DISEÑO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO QUE MIDE EL GRADO DE ALCOHOLEMIA Y COMPRUEBA POR BIOMETRÍA LA IDENTIDAD DEL CONDUCTOR DE UN VEHÍCULO

Transcripción

1 DISEÑO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO QUE MIDE EL GRADO DE ALCOHOLEMIA Y COMPRUEBA POR BIOMETRÍA LA IDENTIDAD DEL CONDUCTOR DE UN VEHÍCULO Luis Alberto Restrepo Álvarez John de Jesús Cardona Salazar Director: Paulo Cesar Franco Yela Septiembre 24 de 2015 Universidad Tecnológica de Pereira Ingeniería Mecatrónica

2 INTRODUCCIÓN Actualmente en Colombia, ingerir alcohol es una actividad diaria entre la población, que inicia consumo desde 15 años o menos hasta personas mayores, sin embargo no solo es el consumo descontrolado y riesgoso, su ingesta tiene resultados lamentables a la hora de conducir vehículos en este estado.

3 Qué sucede en el cuerpo humano cuando se ingieren bebidas alcohólicas? - El consumo de alcohol afecta gradualmente las funciones cerebrales. - Altera la acción de los neurotransmisores. - El alcohol daña las células cerebrales, así como los nervios periféricos, de forma irreversible. - La disminución de vitamina B1 producida por el alcohol puede llevar a la enfermedad de Wernicke-Korsakoff (perdida de la memoria). - Pérdida progresiva de la memoria y de otras capacidades mentales,etc.

4 Clasificación de bebidas alcohólicas Concentración sea igual o superior al 1 por ciento de su volumen. Existen dos tipos de bebidas alcohólicas: - Las fermentadas : procedentes de frutas o cereales, convierten el azúcar en alcohol, por medio de sustancias microscópicas (levaduras). Vino 10 a 13 grados Cerveza 4 a 6 grados. - Las destiladas : proceso de eliminación de concentración de agua. El resultado es mas concentración de alcohol, y pueden tener entre 30 y 50 grados. - Brandy o Coñac - Ginebra - Ron - Whisky - Vodka

5 Gramos de alcohol en las bebidas: 1 copa de vino tinto - 4 g 1 copa de vino blanco - 12 g 1 copa de brandy - 15 g 1 copa de aguardiente - 17 g 1 vaso de cerveza - 9 g 1 vaso corto de whisky - 16 g 20 g 30 g de alcohol al día equivalen a un consumo moderado en hombres. 20 g de alcohol al día equivalen a un consumo moderado en mujeres. Ellas metabolizan diferente el alcohol.

6 CÓMO SE CALCULA EL CONSUMO DE ALCOHOL? Para calcular el contenido en gramos de una bebida alcohólica basta con multiplicar los grados de la misma por la densidad del alcohol (0,8).

7 PROBLEMÁTICA NACIONAL E INTERNACIONAL

8 ESTADISTICAS NACIONALES DE ACCIDENTALIDAD CAUSAS DE ACIDENTES Impericia/Imprudencia Del Conductor EMBRIAGUEZ DEL CONDUCTOR Exceso de velocidad

9 LEYES ACTUALES EN COLOMBIA

10 LO MÁS RELEVANTE DE LA LEY CONTRA CONDUCTORES EBRIOS - La multa más baja es de $1' pesos. Además, contempla pérdida de licencia mínimo durante un año. - Aumento de penas. Por ejemplo: la condena por atropellar una persona es de 2 años. Si el conductor está en estado de embriaguez aumenta un año adicional la pena. - Multas van de un millón 768 mil pesos (para grado cero de alcoholemia 2 cervezas) hasta 28 millones de pesos. - Multas por reincidencia: Si por segunda vez lo descubren manejando ebrio, tiene que pagar el 15% del valor comercial del vehículo. - Suspensión de licencia de conducción: mínimo un año o definitiva. - Los conductores resarcirán a la sociedad con obras comunitarias - En el caso de homicidio por conducción bajo efectos del alcohol, la pena aumenta de dos terceras partes al doble, y puede llegar hasta 18 años de cárcel.

11 QUÉ SE BUSCA EVITAR? - Disminuir considerablemente los porcentajes de accidentalidad por causa de conducción de vehículos en estado de alicoramiento. - La tasa de mortalidad por causa de conductores ebrios. - Que cualquier persona corra riesgos al tratar de conducir. - Hurto del vehículo.

12 CÓMO? Utilizando los conocimientos adquiridos, aplicando la tecnología existente, aprovechando recursos; se diseña un dispositivo electrónico que evite que una persona que consuma bebidas alcohólicas conduzca un vehículo.

13 OBJETIVO GENERAL Diseñar un dispositivo electrónico para medir el grado de alicoramiento de una persona e identificarla por medio de la biometría, con el fin de evitar la conducción del vehículo en estado de ebriedad. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Realizar análisis de los dispositivos electrónicos instalados actualmente para bloquear el encendido de un vehículo. Diseñar un circuito electrónico de medición de alcohol (alcoholímetro) capaz de bloquear el encendido del vehículo. Diseñar un circuito complementario que permita obtener la lectura de huella (biometría) y evitar suplantación de la persona que conduce.

14 Sistema de bloqueo instalados de fabrica (KMC) - Bloqueo de encendido con el embrague. - Bloqueo de encendido por inmovilizador. - Bloqueo de encendido en vehículo equipado con transmisión A/T Posición P o N, permiten encendido. - Alarmas contra robo.

15 RESEÑA HISTÓRICA - Hino y Toyota, inician investigaciones en el 2009 para incluir en sus modelos un sistema que evite encender el vehículo si el conductor esta ebrio. Hasta ahora solo los vehículos son de prueba. - Francia, 2 de marzo de Decretan el uso obligatorio de alcoholímetro, a todos los conductores que transiten por ese país. La medida inicia 1 de Julio. 4 meses de transición y la multa era de 11 euros de Junio de 2015, La NHTSA presentó el prototipo de una tecnología que bloqueará el auto si el conductor está con tragos de más. Según señaló la NHTSA en su portal, viene trabajando con varios fabricantes, entre los que se encuentran el Grupo BMW, Fiat Chrysler, Ford, General Motors, Honda, Hyundai, Jaguar Land Rover, KIA, Mazda, Mercedes-Benz, Mitsubishi, Nissan, Porsche, Subaru, Toyota, Volkswagen y Volvo.

16 CALIBRACIÓN DEL SENSOR DE ALCOHOL MQ-3 El MQ 3 es un sensor que se conecta fácilmente y para el circuito de excitación básicamente lo que se necesita es una resistencia. Una interfaz fácil de implementar convertidor serial ADC de 0-3.3V.

17 CIRCUITO DE CONEXIÓN BASADO EN EL DATA SHEET DEL SENSOR

18 GRAFICA DEL COMPORTAMIENTO DEL SENSOR SEGÚN EL GAS MEDIDO ALCOHOL AIRE MONOXIDO DE CARBONO DIHIDROGENO

19 ALCOHOLEMIA. La alcoholemia es la concentración de alcohol en la sangre. El valor es obtenido por medio de un porcentaje de la masa, la masa por el volumen o una combinación. Por ejemplo, un nivel de 0,2 % de alcohol en sangre significa 0,02 g de alcohol por cada 100 Ml de sangre. Hombre de Peso Medio Cerveza Tras 1 hora Tras 2 horas Tras 3 horas 1 0, ,4 0, ,6 0,3 0,2 4 0,8 0,6 0, ,8 0,6 6 1,2 1 0,9 7 1,4 1,2 1,1 8 1,6 1,5 1,3 9 1,8 1,7 1,5 10 2,1 1,9 1,7

20 Medios utilizados para medir la cantidad de alcohol en la sangre. - Análisis de alcohol en el aliento (Exhalación). - Análisis de alcohol en la sangre. - Análisis de alcohol en la orina. - Análisis de alcohol en la saliva. Análisis de alcohol en el aliento (Exhalación). El análisis de etanol en el aliento tiene la misma fiabilidad que los mejores métodos y presenta algunas ventajas sobre el análisis de sangre: -No es una prueba invasiva. -Es más fácil, seguro y rápido obtener una muestra del aliento de una persona que una muestra de sangre o de orina. -El resultado se obtiene de forma inmediata, a diferencia del tiempo que presenta un análisis de sangre o de orina. -Es más económico tomar una muestra de aliento, y la probabilidad de alterar la muestra es nula.

21 CONTAMINACIÓN DEL CUERPO HUMANO CON ALCOHOL Los resultados satisfactorios de los test de alcohol dependen del conocimiento que se tiene sobre el comportamiento del alcohol dentro del cuerpo humano. Cuando una persona ingiere alcohol, el cuerpo comienza un proceso de desintoxicación en el que intervienen los pulmones, la piel y la orina. El cuerpo humano puede llegar a eliminar un 10 % máximo del alcohol consumido. m(g) = (V x D x G)/100 Dónde: V es el volumen de la bebida en ml. D es la densidad del alcohol. G cantidad de alcohol en la bebida medido en porcentaje. Tomando el valor de densidad del alcohol = 0,79 g/ml

22 Realizando un estudio a las bebidas más comunes consumidas, se muestra como ejemplo la cerveza. Cerveza Poker con 4% de contenido de alcohol. Contenido de la botella 330 ml. m(g) = (330 ml x 0,79 g/ml x 4)/100 m(g) = (1042,8)/100 = 10,428 gramos de alcohol puro Las bebidas alcohólicas aportan cierta energía al cuerpo, relacionada directamente con el grado y el contenido de azúcar.

23 CÁLCULO DEL GRADO DE ALCOHOL SEGÚN EL SEXO Fórmula para calcular nivel de alcoholemia (hombres): Gramos de Alcohol / (Peso en Kg. x.7) 10,428 /(75 Kg promedio x 0,7) = 0,198 Fórmula para calcular nivel de alcoholemia (mujeres): Gramos de Alcohol / Peso en Kg. x.6 10,428 /(65 Kg promedio x 0,6) = 0,267 Como las bebidas tienen distintas concentraciones de alcohol, las consumiciones se traducen a Unidades de Bebida Estándar (UBE): Una UBE equivale a 10 g de alcohol

24 Número de UBE Alcoholemia Grs./l Efectos físicos y psicológicos 1 0,2-0,3 2 0,5-0,6 5 1,4-1,5 7 2 Sin efectos evidentes. Ligera elevación del estado de ánimo Relajación, calor, disminución del tiempo de reacción y de la coordinación fina Alteración mayor del control físico y mental: habla y visión difíciles Pérdida del control motor (requieren de ayuda) confusión mental 10 3 Intoxicación severa; control consiente mínimo 14 4 Inconsciencia; umbral del estado de coma 17 5 Coma profundo 20 6 Muerte por depresión respiratoria

25 Alcohol en sangre Efectos sobre un bebedor moderado de tolerancia normal (en mg/l) 0,200 Se siente bien. Mínimo o nulo efecto sobre su desempeño. 0,400 Capaz de dejarse ir socialmente, se siente a tope. Ligeramente peligroso si conduce a gran velocidad. 0,500 El juicio queda disminuido. Incapaz de adoptar decisiones importantes. La conducción se hace temeraria. 0,800 Pérdida definitiva de la coordinación. Conducción peligrosa a cualquier velocidad. 1,000 Tendencia a perder el control sexual si no está demasiado adormilado. Torpeza de movimientos. 1,600 Obviamente embriagado. Posiblemente agresivo. Incontrolado. Puede sufrir de pérdida posterior de memoria de los acontecimientos. 3,000 A menudo, incontinencia espontánea. Mínima capacidad de excitación sexual. Puede caer en coma. 5,000 Susceptible de morir si no recibe atención médica.

26 DATOS OBTENIDOS DEL SENSOR MQ-3

27

28 LEY 1696 DEL 19 DE DICIEMBRE DE GRADO % ppm mg etanol /100ml 0 0, , , ,

29 PRUEBAS INICIALES CON ALCOHOL AL 70% DE CONCENTRACIÓN

30 LECTOR DE HUELLAS 5V TTL (GT-511C3) UART, son las siglas en inglés de Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, en español: Transmisor-Receptor Asíncrono Universal - Voltaje de operación: 4.5VDC~6VDC - Protocolo UART simple (por defecto 9600 Baudios) - Lee y escribe plantillas de huellas digitales y bases de datos - Alta precisión en la identificación a alta velocidad de huellas digitales con el algoritmo SmackFinger Dimensiones: 37 x 17 x 9,5 mm - Capaz de 01:01 Verificación y 1: N de identificación

31 CIRCUITO DEL LECTOR DE HUELLAS

32 DEMO PARA GRABAR LAS HUELLAS POR PUERTO SERIAL

33 CIRCUITO ELÉCTRICO DEL PROTOTIPO

34 DIAGRAMA DE FLUJO

35 ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

36 SISTEMA ELÉCTRICO DE ENCENDIDO KIA

37 BLOQUEO DE ENCENDIDO CON EL ALCOHOLÍMETRO X

38 CIRCUITO DE BLOQUEO DE ENCENDIDO

39 Costo aproximado de los elementos para la construcción del prototipo 2 ARTICULO CANTIDAD COSTO PROMEDIO LCD DISPLAY 1 $ ,00 RESISTENCIAS 25 $ 5.000,00 ARDUINO LEONARDO 3 $ ,00 PULSADOR 1 $ 2.000,00 CABLE 1 $ 4.000,00 LEDES 8 $ 2.000,00 LECTOR DE HUELLAS 1 $ ,00 SENSOR MQ3 1 $ ,00 CAPACITORES 2 $ 1.200,00 RELÉ 12 V 2 $ ,00 POTENCIÓMETRO 10 K 1 $ 2.000,00 TRANSISTORES N $ 1.000,00 TIP 41 TRANSISTOR 1 $ 1.500,00 DIODOS 1N $ 1.000,00 SOLDADURA 1 $ 2.000,00 TERMOENCOGIBLE 1 $ 1.500,00 PROTOBOARD O BAQUELA 1 $ ,00 MANO DE OBRA 130 $ ,00 TOTAL $ ,00

40 CÓDIGO CREADO EN AMBIENTE ARDUINO

41 INSTRUCCIONES ESPECIFICAS DEL CÓDIGO. - Obtener la lectura del dispositivo Biométrico, identificar el conductor por medio de la huella dactilar previamente almacenada en el sistema.

42 - Obtener lectura proveniente del sensor de alcohol, datos que serán comparados para verificar si el conductor consumió alcohol.

43 El código tiene instrucción de bloquear el encendido del motor si alguna de estas pruebas es negativa y permitir encendido si ambas están dentro del rango.

44 Existe una instrucción especifica donde la pantalla LCD mostrara un mensaje con un numero telefónico de emergencia, para ayudar al conductor en caso de que este tenga alta concentración de alcohol en la sangre y no pueda valerse por sus propios medios. En este caso el sistema estará fuera de servicio.

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47 PROTOTIPO FINAL

48 GRACIAS POR SU ATENCIÓN!