Resolución A031 de la alcaldía del DMQ

El 1/7/2021 la resolución A031 de la alcaldía del DMQ estableció medidas de movilidad y restricción vehicular para 4 placas por día y se le conoce como HOY NO CIRCULA y como finalidad.

Acatar las medidas de protección y bioseguridad adoptadas por la declaratoria de pandemia COVID19.

Mejorar la calidad del aire reduciendo las emisiones de gases contaminantes.

Motivar a los ciudadanos a cambios en sus patrones de movilidad para una práctica futura de la intermovilidad, la sustentabilidad y seguridad en sus desplazamientos.

Dispositivo de control vehicular

El presente trabajo de titulación esboza el diseño, construcción e instalación de un dispositivo de control, que bloquea el funcionamiento del vehículo con intervención de los cables de encendido para evitar su circulación.

Las implicaciones positivas serán incentivar a los ciudadanos a sistemas de movilidad como bus, bicicleta, metro.

Creará un impacto positivo en el medio ambiente ya que se reducirá la emisión de gases.

Coadyuvará a la disminución de infracciones por incumplir la normativa Hoy No Circula.

Observación

Con el plan Hoy no Circula establecido por la alcaldía del DMQ dispuso como metodología de restricción de movilidad vehicular limitar la circulación de vehículos en la ciudad de Quito, aún se puede observar circulación de vehículos que deberían estar en su día de parada.

Planteamiento del problema

Surgió la idea de desarrollar un dispositivo que irá instalado junto a la computadora, que inhabilitará electrónicamente el encendido permitiendo así bloquear el uso del vehículo, se brindará servicio técnico para evitar fallas, tendrá revisiones en un periodo de 6 meses se examinará el estado físico de los elementos, carga de pilas y conexiones.

Conceptos clave

• Se denomina resistencia eléctrica a la oposición al paso de corriente eléctrica a través de un conductor, cumple con la ley de Ohm y su medida es el ohmio.
• Componente eléctrico cuyo valor de resistencia es variable permitiendo controlar la intensidad de corriente, el cambio puede ser lineal o logarítmico al realizar un movimiento mecánico.
• Es un dispositivo electrónico que almacena energía en forma de campo eléctrico interno, está compuesto por dos placas conductoras que la separa un material dieléctrico y su medida es el Faradio.
• Componente que consiste en un alambre u otro conductor conformado para aumentar el flujo magnético, su forma es de una bobina o hélice con dos terminales.
• Plataforma de desarrollo electrónico de código abierto con facilidades de software y hardware para crear y modificar proyectos.
• Conjunto de programas, aplicaciones, instrucciones y reglas informáticas que permiten a la computadora realizar determinadas tareas.
• Conjunto de elementos físicos o materiales de lo que está hecho una computadora.
• Es una pantalla de cristal con determinado número de filas y columnas que se utiliza para mostrar caracteres alfanuméricos fijos y en movimiento.
• Es como un interruptor eléctrico formado por un electroimán y contactos NA, NC y Común, permite el paso de corriente eléctrica cuando está cerrado e interrumpirla cuando está abierto.
• Reloj en tiempo real usado en aplicaciones electrónicas y brinda información exacta de hora, día, mes y año.
• Es un protocolo simple que define la trama de datos y conexión física.
• Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Chip de memoria que retiene su contenido sin energía.

Sistemas de bloqueo y seguridad

Los sistemas de bloqueo y seguridad bloquean el funcionamiento de un equipo para que un usuario u operador tenga seguridad al acceder a realizar operaciones de mantenimiento, como seguridad se diseñó y fabricó un dispositivo de bloqueo vehicular para evitar el funcionamiento en el horario Hoy No Circula en la ciudad de Quito.

En el bloqueo del automóvil se interceptó los cables de alimentación de la bomba de combustible para que así el vehículo no pueda moverse. Este tipo de bloqueo fue escogido ya que su instalación es fácil y no es detectable por el usuario.

Para controlar la activación o desactivación de la bomba de combustible, el relé estará conectado a los cables de alimentación de la bomba para lograr regular el funcionamiento del vehículo.

Placas de desarrollo de Arduino

Las placas de desarrollo de Arduino se utilizan para ejecutar proyectos electrónicos, el microcontrolador cerebro de esta placa es a un Atmega328P y sus características.

Voltaje 5V – 14 pines de entrada y salida – 6 pines – Velocidad de reloj 16MHz – Conexión USB – Conexión Jack de alimentación 7v a 12v – Comunicación USART – Comunicación I2C – Comunicación SPI – Comunicación ICSP – Memoria Flash 32kB – Memoria SRAM 2kB – Memoria EEPROM 1kB.

Arduino UNO es una herramienta muy conocida y usada siendo sus ventajas de código abierto existen diferentes librerías y aportes para resolver diferentes problemas ampliando su funcionalidad mediante escudos o Shields. En cuanto a sus desventajas las librerías y Shields disponibles no se pueden modificar con facilidad, de ser necesario el programador debe desarrollar su propia librería.

• Hace una revisión de la sintaxis del programa verificando que no exista errores.
• Carga el código de programa al microcontrolador requiriendo que la tarjeta de desarrollo esté conectada al computador mediante uno de los puertos USB.
• Abre un nuevo editor de código vacío.
• Abre un proyecto almacenado en la computadora.
• Guarda el proyecto y se almacena en la computadora.

• Es una ventana donde se observa los datos transmitidos vía comunicación serial para escribir en la caja de texto los datos de la tarjeta vía comunicación serial.
• Esta compuesto de dos funciones. La función setup ejecuta una sola vez el microcontrolador encargándose de realizar operaciones de configuración iniciales de la tarjeta.
• La función Loop ejecuta el código de funcionalidad de la tarjeta donde el programador da una lógica de funcionamiento a la aplicación destinada.
• Brinda información al programador de los estados de compilación o carga de programa, errores de codificación y su posible causa y ubicación.
• Adicional tiene una barra de herramientas que son configuración del software, configuración de dispositivos conectados, centro de descarga de librerías, descarga de actualizaciones y centro de información y ayuda.

Módulo de reloj en tiempo real

El módulo de reloj en tiempo real permite tener y modificar la hora, minutos, segundos, día, mes y año exactos. La comunicación del RTC está basada en el protocolo I2C que tiene implementada resistencias entre el bus I2C a la alimentación 5V y su conexión a cualquier tarjeta de desarrollo sea directa.

LCD dispositivo electrónico que permite mostrar caracteres alfanuméricos, símbolos o figuras en su pantalla, tiene 16 columnas y 2 filas para mostrar información, y está formado por una matriz de 5×8 puntos la cual se encarga de representar un carácter definido por el usuario.

El módulo relé de 1 canal maneja el interruptor mecánico mediante señales de control provenientes del microcontrolador, basta conectar las entradas digitales y los contactos NA o NC al circuito correspondiente. Su ventaja es la señal del control y la señal que maneja el relé están aisladas mediante un optoacoplador.

Los sistemas electrónicos requieren de energía eléctrica por lo cual se hace uso la pila de 3V con la codificación CR2032 para la alimentación del RTC DS1307 y la batería de 9V para la alimentación de Arduino UNO y la pantalla LCD.

La resolución publicada por la alcaldía DMQ, estableció horarios de restricción y se aplica en el horario de 7 a 19, excepto los vehículos que lleven salvoconductos. Los días sábado, domingo y feriados los vehículos podrán circular libremente hasta que inicie la nueva restricción vehicular.

Arduino es una plataforma de desarrollo de código abierto para diferentes aplicaciones. Los usuarios pueden desarrollar proyectos individuales en completa libertad.

Arduino ofrece ayuda a los desarrolladores que usen los productos para la obtención de dispositivos derivados.

La comunidad de Arduino está de acuerdo que el público desarrolle y publique proyectos, tutoriales o aplicaciones que envuelvan el software y hardware de Arduino.

Proyecto desarrollado

El proyecto desarrollado se realiza mediante la aplicación de conocimientos técnicos orientados al diseño y construcción del dispositivo de bloqueo vehicular en el horario hoy no circula, la programación de microcontroladores de la familia Atmega en lenguaje C usa el entorno de desarrollo de Arduino, manejo de dispositivos electrónicos como LCDs, RTCs, elementos pasivos y activos. La conexión debe ser correcta y su manipulación de sistemas automotrices, en especial el sistema encargado del encendido del vehículo.

El procedimiento de esta técnica consiste en buscar, seleccionar y analizar toda la documentación relevante, el proyecto está centrado en la correcta programación del microcontrolador y su información relevante está enfocada en las tarjetas de desarrollo de la familia Arduino manejando los demás componentes electrónicos relacionados.

La recopilación de información relacionada a los sistemas de bloqueo de automóviles mediante dispositivos electrónicos. Investigación de datos correspondiente a la normativa Hoy no Circula para programar las restricciones de funcionamiento del vehículo en la tarjeta Arduino UNO.

Funcionalidades de Arduino

• Configura un determinado pin digital como entrada input o salida output.
• Convertidor analógico digital para leer el nivel de voltaje aplicado en un pin de entrada analógica.
• Escribe 1 lógico o 5V(high) o 0 lógico o 0V(Low) en pin digital configurado como salida.
• Configura el ancho de pulso de una señal cuadrada de 490Hz que se genera en el pin de salida digital tipo PWM.
• Lee el estado de un pin configurado como entrada digital.
• Pausa la ejecución del programa en un valor específico de milisegundos.
• Adicional Arduino cuenta con una memoria no volátil EEPROM donde se puede almacenar información y no se pierda entre los reinicios del microcontrolador.

El pin de selección RS se encarga de controlar la locación de memoria del LCD.

El pin de Lectura/Escritura determina el modo de operación del dispositivo si escribirá en la memoria LCD o si se leerá el contenido de la memoria LCD.

En los 8 pines de datos D0-D7 se escribe o lee bytes de datos del LCD.

Métodos del objeto LCD

• Método clear limpia el contenido de la pantalla y posiciona el cursor en primera fila y columna.
• Método home ubica al cursor en la primera fila y columna sin borrar el contenido.
• Método serCursor posiciona el cursor en una ubicación específica dada por el número de fila y columna.
• Método write escribe una cadena de caracteres.
• Método print imprime un número en el display sea binario, octal, decimal o hexadecimal.

El código de programa que imprima en la primera fila HELLO WORD y en la segunda muestre el número de segundos transcurridos desde que se energizó Arduino.

El código de programa escrito en el microcontrolador se encarga básicamente de inicializar la comunicación I2C accediendo a la memoria del reloj donde los datos de hora minuto segundo día mes año actual. En otras aplicaciones desarrolladas permiten configurar todos los datos mencionados del reloj actualizando en caso de pérdida de energía.

El módulo relé necesita una señal de activación del electroimán, más el bus de alimentación positivo y negativo.

[…] Con todo esto se cumplen los requerimientos planteados en el documento.

Hipótesis

Se evidenció que el dispositivo construido inhabilitaba el funcionamiento del vehículo por lo que los objetivos planteados en este documento fueron cumplidos.

Si bien el cumplimiento de esta disposición es obligatorio existen ciudadanos que no siguen las reglas, es por eso la fabricación de un dispositivo que bloquee el funcionamiento del automóvil que no pueda circular en el horario establecido.

El potenciómetro es usado para el ajuste de contraste de la pantalla, los pines extremos son conectados 5V y GND respectivamente.

Los tres botones de configuración, subir, bajar, se conectan en paralelo a tres capacitores cerámicos de 1nF cada uno.

El reloj RCTDS1307 se conecta a un cristal oscilador de cuarzo de 32768hz que mantiene al elemento en una cuenta exacta de 1 segundo.

La pila de 3V es para alimentar al reloj.

El relé de 1 canal se conecta al pin 12 del Arduino.

Para la implementación de todos los elementos se construye una caja en madera.

Software

Los botones se programan de manera especial, utilizan rutinas de interrupción, no forman parte del flujo principal del programa y se ejecutan cuando el usuario pulsa los botones. El funcionamiento del programa se muestra en los diagramas de flujo.

El reloj RTC DS1307 uno de los elementos más importantes muestra información exacta del tiempo real.

El rele debe ser de un solo canal ya que interviene un solo cable del vehiculo para controlar su funcionamiento.

Se realizo pruebas de funcionamiento de todos los elementos con programas sencillos.

Se armo el prototipo, se soldo cada elemento y se conecto todos los pines con el microcontrolador

Se realizo pruebas para encontrar errores de sintaxis o de logica programada para corregirlos.

Para la implementacion del dispositivo de pidio ayuda a un mecanico para que encuentre y aisle el cable de control de la bomba de combustible. El cable se corto y sus extremos se los unio en los contactos Comun y NC del rele.

Para comprobar que el cable en efecto controla el accionamiento de la bomba se corta y se coloca en medio un led, al presionar el acelerador y el led debe encenderse

Ya localizado el cable correcto se extiende el cableado para colocarlo en un lugar comodo

Se debe asegurar el cableado con suelda para una mejor conexion

Ya localizado el cableado se lo implementa en el dispositivo de bloque a traves del rele de activacion

Como primera prueba configurar el digito de placa 1 y 6 de septiembre del 2021