Dispositivo Localizador de Objetos por Medio de ... - usb

Dispositivo Localizador de Objetos por Medio de Teléfono Móvil

Ángel Felipe Cárdenas Jaimes, [email protected]

Directora: Ing. Erika Sarria Navarro, Esp.

Universidad de San Buenaventura Colombia

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Electrónica

Santiago de Cali, Colombia

2019

Citar/How to cite [1]

Referencia/Reference

Estilo/Style:

IEEE. (2014)

[1] Angel Felipe Cárdenas Jaimes. (2018). “Dispositivo localizador de objetos

perdidos por medio de teléfono móvil” (Trabajo de grado Ingeniería

Electrónica). Universidad de San Buenaventura Colombia, Facultad de

Ingeniería, Cali.

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https://co.creativecommons.org/?page_id=13

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DISPOSITIVO LOCALIZADOR DE OBJETOS POR MEDIO DE TELÉFONO MÓVIL

RESUMEN

En el presente trabajo se tiene como principal objetivo desarrollar un dispositivo que se comunique

con un teléfono celular inteligente, para enviar y recibir información de ubicación coordenadas a

través de GPS, con el fin almacenarla y visualizarla en un mapa para saber su ubicación exacta.

En la primera parte se investigarán los métodos implementados hasta la actualidad para la

localización de objetos, definiendo también las exigencias para la comunicación y visualización.

De esta manera se diseñó el prototipo que reciba la señal y envíe la ubicación para su localización.

Se estudió el entorno de desarrollo de la aplicación para el teléfono celular, como se hizo la

localización móvil y su implementación en el sistema.

Por último, se realizaron las pruebas de la aplicación en el teléfono y del prototipo utilizado

interactuando entre el dispositivo y el celular, manejando diferentes escenarios y evaluando los

resultados.

Palabras clave: GPS, comunicación, visualización.


Abstract

In the present work, the main objective is to develop a device that communicates with a smart

cellphone, to send and receive coordinates information via GPS, in order to store it and visualize it

on a map to know its exact location.

In the first part will investigate the methods implemented until today for the location of objects,

also defining the requirements for communication and visualization.

In this way, the prototype that receives the signal was designed and sends the location for its

location.

The development environment of the application for the cell phone was studied, as was the mobile

location and its implementation in the system.

Finally, the tests of the application were carried out on the telephone and the prototype used,

interacting between the device and the cell phone, managing different scenarios and evaluating the

results.

Keywords: GPS, Visualization, communication.


TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN ...................................................................................................................................... V

I. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1

III. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 2

A. Objetivo general ...................................................................................................................... 2

B. Objetivos específicos ............................................................................................................... 2

IV. DESARROLLO TEMÁTICO .................................................................................................... 3

A. Tecnologías De Localización .................................................................................................. 3

1) GPS (Global Positioning System) .................................................................................... 3

2) CRICKET ......................................................................................................................... 3

3) AHLoS .............................................................................................................................. 4

4) RADAR ............................................................................................................................ 4

5) APS (AD-HOC POSITIONING SYSTEM) ..................................................................... 4

6) N-HOP MULTILATERATION ....................................................................................... 4

7) MDS-MAP ........................................................................................................................ 5

B. Tecnologías De Comunicación ................................................................................................ 5

1) WIFI .................................................................................................................................... 5

2) BLUETOOTH .................................................................................................................... 5

3) GSM .................................................................................................................................. 6

4) GPRS ................................................................................................................................ 6

5) 4G ....................................................................................................................................... 7

C. Dispositivos Comerciales Existentes ....................................................................................... 7

1) PEBBLEBEE ..................................................................................................................... 7

2) LOCCA .............................................................................................................................. 9


3) TRACKR ........................................................................................................................... 9

4) TILE................................................................................................................................. 10

5) G-TAG ............................................................................................................................. 11

6) SNIFFER ......................................................................................................................... 11

7) PETTRONIX ROAMEO ................................................................................................. 12

8) POCKET FINDER .......................................................................................................... 12

D. Investigaciones Realizadas ................................................................................................. 13

1) DISPOSITIVO ANTI PÉRDIDA DE OBJETOS PERSONALES ................................ 13

2) DISEÑO DE UN SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE SENSORES BASADO EN

BLUETOOTH Y GPS. ........................................................................................................... 13

3) POSICIONAMIENTO INDOOR DETERMINADO POR LA DISTANCIA EN

FUNCIÓN DE LA POTENCIA MEDIDA DE BALIZAS BLUETOOTH ........................... 13

4) SISTEMA DE POSICIONAMIENTO BASADO EN BLUETOOTH CON

CALIBRADO DINÁMICO .................................................................................................... 14

5) ZERO-CONFIGURATION, ROBUST INDOOR LOCALIZATION: THEORY AND

EXPERIMENTATION ........................................................................................................... 14

V. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA ...................................................................................... 15

A. Comparación de tecnologías de comunicación .................................................................. 15

B. Comparación de Dispositivos de ubicación geográfica ..................................................... 18

C. Comparación de Dispositivos de procesamiento o centro de procesamiento .................... 18

1) PLATAFORMA ARDUINO ........................................................................................... 18

2) BEAGLE BONE.............................................................................................................. 19

3) PSOC ............................................................................................................................... 19

VI. DESARROLLO DEL PROYECTO ........................................................................................ 22

A. Bloque Etapa Potencia ....................................................................................................... 22

1) BATERÍA NOKIA BL-5C .............................................................................................. 23


2) CARGADOR TP4056 ..................................................................................................... 23

B. Bloque De Etapa De Comunicación: ................................................................................. 26

1) CIRCUITO COMPLETO ................................................................................................ 28

2) DIAGRAMA DE FLUJO ................................................................................................ 29

3) APLICACIÓN EN ANDROID Y SMS .......................................................................... 31

VII. PRUEBAS Y RESULTADOS ............................................................................................... 37

A. Pruebas Iniciales ................................................................................................................. 37

B. Prueba de distancia ............................................................................................................. 38

C. Prueba en movimiento ........................................................................................................ 39

D. Prueba de carga .................................................................................................................. 42

E. Prueba de descarga sin uso ................................................................................................. 44

F. Prueba de descarga con uso ................................................................................................ 45

G. Prueba de precisión ............................................................................................................ 47

VIII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES ........................................................................... 50

IX. REFERENCIAS ....................................................................................................................... 51


LISTA DE TABLAS

Tabla 1.COMPARACION DE TECNOLOGÍAS .......................................................................... 15

Tabla 2.COMPARACION MÓDULO SIM Y SUS CARACTERÍSTICAS ................................. 15

Tabla 3.COMPARACION MODULO GPS Y SUS CARACTERISTICAS ................................. 18

Tabla 4.COMPARACION ARDUINOS........................................................................................ 19

Tabla 5.COMPARACION BEAGLE BONE................................................................................. 19

Tabla 6. COMPARACION PSoC .................................................................................................. 20

Tabla 7. Características Nokia BL-5C ........................................................................................... 23

Tabla 8. Características Cargador TP4056 ..................................................................................... 24

Tabla 9. Duracion Pila .................................................................................................................... 49


LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. (PEBBLEBEE) ............................................................................................................. 8

FIGURA 2 (LOCCA) ....................................................................................................................... 9

FIGURA 3(TRACKR) ................................................................................................................... 10

FIGURA 4(TILE) ........................................................................................................................... 11

FIGURA 5 (COBERTURA RED CLARO EN 2G) ..................................................................... 16

FIGURA 6. (COBERTURA RED CLARO EN UMTS) .............................................................. 17

FIGURA 7 (COBERTURA RED CLARO EN 4G) ..................................................................... 17

FIGURA 8(PSoC) .......................................................................................................................... 20

FIGURA 9 (DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA) ........................................................ 22

FIGURA 10(TP4056) ..................................................................................................................... 24

FIGURA 11(Etapa de Potencia) ..................................................................................................... 25

FIGURA 12(DMP3056LSD) ......................................................................................................... 26

FIGURA 13(Arduino ProMini) ...................................................................................................... 27

FIGURA 14(circuito de reset) ........................................................................................................ 27

FIGURA 15(CIRCUITO COMPLETO) ........................................................................................ 28

FIGURA 16(CIRCUITO COMPLETO) ........................................................................................ 29

FIGURA 17(DIAGRAMA DE FLUJO) ........................................................................................ 30

FIGURA 18(Interfaz Android Studio) ........................................................................................... 31

FIGURA 19(Icono Aplicación) ...................................................................................................... 32

FIGURA 20(Pantalla Inicio Aplicación) ........................................................................................ 33

FIGURA 21(Pantalla de selección) ................................................................................................ 33

FIGURA 22(Registro nuevo equipo) ............................................................................................. 34

FIGURA 23(Registro número del equipo) ..................................................................................... 34

FIGURA 24(Pantalla de búsqueda) ................................................................................................ 35

FIGURA 25(Prueba Modulo SIM800l) ......................................................................................... 37

FIGURA 26(Prueba Modulo GPS Neo6M) ................................................................................... 38

FIGURA 27(Prueba recorrido del prototipo) ................................................................................. 39

FIGURA 28(Prueba recorrido del prototipo) ................................................................................. 40

FIGURA 29(Prueba recorrido del prototipo en SMS) ................................................................... 41

FIGURA 30(Mensajería Teléfono Móvil) ..................................................................................... 42


FIGURA 31(Dispositivo descargado completamente) .................................................................. 43

FIGURA 32(Dispositivo cargado completamente) ........................................................................ 43

FIGURA 33(Prototipo con carga al 100%) .................................................................................... 44

FIGURA 34(Dispositivo descargado) ............................................................................................ 45

FIGURA 35(Dispositivo en funcionamiento) ................................................................................ 45



FIGURA 38(Coordenadas recibidas) ............................................................................................. 48

FIGURA 39(Coordenadas recibidas) ............................................................................................. 49

1 DISPOSITIVO LOCALIZADOR DE OBJETOS POR MEDIO DE TELÉFONO MÓVIL

I. INTRODUCCIÓN

En el mundo en el que vivimos, los celulares y sus aplicaciones se han hecho muy populares, los

smartphones cada día son más avanzados y tienen más funciones que pueden facilitar muchas tareas

del día a día. Muchos estilos con diferentes características, como GPS, NFC, BLUETOOTH, entre

otros que pueden ayudar a la comunicación, proporcionan una excelente plataforma para

desarrollar nuevas aplicaciones.

Android es un sistema que ofrece grandes alternativas para la creación de nuevas aplicaciones, de

fácil acceso, en donde se puede aprovechar al máximo el hardware del teléfono, además de que sus

aplicaciones son de fácil distribución por ser un mercado abierto, posee grandes bibliotecas de SDK

y es un sistema operativo en el que participan marcas reconocidas como HTC, Motorola, Samsung,

LG, creciendo cada día más y más. En su plataforma de Google Play, se tiene una gran ventaja para

distribuir aplicaciones gratuitas y de pago con un código abierto para cualquier persona con un

Smartphone. Todo esto con el objetivo de implementar un sistema lo suficientemente eficiente y

de bajo costo para localizar objetos perdidos integrando diferentes tecnologías de comunicación,

las cuales también han ido creciendo en gran medida en los últimos años.

Para cualquier persona es importante no perder objetos personales, ya sean sus llaves, su billetera,

o diferentes pertenencias. Es muy común extraviar estos objetos por simple descuido, sea en la

calle, en la oficina, un restaurante, una discoteca o incluso en el mismo hogar. Muchas de estas

situaciones solo se resuelven esperando que alguien regrese los objetos o teniendo que conseguirlos

nuevamente.

La pregunta de investigación será: ¿Cómo diseñar un dispositivo electrónico que pueda cumplir

con los requerimientos buscados en cuanto a la distancia de búsqueda, costo razonable y

disponibilidad de tecnologías?


III. OBJETIVOS

A. Objetivo general

Diseñar y construir un dispositivo localizador de objetos o vehículos por medio de una

aplicación en el teléfono celular

B. Objetivos específicos

Investigar las diferentes tecnologías usadas a nivel mundial para la localización de objetos

Definir las exigencias de la comunicación, visualización, ubicación y aviso necesario para

localizar los objetos perdidos.

Diseñar el prototipo de recepción y localización

Implementar la aplicación para el celular

Evaluar el funcionamiento del sistema desarrollado

Publicar los resultados obtenidos


IV. DESARROLLO TEMÁTICO

A. Tecnologías De Localización

Según estadísticas se demostró que se pierden cerca de 177 billones de dólares anualmente

buscando objetos olvidados, siendo cerca de 200000 artículos los que son extraviados por una

persona en la vida entera. En promedio al menos 15 minutos del día, y 1-3 años de la vida se pierden

en la búsqueda del artículo perdido, con las llaves en la parte superior de la lista.

Existen diferentes técnicas para localizar objetos o personas específicas, dependiendo del rango de

cobertura esperada [4], como son:

1) GPS (Global Positioning System)

La tecnología GPS fue concebida en 1960 y funciona por medio de una red de 24 satélites ubicados

en órbita sobre la Tierra, permitiendo establecer la posición de un objeto con gran precisión, a

través de una trilateración, que es la triangulación desde los satélites. De esta manera se miden

distancias usando el tiempo de viaje de señales de radio. Además de la distancia, se debe conocer

con exactitud la posición de los satélites con un cuidadoso monitoreo y por último el GPS debe de

corregir cualquier retraso en las señales que se pueda ocasionar mientras se atraviesa la atmosfera.

Adicionalmente utiliza esferas interseccionadas para de esa manera determinar una posición

tridimensional entre latitud, longitud y altitud sincronizando con exactitud el tiempo entre el

receptor y los satélites. [5]

2) CRICKET

Se utiliza en edificios donde se desea encontrar objetos móviles mediante listeners que escuchan y

analizan la información que proviene de un grupo de balizas distribuidas estratégicamente por el

edificio. La técnica que utiliza es el ultrasonido, para crear una infraestructura con las balizas y el

nodo que se desea localizar es el que tendrá los receptores para captar la señal. Entre sus desventajas

esta la sobrecarga computacional debido a la temporización y el procesamiento de las señales de

radio y de ultrasonido realizados por los receptores para captar la señal. [6]


3) AHLoS

Esta técnica requiere que una porción de los nodos en la red conozca su posición durante el

despliegue por medio de receptores GPS. No requiere de infraestructura costosa y se puede aplicar

en exteriores tanto en interiores. Opera en dos fases: primero se usan los nodos conocidos y se

estima su distancia entre sí, y luego los nodos que no se conocen, usan la información que se tenía

previamente para comparar y estimar su propia posición. Cuando esto ocurre, el mismo puede

ayudar en la ubicación de los demás nodos. [7]

4) RADAR

Este sistema de localización fue desarrollado por Microsoft Research, el cual mide en una estación

base la fuerza de la señal, y la razón señal a ruido que envían los dispositivos inalámbricos, a través

de análisis de la escena o multilateracion. Como desventajas se encuentra que el objeto que se desea

localizar debe soportar una LAN inalámbrica y que en edificios de varias plantas, se requiere

escalar el sistema a tres dimensiones. [8]

5) APS (AD-HOC POSITIONING SYSTEM)

Es un sistema desarrollado para aplicaciones en el exterior, como una versión más simple de GPS,

que solo trabaja con distancias y no involucra relojes para sincronizar. En este sistema deben estar

presentes al menos tres puntos. Cuando uno de los nodos tenga conexión con los tres puntos, se

estima su posición inicial y se trasmite su posición a los demás nodos y estos miden la distancia

entre sí y así progresivamente se conocerán las posiciones en el resto de la red. [9]

6) N-HOP MULTILATERATION

Esta técnica utiliza la medición entre los nodos desconocidos y las balizas, donde las balizas envían

un mensaje con su identificación y posición, los nodos reciben la información, luego suman su

distancia a este camino y la reenvían con la nueva longitud. Así todos los nodos tendrán un camino

y la longitud a cada baliza de la red, entonces se crea una barrera alrededor de cada baliza y la

posición de los nodos se estimará al momento de intersecar los cuadrados de las balizas vecinas.

Los nodos que no tengan conexión con ninguna baliza, tomarán como referencia las posiciones

iniciales de los nodos desconocidos hasta alcanzar un valor de tolerancia que ya se ha establecido.

[10]


7) MDS-MAP

El MDS-MAP consta de tres fases: Comienza por un algoritmo que permite saber el camino más

corto entre dos pares de nodos, con estas distancias se construye una matriz de distancias y luego

teniendo las balizas suficientes, el mapa relativo se convierte en un mapa absoluto basado en las

posiciones de la balizas. [11]

B. Tecnologías De Comunicación

Aparte de las anteriores tecnologías mencionadas, las cuales se enfocan en la localización, existen

otro tipo de tecnologías basadas más en la comunicación pero que pueden contribuir de manera

efectiva a la necesidad que tenemos de hallar objetos perdidos.

1) WIFI

Es una comunicación de tipo inalámbrica, que permite que una gran variedad de equipos

informáticos como computadores, cámaras, celulares, impresoras y demás puedan interconectarse.

Para el funcionamiento del WIFI es necesario un punto de acceso o router, el cual se conecta a los

diferentes equipos, y para que estos equipos reciban la señal, deben de contar con un adaptador de

red para poder comunicarse vía radio, contando con un trasmisor, un receptor y una antena. A estos

equipos que reciben la señal se les conoce como terminales.

Aparte de los adaptadores de red, se cuenta con equipos que reciben el nombre de puntos de acceso

(AP), que es una estación base para gestionar las comunicaciones con los distintos terminales de la

red utilizando protocolos Wifi y TCP/IP(internet protocolo). Es decir que una red de Wifi cuenta

con uno o más puntos de acceso a donde se conectan los terminales, gracias a los protocolos

(software) y adaptadores de red (hardware). [12]

2) BLUETOOTH

Fue desarrollado en 1994 por la empresa sueca Ericsson con la finalidad de realizar una conexión

entre los dispositivos móviles con sus accesorios u ordenadores. La comunicación Bluetooth se

desarrolla con la figura maestro/esclavo, donde un terminal maestro se puede conectar con 256


esclavos, aunque por simultáneo solo se pueden dar 7, hace posible la trasmisión de voz y de datos

por medio de un enlace de radiofrecuencia entre diferentes dispositivos electrónicos.

Tiene grandes ventajas, entre ellas la eliminación de cables y conectores entre los dispositivos, y

crear redes inalámbricas pequeñas además de facilitar la sincronización de datos en dispositivos

personales.

La principal razón por la que se utiliza esta tecnología es por su bajo consumo, basado en

transceptores de bajo costo, teniendo como desventaja su corto alcance, existiendo 3 clases,

dependiendo de su potencia máxima permitida y su alcance que puede llegar hasta los 100mts [12]

3) GSM

Es un tipo de red utilizada para trasmitir datos y móvil de voz. Sus siglas quieren decir sistema

global para las comunicaciones móviles. Es la tecnología móvil que más se utiliza en el mundo y

está disponible en una gran variedad de móviles, pero debido a su ancho de banda a veces puede

causar interferencias electrónicas, opera entre los 900 y los 1800Mhz.

Esta red fue lanzada en 1991 por primera vez en Finlandia, alcanzando al día de hoy cobertura en

213 países, representando un 82,4% de todas las conexiones móviles globales, teniendo únicamente

en China 370 millones de usuarios siendo el mayor mercado GSM en el mundo, y teniendo más de

2 mil millones de usuarios alrededor de todo el mundo.

En una red GSM se permite un rendimiento de hasta 9,6Kbps, lo cual permite trasmisiones de voz,

trasmisión de datos de bajo volumen como mensajes de texto SMS o mensajes multimedia MMS.

En su arquitectura se tiene una estación móvil que viene siendo el usuario, la cual se conforma por

una tarjeta SIM que hace que se pueda identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil,

en este caso un teléfono celular. Estos terminales móviles se identifican por un código único

llamado IMEI que puede ser protegido por una clave de 4 dígitos llamada PIN. [1]

4) GPRS

Sus siglas dicen servicio general de paquetes vía radio, permite mensajería instantánea, servicios

de mensajes cortos (SMS), y multimedia (MMS), de correo electrónico y permite estar siempre

conectado, tiene buenas velocidades de transferencia, aparte de una buena cobertura inalámbrica,

a diferencia del GSM, aunque no es la más veloz que existe.


Es una evolución del GSM y se clasifica también como 2.5G, gracias a su modo de transferencia

en paquetes, las transmisiones de datos solo utilizan la red cuando es necesario, por lo tanto un

usuario va a recibir facturas por el volumen de datos en lugar de la duración de la conexión, por lo

cual el usuario puede estar conectado sin un costo adicional.

5) 4G

Conocida como cuarta generación de telefonía móvil. Es una tecnología que ofrece a los terminales

móviles la posibilidad de trasmitir datos a una gran velocidad, basadas completamente en el

protocolo IP. Siendo un sistema y una red, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes

de cable e inalámbricas. Esta tecnología puede ser usada por módems inalámbricos, móviles

inteligentes y otros dispositivos móviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras

s la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbits en movimiento y 1 Gbit

en reposo, manteniendo una calidad de servicio de punta a punta de alta seguridad que permite

ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste

posible.

En conclusión, la tecnología Wifi está pensada para conexiones de carácter local a algunos cientos

de metros, el Bluetooth para conexiones a corta distancia y las redes móviles como 3G o 4G para

disponer de una cobertura global. [12]

C. Dispositivos Comerciales Existentes

A nivel comercial, se han implementado diferentes diseños de dispositivos capaces de localizar los

objetos perdidos utilizando diversas tecnologías, entre los cuales se tienen:

1) PEBBLEBEE

Pebblebee es una empresa de ingeniería de hardware que realiza soluciones personalizadas de

seguimiento de balizas. En la FIGURA 1 se muestra su presentación fìsica. La idea de Pebblebee

surgió por primera vez a finales de 2012 como una solución necesaria a la infinita habilidad de un

niño curioso para esconder cosas. [1]


Tienen 3 modelos de localizadores o rastreadores de objetos. A continuación, se presenta una

descripción tomada de la página web del fabricante:

FIGURA 1. (PEBBLEBEE)

Tomado de: https://pebblebee.com. Esta es una empresa de ingeniería de hardware que

realiza soluciones personalizadas de seguimiento de balizas

a. The finder

Es un rastreador de gran alcance. Con una batería reemplazable, una longevidad mejorada y un

diseño más elegante, no se puede perder con un alcance de hasta 60 metros, batería con duración

de aproximadamente 1 año, un buzzer y un indicador LED, hecho de acero inoxidable.

b. Honey

Es un localizador clásico para las necesidades de prevención de pérdidas. Encuentra las llaves, el

equipaje, las mascotas, o cualquiera de las posesiones más preciadas. Consta de un botón para hacer

sonar una fuerte alarma en el teléfono para ayudarlo a encontrar, cuando se está cerca del objeto se

enciende el altavoz que ayuda a localizar el objeto utilizando tecnología bluetooth.

c. The Stone

Es un dispositivo habilitado para Bluetooth que permite programar fácilmente accesos directos a

las tareas diarias a través de una aplicación fácil de usar. Se presiona el botón de la Piedra para

activar su tarea, ya sea tomar una foto o realizar una llamada a un amigo con su teléfono celular.

https://pebblebee.com/


2) LOCCA

Es un pequeño dispositivo rastreador que usa tecnologías como GPS, GSM, Bluetooth y FSK, tiene

una batería recargable que puede durar hasta días dependiendo del uso que se le dé, además de ser

resistente al agua. En el momento que se está cerca del dispositivo, se puede activar una luz o un

zumbador para facilitar su búsqueda. Viene con una variedad de accesorios de colores hechos de

silicona suave que puede ser fácilmente y firmemente unido a los animales y cualquier tipo de

objetos.

Además cuenta con tres modalidades: Una de ellas es trazando un rango en el mapa y en el

momento en que el dispositivo sale del rango, se alerta inmediatamente al teléfono. La segunda

modalidad hace llegar una señal de alerta en el momento en que el dispositivo se aleja a más de 15

metros. Por último la modalidad hogar en la que se alerta cuando la persona se aleja de la casa con

el teléfono y deja el objeto que desea localizar en casa, como puede ser el caso de unas llaves. [3]

FIGURA 2 (LOCCA)

Tomado de: https://locca.com Esta empresa está enfocada en la localización de objetos

3) TRACKR

Es un dispositivo que informa la distancia entre el usuario y sus pertenencias, el cual puede hacer

sonar una alarma y es capaz de localizar su teléfono móvil haciendo llegar un mensaje, aun si se

encuentra en silencio. Si el dispositivo TrackR está fuera del alcance de Bluetooth (100 a 110 pies,

dependiendo del dispositivo TrackR), se puede ver su última ubicación conocida en la aplicación

TrackR vía internet. La aplicación se comunica constantemente con el objeto enviando así

actualizaciones vía GPS. Si uno de los cientos de miles de usuarios de TrackR camina dentro del

alcance de Bluetooth de su elemento que falta mientras ejecuta la aplicación, recibirá una

https://locca.com/


actualización con la última ubicación conocida de su elemento fijada en un mapa. Es 100%

confidencial y anónima. [14]

FIGURA 3(TRACKR)

Tomado de: https://trackr.com Esta empresa está basada en hallar objetos perdidos

4) TILE

Es un pequeño dispositivo que emite un fuerte sonido para localizar objetos que se encuentren a

menos de 30 metros de distancia por medio de Bluetooth. La aplicación se debe mantener en

ejecución en segundo plano y Tile recordará automáticamente la última vez y el último lugar en el

que se tenía el artículo para tener una idea de dónde empezar a buscar. Si el artículo no está en su

última ubicación, se puede seleccionar el modo "Notificar cuando se encuentre" en la aplicación y

cuando algún dispositivo de otro usuario simplemente pase por su elemento, se le notificará

automáticamente de su ubicación más reciente. Esta modalidad funciona de forma anónima y

automática para proteger su privacidad. El dispositivo viene en dos presentaciones con diferente

tamaño dependiendo del uso que se le dé. [2]

https://trackr.com/


FIGURA 4(TILE)

Tomado de: https://tileapp.com Esta empresa está enfocada en encontrar objetos perdidos

5) G-TAG

Es un dispositivo similar a los anteriores que protege los elementos personales en cualquier

momento y de manera fácil, con la aplicación de guardián en su teléfono móvil. Si se pierden

elementos valiosos, le permite saber dónde están con un pitido y una luz LED. Si se dejan atrás

cosas importantes, la aplicación keeper le avisa que algo ha sido olvidado. También puede

encontrar su teléfono inteligente. El botón del guardián hace que su anillo móvil envíe un mensaje

al teléfono para poderlo ubicar

Para su funcionamiento se debe conectar el dispositivo al artículo (por ejemplo, llavero, bolsa o

cartera) que desee seguir a través de Bluetooth 4.0. Se descarga la aplicación gratuita de guardián

en la App Store o en Google Play Store y se conecta al guardián. Todo esto es muy sencillo gracias

a la guía de instalación, que se inicia automáticamente después de la descarga. Una vez que la

aplicación keeper está instalada, se puede hacer pleno uso de todas sus funciones. [15]

6) SNIFFER

Es una aplicación para teléfonos móviles, la cual funciona como un tablero virtual en el que los

usuarios reportan que han perdido un objeto personal, o informan de algún artículo que han

encontrado y desean regresarlo al propietario, no es necesario revelar información personal pero si

un contacto para comunicarse. Gracias a su interfaz gráfica es muy sencilla de utilizar, simplemente

al informar del objeto perdido, este va a una base de datos central que pueden revisar los diferentes

usuarios, clasificados en categorías para facilitar su ubicación. Aparte de esto también hay un

https://tileapp.com/


espacio en el que se especifica que recompensa se quiere por regresar el objeto o en caso de haber

perdido el objeto, se especifica la recompensa que el usuario está dispuesto a dar. [16]

7) PETTRONIX ROAMEO

El RoamEO SeekR es un dispositivo que puede localizar una mascota utilizando la tecnología GPS

de alta sensibilidad, pero sin necesidad de servicios de terceros y costosos planes de suscripción.

Consta de un dispositivo GPS conectado al collar de la mascota, el cual genera datos de localización

con precisión, guiándolo a su mascota rápida y fácilmente. Sin cargos de datos mensuales y sin

contratos anuales.

Para su funcionamiento los dispositivos Garmin y Tagg se conectan a un sistema de teléfono celular

y se accede a la información en un teléfono o computadora inteligente. El PetTronix se comunica

a través de ondas de radio con un auricular utilizado por el propietario. Se requiere comunicación

GPS, por lo que cuando el GPS no está disponible, no funcionan. El collar de goma con la unidad

del GPS y el compartimiento de la batería se comunican por radio con el microteléfono del dueño,

que tiene su propio GPS y brújula. En el teléfono del usuario se muestra la distancia y la dirección

al collar, actualizándose continuamente. Puede rastrear la distancia y la dirección de la mascota en

tiempo real con las actualizaciones de la localización que se refrescan cada pocos segundos.

Además el transmisor en el cuello de la mascota se puede poner en modo de reposo y sólo comunica

sus datos de ubicación cuando el usuario lo solicita, además el propietario recibe una alerta en

segundos si su perro sale del perímetro. [17]

8) POCKET FINDER

Es un dispositivo que proporciona una manera ideal para que las familias y los cuidadores lleven

un registro de personas con las que conviven y tengan un riesgo de extraviarse. Ideal para los niños

que van a la escuela o no están dentro de las actividades escolares y para las personas mayores que

valoran su independencia. También está desarrollado para localizar vehículos. PocketFinder

Vehicle y PocketFinder son dos aplicaciones que le ayudarán a saber dónde están y le avisarán al

usuario si van demasiado lejos desde su aplicación o computadora. Precisa el uso de las tres

tecnologías de localización (GPS / A-GPS, Wi-Fi Touch Triangulación Google, Cell-ID) y Google

Premier Mapping. Además el dispositivo puede enviar una señal S.O.S pulsando el botón

PocketFinder SOS. Maneja una interfaz muy sencilla para celulares, tabletas o computadoras. [18]


D. Investigaciones Realizadas

A continuación, se presentan estudios o informes realizados acerca de la localización de objetos

usando diversas tecnologías en la actualidad.

1) DISPOSITIVO ANTI PÉRDIDA DE OBJETOS PERSONALES

Este proyecto desarrollado en la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá tiene como objetivo

principal diseñar, implementar y evaluar un dispositivo electrónico que detecte cuando un objeto

personal se aleje de un transmisor central, enviando una señal de alerta utilizando redes

inalámbricas de área personal (WPAN). La comunicación se realiza por medio de BLUETOOTH,

usando un módulo HM-10. Se desarrolló un aplicativo para celular con el software android studio

donde se visualizan dos pantallas con el menú y sus funciones. [19]

2) DISEÑO DE UN SISTEMA DE LOCALIZACIÓN DE SENSORES BASADO EN

BLUETOOTH Y GPS.

Este proyecto desarrollado en la Universidad Politecnica de Cataluña consiste en el desarrollo de

un sistema que permite geo-referenciar la posición de múltiples dispositivos sensores (Tags), con

la ayuda de un dispositivo móvil, dotado de un módulo GPS (Global Positioning System) y un

módulo Bluetooth. Este dispositivo móvil se comunica mediante la red inalámbrica Bluetooth 4.0

(BLE - Bluetooth Low Energy) con los dispositivos tags para indicarles su posición y mediante la

técnica llamada “Walking GPS” se obtendrá la posición de los dispositivos tags para luego ser

trasmitida al dispositivo móvil en donde se indicará su geo-posición. [20]

3) POSICIONAMIENTO INDOOR DETERMINADO POR LA DISTANCIA EN FUNCIÓN

DE LA POTENCIA MEDIDA DE BALIZAS BLUETOOTH

Este articulo presenta una experiencia de captura de datos de diferentes dispositivos desarrollada

en la Universidad Nacional del centro de la Provincia de Buenos Aires, los cuales emiten señales

bluetooth gracias al uso de una placa tipo Arduino Mega 2560. Realizando un análisis de los datos

con algunas técnicas y se detalla la magnitud de los errores encontrados en las diferentes muestras.

Además, se proponen algunas nuevas medidas para intentar alcanzar una mejor precisión en el


posicionamiento. Luego de la aparición del GPS se revoluciono la manera de localizar un objeto,

pero esta tecnología de localización carece de utilidad en un espacio cerrado, por ello se profundiza

en el estudio de la tecnología Bluetooth, que se experimenta en este informe utilizando diferentes

técnicas para poder posicionar un objeto en un espacio cerrado. [21]

4) SISTEMA DE POSICIONAMIENTO BASADO EN BLUETOOTH CON CALIBRADO

DINÁMICO

Este trabajo desarrollado en el Departamento. De Electrónica y Sistemas en Universidad de La

Coruña presenta un enfoque innovador que utiliza la información de varias redes inalámbricas para

mejorar la fiabilidad de un sistema de posicionamiento por Bluetooth. Para demostrar una mejoría

de la posición y las estimaciones, se realizan algunos experimentos que ayudan en la ubicación de

un dispositivo, comparando los resultados con métodos convencionales y la solución de los

experimentos realizados. Además, se analiza el rendimiento obtenido con diferente número de

balizas. El sistema de localización Bluetooth diseñado se basa en la obtención de los RSSI

(Received signal strength indication) provenientes de las diferentes balizas, traduciendo estos a

distancias, las cuales finalmente determinaran la posición del dispositivo de interés. [22]

5) ZERO-CONFIGURATION, ROBUST INDOOR LOCALIZATION: THEORY AND

EXPERIMENTATION

Este trabajo desarrollado en la Universidad de Illinois se establece bajo una base teórica en la que

se desarrolla un algoritmo de localización para construir una zero-configuration, un sistema robusto

de localización y seguimiento en interiores. Aprovechando la infraestructura Wi-Fi, se abordan los

principales retos de incorporar una calibración del sistema totalmente automatizado y los

mecanismos para identificar las señales y las distancias geográficas en la presencia de dinámicas

ambientales y ruidos de medición. [23]


V. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA

A. Comparación de tecnologías de comunicación

En la comunicación que se lleva a cabo del sistema hay una gran posibilidad de tecnologías

posibles, mencionadas anteriormente, bajo estas circunstancias se realiza una tabla comparativa en

Tabla 1 para llegar a una solución viable.

Tabla 1.COMPARACION DE TECNOLOGÍAS

Bluetooth GSM GPRS 4G(LTE) WIFI

VELOCIDAD 24Mbps 9.6Kbps 144Kbpss 100Mbps 1Gbps

SEGURIDAD Baja Alta alta Alta moderada

RANGO 30mts Global global Global 300mts

Para el sistema de localización de objetos no se requiere de una velocidad de trasmisión muy

elevada, por tanto, cualquiera de las 5 tecnologías mencionadas en la tabla puede servir, aunque si

es importante la seguridad y el rango puesto que el objeto perdido puede localizarse a grandes

distancias de nuestro teléfono celular y en el caso de la tecnología Bluetooth no existiría una

conexión a más de 30mts. Para la comunicación por medio de una red WIFI se requiere de cobertura

o se perderá la conexión con el dispositivo, así que lo más viable es la utilización de una de las tres

tecnologías que manejan una tarjeta simcard.

Tabla 2.COMPARACION MÓDULO SIM Y SUS CARACTERÍSTICAS

Modulo Frecuencia Tecnología Comandos de

control

Rango de

voltajes

Precio

SIM800L Quad-band

850/900/1800/1900

2G Vía AT 3.4 a 4.4v $29000

SIM900A Dual-Band 900/ 1800

MHz

GPRS Vía AT 3.2 a 4.8v $65000

SIM900 Dual-Band 900/ 1800

MHz

GPRS Vía AT 3.2 a 4.8v $90000

SIM908 Quad-Band

850/900/1800/1900M

GPRS Vía AT 3.2 a 4.8v €64,47


De la Tabla 2, según los requerimientos del proyecto, se opta por el módulo SIM800L,

principalmente por su bajo costo, además de que tiene un reducido tamaño, para el dispositivo

localizador viene muy bien esta red ya que tiene una amplia cobertura con, especialmente por el

operador que se utiliza para el dispositivo (claro), aunque para utilizar una tecnología más avanzada

se puede emigrar a UMTS (universal mobile telecommunications system), que es usada por

móviles de tercera generación, y tiene una mayor capacidad multimedia, y una mayor velocidad.

A continuación, en las figuras 5, 6 y 7, se observa la diferencia en cobertura para las diferentes

tecnologías.

FIGURA 5 (COBERTURA RED CLARO EN 2G)

Tomado de: https://www.claro.com.co/personas/soporte/mapas-de-cobertura/


FIGURA 6. (COBERTURA RED CLARO EN UMTS)


FIGURA 7 (COBERTURA RED CLARO EN 4G)



Según lo anterior, la tecnología que ofrece una mejor cobertura para el proyecto es la segunda

generación (2G). Lo cual es una gran ventaja ya que el dispositivo se puede encontrar en lugares

remotos y aun así se recibirá la señal a través del módulo a nuestro teléfono celular.

B. Comparación de Dispositivos de ubicación geográfica

La localización por medio de satélites hace posible el rastreo de objetos perdidos mediante la

triangulación de señales que emiten los satélites desde el espacio. Entre los dispositivos GPS

disponibles para ser utilizados en sistemas microcontrolados como el de este proyecto están los que

se observan en la tabla 3.

Tabla 3.COMPARACION MODULO GPS Y SUS CARACTERISTICAS

Modulo Dimensiones Voltaje

operación

Conexión Precio

L26 40x30mm 3.3v 9 pines $65000

L86 43x30mm 3-4.3v 9 pines $65000

L80 40x36mm 2.8-4.3v 8 pines $60000

Neo 6M 35x25mm 3-5v 4 pines $42000

Según el análisis de esta Tabla 3, se descartan los tres primeros módulos, por su tamaño además de

su costo, puesto que para el proyecto no se requiere que el módulo tenga muchas conexiones, y el

rango de voltaje de operación del Neo 6M va acorde a las necesidades del dispositivo.

C. Comparación de Dispositivos de procesamiento o centro de procesamiento

En este proyecto hay que evaluar sistemas que sean de pequeño tamaño, a un bajo precio para ser

más asequible a un usuario final, y que estén en la capacidad de integrarse con los anteriores

dispositivos presentados para la localización de objetos.

1) PLATAFORMA ARDUINO

Es una plataforma de código abierto basado en el fácil uso e integración de Software y Hardware.

Se compone de micro controladores, elementos pasivos y elementos activos. Son programadas por

un entorno de desarrollo (IDE), que compila el código dependiendo del modelo de placa que se


esté usando. A través de los diferentes puertos de entrada y salida que tiene la placa, se desarrolla

el sistema embebido integrando el módulo GSM.

Tabla 4.COMPARACION ARDUINOS

Arduino Microcontrolador Voltaje

operación

Pines(I/O)

digitales

Memoria

flash

Velocidad

reloj

Precio

Nano ATmega168 5v 14(6PWM) 16Kb 16Mhz $15000

Pro Mini ATmega168 3.3v 14(6PWM) 16Kb 8Mhz $10000

LilyPad

Main

ATmega168 2.7-5.5v 14(6PWM) 16Kb 8Mhz $17000

Según los resultados de esta Tabla 4, para los requerimientos del proyecto, el dispositivo Arduino

que más se adapta es el Arduino Pro Mini por su costo, voltaje de operación y velocidad, además

de tener un tamaño reducido, ideal para un dispositivo portable.

2) BEAGLE BONE

BeagleBone se trata de un ordenador pequeño del tamaño de una tarjeta de crédito, donde se puede

ejecutar un sistema operativo, ya sea Linux o Android. Su principal diferencia con Arduino es que

se encuentra capacitado para ejecutar un pequeño sistema operativo, es prácticamente un

miniordenador donde se pueden ejecutar programas sobre estos sistemas operativos. BeagleBone,

está diseñado para funcionar a un nivel mucho más alto y tiene mucha más capacidad de proceso

que un Arduino.

Tabla 5.COMPARACION BEAGLE BONE

Beagle Bone Procesador Flash Ram Precio

Black Rev C AM 3358 4Gb-8bit eMMC 512Mb DDR3 $266.000

Black Rev B AM 3359 2Gb-8bit eMMC 512Mb DDR3L $235.000

3) PSOC

Sus siglas traducen Program System On, el cual es un microprocesador que cumple una gran

variedad de tareas, con una arquitectura similar a la de un lego, totalmente dinámico ya que puede

disponer de todos sus componentes a voluntad propia, cuenta con innumerables dispositivos

http://beagleboard.org/bone


electrónicos, que se pueden modificar para crear de internamente, filtros análogos y digitales,

amplificadores, comparadores, conversores analógicos digitales de varios tipos y resolución,

moduladores de ancho de pulso (PWM) de 8, 16, 32 Bits, contadores de 8, 16, 32 Bits entre otras

aplicaciones, teniendo así una gran variedad de posibilidades.

El PSOC cuenta con dos bloques para su desarrollo, análogos y digitales; la cantidad puede variar

de acuerdo a la familia del microprocesador PSOC que se utilice, una de los más comunes es la

CY8C27443, que tiene 9 bloques análogos y 9 digitales, además tiene una unidad multiplicadora

capaz de almacenar resultados de 32 bits. [2]

Tabla 6. COMPARACION PSoC

PSoC SERIE CORE FLASH/SRAM I/O

4000S PSoC s Series ARM cortex-M0+ 32/4 16

4100S PSoC 4s Series ARM cortex-M0+ 64/8 16

4200L PSoC 4L Series ARM cortex-M0 256/32 98

FIGURA 8(PSoC)

Tomado de: http://www.cypress.com/products/microcontrollers-mcus

Para el dispositivo localizador se toma como mejor opción la utilización de un arduino sobre las

demás tecnologías que se muestran en la FIGURA 8(PSoC), principalmente por el enfoque del


proyecto, puesto que para el caso del beagel bone o el PSoC se manejan tecnologías que se

especializan más en el diseño de sistemas operativos o aplicaciones más complejas, con múltiples

tareas y para el proyecto no se aprovecharía eficientemente los recursos que estas tecnologías

ofrecen, además de que tienen unos costos más elevados, y por la practicidad de la plataforma

Arduino.


VI. DESARROLLO DEL PROYECTO

En esta parte del capítulo se describen las consideraciones de diseño durante el desarrollo del

prototipo de este proyecto de grado, con base a las tecnologías que se han seleccionado

anteriormente. A continuación, se presenta el diagrama de bloques del sistema total con todas sus

etapas en la FIGURA 9

FIGURA 9 (DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA)

A. Bloque Etapa Potencia

Es importante para cualquier dispositivo electrónico, tener una adecuada alimentación en cada uno

de sus componentes internos. Para operar correctamente, existen dispositivos que deben mantener

conectados a una fuente externa y otros como es el caso del localizador que requieren de una fuente

portable, para alimentarse constantemente, utilizando baterías, y dependiendo de su capacidad de

almacenamiento de energía, así será su duración de carga,

La portabilidad de un dispositivo localizador como éste debe ser garantizada por un batería que

soporte las demandas de carga del Arduino mini, GPS y GPRS, por lo cual se opta por una batería

comercial de la compañía Nokia, la cual está diseñada para soportar los picos de corriente que exige

el modem sim800L.


La etapa de alimentación del dispositivo se compone de un circuito cargador de batería y un

aislador de carga (shield de arduino cargador li-ion mini usb TP4056).

1) BATERÍA NOKIA BL-5C

Las características de la pila Nokia BL-5C nos asegura las condiciones mínimas de protección de

la batería, sobrecarga - cortocircuito y calentamiento y además con la capacidad de 1020mAh y

de acuerdo a las especificaciones técnicas del modem SIM800L nos brinda 2 horas de mensajería

continua y realizando el promedio entre el consumo de reposo y el consumo máximo se obtiene

aproximadamente unas 4 horas , suficiente teniendo en cuenta que no se realiza mensajería de

texto continua si no ocasional. En la Tabla 7 se presentan sus especificaciones técnicas:

Tabla 7. Características Nokia BL-5C

Voltaje de operación 3.4-4.4v

Nivel lógico 3-5v

Consumo de corriente(max) 500mA

Consumo de corriente 0.7mA

Para usar la batería anteriormente mencionada es necesario adicionar un módulo cargador que

permita la recarga de la misma, sin desconectarla del circuito- Para esta función, se utilizó un

módulo basado en el integrado tp4056.

2) CARGADOR TP4056

Es un módulo cargador de baterías de litio con puerto micro USB, al cual se le adaptó un puerto

USB tipo B más robusto para garantizar una carga más segura de la batería. En la Tabla 8 se

presentan sus especificaciones técnicas:


Tabla 8. Características Cargador TP4056

Método de carga Lineal 1%

Corriente de carga 1A ajustable

Precisión de carga 1.5%

Voltaje de entrada 4.5-5.5v

Carga completa de voltaje 4.2v

En la figura 10 se presenta una conexión genérica de este módulo con una batería.

FIGURA 10(TP4056)

Tomado de: http://artofcircuits.com/product/tp4056-1a-li-ion-battery-charger-module

El cargador cuenta con dos pequeñas luces LED, que son guía para saber cuándo se encuentra

cargada la pila por completo, la luz roja indica que está en proceso de carga y la luz azul indica que

la batería se encuentra cargada en un 100%. En la FIGURA 1FIGURA 10 se observa que cuenta

con un puerto mini USB, por recomendación del fabricante, este puerto se reemplazó en la tarjeta

final por un puerto USB tipo B y de esta manera tener una carga más fiable.


FIGURA 11(Etapa de Potencia)

En la FIGURA 11 donde R1 (100k) y C1 (220uF) el shield cargador li-ion mini usb está basado

en integrado TP4056, el cual tiene una capacidad de carga hasta 1A e incluye dos indicadores led

para el estado de carga. En la etapa de alimentación este se encuentra conectado a un puerto usb

tipo B externo, ya que este nos ofrece más robustez al ser through hole, la salida del cargador está

conectado directamente a la batería.

El segundo circuito de la etapa de alimentación está diseñado para aislar la carga cuando la batería

se esté cargando , su funcionamiento es muy simple y está basado en la polarización de un transistor

P-MOS en su estado ON y OFF , el transistor usado debe tener umbrales de voltaje bajos que

permitan la conmutación en niveles de batería bajo 3.3v y además soportar los picos de corriente

del modem que pueden llegar hasta 2A ,una búsqueda exhaustiva conduce al integrado

DMP3056LSD el cual contiene en su interior 2 transistores mosfet canal P con un resistencia de

encendido a 4.5V de 65mOhm y una corriente de drenaje de 5.1A además de su voltaje de umbral

de compuerta fuente supremamente bajo valor máximo según el datasheet de -2.1V. A

continuación, se muestra el integrado en la FIGURA 12


FIGURA 12(DMP3056LSD)

En otras palabras para conmutar con este mosfet entre sus estados de ON y OFF nos basta con

variar el voltaje entre dos estados de voltaje >= -2.1 y 0V , lo cual se logra a través de la resistencia

de polarización R1 la cual fija una diferencia de potencial negativa de -VBAT o sea valores desde

-4.2V hasta 3.3V( full carga - descarga batería) , y la derivación conectada a la alimentación usb la

cual fija un voltaje de VUSB (5v) en compuerta obteniendo así un voltaje de alimentación positivo

de 5v-Vbat , es decir 0.8 a 1.7V lo cual es suficiente para apagar el transistor.

El capacitor C1 actúa como reservorio para las demandas de corriente del módulo GPRS, por tanto

su capacitancia es alta 100uF, y es de tantalio debido a su baja resistencia interna lo cual aumenta

su velocidad de respuesta.

B. Bloque De Etapa De Comunicación:

El procesador usado es un arduino mini pro en su versión 3.3V, para disminuir el consumo y

trabajar a los voltajes de operación de una batería de lition 4.2V-3,3 lo cuales también coinciden

con el del modem SIM800L usado también en este dispositivo.

En la FIGURA 13 se observa que el arduino se encarga de gestionar la mensajería de texto SMS a

través de sus pines D3 y D2, y obtener la localización a través del GPS Neo6M a través de sus

puertos seriales UART TX0 y RX1 respectivamente, además de usar el conversor análogo digital

para monitorear el voltaje de la batería. Adicionalmente usa uno de sus pines (D9) parar reiniciar

el modem en caso de que este no responda a los comandos.


FIGURA 13(Arduino ProMini)

Debido a la baja corriente que maneja los puertos del arduino y por recomendaciones del datasheet

del fabricante del módulo SIM800L se ha colocado un transistor NPN de propósito general

(2n2222) para lograr el estado bajo en el pin de reset como se observa en la FIGURA 14 donde R2

10k.

FIGURA 14(circuito de reset)

Gracias a la corriente máxima de carga de un amperio que maneja el módulo TP4056, el tiempo de

carga de la batería estará alrededor de la hora, debido a que la capacidad de la batería de 1020mAh.

Como se tiene que el tiempo de carga de una batería en horas es equivalente a la capacidad de la

batería, dividido por la capacidad del cargador:


𝑡 =1020𝑚𝐴

1000𝑚𝐴= 1.02ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠

1) CIRCUITO COMPLETO

A continuación en la FIGURA 15 se observa como el circuito opera con una pila Nokia BL-5C de

3.7v, que alimenta directamente al circuito, se conecta con el Arduino Pro Mini que trabaja a 3.3v

a través del pin RAW, que cuenta con un pequeño regulador de voltaje que hace que el Arduino

tenga un voltaje constante y no hayan variaciones en su frecuencia, alimenta al módulo SIM800L

que trabaja en un rango de 3.4 a 4.4v a través de su pin número 1, y por ultimo alimenta al módulo

GPS Neo-6m que trabaja correctamente en un rango de 3 a 5v. Los pines de trasmisión y recepción

del Arduino se conectan inversamente a los pines de trasmisión y recepción del módulo GPS Neo

para la comunicación y para el caso de los pines de recepción y trasmisión del módulo SIM800L

se conectan a dos pines del Arduino configurados por hardware para poder realizar la

comunicación. Y por último se tiene un circuito de reset para el módulo SIM800L.

FIGURA 15(CIRCUITO COMPLETO)

En la FIGURA 16 se observan todos los componentes y sus conexiones entre sí como se explica

anteriormente.


FIGURA 16(CIRCUITO COMPLETO)

2) DIAGRAMA DE FLUJO

A continuación, en la FIGURA 17 se muestra el diagrama de flujo para la configuración del

Arduino Pro Mini, y su comunicación con la aplicación elaborada.


FIGURA 17(DIAGRAMA DE FLUJO)

Como primer lugar se incluyen las librerías, la librería para el módulo SIM800L, la librería

SoftwareSerial para crear una UART virtual a través de software, y permitir así la conexión con el

módulo SIM800L, la librería EEPROM para para guardar variables no volátiles, como las del

celular “MASTER”, la librería TinyGPS que verifica la trama NMEA y extrae los valores de

posición que se requieren para la ubicación (latitud, longitud).

Luego se crean las variables con las condiciones para tomar decisiones. Como se ve en la FIGURA

17 el programa está leyendo constantemente la ubicación y en caso de recibir un mensaje con el

comando “MASTER”, lo guardará para que sea el único dispositivo móvil que pueda pedir la

ubicación con el comando “GET POS”, en caso de no recibir el comando “MASTER”, seguirá a


la espera de un mensaje del actual MASTER y en caso de no recibir ningún mensaje del MASTER

seguirá leyendo la ubicación.

3) APLICACIÓN EN ANDROID Y SMS

La aplicación para realizar la comunicación entre el dispositivo y el teléfono celular, se desarrolla

en la plataforma Android Studio, que es el entorno de desarrollo integrado (IDE), el cual es un

potente editor de códigos, con una amplia librería, para utilizar en gran variedad de proyectos, con

múltiples herramientas, con una interfaz de usuario muy simple para todo lo que lo compone. En

la FIGURA 18 se observan las diferentes barras y ventanas que lo conforman.

FIGURA 18(Interfaz Android Studio)

Tomado de: https://developer.android.com/studio/intro/index.html

La aplicación desarrollada para el proyecto consta de cuatro pantallas, en las que el usuario puede

interactuar de manera muy fácil y práctica.

Se compone de tres actividades principales: inicio, registro/selección y mapa, los recursos

específicos usados por la aplicación son mensajería de texto y ubicación en maps, para esta labor


es necesario que la aplicación requiera los permisos al usuario del celular por lo tanto y de forma

transparente al proceso se crean rutinas de verificación de estos permisos. En la FIGURA 19 se

observa el icono para ejecutar la aplicación.

FIGURA 19(Icono Aplicación)

En la FIGURA 20 se observa la pantalla inicial de la aplicación del teléfono celular, donde se

presiona el botón de iniciar, para comenzar con la configuración entre la aplicación y el dispositivo.

En esta actividad se espera a que el usuario pulse el botón iniciar para comenzar el proceso de

localización, consta de una etiqueta (label) para visualizar el logo y un botón (ClickButton)

En la segunda pantalla o interfaz observada en la FIGURA 21, se tiene opción de seleccionar un

dispositivo ya existente, o agregar uno nuevo para ser rastreado, pidiéndonos un nombre para

identificarlo y el número telefónico de la tarjeta SIM.


FIGURA 20(Pantalla Inicio Aplicación)

FIGURA 21(Pantalla de selección)

Para registrar un nuevo equipo se pide un nombre para identificarlo como se ve en la FIGURA 22

y a continuación el número de la SimCard en la FIGURA 23.

En esta actividad se realiza la inscripción de nuevos objetos a localizar en la base de datos, sus

atributos son nombre y número de celular. La interfaz estas realizada a través de una lista

(ListView) personalizada y cuadros de diálogos para el ingreso de datos. La base de datos está en

SQL y se usan los comandos de búsqueda, escritura y edición coordinados con la lista.


FIGURA 22(Registro nuevo equipo)

FIGURA 23(Registro número del equipo)


En la pantalla mostrada en la FIGURA 24, se tiene el comando GET POS, el cual al ser presionado,

enviara un mensaje al dispositivo, el cual a través del módulo SIM800L regresara el mensaje con

la posición del dispositivo, tomando su latitud y longitud, para ser mostrado en el mapa que allí se

observa, en caso de estar en movimiento, se puede pedir varias veces la ubicación del dispositivo

para ir teniendo registro de los puntos en donde se pidió la ubicación, mientras que la aplicación se

encuentre en ejecución.

FIGURA 24(Pantalla de búsqueda)

En esta actividad se usa la aplicación de maps para visualizar la ubicación del dispositivo, para esto

es necesario registrar la aplicación con una cuenta, ya que el uso de estos mapas debe ser

autorizado. La interfaz está compuesta por la api de maps de fondo, un botón y unos toast (avisos


emergentes), el botón realiza la acción de enviar el mensaje de requerimiento de la ubicación, los

toast muestran cuando la ubicación es recibida y el mapa a través de un marcador el elemento

localizado.


VII. PRUEBAS Y RESULTADOS

En esta parte del libro, se realizan las pruebas del sistema parte por parte analizando los resultados

que se obtienen, para observar posibles errores de esta manera mejorar el sistema o tener un cierto

margen de error permitido.

A. Pruebas Iniciales

Para comenzar se realizan pruebas con los módulos que se han escogido, iniciando por el módulo

SIM800l, probando si envía y recibe mensajes de texto correctamente. En la FIGURA 25 se

muestra como se hace la prueba del módulo SIM800I enviando un mensaje de texto con la frase

¨Hola Mundo!¨, se observa el número de la sim card claro escogida para el proyecto y como se

recibe el mensaje correctamente en el teléfono móvil.

FIGURA 25(Prueba Modulo SIM800l)

Ahora para la prueba del siguiente modulo GPS NEO6M se utiliza la aplicación de ublox (u-center)

para Windows con la cual se puede visualizar en tiempo real la localización del dispositivo a través


de USB o una interfaz RS232. En la FIGURA 26 se observa que el dispositivo está localizado en

el mapa con un punto verde, así que el modulo GPS envía correctamente sus coordenadas y está

bien conectado, realizando su comunicación de manera óptima y gracias al software tenemos los

datos de latitud y longitud comprobando así la ubicación.

FIGURA 26(Prueba Modulo GPS Neo6M)

B. Prueba de distancia

Para calcular el error en cuanto a la precisión de la ubicación del dispositivo en el mapa con la

aplicación, se realizaron pruebas tomando un punto como referencia con sus coordenadas más

precisas, al pedir la ubicación, se midió la distancia entre el punto de referencia y el punto entregado

por el dispositivo con todas sus cifras decimales de latitud y longitud, con ayuda de la herramienta

para medir distancia de “google maps”, obteniendo el resultado mostrado por la FIGURA 27.

Se calculó el error del sistema en cuanto a la distancia que envía el prototipo y la verdadera

ubicación del mismo, arrojando una diferencia de aproximadamente 17.45 metros. Cabe anotar el

la prueba se realizó estando en el interior de un apartamento, estando a unos pocos metros de la

calle y bajo techo.


FIGURA 27(Prueba recorrido del prototipo)

C. Prueba en movimiento

Se realizan pruebas con un corto recorrido, enviando el comando GET POS al dispositivo para

recibir la ubicación cada cierto tiempo o distancia, observando los datos obtenidos en movimiento

y comparando las distancias para ver qué tan acertados son los resultados yendo a la realidad, como

se observa en la FIGURA 28.


FIGURA 28(Prueba recorrido del prototipo)

Tomado de: Autor

Según la FIGURA 28, que es una captura de pantalla de la aplicación al momento de llegar a la

posición actual, que se muestra como un punto azul, se determina que el prototipo funciona

adecuadamente estando en movimiento, se pidió la ubicación en seis ocasiones durante el recorrido

utilizando la aplicación desde cierto punto hasta la ubicación actual, obteniendo una pequeña

demora en obtener respuesta al enviar el comando “GET POS”:

Al trabajar con mensajes de texto SMS, podemos observar en el teléfono celular los datos de

longitud y latitud que se reciben para que la aplicación genere una ubicación como se puede ver a

continuación en la FIGURA 29.


FIGURA 29(Prueba recorrido del prototipo en SMS)

Estos son los datos recibidos por el teléfono celular desde el prototipo durante el recorrido que se

realizó, el tiempo de demora para recibir respuesta a cada comando en todos los casos fue menor a

un minuto, por obvias razones mientras el dispositivo tenga una mejor cobertura, más rápida será

la respuesta. Además de esto la aplicación cuenta con diferentes comandos de alerta mostrados en

la FIGURA 30.


FIGURA 30(Mensajería Teléfono Móvil)

Esta captura muestra, en la mensajería de texto del teléfono celular, los diferentes comandos que

maneja el sistema, tiene una alerta para cuando el dispositivo necesita cargar la batería, además de

una alerta para cuando la tarjeta sim cuenta con un saldo bajo y requiere ser recargada. Si el

dispositivo se encuentra apagado o en un lugar sin cobertura, regresará una latitud 0 con longitud

0, de ser correcta la comunicación con el dispositivo, regresará su ubicación al recibir el comando

de GET POS.

D. Prueba de carga

A continuación, en la FIGURA 31 se observa el momento en que la batería esta descargado

completamente, se tiene todo el dispositivo apagado por lo que no está enviando señales y no puede

comunicarse con el teléfono celular.


FIGURA 31(Dispositivo descargado completamente)

En la FIGURA 32 la luz led del cargador esta iluminando de color azul, lo que quiere decir que la

batería esta full y se puede desconectar el cargador. Según la diferencia entre las horas de carga y

descarga, el dispositivo se encontró en estado de carga durante de 1 hora y 28 minutos.

FIGURA 32(Dispositivo cargado completamente)


E. Prueba de descarga sin uso

Para la realización de esta prueba, se tiene el dispositivo en su carga máxima a las 13:57, tomando

como indicador el cambio de color del LED en el TP4056 y en ese preciso momento se quita la

fuente de carga, que para este caso es un computador portátil como se observa en la FIGURA 33.

FIGURA 33(Prototipo con carga al 100%)

Esta prueba se realizó sin comunicar el dispositivo con el teléfono celular, sin enviar ningún

comando que aumentara el consumo de batería.

En la FIGURA 34 se tiene el prototipo con los módulos SIM800L y Neo6M totalmente descargados

a la 1:04 del día siguiente por lo cual el tiempo de duración de la batería alimentando todo el

circuito es de 11 horas y 7 minutos.


FIGURA 34(Dispositivo descargado)

F. Prueba de descarga con uso

En la FIGURA 35 se observa el momento en el que se desconecta el cargador y los módulos

comienzan a trabajar.

FIGURA 35(Dispositivo en funcionamiento)


En la FIGURA 36 están los comandos que se enviaron al dispositivo para regresar la información

de la ubicación en 5 ocasiones.


Ahora para terminar la prueba se observa en la FIGURA 37 la hora en la que el dispositivo se

descargó ya que el módulo GPS no está enviando señales. El dispositivo con uso tuvo una duración

de carga de 9 horas y 7 minutos.



G. Prueba de precisión

Para esta prueba se ubica el dispositivo en un punto y se pide la ubicación en 10 oportunidades

para comparar las coordenadas y ver qué tan certero es. En la FIGURA 38 se observan las

coordenadas recibidas a través del comando GET POS.


FIGURA 38(Coordenadas recibidas)

Ahora se ubican los puntos en un mapa con las coordenadas anteriores para comparar el margen de

error entre cada una de las posiciones como muestra la FIGURA 39. Se muestra la cercanía de las

posiciones tomadas por el dispositivo estando en un mismo punto, con un error de hasta 8 metros

entre cada una de ellas, además se tiene que el error aproximado del GPS del dispositivo es de 10

metros por datos del fabricante.


FIGURA 39(Coordenadas recibidas)

En la Tabla 9 se observa la comparativa de la duración de la batería dependiendo de su uso.

Tabla 9. Duracion Pila

Modo Duración encendido

Sin uso 11 horas aprox

En uso(5 veces) 9 horas aprox

En uso(10 veces) 8 horas aprox


VIII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Se logró cumplir con el objetivo general del proyecto de diseñar y construir un dispositivo

localizador de objetos por medio de una aplicación de teléfono celular

La implementación de tecnología GPS y GSM a través de un arduino logro determinar la

localizacion del dispositivo correctamente.

Con las herramientas utilizadas se puede monitorear la ubicación del objetivo en cualquier

parte del país donde se cuente con señal GSM ya que el aplicativo celular se desarrolla

sobre la plataforma de google maps, con mapas digitales actualizados.

Al manejar tecnología GSM con tarjeta SIMCARD, se pueden revisar los puntos de latitud

y longitud recibidos en la bandeja de entrada del teléfono celular para ser rastreados en

otras aplicaciones GPS, además de que se pueden formar trayectos con los diferentes

puntos.

Es un servicio que puede adaptar nuevas tecnologías, ya sea 3g o 4g en caso de que la

tecnología de segunda generación quede obsoleta.

El dispositivo tiene una duración aproximada de 10 horas, lo cual podría mejorarse con una

pila de más capacidad y más facilidad de carga dependiendo del lugar donde se ubique.

Las pruebas realizadas demuestran que el sistema presenta una resolución valida y

funcional para el problema planteado y el uso que se espera, en cuanto a tamaño, eficiencia

y utilidad


IX. REFERENCIAS

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