Sistema de detección de intrusos sencillo

Transcripción

1 Sistema de detección de intrusos sencillo Por Aritza Etxebarria Ruiz y José Mª Angulo Usategui Introducción La irrupción de las líneas de banda ancha en los hogares españoles ha sido, y sigue siendo espectacular. El estar 24 horas al día y 365 días al año conectados a Internet, nos abre un amplio abanico de posibilidades, que todavía hoy en día estamos empezando a explotar. Usuarios con un conocimiento medio-alto de informática, montan sus propios servidores web, en su propia casa, para poder alojar todo tipo de información, pruebas, etc. A través del siguiente artículo, vamos a tratar de explotar una de estas posibilidades, creando un sistema de detección de intrusos que nos avise por de cualquier anomalía que ocurra en nuestro hogar. Así, cuando estemos fuera de casa, podremos vigilar nuestra casa de una forma muy sencilla, simplemente recibiendo el correo en nuestro móvil, PDA, en un cybercafé, etc. Para poder hacerlo de la forma más sencilla, vamos a utilizar el microcontrolador Basic Stamp de la empresa Parallax, unos sensores de luz, presencia y ruido de la empresa Microsystems y nuestro ordenador conectado a la línea de banda ancha. Para el siguiente artículo presupondremos que disponemos de las herramientas de programación del Basic Stamp y que conocemos, aunque sea muy por encima, el modo de programar dicho microcontrolador. De no ser así, en la web de la empresa Parallax, encontrará el software y las instrucciones necesarias para familiarizarse con dicho microcontrolador. Nuestro proyecto va a consistir en colocar unos sensores que enviarán la información a nuestro Basic Stamp, este interpretará dicha información y la enviará a nuestro ordenador, que al estar conectado a Internet, nos enviará un con la información detectada por dichos sensores. Así, podremos detectar que se ha abierto una puerta, o que se ha encendido una luz, o que se ha superado cierto umbral de ruido. Podemos observar gráficamente este resumen, en la siguiente figura: FIGURA 1. Esquema de conexión principal.

2 Primer paso: Los sensores Para la detección de intrusos, vamos a utilizar 3 sensores distintos de la empresa Microsystems. Las hojas de especificaciones de cada uno de los sensores, con sus características y ejemplos de aplicación, los podemos encontrar en la web Se tratan de 3 módulos muy simples, fáciles de conectar y muy asequibles económicamente. En primer lugar, vamos a estudiar las características del sensor de ruido. Se trata de un sensor activado por sonido. Un micrófono recoge la señal de sonido o ruido ambiente y si alcanza un determinado umbral se produce un pulso lógico de disparo de unos 100ms de duración y activo por flanco ascendente. Para ajustar el umbral de activación, dispone de un potenciómetro y así poder ajustar la sensibilidad del circuito. FIGURA 2. Sensor de ruido MSE-S100 Su conexión es extremadamente sencilla, gracias a la borna de 3 contactos en la que conectaremos 2 contactos para alimentar el circuito y en el tercero recibiremos la salida del circuito, que será siempre de un nivel lógico 0 hasta que se supere el umbral en el que obtendremos un nivel lógico 1. Para probar el sensor, realizaremos un sencillo circuito con el Basic Stamp en el que conectaremos el conector 1 de la borna del sensor a Vcc (+5v), el conector 2 a Vss(Tierra) y el conector 3 a la patita 0 de nuestro Basic Stamp. A continuación teclearemos el siguiente programa que hará que cada vez que se supere el umbral de ruido (podremos probar a dar palmadas, etc. y regular el potenciómetro para observar su sensibilidad) nos mostrará un mensaje en el monitor de nuestro PC. '{$STAMP BS2} INICIO: IF IN0 = 1 THEN ALERTARUIDO ALERTARUIDO: DEBUG "UMBRAL DE RUIDO SUPERADO",CR PAUSE 100

3 LISTADO 1. Prueba del Sensor de Ruido Otro sensor a utilizar será el sensor de presencia. Se trata de un detector de IR de obstáculos que detecta la presencia de un objeto sin contacto físico con el mismo. Al igual que el sensor anterior, su conexión es muy sencilla. Dispone de una borna con 3 contactos, de la que utilizaremos 2 para alimentar el circuito y en el tercero recibiremos la salida del circuito. La única diferencia, aparte de la funcionalidad del mismo, es que en reposo, cuando no detecta ningún obstáculo recibiremos un nivel lógico 1 y sin embargo, cuando detecte la presencia de algún objeto, obtendremos un nivel lógico 0. FIGURA 3. Sensor de presencia MSE-S135 Colocaremos la alimentación al circuito y la salida del mismo, contacto 3 de la borna, lo uniremos a la patita 1 del microcontrolador. Y así, con el siguiente programa, obtendremos un mensaje de Objeto detectado cada vez que, por ejemplo, pasemos nuestra mano por delante del sensor a una distancia inferior a 70 mm. '{$STAMP BS2} INICIO: IF IN1 = 0 THEN ALERTAPRESENCIA ALERTAPRESENCIA: DEBUG "OBJETO DETECTADO",CR PAUSE 3000 Para que no detecte varias veces el mismo objeto LISTADO 2. Prueba del sensor de presencia Por último, estudiaremos el sensor de luz. Se trata de un dispositivo sensor de luz visible basado en el foto transistor BPW40. En función de la variación de luz proporciona una tensión variable entre 0,1 Vcc y 5Vcc. Nosotros trataremos la señal de forma digital para simplificar nuestro estudio. La conexión se realiza igual que en los casos anteriores.

4 FIGURA 4. Sensor de luz MSE-S130 Para probarlo, colocaremos un retardo de unos 10 segundos para que nos de tiempo a apagar la luz. Así el circuito esperará y empezará a funcionar con la luz apagada. En cuanto entremos a la habitación y demos la luz, el circuito enviará por el contacto 3 que uniremos a la patita 2 de nuestro Basic Stamp un nivel lógico alto. Y con el siguiente programa, visualizaremos la alarma por la pantalla de nuestro PC. En el ejemplo tendremos que usar la variable LUZACTIVADA para que una vez que se ha encendido la luz, y se nos ha avisado, no esté constantemente avisándonos, ya que, el sistema colapsaría nuestro correo electrónico. '{$STAMP BS2} LUZACTIVADA VAR Bit PAUSE LUZACTIVADA = 0 INICIO: IF IN2 = 1 AND LUZACTIVADA = 0 THEN ALERTALUZ ALERTALUZ: DEBUG "LUZ ACTIVADA",CR LUZACTIVADA = 1 LISTADO 2. Prueba del sensor de luz. Uniendo todos los elementos Una vez que hemos visto como funcionan los sensores, solo nos queda unirlos todos y confeccionar el programa que en el Basic Stamp que mande los datos a nuestro PC. Este último, cada vez que reciba una alerta procedente del Basic Stamp, deberá enviarnos un para advertirnos de la presencia de intrusos. En el pc, colocaremos un programa que todo aquello que reciba por el puerto serie, lo reenvíe a una dirección de correo electrónico especificada y que además, le añada la fecha y la hora en la que recibió la alerta. Así cuando hagamos un DEBUG en nuestro Basic Stamp, aquellos datos que envíemos los recibiremos por correo electrónico junto con la fecha y la hora en la que se ha producido la alerta.

5 Nosotros colocaremos el sensor de presencia junto a una puerta, para que así al abrirla, detecte la puerta y nos alerte de su apertura. Presumiblemente, el intruso encenderá la luz y nuestro sensor de luz nos alertará de dicho cambio. Y por último, si el intruso hace ruido al tratar de buscar objetos de valor, el detector de ruido nos avisará de tal circunstancia. FIGURA 5. El Basic Stamp junto con los 3 sensores conectados.

6 FIGURA 6. El sensor de presencia lo podemos colocar junto a una puerta para detectar la apertura de la misma. Para ello, en el Basic Stamp, incluiremos las alertas de los 3 sensores con el siguiente programa: '{$STAMP BS2} LUZACTIVADA VAR Bit PAUSE ' Esperamos 10 segundos para salir de la 'habitación y apagar la luz LUZACTIVADA = 0 INICIO: IF IN0 = 1 THEN ALERTARUIDO IF IN1 = 0 THEN ALERTAPRESENCIA IF IN2 = 1 AND LUZACTIVADA = 0 THEN ALERTALUZ ALERTARUIDO: DEBUG "UMBRAL DE RUIDO SUPERADO",CR PAUSE 100 ALERTAPRESENCIA: DEBUG "OBJETO DETECTADO",CR PAUSE 1000 ALERTALUZ: DEBUG "LUZ ACTIVADA",CR LUZACTIVADA = 1 LISTADO 4. Sistema de detección de intrusos. Programando el ordenador Ya sólo nos queda programar el ordenador para que los datos recibidos por el puerto serie, se envíen a nuestro . Para ello hemos confeccionado un programa que puede descargarse desde En esta página usted podrá encontrar el programa REMA y un enlace al servidor de correo SMTP First SMTP Server, que permite utilizarlo de forma gratuita durante 1 mes. Antes de encender el Basic Stamp, prepararemos el ordenador. En primer lugar nos bajaremos e instalaremos el First SMTP Server. Este programa nos permite enviar correos electrónicos desde nuestro PC sin necesidad de conectarnos a un servidor de correo, ya que él mismo, es un servidor de correo. En segundo lugar ejecutaremos el programa REMA en el que indicaremos el puerto COM en el que tenemos conectado el Basic Stamp y la dirección de correo electrónico a la que enviar el mensaje de alarma.

7 FIGURA 7. Programa REMA Para comprobar que el sistema funciona, podremos pulsar el botón Prueba de correo, que nos enviará un mensaje al indicado. Una vez comprobado el perfecto funcionamiento del sistema, pulsaremos el botón Comenzar y esperaremos a que se de una alarma. A continuación encendemos el circuito del Basic Stamp y abandonamos la habitación, apagando la luz. El sistema se encuentra ya vigilando nuestra casa. En la siguiente figura, observamos como el programa REMA ha recibido un mensaje del Basic Stamp a las 12:59 del día 12 de marzo de 2005 con la detección de un objeto. FIGURA 8. El programa REMA recibe un mensaje del Basic Stamp. A continuación el programa REMA envía el mensaje al First SMTP Server que se encargará de hacernos llegar el mensaje, como podemos observar en la figura 9.

8 FIGURA 9. Mensaje de correo electrónico con la alarma detectada. Conclusiones y posibles mejoras Este artículo, no pretende crear un sistema de alarma que sustituya a los sistemas tradicionalmente comercializados. Su objetivo es meramente divulgativo, tratando de mostrar las distintas posibilidades de interconexión que nos ofrecen los microcontroladores y las redes de banda ancha. Fácilmente podemos deducir y buscar muchas utilidades más, como por ejemplo, el cuidado de la humedad en invernaderos y su telecontrol a través de una página web, captación automática de datos meteorológicos, etc. Entre las posibles mejoras que podríamos adecuar a este sistema, podríamos pensar en conectar los sensores al Basic stamp mediante circuitos de radio frecuencia, para no tener que cablear la casa y así poder tener los sensores situados a mayor distancia. Así pues, hemos visto como con los sensores adecuados, una conexión de banda ancha y muy poquitas líneas de código, hemos creado un sistema de gran utilidad y coste no superior a los 60 euros, que vigilará por nuestro hogar cuando nos ausentemos del mismo. Solo nos queda desear que el lector se anime a buscar más utilidades y ponga en práctica lo aprendido en este artículo. Bibliografía 1- DISEÑO PRÁCTICO CON MICROCONTROLADORES, Angulo, Romero y Angulo, Editorial Thomson Paraninfo, 2004.

9 2.- Microcontroladores PIC.Diseño práctico de aplicaciones. Primera Parte, Angulo, Angulo, Editorial Mc Graw Hill,