Cerradura inteligente de alta seguridad

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS

UPIITA

"Cerradura inteligente de alta seguridad"

Trabajo Terminal
Que para obtener el título de
''Ingeniero en Mecatrónica "

Presentan
Aline Ramírez Jaramillo
Luis Medina Álvarez

Asesores M. en C. Isaac
Guzmán Domínguez Ing. Emilio
Nicéforo Brito Martínez

México D.F. Junio 2007

LaTécnica al Servicio de la Patria

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS

U P I I T A "Cerradura

inteligente de alta seguridad"

Trabajo Terminal
Que para obtener el titulo de
'Ingeniero en Mecatrónica "

Presentan
Aline Ramírez Jaramillo
Luis Medina Álvarez

ÍNDICE

I

ÍNDICE DE FIGURAS

III

ÍNDICE DE TABLAS

IV

RESUMEN

VABSTRACT

VI

GLOSARIO

VII

NOMENCLATURA

X

JUSTIFICACIÓN

XI

OBJETIVO

XIII

CAPITULO 1 . GENERALIDADES

1

1.1 Introducción

1

1.2 Estado del Arte

2

CAPITULO 2 . NECESIDADES

5

CAPITULO 3 . METODOLOGÍA

7

3.1 Diseño Mecatrónico

7

3.2 Sistema Inteligente de la Cerradura

9

3.2.1 Diagrama electrónico general de la cerradura

12

3.2.2 Selección del microcontrolador central

13

3.2.3Selección de los motores

15

3.2.4 Selección del sensor de vibración

17

3.2.5 Selección del sensor de temperatura

22

3.3 Sistema Mecánico

24

3.3.1 Descripción de los sistemas mecánicos

24

3.3.2 Cálculos mecánicos

27

3.3.3 Análisis de elementos

41

3.3.4 Materiales y tratamientos

46

3.3.5 Selección de materiales

50

3.4 La Llave Electrónica
3.4.1 Microcontrolador y electrónica de lallave

51
52

I

3.4.2 Métodos de encriptación

53

3.4.3 Algoritmo de encriptación implementado

56

3.5 La Central de Monitoreo

59

CAPITULO 4 . ANÁLISIS DE COSTOS

63

CAPITULO 5. DISEÑO DEFINITIVO

65

CAPITULO 6. CONCLUSIONES

69

6.1 Líneas futuras de investigación

ANEXO A . HOJAS DE ESPECIFICACIONES Y MATERIALES
ANEXO B . DIBUJOS DE FABRICACIÓN
BIBLIOGRAFÍA

II

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura1.1
1.2
1.3
1.4
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32

Título

.

Página

La primera cerradura
2
Cerradura eléctrica HES
2
Cerradura de alta seguridad marca DITTO
3
Puerta blindada del Banco de México
4
Esquema de la topología de la Cerradura y sus componentes
7
Interacción entreelementos electrónicos
9
Diagrama electrónico general de la cerradura
12
Motor AHIK-S543
16
Motor 211-13-OlRO
16
Motor HS-55
I7
Sensor de vibración 1030
21
Sensor de vibración D7E-1
21
Sensor de temperatura TMP275
23
Cerradura
25
a) Juego de cerradura y sensor de huella dactilar
26 b) Sensor de huella dactilar
introducida en una carcasa especial.
Posiciones del gancho de seguridad
27
Rosca Acmé
28Chavetas paralelas
29
Dimensiones básicas de las chavetas paralelas
30
Forma de diente envolvente
34
Características de los engranes de talla recta o cilíndrica
35
Ángulo de presión
38
Simulación en programa ANSYS de deformación de la tapa exterior
42
Simulación en programa ANSYS de la deformación del pasador
43
Simulación en programa ANSYS de la deformación del gancho
44
Dureza de acero al carbono comouna función del contenido de
47
carbono en martensita(endurecida) y perlita (recocida)
Curva TT mostrando la transformación de austerita en otras fases
48
como función del tiempo y la temperatura para una composición de
cerca de 0.8% de carbono en el acero.
Tratamiento térmico típico del acero: austenitización, templado y
49
revenido
Ejemplo de la llave electrónica
52
Diagrama electrónico de lallave
52
Diagrama de flujo del proceso de encriptación
58
Interfaz gráfica principal
59
Ventana "Preferencias"
60
Ventana “Registrar"
60
Ventana ''Eliminar registro"
^\
Ventana "Cambiar"
62

III

ÍNDICE DE TABLAS
Tabla

Título

Página

1

Tamaño de cuña contra tamaño de flecha

31

2

Pasos diametrales estándar

3

Módulos y pasos estándar

37

4

Resultados de la simulación en computadora de la...