
plataforma frente a mejoras y hasta en recambios o reparaciones del mismo. [20]
[20]. Tomado de Sanchez, 2017, Desarrollo de un Prototipo para Bloqueo, Desbloqueo y Desaceleración de un Vehículo mediante la
Red GSM/GPRS. Fuente http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/8882/1/108T0215.pdf
En la Universidad Regional Autónoma de los Andes, Héctor Emilio Paspuel Acosta en su
tesis de grado, enfatiza en las grandes ventajas y flexibilidad que presenta Arduino, se
desarrollan proyectos en donde integran soluciones de comunicación enfocadas hacia
dispositivos móviles y conexiones bluetooth, este es el caso de desarrollo e implementación
por parte de unos estudiante de la Uniandes en México que por medio de la conexión
Bluetooth utilizan su celular como medio de identificación de identidad al Arduino, además
de permitirle verificar diferentes variables que este mismo maneja, pero además este sistema
permite controlar el encendido del auto por el celular, brindado características de seguridad
en el arranque del vehículo. [21]
[21]. Tomado de Paspuel, 2018, Sistema Electrónico de Encendido de Vehículos basado en Alcoholímetro para evitar accidentes de
tránsito en la ciudad de Tulcán, Fuente http://dspace.uniandes.edu.ec/bitstream/123456789/9070/1/TUTSIS009-2018.pdf
En la revista International Journal of Engineering Research, K. Deepa, publicó el artículo
“Accident Prevention by Eye Blinking Sensor and Alcohol Detector”, 2015, donde se
muestra un desarrollo que utilizó un microcontrolador ATMega AT89S8252, un sensor de
alcohol MQ7, y un señor IR a fin de prevenir los accidentes de tránsito provocados por
consumo de alcohol y somnolencia.
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30 Helmt4Life
Figura 1 Ilustración Física del Arduino Nano
1.2 Principales dispositivos electrónicos utilizados
Durante este capítulo, se describirán las características de los distintos dispositivos
electrónicos y eléctricos que fueron usados para el desarrollo de este proyecto, dentro de
cada uno de ellos se profundizara un poco en sus funcionalidades y ventajas.
1.2.1 Arduino Nano
Recuperado de https://store.arduino.cc/usa/arduino-nano
Arduino Nano: Es una placa basada en un microcontrolador ATmega328p de bajo consumo
y que trabaja a una velocidad de 16Mhz, el dispositivo cuenta con una capacidad de 32KB
para la carga de software para su funcionamiento donde 2KB para el bootloader y 1KB de
SRAM. Cuenta con una memoria EEPROM de 1KB existe un modelo de esta placa con el
microcontrolador ATmega168. A nivel electrónico y de voltajes es similar a modelos como
el Arduino Uno o leonardo; la placa nano tiene la capacidad de manejar 14 pines digitales
de los cuales 6 de ellos pueden ser usados bajo PWM, adicionalmente cuenta con 8 pines
analógicos. Esta placa en comparación a otras ocupa un menor volumen gracias a la
reducción de sus salidas y entradas, el uso de una conexión mini USB hace que sea idóneo
para proyectos en los que sea necesario ahorrar espacio y consumo.
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Sistemas de bloqueo 31
Ventajas sobre la utilización de placas Arduino
En el mercado existen múltiples microcontroladores que podrían ser usados para la
ejecución de proyectos electrónicos como los AVR, PIC24F, PIC32, ARM entre otros
muchos que nos ofrecen funcionalidades similares a las que tenemos en el Arduino, todas
estas cuentan con herramientas que permiten que el trabajo y compilado para programar el
microcontrolador de manera fácil. Arduino además de contar con todas estas características
tienen ventajas en hardware que permite hacer comunicación entre otros dispositivos o
ampliación de su capacidad mediante módulos muy asequibles o incluso montados a mano.
Asequibilidad – Este tipo de placas son muy fáciles de conseguir y de fácil acceso en
comparación a otras plataformas de microcontroladores en el mercado. La versión más
costosa distribuida por el fabricante no supera un valor de $39 dólares o menos de $140.000
pesos colombianos, placas como el Arduino nano no superan un valor de $30.000 pesos
colombianos.
Multi-Plataforma – Las herramientas de compilado y programación creadas para Arduino
tienen en comparación a otras plataformas mucha más compatibilidad, teniendo presencia
en sistemas operativos como Windows, Macintosh OSX y Linux. Si se pone en comparación
a otras plataformas de microcontroladores estas están limitadas en su gran mayoría a
sistemas Windows.
Software libre y amigable – El software de Arduino se encuentra publicado bajo licencia
libre que permite que sea ampliable por medio de librerías escritas en el lenguaje de
programación C++ por programadores avanzados, además su hardware esta liberada bajo la
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32 Helmt4Life
Figura 2 Distribución de pines del ATmega328p
licencia Creative Commons que permite que cada persona pueda tomar los circuitos y hacer
su propia versión.
1.2.1.1 Características técnicas del Arduino Nano
Tabla 1 Características técnicas Arduino Nano.
Microcontrolador ATmega328
Arquitectura AVR
Voltaje de funcionamiento 5 V
Alimentación (recomendada) 7-12V
Pines digitales I/O 14 (6 pines con PWM)
Pines de entrada analógica 8
Corrientes DC por I/O Pin 40Ma
Memoria Flash 32 KB
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Velocidad de reloj 16 MHz
1.2.1.2 Distribución de pines del ATmega328p
Recuperado de https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/SMD/ATMega328.pdf
Page 33
Sistemas de bloqueo 33
El ATmega328p es un microcontrolador de alto rendimiento de 8 bits de bajo consumo,
cuenta con una memoria flash de 32Kb que permite realizar tareas de programación sobre
él. Cuenta con una estructura avanzada RISC con 131 instrucciones posibles entre otras
características.
La placa Arduino Nano es altamente recomendado para proyectos en donde se busque
procesar información del mundo real, convertirla en datos para su posterior transformación,
análisis o uso con el fin de convertirla en acciones sobre el mismo mundo real o virtual.
1.2.2 Arduino Uno
Como premisa de que las ventajas y características generales de las placas Arduino Nano y
Arduino Uno son equiparable por lo que se omitirán estos puntos para ahorrar tiempo al
lector y se procederá a describir sus características técnicas de manera directa
Recuperado de https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3
Figura 3 Ilustración Física del Arduino Uno
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34 Helmt4Life
Figura 4 Ilustración Física del Sensor MQ-3
Arduino Uno: Es una placa basada en un microcontrolador ATmega328p de bajo consumo
y que trabaja a una velocidad de 16Mhz, el dispositivo cuenta con una capacidad de 32KB
para la carga de software para su funcionamiento donde 2KB para el bootloader y 0.5KB de
SRAM. Cuenta con una memoria EEPROM de 1KB, esta placa por su capacidad de
procesamiento y lectura de datos por medio de sus pines digitales y análogos hace que sea
perfecta para controlar tareas con una alta precisión y permite una escalabilidad más alta
que placas como la Nano. Las características técnicas del Arduino Uno son prácticamente
iguales que las del Arduino Nano, en lo único que difieren es en tamaño y cantidad de pines
en donde el Arduino Uno cuenta con 14 pines digitales donde 6 de ellos se pueden usar como
PWM y 6 pines análogos. Si desea conocer la distribución de pines del microcontrolador, se
puede ver la Figura 1-2 y la Tabla 1.1.
1.2.3 Sensor de Gases MQ-3
Para la implementación del prototipo en casco, se hará uso del sensor MQ3, que es un
módulo de alta sensibilidad a alcohol y baja sensibilidad a benzinas. La forma en la que este
sensor funciona es por medio de un material sensible que es SnO2 (Dióxido de estaño), que
hace que la conductividad sea más baja cuando el aire está libre de alcohol, cuando existe
gas de alcohol la conductividad del sensor es más alta
Recuperado de https://www.sparkfun.com/products/8880
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Sistemas de bloqueo 35
Figura 5 Planos electrónicos del
sensor
1.2.3.1 Características del sensor MQ-3
Este dispositivo es cuenta entre sus características principales aparte de la detección de
gases de alcohol.
- Cuenta con un circuito eléctrico simple y fiable.
- Tiene una larga vida útil y es de bajo costo en relación con otros sensores similares
- Entre sus aplicaciones se tiene principalmente, sistemas de alcoholímetros.
Recuperado de https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biometric/MQ-3%20ver1.3%20-%20Manual.pdf
1.2.3.2 Confiabilidad del sensor
Entre las características más esenciales de este sensor es que tienen una sensibilidad muy
alta al alcohol lo que hace que sea el componente más adecuado para medir la cantidad de
alcohol en la respiración del conductor, entre sus cualidades cabe resaltar que tienen una
buena resistencia a la alteración de sustancias como gasolina, el humo o vapores.
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36 Helmt4Life
El material del cual se compone el sensor tiene una baja conductividad cuando el aire que
está pasando por él está limpio o no existe presencia de gases de alcohol, cuando el aire que
pasa por el sensor tiene concentración de gases de alcohol su conductividad se hace mayor
junto a la concentración de este gas ascendente, esto puede ser convertido por medio del
circuito anteriormente mostrado en una señal de salida para su posterior procesamiento.
“La ordenada es la relación de resistencia del sensor (Rs / R0), la abscisa es la concentración
de gases. Rs significa resistencia en el gas objetivo con diferente concentración, R0 significa
resistencia del sensor en aire limpio. Todas las pruebas se terminan bajo condiciones de
prueba estándar”. [22]
[22]. Tomado de Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co, 2014.
Figura 6 Curva típica de sensibilidad del sensor
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Sistemas de bloqueo 37
“La ordenada es la relación de resistencia del sensor (Rs / Rso). Rs significa resistencia del
sensor en alcohol de 125 ppm (C2H5OH) bajo diferentes temperaturas y humedad. Rso
significa resistencia del sensor en alcohol 125 (C2H5OJ) por debajo de 20 ° C / 55% HR.”
[23].
[23]. Tomado de Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co, 2014.
Entre las características que se deben resaltar de este sensor es la familia a la que pertenece,
la cual es los sensores electroquímicos que mediante el uso de una sustancia química en el
caso del sensor MQ3 la sustancia es SnO2 (Dióxido de estaño), que por medio de la
oxidación-reducción aprovechar las propiedades de las sustancias químicas y sus reacciones
generadas para producir una señal de salida que pueda ser tratada posteriormente.
El gas se propaga hacia el sensor a través de las membranas hasta llegar al electro de trabajo
que es el que detecta la presencia de gases, cual el electrodo es alcanzado por el gas al cual
es sensible se produce la reacción de reducción u oxidación dependiendo del tipo de gas.
Figura 7 Características típicas de temperatura / humedad
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38 Helmt4Life
Estas reacciones producen un flujo especifico de los electrones que produce una corriente
eléctrica proporcional a la concentración del gas.
Los sensores electroquímicos se subclasifican en potenciométricos (que ejecutan monitoreo
con respecto al voltaje), amperométricos (que ejecutan monitoreo con respecto a la
corriente) y conductimétricas (que ejecutan monitoreo con respecto a la resistividad).
En la siguiente tabla compararemos los diferentes sensores que se pueden encontrar en el
mercado que son sensibles a el gas de alcohol:
Tabla 2 Comparación de sensores
Referencia Sensibilidad en PPM Tipo de Sensor
TGS2620 50-5000ppm Conductimétricas
MQ303 20 –1000ppm Potenciométricos
MQ3 200ppm Potenciométricos
MR513 100ppm Conductimétricas
Con el fin de exponer al lector a conceptos necesarios para la comprensión del proyecto se
procede a exponer términos importantes como: Alcohol y alcoholemia:
Alcohol: Esta sustancia es una de las más consumidas a nivel mundial en entornos
sociales o de celebración, es aceptado socialmente como un acompañamiento
placentero en reuniones de carácter ameno y festivo. Esto ha permitido que se vea su
consumo como algo normal y socialmente aceptable, no solo entre adultos, sino que
también entre jóvenes y adolescentes que lastimosamente inician su consumo a
temprana edad.
Aunque el consumo de alcohol en cuotas moderadas, 1 o 2 vasos acompañando las
comidas pudiera a llegar ser benéfico para la salud de ciertas personas su consumo
puede conllevar a generar problemas laborales, familiares o legales.
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Sistemas de bloqueo 39
Alcoholemia: Es la concentración de alcohol en la sangre de una persona, este valor
se calcula haciendo uso de un cálculo en el cual se difiere según el peso de la persona
y los gramos de alcohol ingeridos. Por ejemplo, en un nivel de 0.4% de alcohol en
sangre, se puede deducir que existen por cada 100 Mililitros de sangre una
proporción de 0.04 gramos de alcohol. Al tomar medidas de niveles de alcoholemia
en el aire exhalado se usa la unidad kilogramos por litro, que por comodidad es
traducida a gramos por litro de sangre.
Los efectos que pueden generar le alcohol en el cuerpo humano pueden variar en función de
la cantidad de gramos consumidos, estos efectos pueden ir desde perdida del juicio moral o
sexual, perdida de la coordinación, incapacidad a la hora de tomar decisiones importantes,
nivel de agresividad alta, incontinencia espontanea hasta conducción temeraria o muerte por
intoxicación.
Existen múltiples maneras de medir el nivel de alcohol en la sangre de una persona:
- Análisis de alcohol en el aliento
- Análisis de alcohol en sangre
- Análisis de alcohol en orina
Ya que para el desarrollo de este proyecto se usará la medición en aliento, procederemos a
describir cómo funciona este procedimiento:
Para determinar el efecto que ha causado el efecto alcohol ingerido sobre la capacidad
consiente de una persona en este caso la capacidad de conducir un vehículo, tareas que
dependen de la concentración de etanol en el cerebro y como antes se describió niveles altos
de alcohol pueden afectar dichas capacidades se realiza la medición de la concentración de
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40 Helmt4Life
etanol en el aliento del aire exhalado por la persona. La concentración de alcohol que es
exhalado en el aire está en completo equilibrio con la concentración presente en la sangre y
a su vez en el cerebro.
Este método es sumamente confiable y tiene el mismo nivel de fiabilidad que otras pruebas
y presenta ventajas sobre estas otras, como:
• No es necesario obtener una muestra de sangre u orina para realizar la prueba.
• No es una prueba invasiva
• El resultado se puede obtener de forma inmediata en comparación a otras pruebas
que requieren tiempo para obtener sus resultados.
Usando como base la normativa Colombia, hemos tomado los niveles de alcoholemia
definidos por esta norma como base para los cálculos de este proyecto:
Tabla 3 Niveles de alcoholemia según Ley 1696 de 2013 Nivel Nacional
Grado Mg de etanol por cada 100 ml de
sangre
Equivalente a copas
Grado 0 de ALCOHOLEMIA 20-39 mg/100ml Una copa de vino o una cerveza
Primer grado de
EMBRIAGUEZ
40- 99 mg/100ml Un par de copas de vino o
cervezas
Segundo grado de
EMBRIAGUEZ
100-149 mg/100 ml 4 cervezas o 2 tragos fuertes
Tercer grado de
EMBRIAGUEZ
150 mg o más mg/100 ml Mas de 8 cervezas o más de 3
tragos fuertes
Los anteriores elementos son los elementos principales que tienen las funciones más
importantes dentro del prototipo y que tienen la tarea de procesar, tomar datos y enviarlos
respectivamente. Cabe aclarar que ya que se trata de un prototipo algunos de estos
componentes pueden cambiarse por microcontroladores e integrados de menor tamaño que
puedan reducir el consumo eléctrico y espacio para hacer del sistema mucho más pequeño,
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Sistemas de bloqueo 41
pero por motivos de funcionabilidad y costos para este prototipo se usaran estos elementos
en primera instancia.
Como elementos secundarios dentro del prototipo que tienen dentro de sus funciones,
elementos de alimentación, notificación lumínica y recarga tendremos los siguientes que
serán descritos de manera corta.
1.2.4 Bluetooth HC-05
Como método de comunicación entre las dos partes del sistema (Moto y Casco), se harán
uso de dos módulos de bluetooth HC-05 ya que este módulo permite ser confirmado ser
configurado como maestro o esclavo. Por medio de este módulo se realizará el
encapsulamiento de la lectura provista por el sensor de alcohol para posteriormente ser
enviada al sistema instalado en la moto, quien en función de los datos recibidos ejecutará o
no un conjunto de acciones preconfiguradas en su software.
Entre sus características están:
• Voltaje operacional: 5 a 3.3 voltios.
• Antena: Integrada
• Comunicación por SPP (Serial Port Protocol)
Figura 8 Ilustración Física Bluetooth HC-05
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42 Helmt4Life
1.2.5 Batería de Lithium-ion
Una batería de Lithium-ion que proveerá la energía para que el sistema completo funcione,
la batería deberá tener un minino de 7.4 voltios y más de 2000mAh para que la funcionalidad
del sistema no se vea afectada.
1.3 Software de programación - Arduino IDE
Para la programación de todo el software usado para el desarrollo de este proyecto se usa la
plataforma nativa de Arduino, que es una plataforma de electrónica abierta para la creación
de sistemas o prototipos que se basan en software y hardware flexible.
El microcontrolador ubicado en la placa de desarrollo Arduino se programa mediante el
lenguaje de programación basado en Wirigin y el entorno de desarrollo nativo basado en
processing. Los procesos que se programan en la placa tienen la capacidad de ejecutarse sin
necesidad de conectar a un ordenador.
Este software de programación Arduino IDE por sus siglas en inglés (Integrated developmet
environment) es un compilador Basic para microcontroladores de la familia AVR del
Figura 9 Ilustración Física batería de lithium-ion
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Sistemas de bloqueo 43
fabricante Atmel que es el principal proveedor de los microcontroladores integrados en las
placas de Arduino. Con esta herramienta se logra una reducción en los tiempos de desarrollo
de forma considerable ya que este tipo de microcontroladores Atmel que son de conjunto de
instrucciones reducidas por sus siglas en inglés RICS (Reduced instruction set computer) es
decir, este tipo de controladores cuentan con una serie de instrucciones reducidas que pueden
variar de 30 a 200 dependiendo del modelo.
Con este software se realiza la programación de los microcontroladores integrados en las
placas de Arduino utilizadas para este proyecto, la herramienta de programación tiene como
una ventaja interna la verificación de la sintaxis y errores en el tipado del código.
Figura 10 Entorno de programación Arduino IDE
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44 Helmt4Life
1.4 Sistema de bloqueo vehicular
Con el fin de ejecutar la funcionalidad principal de este proyecto que es evitar el uso del
vehículo cuando su conductor se encuentre bajo los efectos nocivos del alcohol se ha
considerado un sistema de bloqueo como medida de seguridad para dicho fin. Con esto se
busca evitar acciones que puedan concluir en daños, perdidas u accidentes viales mortales.
En este proyecto se buscan mantener bloqueado el encendido del vehículo para este fin se
usará el modelo de un sistema de bloqueo estándar que está definido por tres bloques
distribuidos de la siguiente manera:
Diseñado por los autores
Figura 11 Diagrama de bloques
Como inicio de este sistema tenemos el bloque de entrada, que será por donde ingresen los
datos obtenidos del entorno a través de sensores como, sensores de proximidad, humedad,
lumínicos o biométricos dependiendo de la aplicación del sistema. De igual manera la
información introducida puede ser llevada por medio de un elemento pasivo que sea activado
de manera manual por un usuario como pueden ser, botones o interruptores.
Como segundo bloque encontramos el bloque de proceso o procesamiento, en donde las
señales captadas por el bloque anterior son transformadas a otra señal que tenga la capacidad
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Sistemas de bloqueo 45
de ser manipulada y controlada, es decir en esta etapa es donde se define que tipo de acciones
de ejecutaran con respecto a los datos que sean ingresados por el bloque entrada.
Por último se tiene el bloque de salida, donde se ejecutan las acciones que fueron tomadas
como resultado del procesamiento del bloque anterior, como por ejemplo activar equipo
electrónico que tenga la capacidad de mostrar información como pantallas LCD´s, leds entre
otros. O equipos electrónicos que sean capaces de generar cambios en el entorno real como
pueden ser activación de motores, lámparas, alarmas o incluso activar otros sistemas de
control.
2. Análisis y diseño del sistema de bloqueo
En este capítulo se describen distintos dispositivos electrónicos que se escogieron para el
bloqueo del vehículo para el desarrollo del proyecto. Además, se describe el diseño del
proyecto.
2.1 Análisis de los elementos electrónicos que interactúan en el
bloqueo de la motocicleta
Ya que no es suficiente que la persona que conducirá la motocicleta realice una prueba de
sus niveles de alcohol en sangre para que se asegure que esta consiente y no conduzca bajo
los efectos del alcohol. Es necesario que se asegure el bloqueo del vehículo que ayude a
salvaguardar su vida y la de los demás entes viales que puedan ser afectados por un accidente
provocado por conducción temeraria bajo los efectos del alcohol, por esta razón se ha
estudiado las posibles opciones para bloquear el vehículo.
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46 Helmt4Life
2.1.1 Bloqueo del vehículo
En la etapa de bloqueo se han encontrado tres opciones que podrían funcionar para detener
la funcionalidad de la motocicleta para evitar que el usuario pueda conducir si sobrepasa el
límite de alcohol en sangre establecidos por la normativa colombiana de la Ley de tránsito
y transporte:
- Bloqueo de sistema de encendido
- Bloqueo a la bomba de combustible
Después de estudiar las opciones anteriormente citadas, se procede a determinar qué ventajas
y desventajas tendría cada una de ellas a la hora de proceder con el bloqueo del vehículo.
Tabla 4 Análisis de tipos de bloqueos posibles
Tipo de Bloqueo Ventaja Desventaja
Bloqueo de sistema de encendido
(arranque)
No impide el uso de luces,
intermitentes o pito de la moto.
No genera un consumo elevado
de la batería cuando se intente
arrancar el vehículo.
Se puede realizar un intento de
arranque, empujando la moto
para iniciar el motor. Los
sistemas de arranque son
complejos y requieren sistemas
de protección eléctricos que
harían más complejo y costoso su
montaje
Bloqueo a la bomba de
combustible
El nivel de voltaje en la bomba
es bajo en comparación a otros
lugares.
El motor no se puede encender
de ninguna forma posible.
Recalentamiento del motor por
intentos consecutivos de
arranque o descarga completa de
la batería.
Después de revisar todos las ventajas y posibles desventajas que se pueden presentar al usar
cualquiera de las posibles formas de bloqueo, se considera que el más seguro e idóneo es el
bloqueo a la bomba de gasolina, ya que es el que tienen una relación positiva de ventaja
contra desventajas.
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Sistemas de bloqueo 47
2.2 Diseño del prototipo del circuito de alcoholímetro en casco para obtener lecturas de nivel de alcohol en casco.
A continuación, se procede a describir un análisis de los principales componentes
electrónicos que forman parte del diseño de este primer prototipo y las razones por las cuales
se ha decidido usarlos para el diseño e implementación del prototipo
Para el diseño del alcoholímetro en casco se tienen como elemento principal del diseño el
señor de gases MQ3 que será encargado de detectar la concentración de alcohol en el aliento
del conductor de la motocicleta dentro de su casco. Se decidió usar este sensor debido a que
cuenta con un bajo costo en el mercado lo cual permite tener la posibilidad de reparaciones
en caso de daño o reducción de su vida útil de manera fácil y económica. Adicionalmente
este sensor cuenta con una fácil manera de conectarse a otros circuitos para realizar lectura
de los datos que esta toma del entorno.
Además del sensor MQ3, se usa un módulo de Bluetooth HC-05 que hará la función de
sistema de conectividad entre el prototipo instalado en el casco y el dispositivo instalado en
la moto que ejecutará las acciones de bloqueo del vehículo. Este módulo tiene la función de
esclavo y se comunicara únicamente con su modulo maestro instalado en el vehículo, se
eligió este dispositivo ya que permite ser configurado con un script desde el IDE de
programación de Arduino lo que permite que la configuración de múltiples módulos sea más
eficiente y veloz. Adicionalmente este módulo tiene un costo bastante reducido y permite
intercambiar sus modalidades entre maestro y esclavo.
En cuanto al dispositivo encargado del control del sistema se ha decidido usar la placa de
desarrollo Arduino nano que tiene como microcontrolador el Atmega328p, gracias a su
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48 Helmt4Life
pequeño tamaño y sus características que permiten manejar proyectos con múltiples entradas
de datos desde varios elementos como sensores, botones o cualquier elemento electrónico
que genere una señal que pueda ser interpretada por el Arduino. Adicionalmente a parte de
leer datos puede controlar actuadores físicos como motores, luces u otros equipos
electrónicos. Uno de los principales motivos por los cuales usar esta placa es su autonomía
para ejecutar los programas cargados en el sin necesidad de un computador u otro equipo
ajeno a la placa.
Además de esto el prototipo en casco llevara una batería que se encargue de alimentar el
circuito para su funcionamiento, esta batería proveerá a todo el circuito de energía para que
el Sensor, Bluetooth y Arduino puedan ejecutar sus funciones.
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49 Helmt4Life
Figura 12 Diagrama de diseño del prototipo en casco
2.2.1 Diagrama de diseño del prototipo en casco
Page 51
Figura 13 Diagrama de flujo de prototipo en casco
En la figura 12 se muestra el diseño general del primer prototipo en casco. Este consta de
tres etapas en donde se leen e ingresan los datos desde el sensor MQ3 posteriormente la
etapa de procesamiento en la placa Arduino y posteriormente la etapa de envió desde el
Bluetooth
2.2.2 Diagrama de flujo de prototipo en casco
Page 52
52 Título de la tesis o trabajo de investigación
En este punto el microcontrolador Atmega328p del Arduino nano es la encargada de recibir
y procesar los datos que son entregados por el sensor de alcoholemia, para luego realizar el
envío del resultado de una comparación entre el valor leído y el valor límite establecido en
el código (400mg/l de alcohol en sangre).
2.2.3 Diseño esquemático de circuitos del prototipo en casco
El diseño del circuito para el prototipo en casco está diseñado por tres dispositivos
electrónicos principales, un microcontrolador Atmega328p o Arduino Nano, un sensor de
detección de alcohol (MQ3) y un módulo de Bluetooth. En el dispositivo Atmega328p se
encuentra cargado el programado del sistema para la lectura y procesamiento de los datos
leídos por el sensor MQ3, esta placa cuenta con 30 pines, su alimentación es de 5 voltios.
Figura 14 Circuito del prototipo en casco realizado en Proteus 8.1.
Autor: Creado por los autores
En la Figura 14 se puede observar la conexión del sensor MQ-3 al Arduino Nano, la placa
de control le provee 5 voltios de alimentación desde su puerto de alimentación, el sensor es
Page 53
Anexo A. Nombrar el anexo A de acuerdo con su contenido 53
alimentado según las especificaciones del fabricante por medio del Arduino. Además de esto
los resultados que el señor obtenga del entorno son enviados al Arduino Nano por el puerto
A0 del Arduino. De igual manera es alimentado el módulo de Bluetooth HC-05 a 5 voltios
desde la placa de Arduino, la conexión de comunicación serial está conectada de manera
cruzada desde el puerto TX del módulo Bluetooth al puerto RX de la placa Arduino y así
mismo el puerto DX del módulo Bluetooth al puerto TX de la placa Arduino, con esto
logramos enviar la información procesada por el Arduino hacia el módulo instalado en la
moto para el posterior bloqueo del vehículo. Para tener la posibilidad de apagar el sistema
cuando no se requiera se aplica un interruptor para cortar el flujo de voltaje.
2.2.4 Programación del Arduino Nano (Atmega328p)
Para la creación de programa que será usado en la placa de desarrollo Arduino nano se utiliza
el software Arduino IDE que permite compilar código para los microcontroladores AVR de
la familia ATMEL, entre sus características el software permite el uso de sentencias de
programación estructurada (IF-THEN-ELSE-END), soporta el uso de variables de manera
local y global, uso de funciones y llamado a librerías.
2.2.4.1 Programa del sistema alcoholímetro en casco
El programa del circuito del alcoholímetro se puede observar a continuación, en total el
programa está constituido por 28 líneas en donde se especifican los parámetros en los que
deberá funcionar el sistema. El programa fue creado declarando las variables a usar y
haciendo uso de sentencias IF y ELSE para la comparación de los datos ingresados desde el
sensor MQ3
Page 54
54 Título de la tesis o trabajo de investigación
Figura 15 Pantalla del IDE Arduino
2.2.4.2 Montaje inicial Fase 1 Prototipo en casco
Para el montaje del primer prototipo y realizar pruebas de funcionamiento y afinamiento, se
procedió a realizar un montaje esquemático virtual en herramientas de simulación
electrónica con el fin de poder determinar y conceptualizar la distribución de los compontes
y las conexiones más eficientes para la posterior construcción inicial del prototipo.
Figura 16 Esquema Virtual Prototipo en Casco
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Anexo A. Nombrar el anexo A de acuerdo con su contenido 55
Figura 17 Prototipo en funcionamiento de Casco Versión 1
En esta construcción se han realizado pruebas conceptuales del funcionamiento
(alimentación y conectividad entre los componentes), partiendo de esta conexión se realiza
la primera implementación del prototipo en casco:
Durante el montaje inicial se inicia la calibración del sensor MQ3 para que su sensibilidad
este ajustada en 0.4mg/L o una relación de aproximadamente 400 partículas por millón que
es la relación en la que las normas y leyes colombianas dictaminan como la base para
determinar si una persona está bajo un estado de embriaguez o no, según la resolución
000414 del 2012 en las normas colombianas si una persona tienen un nivel inferior a
40miligramos de etanol por cada 100 mililitros de sangre se considera un estado de NO
embriaguez. Por lo que hemos ajustado el resistor de nuestro sensor a 200 kilo ohmios para
que la medición sea lo más precisa posible como lo indica el fabricante
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56 Título de la tesis o trabajo de investigación
Para nuestro sistema, hemos ajustado la resistencia variable del sensor a 19.31Megaohmios
en la cual hemos obtenido una lectura más estable y consistente.
Figura 18 Calibración resistor sensor MQ3
Una vez calibrado el sensor MQ3 procedemos a tomar lecturas de prueba durante un lapso
estándar de 5 minutos en diferentes ubicaciones con el fin de establecer una lectura estándar
cuando no existe una presencia de alcohol explicita.
Figura 19 Lectura de prueba 1, Habitación de hogar estándar.
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Anexo A. Nombrar el anexo A de acuerdo con su contenido 57
Durante la primera prueba de lectura en ausencia explicita de alcohol realizada en una
habitación estándar de un hogar colombiano, podemos ver que la medida después de una
lectura de aproximadamente 5 minutos va desde 211PPM a 206PPM de alcohol en el
ambiente, la tendencia de lectura se puede tiene a decrecer con respecto al tiempo.
Figura 20 Lectura de prueba 2, pasillo universidad Unipanamericana
Durante la segunda prueba de lectura realizada en un espacio abierto podemos ver que los
niveles se mantienen estables durante la gran parte de la lectura, se presentan algunos picos
que pueden estar relacionados con corrientes de aire entrantes, que no generan una alteración
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58 Título de la tesis o trabajo de investigación
que supere los niveles estándares de ausencia de alcohol. En el grafico se puede observar
como la tendencia de la lectura tiende a decrecer con relación al tiempo.
Una vez realizadas las pruebas de calibración en ausencia de explicita de alcohol, se procede
a realizar un segundo montaje con un cableado más organizado con el fin de mitigar posibles
fallos por contactos falsos o cortocircuitos por uso de jumpers.
Figura 21 Prototipo en funcionamiento de Casco Versión 2
Una vez realizado el segundo montaje y recrear nuevamente las pruebas anteriores se ha
determinado que la calibración del sensor es eficiente. Al ver que no se presentan diferencias
notables en las medidas tomadas por el sensor en este segundo montaje se omitirán la
graficas en esta instancia.
2.2.5 Prototipo de circuito electrónico para el control del encendido en
vehículo.
Para el desarrollo de este apartado se procederá a describir un análisis de los principales
componentes eléctricos y electrónicos que harán parte del diseño del primer prototipo que
será instalado en el vehículo para el control del encendido, las razonas por las cuales se
decidió usar cada una de ellas para el diseño e implementación del prototipo.
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Anexo A. Nombrar el anexo A de acuerdo con su contenido 59
Para el diseño del prototipo electrónico en moto se tienen elementos en común con el
prototipo en casco como lo son el Arduino y el sistema Bluetooth que cumplen funciones
similares para este diseño. Como elementos electrónicos específicos del prototipo se tiene
un módulo regulador de voltaje ajustable LM2596 que permite regular de manera específica
el voltaje desde 0 a 12 voltios con el cual se alimentara todo el sistema y sus diferentes
componentes, además de este regulador se usa un módulo de doble relay de 5 voltios de
corriente continua que permite manejar hasta 250 voltios en corriente AC hasta 10 amperios
con el cual se realizara el control del fluido eléctrico de la bomba de gasolina de la moto
para impedir su uso si el conductor se encuentra bajo los efectos del alcohol.
El módulo Bluetooth de este prototipo esta configura con la ayuda del mismo script con el
cual se realiza la configuración del módulo en casco, con este script se logra generar un
vínculo con el módulo esclavo por la direccion física del equipo para que solo se pueda
conectar con su par.
Con respecto al dispositivo que se encarga del control del sistema se usara la placa de
desarrollo Arduino nano quien tiene como microcontrolador el chip Atmega328p, gracias a
su pequeño tamaño y características que permite el manejo de puertos seriales virtuales,
múltiples entradas y salidas de datos que permiten el control de múltiples actuadores o
elementos electrónicos.
En el siguiente diagrama procederemos a explicar de manera gráfica como se procedió a
diseñar el flujo del funcionamiento del prototipo en moto, este consta de varias etapas en
donde se procede en primera instancia a ejecutar la lectura de informacion enviada por el
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60 Título de la tesis o trabajo de investigación
módulo esclavo instalado en prototipo de la moto en donde se encapsulo previamente el
valor de la lectura de los niveles de alcohol encontrados en el aliento del piloto.
Posteriormente esta informacion es entregada a la placa de procesamiento, en donde se
realizan las tareas de evaluación y comparación de los valores presentados por el módulo
con los que se procederán a dar la orden correspondiente al sistema de Relay instalados para
que estos de manera dinámica ejecuten el corte o restablecimiento del fluido eléctrico a la
bomba de gasolina de la moto según sea el caso.
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Figura 22 Diagrama de diseño del prototipo para moto Fuente: Diseñado por los autores
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2.2.5.1 Diagrama de flujo de prototipo en casco
Figura 23 Diagrama de flujo de prototipo en moto
Durante el desarrollo de la funcionalidad del prototipo el controlador integrado a la placa
de Arduino se encarga de recibir por medio del módulo de Bluetooth la informacion (niveles
de alcohol en sangre) enviada desde el prototipo en casco, para luego realizar la
comparación de los niveles y tomar la acción adecuada dependiendo del caso encontrado.
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64 Helmt4Life
2.2.5.2 Diseño esquemático de circuitos del prototipo en moto
Figura 24 Circuito del prototipo en moto realizado en Proteus 8.1.
Autor: Creado por los autores
En la Figura 23 podemos ver las conexiones eléctricas entre los principales componentes
que conforman el prototipo en moto, entre ellos tenemos en similares condiciones que en el
montaje en casco la placa de control Arduino y el módulo de Bluetooth, que se encuentran
comunicación de igual manera que en el modelo de casco, sus puertos RX y TX se
encuentran conectados entre si de manera cruzada para lograr una comunicación serial y que
los datos capturados por el modulo Bluetooth sean enviados a la placa Arduino para su
procesamiento.
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Sistemas de Bloqueo 65
Adicionalmente se cuenta con un sistema de regulación de voltaje DC a DC hasta 12 voltios
con el cual se regula la electricidad provista por la moto para alimentar el sistema de manera
segura y evitar que pueda sufrir picos eléctricos que afecten el comportamiento de los
componentes electrónicos del prototipo.
Como actuador de control, el prototipo cuenta con un relay que tendrá como función
principal permitir o no el flujo de corriente eléctrica a la bomba de combustible en función
de el nivel de alcohol detectado en el aliento del piloto. Su funcionamiento en condiciones
normales se encontrará conectado a la bomba en su control normalmente cerrado que
permitirá el paso constate de alimentación requerida para el funcionamiento de la bomba de
gasolina, si el controlador detecta niveles de alcohol superiores a los permitidos por la
norma, el relay pasara a su estado normalmente abierto desviando el flujo de energía hacia
la bomba generando que el vehículo no cuente con su respectivo comburente para el proceso
de combustión del motor.
2.2.5.3 Programación del Arduino Nano (Atmega328p)
Para la creación de programa que será usado en la placa de desarrollo Arduino nano se utiliza
el software Arduino IDE que permite compilar código para los microcontroladores AVR de
la familia ATMEL, entre sus características el software permite el uso de sentencias de
programación estructurada (IF-THEN-ELSE-END), soporta el uso de variables de manera
local y global, uso de funciones y llamado a librerías.
2.2.5.4 Programa del sistema alcoholímetro en moto
El programa del circuito del alcoholímetro se puede observar a continuación, en total el
programa está constituido por 51 líneas en donde se especifican los parámetros en los que
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66 Helmt4Life
deberá funcionar el sistema. El programa fue creado declarando las variables a usar y
haciendo uso de sentencias IF y ELSE para la comparación de los datos que son capturados
por el módulo Bluetooth desde los datos provenientes del modulo en casco.
Figura 25 Pantalla del IDE Arduino modulo máster
2.2.5.5 Montaje inicial Fase 1 Prototipo en casco
Para el montaje de esta primera fase de pruebas del prototipo en moto para verificar su
funcionamiento per se y ejecutar pruebas de afinamiento, se procedió a realizar un montaje
esquemático virtual en herramientas de simulación, con el fin de lograr conceptualizar la
distribución de los componentes que lo componen y cuales serian las conexiones mas
eficientes para la posterior construcción en físico, ya que los fines son meramente
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Sistemas de Bloqueo 67
ilustrativos para los diseñadores y no tienen mayores cambios funcionales que el diseño
esquemático electrónico se omitirá la imagen para no saturar al lector.
Figura 26 Prototipo en funcionamiento de moto Version 1
En esta construcción se han realizado pruebas conceptuales del funcionamiento
(alimentación y conectividad entre los componentes), partiendo de estas pruebas se procede
al montaje del prototipo para la moto:
Durante el montaje inicial se inicia el emparejamiento de los módulos Bluetooth para que la
informacion capturada por el sensor y su sistema en el casco del usuario puede viajar entre
los dos prototipos y que el sistema pueda iniciar su operación de manera correcta. Una vez
configurada la paridad de los módulos se procede a validar el funcionamiento e
interpretación de la informacion enviada por el modulo en casco y que los actuadores se
activen cuando exista alcohol en la lectura obtenida por el sensor en casco.
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68 Helmt4Life
Una vez realizadas estas configuraciones se procede a ejecutar una prueba de campo con
ambos prototipos en conjunto para verificar el funcionamiento. Se procede a verificar la
comunicación entre los módulos y esta es exitosa, en el momento en el que el sensor detecta
niveles de alcohol en el aliento del conductor la ejecución de los actuadores es exitosa
haciendo que el relay corte el fluido eléctrico. Despues de estas pruebas se procedió a crear
los prototipos en su segunda fase, en váquelas y cajas de almacenamiento para su uso
funcional. Esta fase será explicada en el siguiente aparatado inmediato.
2.2.6 Montaje segunda fase para los módulos de casco y moto.
Una vez se realizaron las pruebas funcionales de los prototipos en su primera fase y verificar
que su funcionamiento es adecuado y cumple con sus objetivos específicos, se procede a
realizar el montaje en su siguiente fase en donde se montarán los componentes electrónicos
en váqueles de soldado y serán almacenadas en recipientes plásticos para proteger su
integridad.
2.2.6.1 Montaje prototipo para casco segunda fase
Figura 27 Montaje casco fase 2
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Sistemas de Bloqueo 69
Figura 28 Almacenaje del prototipo fase 2
Figura 29 Modulo en casco fase 2
En las figuras 27,28 y 29 se puede ver el montaje del prototipo en casco para su uso
funcional, el dispositivo fue montado y soldado en una baquelita para asegurar la
conectividad entre todos sus pines y almacenado en un recipiente plástico de un tamaño
pequeño para ser adherido al casco del usuario y hacer uso de este.
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70 Helmt4Life
2.2.6.2 Montaje prototipo para moto segunda fase
Figura 30 Montaje prototipo moto fase 2
Figura 31 Almacenaje del prototipo fase 2
Figura 32 Modulo en moto fase 2
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Sistemas de Bloqueo 71
En las figuras 30, 31 y 32 se puede ver el montaje del prototipo en moto para su uso
funcional, el dispositivo fue montada al igual que el modulo en casco en una baquelita para
asegurar la conectividad entre todos los componentes del sistema, es almacenado en un
recipiente plástico de tamaño mediano para ser introducido en el vehículo y ser conectado a
las partes eléctricas de la moto y poder ejercer control sobre su encendido en base a las
lecturas.
3. Conclusiones
Con la culminación de este proyecto se ha logrado cumplir con el objetivo de esta
investigación, realizar el “Diseñar un prototipo funcional de un sistema de control
electrónico para medición de alcoholemia en casco y moto para motociclistas
pertenecientes a empresas o compañías, que impida el uso del vehículo cortando el fluido
eléctrico de la bomba de gasolina si se detectan niveles de alcohol en la respiración del
conductor que superen los niveles permitidos en la norma colombiana.”
Los objetivos específicos para el proyecto fueron cumplidos a cabalidad y con un
resultado satisfactorio para sus autores, ya que las pruebas realizadas para verificar el
correcto funcionamiento de los dos prototipos modulares que componen la solución
arrojan resultados positivos y principalmente brindan seguridad a los pilotos de
motocicletas, despues de ser implementado en un vehículo funcional facilitado para la
prueba por uno de los autores.
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72 Helmt4Life
El microcontrolador Atmega328p en la palca Arduino Nano que se desplego en este
sistema fue seleccionado por los autores por su bajo costo, consumo y reducido tamaño
que permite tener una excelente capacidad de memoria y programacion simple y amigable
que permite adaptar el software a múltiples variantes funcionales, cumpliendo con las
necesidades del proyecto.
Este proyecto se presenta como una oportunidad de negocio para los autores, ya que este
es una de las opciones mas acertadas para mejorar la seguridad de los colaboradores de
empresas que usan moto para cumplir con sus labores contractuales, con la finalidad de
reducir el numero de accidentes viales que diariamente ocurren a causa del manejo de
vehículos bajo el estado del alicoramiento. Teniendo como una empresa interesada en la
implementación de este sistema como un piloto de innovación en su sector a Linea
Comunicaciones S.A.S quien cuenta con operadores en campo en moto en gran parte del
país.
Se espera perfeccionar los prototipos con el fin de iniciar un emprendimiento y poner a
disposición de múltiples empresas el sistema de prevención que además de evitar la
conducción de vehículos por personas ebrias, sirve como seguridad de este ya que no
permitirá que el vehículo no pueda ser encendido por personas que se encuentren bajo los
efectos del alcohol.
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Sistemas de Bloqueo 73
4. Recomendaciones
En caso de querer aportar al perfeccionamiento del sistema es recomendable que se
trabaje en un área despejada y con todas las precauciones necesarias con el fin de
asegurar el correcto funcionamiento de cada montaje.
Si se desea reducir el costo y el tamaño en especial con el prototipo en casco se
recomienda remplazar la placa Arduino por un microcontrolador PIC o Atmega que permita
integrar todo el sistema en una placa que tenga el mismo tamaño que el Arduino nano para
reducir el tamaño y el consumo eléctrico.
Es muy importante que se tenga presente que el dispositivo en moto debe ser ubicado en
un lugar donde no pueda ser manipulado por personal no capacitado o no autorizado y
evitar que se vea afectado el funcionamiento del circuito, o que el funcionamiento del
vehículo se vea completamente detenido por fallos en el sistema en moto.
Por último es importante tener en cuenta que si se desea cargar nuevo código a cualquiera
de las placas en los módulos, se debe desconectar el fluido eléctrico que alimenta el
sistema para evitar interferencias en la carga por el puerto USB.
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74 Helmt4Life
5. Bibliografía y Referencias
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Alcolock-en-el-Transporte-Publico-La-Experiencia-en-Espana.pdf
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[22]. Tomado de Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co, 2014.
[23]. Tomado de Zhengzhou Winsen Electronics Technology Co, 2014
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76 Helmt4Life
A. ANEXO I. Data Sheet MQ-3 Sensor Alcoholímetro
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78 Helmt4Life
B. ANEXO II. Data Sheet Micro Atmega328p
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C. ANEXO III. Data Sheet Arduino NANO
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D. ANEXO IV. Data Sheet HC-05 Bluetooth
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E. ANEXO V. Data Sheet LM2569 StepDown
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