República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria Instituto Universitario de Tecnología para la Informática Ampliación Guanare Diseño e implementación de un detector de movimientos para la entrada del Instituto Universitario de Tecnología para la Informática Ampliación Guanare Autor: Elimichael Gutiérrez Cedula: 29.632.546 Código: 193664 Profesor (a): Guanare, septiembre de 2021 1 ÍNDICE N pág. Cont. Introducción………………………………………………………………… 3-4 CAPÍTULO I: EL PROBLEMA Planteamiento del Problema……………………........................... 5-6 Objetivo General…………………………………………..….…….. 6 Objetivos Específicos……………………………………..………... 6-7 Justificación……………………………………….…………………. 7-8 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO Antecedentes de la investigación…………………………………. 9-11 Bases Teóricas……………………………………………..……….. 11-14 CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO Naturaleza de la investigación…………………………………… 15-16 Tipo de investigación………………………………………………… 16-19 Población y muestra…………………………………………….…… 19-21 Conclusión…………………………………………………………….. 22 Referencias Bibliográficas……………………………………………… 23 2 INTRODUCCIÓN Actualmente es gratificante ver que poco a poco, cada día la tecnología está sumergida en la vida cotidiana del ser humano. Hoy en día se utilizan diferentes sistemas tecnológicos. En medio del desarrollo de este proyecto de investigación trae consigo varias ventajas. La primera ventaja y quizás la más significativa, es el control la entrada al instituto y ahorro de tiempo al esperar para abrir la puerta. El ser humano siempre ha tenido a controlar el uso de la tecnología, para sí, evitar grandes consumos tecnológicos. El proyecto se lleva a cabo en el instituto universitario tecnológico para la informática, con el fin de desarrollar un proyecto de implementación de detector de movimientos. Este estudio, comprende tres capítulos, cuyos contenidos se describen a continuación. Capítulo I: En este capítulo, se presenta el problema de objeto de estudio; se identifican las interrogantes que orientan el proceso de investigación, así como su objetivo general, objetivo especifico, interrogantes principales y justificación. Capítulo II: Contiene el marco teórico que guio el abordaje de la temática tratada en esta investigación y valido desde el punto de vista científico y tecnológico el diseño en este capítulo se encuentran los antecedentes y bases teóricas. 3 Capítulo III: Es el marco metodológico donde se fundamenta el tipo, naturaleza y diseño de investigación, población, muestra. 4 CAPÍTULO I EL PROBLEMA Planteamiento del problema Actualmente el futuro está evolucionando hacia soluciones más integradas, con este problema en mente se propuso crear un detector de movimientos utilizando un sensor PIR, que sea capaz de detectar situaciones o acciones de alerta para que se atienda si fuera necesario. Es así, que se creara un detector de movimiento en una infraestructura formada por dispositivos sensores, de procesado y de comunicación que proporciona al administrador la capacidad de configurar, observar y reaccionar a eventos sucedidos en un entorno especifico. Para poder detectar una posible situación de emergencia es necesario tener algún conocimiento de lo que sucede en el instituto educativo en cada momento, pero esta actividad no puede interferir en la privacidad del atendido. El sensor de movimiento que se utilizara en el prototipo es un sensor de movimientos PIR que informa del grado de actividad que hay. En Venezuela estos cambios son necesarios sobre todo por el momento histórico de transformación que se vive en el país. Este dispositivo será de mucha ayuda, ya que nos brindara apoyo para controlar y vigilar de mejor manera la entrada del instituto, para así ayudar a solucionar los distintos problemas que se puedan enfrentar como la espera para la entrada o salida de las personas del instituto a la hora de que el encargado no se encuentre en su puesto, por cualquier eventualidad que se presente. En la actualidad son diferentes antecedentes que nos puede inducir, a la realización de un detector de movimientos para implementarlo en el instituto, como se dijo anteriormente esto sería una gran ventaja debido a 5 que la tecnología cada día se impone más a las diferentes actividades que se presentan al ser humano conforme evoluciona, sin embargo, por medio del desarrollo tecnológico de diferentes equipos para mejorar el modo de vida de las personas. El detector de movimiento que se va a implementar con su “Diseño e implementación de un detector de movimientos para la entrada del instituto universitario tecnológico”, se delimitara para las personas que hacen vida en el instituto en especial, para ayudar y facilitar el trabajo al personal que se encuentra dando atención a en la puerta. En función de lo ante planteado se formula el problema a modo de interrogante: ¿Cuáles son los elementos a tomar en cuenta para el diseño de un detector de movimiento? ¿Cómo se llevara a cabo la construcción del detector de movimiento? Objetivos de la Investigación. Objetivo general Diseñar e implementar un detector de movimiento para la entrada del instituto universitario tecnológico para la informática. Objetivos específicos Diagnosticar el proceso bajo el cual se llevara a cabo la elaboración del detector de movimientos, mediante entrevistas. 6 Desarrollar los cálculos de diseño que responda de mejor forma a las necesidades planteadas para el procedimiento de la elaboración del detector de movimiento. Aplicar las técnicas de conformado tecnológico requeridas para la obtención del detector de movimiento. Realizar pruebas de funcionamiento y manejabilidad al detector de movimientos, basado en criterios establecidos en la fase de diseño. Justificación de la investigación Luego de realizar este proyecto Diseñar e implementar un detector de movimiento para la entrada del instituto universitario tecnológico, se pretende satisfacer las necesidades planteada por parte de los mismos, de poseer un equipo que funcione en óptimas condiciones, del mismo modo, la posibilidad de desarrollar un detector que nos brinde grandes ventajas. El beneficiado, a través de la realización del presente estudio, es el instituto universitario tecnológico para la informática, ya que con la ejecución del presente proyecto pueda contar con un equipo adicional que facilite las labores en la entrada del instituto por medio de detectores de movimientos en la misma. En este mismo sentido, se facilita la labor de los empleados mencionados, realizando un aporte significativo en el ámbito laboral y tecnológico. Otro aporte, a través de la realización del presente estudio, se fundamenta de resolver un problema práctico; en donde se pone en 7 manifiesto el conocimiento tecnológico para diseñar un equipo en base a los requerimientos del procedimiento del detector de movimiento. Por lo tanto, esta investigación estará direccionada al personal estudiantil y demás miembros de la casa de estudio del “Instituto Universitario tecnológico para la informática ampliación Guanare. 8 CAPITULO II MARCO TEÓRICO En esta sección del trabajo investigativo se desarrolla el marco teórico, en donde se presentan los antecedentes de la investigación, bases teóricas que hace referencia a temas relacionados con el diseño de detector de movimiento y la operacionalización de las variables. Antecedentes de la Investigación Se presenta el resultado de las consultas bibliográficas realizada en la fase de indagación documental que a los efectos de sustentar conceptualmente este estudio, se realizó a través de libros y otro tipo de material bibliográfico así como fuentes electrónicas. Por consiguiente, los antecedentes son aquellos trabajos realizados previamente a la investigación y que guardan relación con la misma. Cabrera José y Mejías Javier (2007), realizo un trabajo de Grado en la Universidad Nueva Esparta, titulada “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONTRLADOR DE MOTORES TRIFÁSICOS PARA MAQUINAS AUTOMÁTICAS DE SERIGRAFÍA.” Para optar al título de Ingeniero electrónico. En el estudio, se desarrollo un controlador de motores trifásicos para maquinas automáticas de serigrafía, mediante micro-controladores los cuales se encargan de manipular las señales que controlan las funciones del motor, como son las arrancadas, pardas, aumento y reducción de velocidad del mismo. 9 El estudio antes identificado, representa un antecedente importante en esta investigación por la tecnología que se aplicó. Tomando en consideración tecnología de controladores y sensores de movimientos, cual es importante para la realización del presente proyecto, donde se aplicaran sensores para detectar algún movimiento. González Carlos (2007), a través de su investigación logro desarrollar en la Universidad de Nueva Esparta, “LA CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO MEDIDOR ELÉCTRICO PARA SER USADO EN SISTEMAS TRIFÁSICOS (CON MEMORIA, TRANSITORES Y SUS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS)”. Para optar al título de ingeniero electrónico. La problemática del proyecto planteado se focaliza en un prototipo desarrollado, que mides los principales parámetros eléctricos, con memoria para ser usado en sistemas trifásicos. Los parámetros que este prototipo miden o calculan son los siguientes: voltajes entre faces y neutros, voltajes entre tierra y neutro, corriente de cada fase, corriente de neutro, factor de potencia de cada fase, frecuencia en cada fase y la potencia disipada en cada frase. Los transistores tienen la ventaja de proporcionar un control de activación y desactivación, mientras que el rectificador controlado de silicio (SCR) solo dispone de control de activación. Los tipos de transistores utilizados en los circuitos electrónicos de potencian incluyen los transistores de unión bipolar (BJT), los MOSFET y dispositivos híbridos, como por ejemplo, los transistores de unión bipolar de puerta aislada (IGBT). La investigación constituyen un aporte significativo al estudio, dado que represente un enfoque tecnológico en cuanto a las directrices q deben seguirse para tomar en consideración la relación de la implementación de un 10 detector de movimiento, por lo cual, se puede generar como parte del uso de las técnicas tecnológicas que deberían ser aplicadas como bases a la formación de aquellos involucrados en el área de electrónica. BASES TEÓRICAS Qué es una Protoboard? Una Protoboard o breadboard es una tabla rectangular de plástico con un montón de pequeños agujeros en ella. Estos agujeros permiten insertar fácilmente componentes electrónicos para hacer un prototipo (es decir, construir y probar una versión temprana de) un circuito electrónico, como por ejemplo con una batería, un interruptor, una resistencia y un LED (diodo emisor de luz). Es una herramienta simple que se utiliza para conectar fácilmente los componentes eléctricos y los cables entre sí. Sólo ciertos tipos de componentes y cables son aplicables para el uso de la protoboard. Siempre que los componentes tengan pasadores con agujeros pasantes (a diferencia del montaje en superficie), probablemente sean aplicables para las protoboard. Cómo funciona una Protoboard? El Breadboard consiste en un tablero (ver figura abajo) provisto de una ranura mediana y una serie de agujeros dispuestos en filas y columnas y espaciados en el paso estándar de 2,54 mm (1/10 de pulgada), típico de los pines de los circuitos integrados. Generalmente contiene 64 x 2 filas de 5 agujeros. 11 LED Electrónicamente el diodo LED se compara igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyecta electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente. Debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para tener una buena intensidad luminosa y evitar q este se pueda dañar. Resistencia de 330 ohms Tiene diferentes usos, puede usarse desde un componente que ayude a generar un pequeño retardo en el funcionamiento de un circuito hasta generar diferentes frecuencias y poder aplicar un control en ciertos aparatos. Esta es una resistencia de 330 Ω y soporta una potencia máxima de ¼ W. Características: Resistencia: 330 ohm. Potencia nominal: 0.5w. Tolerancia: 5% Tecnología: película de carbono. Terminación: axial. ¿Qué es un buzzer? Un zumbador o mejor conocido como buzzer (en ingles) es un pequeño transductor capaz de convertir la energía eléctrica en sonido. Para hacerlos funcionar solo basta conectar el positivo con el + y la tierra o negativo con el – de una batería o cualquier fuente de corriente directa. 12 Sensor de Movimientos PIR HC-SR501 El sensor PIR detecta el movimiento midiendo los cambios en los niveles de infrarrojos (calor) que emiten los objetos que lo rodean. Cuando se detecta el movimiento del sensor PIR, emite una señal de alto en su pin de salida. Rango de detección de 7 metros y ángulo operativo de 120º. Imprescindible en cualquier alarma y proyecto demótico. Características Técnicas Rango de detección de 7 metros Ángulo operativo 120º Sensor infrarrojo con circuito de control Sensibilidad y tiempo ajustables de forma sencilla Voltaje de funcionamiento: 4.5V- 20V Consumo en estado inactivo: <60uA Voltaje de salida: 3.3V TTL output Intervalo de tiempo: 0,5-200s (ajustable, por defecto 5s ±3%) Tiempo de bloque: 2.5s (por defecto) Temperatura de trabajo:-20ºC a 70°C Dimensiones: 3,2 x 2,4 x 1,8cm Jumper En electrónica, un jumper o saltador es un elemento que permite cerrar el circuito eléctrico del que forma parte dos conexiones. Esto puede hacerse mediante soldadura (se derrite suficiente estaño para cerrar el circuito), soldando un cable o alambre entre ambos puntos o, lo más 13 frecuente, conectado dos pines en hilera o paralelo mediante una pieza de plástico que protege el material conductor que cierra el circuito. Los más habituales tienen tamaños de 2,54 mm, 2 mm y 1,27 mm. Un jumper o saltador es un elemento que permite cerrar el circuito eléctrico del que forma parte dos conexiones. La función del cable macho-hembra es con frecuencia usada en el tablero protoboard haciendo posible la conexión de dos elementos, uno ingresado en dicho tablero y el extremo opuesto al sensor (normalmente). Se conoce como macho-hembra debido al fragmento que sobresale de un extremo del cable y la superficie creada para el ingreso de un pin. Arduino Es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso. El Arduino es una placa basada en un micro-controlador ATMEL. Los micro-controladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa. 14 CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO Naturaleza de la Investigación El presente estudio, titulado diseño e implementación de un detector de movimientos para la entrada del instituto universitario tecnológico de informática, se enmarca en la modalidad de investigación de Desarrollo Tecnológico, ya que, según las normas para la elaboración y presentación de trabajo especial de grado del IUTAG (2004), este tipo de estudios están “constituido por ámbito de producción de conocimientos tecnológicos validado, que incluye todo el producto cognoscitivo, teorías tecnológicas, maquinarias, patentes y actividades que incluyan la validación de productos de conocimientos” (p.5). Este estudio es una respuesta o solución tecnológica que está orientada hacia el incremento de las posibilidades Tecnológicas con las que se abordan las distintas situaciones en el Instituto Universitario tecnológico de Informática Balestrinia Acuña. (2006), sostiene que: “El marco Metodológico, está referido al momento que alude al conjunto de procedimientos lógicos, tec-operacionales implícitos en todo el proceso de investigación, con el objeto de ponerlos de manifiesto y sistematizarlos; a propósito de permitir descubrir y analizar los supuestos del estudios y de reconstruir los datos, a partir de los conceptos teóricos convencionalmente operacionalizados”.(p.125) 15 El marco metodológico es el apartado del trabajo del proyecto que dará el giro a la investigación, es donde se expone la manera como se va a realizar el estudio, los pasos para realizarlo y su método. El enfoque metodológico, que oriento el desarrollo de esta investigación, se centro en los siguientes aspectos: TIPO DE INVESTIGACIÓN Pelalla Stracuzzi y Martins Pestana. (2006), afirma que “El tipo de investigación se refiere a la clase de estudio que se va a realizar. Orienta sobre la finalidad general del estudio y sobre la manera de recoger las informaciones o datos necesarios” (p.97). Partiendo de esta consideración teorica y de los objetivos trazados en esta investigación; la modalidad de la investigación Innovación y Desarrollo Tecnológico, se utilizo para orientar el abordaje del problema objeto de estudio. Este tipo de investigación, se selecciono por cuanto responde al paradigma de investigación científica, que parte del principio teórico de que la investigación y desarrollo tecnológico, propuesto por la organización de cooperación y desarrollo económico, de la organización de los estados americanos, en el manual Frascati. (1993), en el cual se señala taxativamente que la innovación y desarrollo tecnológico: Es el trabajo sistemático que se vale del conocimiento existente obtenido de la investigación y la experiencia práctica con el propósito de producir nuevos materiales, productos o dispositivos; instalar nuevos procesos, sistemas o servicios, o de manejar de forma sustancial ya instalados o producidos. (p232) Este tipo de investigación, se ubica dentro de la modalidad antes identificada por cuanto permite desde el punto de vista metodológico: 16 1. Realizar un diagnostico de un problema concreto, focalizado en este caso en particular, en la inexistencia en la tecnología Venezolana, de un detector de movimiento, capaz de proporcionar alguna información para ayudar a mejorar las entradas de las instituciones. 2. Presentar una solución de carácter tecnológico que ejecute las funciones antes señaladas. 3. Ser implantado en una infraestructura tecnológica que permita el funcionamiento de este sistema. Los autores Palella Stracuzzi y Martins Pestana (2006: 95), resalta la importancia del diseño en la validez de la obtención del conocimiento científico, en el siguiente planteamiento: “El diseño de investigación se refiere a la estrategia que adopta el investigador para responder el problema, dificultades o inconvenientes planteados en el estudio. Para fines didácticos, se clasifica en diseño no experimental” La validez metodológica del diseño no experimental en el proceso de obtención de conocimiento científico, se observa en el siguiente planteamiento de los autores Palella Stracuzzi y Martins Pestana (2006: 95), cuando señala que: “Diseño no experimental: es el que se realiza sin manipular en forma deliberada ninguna variable. El investigador no sustituye intencionalmente las variables independientes. Se observan los hechos tal y como se presentan en su contexto real y en un tiempo determinado o no, para luego analizarlo. Por lo tanto, en este diseño no se construye una situación específica sino que se observa lo que 17 existe. Las variables independientes ya ocurrido y no pueden ser manipuladas, por lo que impide influir sobre ellas para modificarlas” En función de estas etapas y siguiendo lo sugerido por Boehm (1988: 17) para el desarrollo de prototipos, el presente trabajo seguirá el procedimiento que se describe a continuación: Para llevar a cabo el desarrollo del presente estudio, se describe las siguientes fases: Fase I diagnostico En la primera fase se diagnostica el proceso bajo el cual se lleva a cabo el diseño e implementación de un detector de movimientos para la entrada del instituto universitario tecnológico para la informática, esto tomando en cuenta las necesidades observadas en el convivir día a día dentro del instituto, esperando obtener una visión global del procedimiento, para proceder a establecer criterios que permitan la adecuada orientación del diseño. Fase II: desarrollo del diseño Para la elaboración de esta fase se realizaran los cálculos del diseño, basado principalmente en el proceso observado para el diseño del detector, e igualmente se elaboraran los planos. Fase III: aplicación de técnicas de conformado de tecnología 18 En esta fase se procederá a construir un detector de movimiento utilizando como referencia la alternativa seleccionada. Esto se llevara a cabo partiendo del diseño seleccionado y por medio de la aplicación de técnicas de conformado tecnológico que permita obtener el detector de movimiento. Fase IV: pruebas La fase IV estará dedicada a la realización de pruebas de funcionamiento y manejabilidad al detector de movimiento, basado en criterios establecidos en la fase de diseño. Población y Muestra Concepto de población Palella Stracuzzi y Martins Pestana (2006: 115), afirman que: “La población de una investigación es el conjunto de unidades de las que se desea obtener información y sobre las que se van a general conclusiones. La población puede ser definida como el conjunto finito o infinito de elementos, personas o cosas pertinentes a una investigación y que generalmente suele ser inaccesible”. Una población es un conjunto de todas las cosas que concuerdan con una serie determinada de especificaciones. 19 Identificación de la población Población Accesible También denominada población muestra es la porción finita de la población objetiva la que realmente se tiene acceso y de la cual se extrae una muestra representativa. El tamaño de la población accesible depende del tiempo y de los recursos del investigador (Ary, Jacobs y Razavieh, 1989). Muestra Cuando por diversas razones resulta imposible abarcar la totalidad de los elementos que conforman la población accesible, se recurre a la selección de una muestra. La muestra es un subconjunto representativo y finito que se extrae de la población accesible. En este sentido una muestra representativa es aquella que por su tamaño y características similares a las del conjunto, permite hacer inferencias o generalizar los resultados al respecto de la población con un margen de error conocido. Para seleccionar la muestra utiliza una técnica o procedimiento denominada muestreo. Existen dos tipos básicos de muestreo: probabilístico o aleatorio o no probabilístico. Muestreo Probabilístico: es un procedimiento de selección en que se desconoce la probabilidad que tienen los elementos de evaluación para integrar la muestra. Muestreo intencional u opinatico: y en este caso los elementos son escogidos con base en criterios o juicios establecidos por el investigador. 20 Palella Stracuzzi y Martins Pestana (2006: 78). Para este proyecto de investigación el tipo de muestra que se selecciono es muestreo no probabilístico. A continuación se hará referencia con respecto al contexto, ser o entidad poseedores de la característica, evento, cualidad o variable, que se desean estudiar. Entonces, para efecto del estudio y tomando como base la conceptualización anterior la población tomada esta conformada por cinco (5) secciones conformada por cien (100) estudiantes aproximadamente. También, es preciso mencionar que la muestra es definida por el Diccionario de la Lengua Española (RAE, 2001) como, ´´parte o porción extraída de un conjunto por métodos que permiten considerarlas como representativas de el´´. 21 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El proceso final de la investigación, sobre las dimensiones que especificaron el diseño e implementación de un detector de movimiento, el cual estivo dirigido al instituto universitario tecnológico para la informática ubicado en el municipio Guanare del estado Portuguesa. De esta forma, se percibió dentro de los hallazgos que contribuyeron a propiciar dichas conclusiones, permitiendo identificar, describir y caracterizar cada uno de los componentes que se precisaron, por lo cual, se pudo destacar que: En atención a los elementos que se identifican en el diseño de detector de movimientos utilizados para tal diseño, entre la observación directa, se percibieron de manera efectiva las razones que contribuyeron a destacar funciones específicas para reflexionar que, su no aplicación tiende a mejorar los medios intervinientes en el proceso de entrada y salida del instituto. De igual manera, al precisar los factores de las competencias pedagógicas en las técnicas tecnológicas, tanto en los aportes de la observación directa lo cual fue claves como en los procedimientos que permitió detallar la esencia de las funciones específicas en cuanto al diagnostico y el uso de recursos materiales o de apoyo para desarrollar el prototipo. 22 Referencias bibliográficas Balestrini Acuña, M. (2006). Como se elabora el proyecto de investigación. Caracas. Editorial. Cabrera José y Mejías Javier, (2007). ´´Diseño e implementación de un controlador de motores trifásicos para maquinas automáticas de serigrafía´´. Trabajo de grado. Gonzales, Carlos Y Mejías, Javier, (2007). ´´diseño y construcción de un prototipo de medidor de las principales características eléctricas, con memoria para ser usado en sistemas trifásicos´´. Trabajo de grado. Palella, Stracuzzi, S. Mantins, Pestana, (2006). Metodología de la investigación cuantitativa. Caracas: editorial FEDUPEL Tamayo y Tamayo, M. (1987). El Proceso de investigación científica. México: Editorial Limusa. 23