Light sequence detecting circuit, emmited by a phone : conception and realization of an arduino smart phone based on light communication for security purposes

Abstract

La tecnología digital se está implantando en todos las actividades cotidianas. Ahora la tendencia es conectar cada conjunto de sistemas y equipos entre sí para poder trabajar conjuntamente. Se ha ido desarrollando en diversas aplicaciones domésticas para ser controladas automáticamente o de un modo remoto por un ordenador o Smart-phone. Es lo que comúnmente se conoce como domótica. La seguridad es considerada por Maslow como una de las necesidades básicas de la persona, y por lo tanto debe ser cubierta. Este proyecto estará enfocado en esto último, seguridad, y específicamente en puertas y cerraduras. En muchas ocasione es necesario crear nuevos sistemas de seguridad. En este proyecto se va a diseñar e implementar un sistema basado en un código de luz. El objetivo de este proyecto es diseñar un Sistema de apertura de puertas. Para poder tener una mejor idea de lo que se va a desarrollar, se estudiará las características del mercado donde se querría implantar. Este producto está dirigido a un mercado global. Puede ser implantado en cualquier lugar donde sea necesario tener una puerta con una llave, para tener una división física entre dos ambientes. Como cualquier nuevo producto que quiere entrar en el mercado, es necesario estudiar algunos aspectos antes de decir si lanzarlo o no. Basándose en el libro “Estrategia Competitiva” de Michael E. Porter, se van a analizar distintas categorías: productos sustitutivos, proveedores, clientes y competidores potenciales. Productos sustitutivos: son aquellos que se encuentran actualmente en el mercado. En nuestro caso se trata de las llaves normales, llaves y tarjetas magnéticas, NFC, métodos de control de acceso por biometría,… Proveedor: es aquel que realmente proporciona los medios para desarrollar el producto. Son aquellos con los que se debe negociar. Se pueden distinguir distintas categorías, por ejemplo, proveedores de material (como la empresa Arduino), tiendas de componentes electrónicos, ingenieros, programadores,… Para nuestro producto también se necesitarán Smart-phones, por lo tanto, algunos clientes pasan a ser proveedores. Clientes: también toman parte en la negociación. Los principales clientes en los que el producto está orientado son: el arquitecto y el administrador de la vivienda. El primero, si se encuentra buscando un nuevo sistema de seguridad para la vivienda, y el segundo si quiere actualizar el actual sistema de seguridad que tiene implantado. Competidores potenciales: son los que ponen en riesgo la aparición de la nueva empresa. Estos son las actuales tecnologías disponibles como por ejemplo: transmisión por infrarrojos, Bluetooth, WiFi, ZigBee, NFC,…En resumen, todas la WLANs de corto alcance. La mayor barrera de entrada para llegar al mercado es que este se encuentra saturado. Sin embargo el producto propuesto puede superarla, ya que es de bajo coste, se puede implantar en todo tipo de puertas cableadas, y es adaptable a cualquier necesidad del administrador de la vivienda. En resumen, el objetivo del proyecto es:  Desarrollar e implementar una aplicación para enviar un código de luz.  Desarrollar e implementar un receptor que puede procesar la señal de luz recibida y enviar una señal al usuario, empleando un Arduino. Por lo tanto, será diseñada una aplicación para emitir un código de luz utilizando la pantalla de un Smart pone. Esta señal será recibida en un fotodiodo y amplificada por un circuito físico. El Smart-phone debe de trasmitir una determinada secuencia, que el Arduino comparará con su base de datos, y aceptará o negará la entrada del usuario. Está orientado para abrir la puerta de un garaje. 2 En conclusión: se ha realizado un nuevo método seguro como herramienta de control de acceso. Funciona con iluminación normal dentro de una vivienda. Puede presentar problemas si incide directamente sobre el fotodiodo luz solar, por lo que debería diseñarse una carcasa para prevenir este tipo de comportamiento. Se podría haber empleado otro tipo de amplificadores operacionales para reducir el espacio empleado y los componentes usados. El microprocesador del Arduino es capaz de recibir y reconocer diferentes códigos. Como es normal para una puerta con muchos usuarios. Este método también puede ser aplicado a las 2 Green locker: [Online]. Available: http://cdn.mysitemyway.com/etc-mysitemyway/icons/legacy-previews/icons-256/3d-glossy-green-orbs-icons-business/103397-3d-glossy-green-orb-icon-business-key-hole-sc48.png Mobile app flow chart Arduino flow chart habitaciones de los hoteles. En este caso, sería utilizado el mismo método, por se trabajaría con un fotodiodo por puerta. También podría aplicarse simultáneamente en distintas viviendas. Sería necesario duplicar la app, y hacer pequeños cambios en el código de la misma. Respecto a la aplicación del móvil, ha sido encriptados los datos que se guardan dentro del móvil del usuario. Para una mayor seguridad, sería necesario ofuscar el código del archivo .bas.Digital technology is getting into every possible field of life. Nowadays the trend is to connect every system and gadget to each other in order to work together. This has been also implanted in houses by developing home appliances to be used and controlled automatically or remotely by a smart phone or a computer. It is commonly denominated as Home Automation. Security is considered by Maslow as one of the basic needs for a person and therefore it must be covered. This project is going to be focused on the last mentioned application, security, and specifically in doors and lockers. Is needed in many occasions to implement new security systems. In this project it is going to be designed and implemented one system based on a light code. The aim of this project is to design and implement a new door opening system. In order to make a better approach to the product that is going to be developed, it is going to be studied the market characteristics, where is going to take part. This product is oriented to a global market. It can be implanted in every place that requires a door with key to make a physical division between two environments. As any new product that wants to enter into a market, is necessary to study some topics before deciding to launch it or not. Based on Michel E. Porter’s book “Estrategia Competiva”, there are four categories to analyze: substitutive products, providers, clients and potential competitors. Substitutive products: are those of them which are currently in the market. In our case are Regular keys, remote controls, magnetic keys, magnetic cards, NFC, biometric access control tools, … Provider: is the person or organization that will really give the means to develop the product. They are the ones to negotiate with. There can be distinguished into different categories, for example, material providers (like the Arduino company), electronics shops, engineers, programmers,.. Also for our product smartphones are going to be required, so it’s the client the direct provider of them. Clients: they have also a negotiation power in the market. The main clients of product are buildings architects or buildings administrators. The first one if he is looking for a new security system in a building, and the second one if he wants to update the current security systems he has in a cheap and effective way. Potential competitors: they set the risk of new companies’ appearance. These are the other available technologies like infrared technologies, Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC,… To sum up all existing short range WLANs. The main entrance barrier to get into the market is that, it is saturated. However, the proposed product can be able to go over this problem. Because it is a low cost product, it can be set up in all existing wired doors, and it is adaptable to each “building administrator” necessities. It can be set the desired level of security and also it can be installed in every type of wired door. In resume, the aim of this project is to:  Develop and implement an app to send a light code.  Develop and implement receiver that can process the received light information and send a signal to the user using an Arduino. Therefore, an app will be designed to emit the light signal using a smartphone screen. This will be received in a photodiode and amplified by a physical circuit. The smart-phone should give one determined sequence that the Arduino compares with its data base, and allows or denies the user to get in. It is oriented to open a garage door. 1 1 Green locker: [Online]. Available: http://cdn.mysitemyway.com/etc-mysitemyway/icons/legacy-previews/icons-256/3d-glossy-green-orbs-icons-business/103397-3d-glossy-green-orb-icon-business-key-hole-sc48.png Mobile app flow chart Arduino flow chart To sum up: a secure method as new control access tool has been developed. It works with regular illumination inside a building. May present some problems if it the photodiode is receiving directly sun light, therefore will be designed a cover in order to prevent this behavior. It could have been used another types of operational amplifiers in order to use less space and components. The Arduino microprocessor is able to receive and recognize several codes. This is usual for a regular door with many users like a garage door. This method can be also applied for hotels rooms. In this case, it will be used the same method but working with one photodiode per door. It will be also possible to implement it simultaneously in several buildings. It will be needed just to duplicate the app, and making slight changes in the code. Respect to the mobile app, it has been encrypted the user data saved in the mobile phone. To increase the system security it will be necessary to obfuscate the .bas file code.