UNIVERSIDAD_TECNOLOGICA_DE_HERMOSILLO_SO

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE 
HERMOSILLO, SONORA 
 
 
 
 
 
MECATRÓNICA ÁREA AUTOMATIZACIÓN 
 
 
 
 
 
Cerradura Eléctrica Solenoide Controlada con 
RC522 y Teclado Matricial 
(Hospital Infantil del Estado de Sonora) 
 
 
 
 
 
Presenta: 
 
 
Christopher Moran Ipiña 
 
 
 
 
 
 
Hermosillo, Sonora. Agosto, 2019. 
 
 
 
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE 
HERMOSILLO, SONORA 
 
 
 
 
 
Cerradura Eléctrica Solenoide Controlada con 
RC522 y Teclado Matricial 
 
 
MEMORIA 
 
 
Para obtener el título de 
Técnico Superior Universitario en 
Mecatrónica, Área Automatización 
 
 
Presenta: 
Christopher Moran Ipiña 
 
 
Asesor Organizacional: 
Ing. Sergio Garza Maldonado 
 
 
Asesor Institucional: 
ME. Sergio Octavio Duarte Delgado 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hermosillo, Sonora. Agosto, 2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
AGRADECIMIENTO 
Muestro mis más sinceros agradecimientos a mi tutor de proyecto, quien con su 
conocimiento y su guía fue una pieza clave para que pudiera desarrollar una clave de 
hechos que fueron imprescindibles para cada etapa de desarrollo del trabajo. 
Así, quiero mostrar mi gratitud a todas aquellas personas que estuvieron presentes en la 
realización de este proyecto de titulación, agradecer todas sus ayudas, sus palabras 
motivadoras, sus conocimientos, sus consejos, su dedicación y el préstamo de las 
instalaciones y equipo. 
Por último, quiero agradecer a la base de todo, a mi familia, en especial a mis padres, 
que quienes con sus consejos fueron el motor de arranque y mi constante motivación, 
muchas gracias por su paciencia y comprensión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vii 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO 
 
AGRADECIMIENTO ........................................................................................................ vi 
ÍNDICE DE CONTENIDO ............................................................................................... vii 
ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................ ix 
ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................................x 
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1 
CAPITULO I. ANTECEDENTES ..................................................................................... 2 
1.1 Antecedentes Históricos ..................................................................................... 2 
1.2 Aspectos Generales ........................................................................................... 2 
1.3 Misión, Visión y Objetivo .................................................................................... 2 
1.4 Política ............................................................................................................... 3 
1.5 Organigrama ...................................................................................................... 4 
1.6 Recorrido de Áreas ............................................................................................ 5 
CAPITULO II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA....................................................... 6 
2.1 Antecedentes del problema ................................................................................... 6 
2.2 Identificación del problema .................................................................................... 6 
2.3 Objetivo del proyecto ............................................................................................. 6 
2.4 Justificación ........................................................................................................... 7 
CAPITULO III. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL......................................................... 8 
3.1 Microcontrolador .................................................................................................... 8 
3.2 Microcontrolador ATMEGA328 .............................................................................. 8 
3.3 Arduino UNO R3 .................................................................................................... 9 
3.4 Resistencia Eléctrica .............................................................................................. 9 
 
viii 
 
3.5 Juego de Relevador ............................................................................................. 10 
3.6 Interruptor Eléctrico.............................................................................................. 10 
3.7 Módulo RFID RC522 ............................................................................................ 11 
3.8 Cables de conexión ............................................................................................. 11 
3.9 Teclado Matricial .................................................................................................. 12 
3.10 Fuente de alimentación ...................................................................................... 12 
3.11 Cerradura Eléctrica Solenoide ........................................................................... 13 
3.12 Diodo Emisor de Luz .......................................................................................... 13 
3.13 Placa Fenólica ................................................................................................... 14 
CAPITULO IV. PROPUESTA DE SOLUCIÓN .............................................................. 15 
4.1 Metodología ......................................................................................................... 15 
4.1.1 Lista de materiales y presupuesto .................................................................... 17 
4.2 Desarrollo del proyecto ........................................................................................ 18 
4.2.1 Análisis ............................................................................................................. 18 
4.2.2 Diseño del proyecto .......................................................................................... 19 
4.2.2.1 Diseño eléctrico ............................................................................................. 19 
4.2.2.2 Diseño electrónico ......................................................................................... 19 
4.2.2.3 Diseño de software ........................................................................................ 20 
4.2.3 Desarrollo del proyecto ..................................................................................... 20 
4.2.4 Pruebas y resultados ........................................................................................ 33 
Conclusiones ................................................................................................................. 34 
Referencias ................................................................................................................... 36 
Glosario ......................................................................................................................... 37 
 
 
ix 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
 
Tabla 1. Lista de materiales y presupuesto ................................................................... 17 
Tabla 2. Tiempos muertos presentados. ....................................................................... 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1. Organigrama. .................................................................................................. 4 
Figura 2. Croquis dpto. ingeniería y mantenimiento. .................................................. 5 
Figura 3. Microcontrolador. ........................................................................................... 8 
Figura 4. ATMEGA328P. ................................................................................................8 
Figura 5. ATMEGA328P. ................................................................................................ 8 
Figura 6. Arduino UNO R3. ............................................................................................ 9 
Figura 7. Resistencia eléctrica. ..................................................................................... 9 
Figura 8. módulo de Relay. .......................................................................................... 10 
Figura 9. Interruptor eléctrico modelo SCMM-122. ................................................... 10 
Figura 10. Módulo RC522. ........................................................................................... 11 
Figura 11. Cables de conexión. ................................................................................... 11 
Figura 12. Teclado matricial tipo 4x4.......................................................................... 12 
Figura 13. Fuente de alimentación.............................................................................. 12 
Figura 14. Cerradura eléctrica solenoide. .................................................................. 13 
Figura 15. Diodo emisor de luz (LED). ........................................................................ 13 
Figura 16. Placa fenólica perforada. ........................................................................... 14 
Figura 17. Diseño eléctrico. ......................................................................................... 19 
Figura 18. Diseño electrónico. .................................................................................... 19 
Figura 19. Diseño de Software. ................................................................................... 20 
Figura 20. Programación de acceso por teclado. ...................................................... 21 
Figura 21. Conexión física acceso por teclado. ........................................................ 21 
Figura 22. Programación de acceso por teclado modificado con Relay, Led’s y 
Cerradura. .................................................................................................................... 22 
Figura 23. Conexión física de programación por teclado modificado con Relay, 
Led's y Cerradura. ....................................................................................................... 23 
Figura 24. Componentes para módulo de unión (prototipo). ................................... 23 
Figura 25. Unión terminada y soldada. ...................................................................... 23 
Figura 26. Componentes para desarrollo de módulo uno ........................................ 24 
Figura 27. Unión terminada y soldada (modulo uno). ............................................... 24 
 
xi 
 
Figura 28. Programación de obtención de ID's. ........................................................ 25 
Figura 29. Conexión física para la lectura de tarjetas. .............................................. 25 
Figura 30. Programación módulo rc522, cerradura e indicadores (parte 1). .......... 26 
Figura 31. Programación módulo rc522, cerradura e indicadores (parte 2). .......... 27 
Figura 32. Programación Terminada (parte 1). .......................................................... 28 
Figura 33. Programación Terminada (parte 2). .......................................................... 28 
Figura 34. Programación Terminada (parte 3). .......................................................... 29 
Figura 35. Programación Terminada (parte 4). .......................................................... 29 
Figura 36. Programación Terminada (5). .................................................................... 30 
Figura 37. Programación Terminada (parte 6). .......................................................... 30 
Figura 38. Programación Terminada (parte final). ..................................................... 31 
Figura 39. Conexión física de programación final..................................................... 31 
Figura 40. Circuito interior sin tapa. ........................................................................... 31 
Figura 41. Circuito interior con tapa. .......................................................................... 32 
Figura 42. Acceso exterior. ......................................................................................... 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
INTRODUCCIÓN 
Durante el tiempo que se realizaron las prácticas de estadías para el Técnico Superior 
Universitario en la carrera de mecatrónica área automatización dentro del hospital infantil 
del estado de sonora en el departamento de ingeniería y mantenimiento se desarrolló, 
creo e instalo un proyecto con el fin de mejorar y/o solucionar uno o varios problemas 
existentes. 
Mediante un monitoreo durante la primera semana para identificar problemas y con la 
ayuda de los empleados de dicho departamento, se decidió realizar un proyecto capaz 
de abrir una puerta del taller de biomédica, ubicado dentro del departamento, con la 
utilización de diferentes componentes electrónicos y un procesador capaz de realizar las 
tareas necesarias, el proyecto fue un sistema de acceso automático accionado mediante 
tarjetas magnéticas y contraseñas personales. Este documento está organizado en 
diferentes capítulos que explican la causa, consecuencia y solución del problema 
identificado, partiendo desde el análisis de tiempos muertos generados por el problema, 
pasando por su desarrollo eléctrico, electrónico, realización de programación en lenguaje 
C, realización y monitoreo de pruebas, hasta la instalación de la solución. 
Obteniendo un efectivo sistema de acceso automático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
CAPITULO I. ANTECEDENTES 
1.1 Antecedentes Históricos 
El hospital Infantil del estado de Sonora tuvo su origen en el Decreto Presidencial del 10 
de enero de 1977, mediante el cual se creó esta institución bajo el nombre de Hospital 
del Niño del Noroeste. El hospital abrió sus puertas a la población el 4 de noviembre de 
1977; con el objetivo principal de otorgar atención a la población infantil del noroeste de 
México, así como prepara recursos humanos dedicados a la pediatría e iniciar la 
investigación científica de los problemas médicos sociales inherentes a la región. 
 
1.2 Aspectos Generales 
Razón Social: Hospital Infantil del Estado de Sonora 
Giro: Hospital General del Sector Publico 
Dirección: Calle de la Reforma 355, ley 57, 83100 Hermosillo, Sonora 
Teléfono: 01 662 289 06 00 
Página electrónica: www.hies.gob.mx 
 
1.3 Misión, Visión y Objetivo 
Misión 
Somos un hospital de atención de la niñez y mujeres sonorenses, donde brindamos 
servicios de prevención y atención de la salud; mediante un equipo multidisciplinario 
comprometido con la calidad y seguridad de nuestros pacientes. 
Visión 
Ser el hospital en la atención de los niños y mujeres sonorenses, con gran capacidad 
resolutiva basada en la mejora continua con tecnología de vanguardia acorde a las 
necesidades del tiempo. 
Objetivo 
La presentación de servicios médicos de segundo y tercer nivel de atención a niños, 
adolescentes y mujeres de la población general, así como la realización de actividades 
de enseñanza, capacitación e investigación, en el marco de las políticas estatales, 
nacionales y de acuerdo con la normativa aplicable. 
http://www.hies.gob.mx/
 
3 
 
1.4 Política 
El hospital ofrece servicios de asistencia, enseñanza e investigación oportuna, 
profesional y tecnología de un entorno de calidez y trabajo en equipo, creando un 
ambiente confortable y seguro para el usuario y trabajador de la salud; para mejorar 
continuamente la eficacia de nuestro sistema de administración de la calidad y así lograr 
satisfacer las necesidades de nuestros pacientes y usuarios. 
 
 
 
4 
 
1.5 OrganigramaFigura 1. Organigrama. 
 
5 
 
1.6 Recorrido de Áreas 
• Área administrativa: se ocupa de gestionar todos los recursos que están 
implicados en su estructura y por ende en su funcionamiento. 
• Taller de carpintería: se ocupa de trabajar la madera como sus derivados. 
• Taller de herrería: se encarga de restaurar o sustituir las partes de metal que no 
funcionen en un inmueble. 
• Taller de biomédica: se encarga de reparar los diferentes dispositivos médicos. 
 
 
Figura 2. Croquis dpto. ingeniería y mantenimiento. 
 
 
6 
 
CAPITULO II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
2.1 Antecedentes del problema 
Dentro del Hospital Infantil del Estado de Sonora, ubicados en el departamento de 
Ingeniería y Mantenimiento existen diferentes áreas encargadas a resolver los problemas 
presentados en dicho hospital, una de esas áreas encargadas es el taller de biomédica, 
el cual hace la función de reparar y analizar fallas de los diferentes equipos electrónicos 
que se utilizan en los diferentes departamentos del hospital. 
Al ser el taller de biomédica muy importante para el departamento y el hospital, este 
presenta un problema al momento que el personal quiere acceder a la instalación debido 
a que solo se cuenta con un par de llaves de la puerta, provocando que el empleado que 
no tenga una de las dos llaves tenga que recurrir en la búsqueda de otro empleado que 
pueda tenerla, ocasionando que existan retraso en las fechas de entrega de los equipos 
a reparar. 
 
2.2 Identificación del problema 
¿cómo agilizar el acceso al taller de biomédica? 
 
2.3 Objetivo del proyecto 
Crear un sistema de acceso automatizado sustituyendo la chapa actual, utilizando un 
microprocesador ATMEGA328P instalado en una placa PCB tipo Arduino UNO, donde 
mediante la integración de un módulo de radiofrecuencia y una matriz de teclas, se podrá 
acceder mediante dos formas, con tarjetas magnéticas registradas y contraseñas 
personales; esto causará tener un acceso instantáneo por parte del personal del taller de 
biomédica. 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
2.4 Justificación 
Para el departamento de Ingeniería y Mantenimiento, es fundamental realizar su trabajo 
en tiempo y forma debido a ser el departamento encargado del óptimo trabajo de los 
equipos electrónicos médicos; al momento de crear un sistema automatizado para 
permitir el acceso al taller de biomédica hará que no se necesite de las llaves a juego con 
la chapa actual, mejorando el acceso al taller en el tiempo y control por medio de tarjetas 
magnéticas y una contraseña única para cada empleado. 
Esto por su parte traerá soluciones a los contratiempos existentes y futuros de acceder 
al taller, también hará que el trabajo no tenga retrasos y puedan entregarse en tiempo y 
forma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
CAPITULO III. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 
3.1 Microcontrolador 
Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su 
memoria, está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea 
específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades 
funcionales de una computadora: Unidad central de procesamiento, memoria y 
periféricos de entrada/salida. 
 
Figura 3. Microcontrolador. 
 
3.2 Microcontrolador ATMEGA328 
Es un chip microcontrolador creado por Atmel y pertenece a la serie megaAVR, es un 
circuito integrado de alto rendimiento que está basado un microcontrolador RISC 
(computador con conjunto de instrucciones Reducidas) 
 
Figura 4. ATMEGA328P. 
 
Figura 5. ATMEGA328P. 
 
9 
 
3.3 Arduino UNO R3 
Es una placa electrónica basada en el microcontrolador ATmega328, cuenta con 14 
entradas/salidas digitales, en las cuales 6 pueden utilizarse como salidas PWM 
(Modulación por ancho de pulso) y otras 6 son entradas analógicas. 
 
Figura 6. Arduino UNO R3. 
 
 
3.4 Resistencia Eléctrica 
Una resistencia eléctrica es denominada a la oposición al flujo de corriente eléctrica a 
través de un conductor. 
 
Figura 7. Resistencia eléctrica. 
 
 
 
 
10 
 
3.5 Juego de Relevador 
Es un aparato eléctrico que funciona como un interruptor pero que es accionado 
eléctricamente. El relevador permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán. 
 
Figura 8. módulo de Relay. 
 
 
3.6 Interruptor Eléctrico 
Es un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. 
 
 
Figura 9. Interruptor eléctrico modelo SCMM-122. 
 
 
 
 
 
11 
 
3.7 Módulo RFID RC522 
 
Es un lector-grabador RFID, posee comunicación SPI permitiendo trabajar fácilmente con 
la mayoría de microcontroladores. Utiliza un sistema de modulación y demodulación para 
todo tipo de dispositivos pasivos de 13.56 MHz. 
 
Figura 10. Módulo RC522. 
 
3.8 Cables de conexión 
Son cables que permiten la conexión entre diferentes componentes eléctricos en 
diferentes distancias deseadas. 
 
 
Figura 11. Cables de conexión. 
 
 
 
 
 
12 
 
3.9 Teclado Matricial 
Son ensamblados en forma de matriz, el teclado contiene una matriz de 4x4 (4 filas y 4 
columnas) dando un total de 16 teclas configuradas. Cuando no se ha oprimido ninguna 
tecla (todas las teclas abierta) no hay conexión entre filas y columnas. 
 
 
Figura 12. Teclado matricial tipo 4x4. 
 
 
3.10 Fuente de alimentación 
También conocida como fuente de potencia es el dispositivo que convierte la corriente 
alterna en una o varias corrientes continuas, que alimentan los distintos circuitos de los 
aparatos electrónicos al que se conecta, tales como computadoras, televisoras, 
impresoras, etc. 
 
 
Figura 13. Fuente de alimentación. 
 
 
 
 
 
13 
 
3.11 Cerradura Eléctrica Solenoide 
Una cerradura eléctrica es un sistema electromecánico que permite la apertura o el cierre 
de una puerta mediante el uso de corriente. 
 
 
Figura 14. Cerradura eléctrica solenoide. 
 
 
3.12 Diodo Emisor de Luz 
Constituye un tipo especial de semiconductor, cuya característica principal es convertir en 
luz la corriente eléctrica de bajo voltaje que atraviesa su chip. 
 
 
 
Figura 15. Diodo emisor de luz (LED). 
 
 
 
http://www.asifunciona.com/fisica/ke_semiconductor/ke_semiconductor_1.htm
 
14 
 
3.13 Placa Fenólica 
Son placas de cobre utilizadas para la fabricación de circuitos eléctricos para la 
fabricación de proyectos o prototipos. 
 
Figura 16. Placa fenólica perforada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
CAPITULO IV. PROPUESTA DE SOLUCIÓN 
4.1 Metodología 
 
• Se elaborará en el software de Arduino, la programación encargada de permitir el 
acceso al taller de biomédica mediante por contraseña en el teclado matricial. 
(Tiempo estimado: cinco días) 
 
• Se realizarán pruebas con el puerto serial para identificar errores en la 
programación. (Tiempo estimado: dos días) 
 
• Se modificará la programación de acceso por teclado matricial para incluir el 
módulo de relevador y la cerradura eléctrica solenoide para la realización de 
pruebas y análisis y posibles errores. (Tiempo estimado: cinco días) 
 
• Se analizará el funcionamiento del módulo RFID RC522. (Tiempo estimado: dos 
días) 
 
• Se elaborará en el software de Arduino, la programación encargada de leer la ID 
única en las tarjetas magnéticas para que sean aceptadas posteriormente. 
(Tiempo estimado: tres días) 
 
• Se elaborará en el software de Arduino, la programación encargada de permitir el 
acceso al taller de biomédica mediante el módulo RFID RC522. (Tiempo estimado: 
cinco días) 
 
• Se realizarán pruebas con el puerto serial para identificar errores en la 
programación y en las tarjetas magnéticas. (Tiempo estimado: dos días) 
 
 
 
 
16 
 
• Se modificará la programación de acceso por módulo RFID RC522 para incluir el 
módulo de relevador y la cerradura eléctrica solenoide para la realización de 
pruebas y análisis y posibleserrores. (Tiempo estimado: cinco días) 
 
• Se realizará la unión de la programación de acceso por teclado matricial y la 
programación de acceso por módulo RFID RC522 para identificar y resolver 
problemas futuros en la compilación. (Tiempo estimado: dos días) 
 
• Se creará un pequeño circuito que permitirá cambiar el modo de acceso entre el 
teclado matricial y el módulo RFID RC522. (Tiempo estimado: un día) 
 
• Se realizarán pruebas con la programación del teclado matricial y el módulo RFID 
RC522 junto al módulo de relevadores y la cerradura eléctrica solenoide. (Tiempo 
estimado: tres días) 
 
• Se realizarán las soldaduras para crear dos módulos en donde se tendrán los 
indicadores de acceso, el teclado matricial y el módulo RFID RC522. (Tiempo 
estimado: dos días) 
 
• Se tomarán medidas y se fabricara la caja donde se tendrán todos los 
componentes del proyecto. (Tiempo estimado: 4 días) 
 
• Se realizarán pruebas finales del comportamiento del proyecto al igual que 
monitorear las temperaturas que pueda alcanzar la cerradura eléctrica solenoide. 
(Tiempo estimado: un día) 
 
 
 
 
 
 
17 
 
4.1.1 Lista de materiales y presupuesto 
Tabla 1. Lista de materiales y presupuesto 
Componente Precio (MXN) 
Arduino UNO R3 $300 
Resistencia eléctrica (10) $10 
Módulo de relevador $24 
Interruptor eléctrico $10 
Cables de conexión $50 
Módulo RFID RC522 $60 
Tarjetas magnéticas (5) $75 
Teclado matricial $50 
Fuente de alimentación 12v $160 
Cerradura eléctrica solenoide $140 
Lámina galvanizada 1m x 1m $300 
Sub total: $1179 
Envío 1: $105 
Envío 2: $105 
Total: $1389 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
4.2 Desarrollo del proyecto 
Se diseño, creo e instalo un sistema de acceso automático para una cerradura eléctrica 
solenoide, la cuál es activada mediante dos sistemas diferentes, uno controlado por una 
matriz de teclado con combinaciones de números y símbolos, y otro mediante el uso de 
tarjetas magnéticas que son leídas por una antena de radiofrecuencia dentro de un 
módulo. 
 
4.2.1 Análisis 
Tabla 2. Tiempos muertos presentados. 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Lunes Martes Miércoles Jueves ViernesTiempo 
(minutos)
Biomédica
Herrería
Carpintería
 
 
Durante la primera semana se analizaron los tiempos que se les tomaba a los empleados 
en acceder a los talleres del área de ingeniería y mantenimiento, esto dio resultados que 
el taller de biomédica, es en el que más tiempo se pierde para acceder. 
Las actividades relacionadas de este taller son muy importantes dentro del hospital, por 
lo que tomó como medida para resolver este problema el automatizar el acceso mediante 
contraseñas personales y tarjetas. 
 
 
 
 
 
19 
 
4.2.2 Diseño del proyecto 
El diseño está basado para el uso de un Arduino UNO, de tal forma que solo haya la 
necesidad de insertar la tarjeta Arduino para que el sistema funcione, dado que el circuito 
esta en una placa fenólica con la opción de cambiarse a una placa PCB. 
 
4.2.2.1 Diseño eléctrico 
El diseño está desarrollado en el software Proteus con la versión 8.4, se utilizaron 
entradas de pines para poder asegurar que el circuito no fuese a tener problemas de 
conexiones futuras. 
 
Figura 17. Diseño eléctrico. 
4.2.2.2 Diseño electrónico 
El diseño electrónico fue desarrollado en el software Proteus versión 8.4, este diseño 
está desarrollado en el apartado de creación de circuitos PCB, el resultado final del 
circuito impreso en una placa de cobre se muestra en la siguiente figura. (Figura 17) 
 
Figura 18. Diseño electrónico. 
 
20 
 
4.2.2.3 Diseño de software 
El diseño de software se desarrollo de igual forma en el software de Proteus versión 8.4, 
es una simulación de las dimensiones de los componentes a utilizar como se muestra en 
la siguiente figura. (Figura 18) 
 
 
 
Figura 19. Diseño de Software. 
 
 
4.2.3 Desarrollo del proyecto 
Se decidió desarrollar cada programación por separado para un mejor entendimiento y 
comprensión, conforme se finalizaba el proyecto las programaciones se iban uniendo 
hasta quedar una sola denominada “Programación Completa”. 
 
El primer paso que se realizó en el proyecto fue la programación encargada de permitir 
el acceso mediante combinaciones de números y símbolos en el teclado matricial (cabe 
recalcar que la versión del teclado es de 4 filas y 4 columnas, pero para poder utilizar un 
Arduino UNO R3 se decidió eliminar una columna). 
 
 
21 
 
 
Figura 20. Programación de acceso por teclado. 
 
 
 
Figura 21. Conexión física acceso por teclado. 
 
22 
 
 
Al finalizar la primera programación, se realizaron pruebas para conocer si el código 
funcionaba correctamente, al igual para conocer cómo se desempeñaban los botones 
dentro del teclado matricial, esto se logró (en la parte del software) por medio del puerto 
serial que está disponible en el Arduino UNO, finalizando las pruebas se obtuvieron 
buenos resultados en ambos aspectos (software y hardware). 
 
Al terminar las primeras pruebas para la identificación de errores se agregaron algunos 
componentes extras, como el módulo del Relay, la cerradura eléctrica solenoide, led’s y 
resistencias eléctricas, además de agregar unas líneas extras de código para poder 
utilizar dichos componentes correctamente. 
 
Figura 22. Programación de acceso por teclado modificado con Relay, Led’s y Cerradura. 
 
23 
 
 
 
Figura 23. Conexión física de programación por teclado modificado con Relay, Led's y Cerradura. 
Se realizaron dos módulos prototipos para un mejor manejo y ensamblaje en el Arduino 
UNO, el módulo uno se desarrolló para conectar el teclado matricial y el módulo de 
radiofrecuencia de un mismo lado, así se aprovecharon de mejor manera los pines de la 
placa Arduino. 
 
 
Figura 24. Componentes para módulo de unión (prototipo). 
 
 
 
Figura 25. Unión terminada y soldada. 
 
 
24 
 
El módulo dos, se desarrolló para indicar el acceso, la negación y la opción de escoger 
de qué forma acceder, este se instala del lado opuesto al módulo uno. También se creó 
un pequeño circuito para que el Arduino identificará el modo de acceso, está instalado 
en el módulo prototipo dos junto al módulo de Relay. 
 
Figura 26. Componentes para desarrollo de módulo uno 
 
Figura 27. Unión terminada y soldada (modulo uno). 
 
Posteriormente de haber realizado las pruebas con el teclado matricial 4 x 4, se procedió 
a desarrollar el otro modo de acceso de la cerradura, se utilizó un módulo de 
radiofrecuencia de 13.24 MHz, el módulo RFID RC522 para ser exactor, junto con un 
juego de tarjetas o llaveros que contienen en su interior una identificación única en 
formato hexadecimal, se realizó la programación adecuada para poder extraer está ID y 
utilizarla posteriormente. 
 
 
25 
 
Afortunadamente la librería del módulo RFID RC522 dentro de Arduino cuenta con la 
programación así se pudo ahorrar tiempo en los posibles contratiempos que se pudieran 
presentar.
 
Figura 28. Programación de obtención de ID's. 
Además, muestra las conexiones necesarias para el óptimo funcionamiento del módulo 
y las tarjetas. A continuación, se muestra cómo se conectó el módulo RFID RC522 al 
Arduino utilizando una placa fenólica perforada para un mejor ensamblaje. 
 
Figura 29. Conexión física para la lectura de tarjetas. 
 
26 
 
Una vez que se obtuvieron las ID de las tarjetas y llaveros para el acceso se empezó el 
desarrollo del programa encargado de dar acceso a la cerradura eléctrica por medio del 
módulo RFID RC522, además de realizar pruebas de funcionamiento y monitorear las 
temperaturas de la cerradura eléctrica. 
 
 
Figura 30. Programación módulo rc522, cerradura e indicadores (parte 1). 
 
 
 
 
27 
 
 
 
Figura 31. Programación módulo rc522, cerradura e indicadores (parte 2). 
 
Uno de los últimos segmentos para terminar el desarrollo, es unir todas las 
programacionesy módulos en un mismo programa, se optó por tener muy bien definidas 
las entradas y salidas digitales y el uso de utilizar los pines analógicos igual como pines 
digitales, cada programa fue echo para que se juntaran sin ningún problema de 
compilación por parte de software de Arduino, a continuación, se muestra la 
 
28 
 
programación final del proyecto: Cerradura Eléctrica Solenoide Controlada con RC522 y 
Teclado Matricial. 
 
 
Figura 32. Programación Terminada (parte 1). 
 
 
Figura 33. Programación Terminada (parte 2). 
 
29 
 
 
Figura 34. Programación Terminada (parte 3). 
 
Figura 35. Programación Terminada (parte 4). 
 
30 
 
 
Figura 36. Programación Terminada (5). 
 
 
Figura 37. Programación Terminada (parte 6). 
 
31 
 
 
Figura 38. Programación Terminada (parte final). 
 
 
Figura 39. Conexión física de programación final. 
 
Finalmente se instaló el circuito sobre una base de madera para evitar conductividad 
eléctrica entre los circuitos. 
 
 
Figura 40. Circuito interior sin tapa. 
 
32 
 
Se cubrió con una tapa de lámina galvanizada con el cuidado de que no toque ningún 
componente mucho menos cables que puedan estar expuestos o sin recubrimiento. 
 
Figura 41. Circuito interior con tapa. 
Por el lado donde se accede se creó otra tapa de forma que el teclado matricial quedé 
con un ángulo inclinado para mayor visibilidad al momento de teclear la contraseña, al 
igual que el módulo RC522 quedé dentro del armado para un funcionamiento fácil de la 
tarjeta al momento de acercarse a la tapadera. 
. 
Figura 42. Acceso exterior. 
 
 
33 
 
4.2.4 Pruebas y resultados 
Se realizaron diferentes pruebas para monitorear el funcionamiento del proyecto: 
• la primera prueba fue el tiempo en que la cerradura eléctrica solenoide pudiese 
soportar horas de trabajo sin que su temperatura aumentara debido al campo 
electromagnético que crea para funcionar, inicialmente se monitoreo cuanto 
tiempo tardaba en llegar a una temperatura lo suficiente alta para afectar su 
funcionamiento, después corrigiendo los tiempos de activación del módulo de 
relay, se pudo corregir este sobrecalentamiento de la cerradura. 
• La segunda prueba fue la resistencia que se tuvo en los cuerpos de recubrimiento 
del circuito interior y exterior, para probar si se puede prevenir un intento de acceso 
forzoso, además el interior está mejor sujeto a la puerta que el exterior debido a 
que es donde se encuentra la cerradura. 
• La tercera prueba que se realizó, fue el funcionamiento de las teclas del teclado 
matricial funcionaban bien. 
• La cuarta prueba que se realizó fue utilizar un pequeño circuito exterior al proyecto 
para probar el módulo relay, esto para saber si accionaría la cerradura al leer una 
señal high (alta). 
• La quinta prueba que se realizó fue el análisis de igual forma del funcionamiento 
del módulo RC522, y si podía leer las tarjetas magnéticas en un rango suficiente 
para una interacción correcta. 
• La sexta prueba que se realizó fue probar los led’s que indican cual es el modo de 
acceso (tarjetas magnéticas o contraseña) y si la forma de acceso es correcta 
(contraseña correcta o tarjeta permitida). 
• La última prueba que se realizó fue el monitoreo completo del proyecto junto, para 
saber si no existían problemas de voltaje, tierra o simples conexiones. 
 
 
 
 
 
 
34 
 
Conclusiones 
Durante el tiempo en el que estuve realizando este proyecto, desde la idea y bosquejo 
hasta el diseño e implementación del mismo, me topaba con problemas y soluciones que 
ocurrían muy rápido, al grado de al resolver algo, la misma solución daba paso a otro 
error sin querer, al momento de pensar en una solución de un problema siempre se 
piensa que puede ser fácil ya que no sé sabe los problemas que se pueden presentar en 
el transcurso, ya sea problemas eléctricos, electrónicos, diseños 3d o simplemente 
económicos. 
El factor de economía es uno de los más importantes ya que no se contaba con un gran 
capital para poder implementar el proyecto, se pudieron descartar varias cosas sin afectar 
el proceso de funcionamiento óptimo, cosas sencillas como led’s más baratos y realizar 
compras por mayoreo, que si bien puede salir caro el envío, en cuentas individuales se 
ahorra buena parte del dinero que se tenía en un inicio a gastar, causando que se pueda 
invertir en otros componentes o ahorrándolo. 
El proceso del proyecto como anteriormente sea comentado, al inicio pensé que sería 
fácil, conociendo el software que utilice, no necesitaría mucho tiempo para realizar el 
proyecto, pero mientras más avanzaba me daba cuenta de que la placa de programación 
que utilicé me faltaba salidas digitales, fue ahí donde necesite realizar ajustes a la idea 
principal, haciendo que el proyecto cambiase varias veces, no solo su modelo de armado 
físico, también la programación. 
Al final la idea principal ya no era tan parecida a el proyecto final, pero mantuvo su 
funcionamiento como se deseaba. 
Se puede mejorar este proyecto sin ninguna duda, en vez de utilizar placas fenólicas, 
todo el circuito puede ser diseñado para que forme solo una placa y así tener un mayor 
control del espacio que se necesite, además de utilizar otros modelos de cerraduras 
solenoides, que son aún más baratas y/o más accesibles, inclusive se puede ahorrar este 
gasto creando una pequeña cerradura uno mismo. 
El proyecto sin duda es un prototipo de cerradura eléctrica de seguridad, que puede ser 
mejorada en todos los componentes que se utilizaron y el material de recubrimiento para 
protegerla. 
 
35 
 
Todo el proceso de desarrollo en el proyecto fue posible gracias a los conocimientos 
adquiridos en cuatrimestres anteriores, desde la clase de Circuitos Eléctricos para 
comprender el funcionamiento correcto de como saber y realizar conexiones eléctricas, 
pasando por la programación en lenguaje C en las materias de Herramientas 
Informáticas, Lenguaje de Programación y el IDE de Arduino. 
Al igual que los proyectos realizados en Integradora I e Integradora II, donde se pudo 
poner a prueba el conocimiento para pulirlo y mejorarlo antes de las prácticas de 
estadías. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referencias 
Calaza, G. T. (2009). PROTEUS. Simulación de circuitos electrónicos y 
microcontroladores a través de ejemplos. MARCOMBO, S.A. 
Mecatronónica LATAM. (2013). Guía básica de Arduino. Autoedición. Obtenido de 
https://www.mecatronicalatam.com/manual/guia-basica-de-arduino-en-pdf 
Mendoza, J. R. (2011). Diseño y simulación de sistemas microcontrolados en lenguaje 
C. Colombia. 
Naylamp mechatronics. (19 de Julio de 2016). Naylamp mechatronics. Obtenido de 
https://naylampmechatronics.com/blog/22_Tutorial-Lector-RFID-RC522.html 
Quintal, M. C. (2009). Electronica 60 norte. Obtenido de 
http://www.electronica60norte.com/mwfls/pdf/TECLADOSmatricial.PDF 
The Green Monkey. (6 de 7 de 2018). Ventajas de Arduino. Obtenido de 
https://www.thegreenmonkey.es/barriodesalamanca/ventajas-de-arduino/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
Glosario 
Cautín: Un soldador eléctrico, también conocido como cautín, es una herramienta 
eléctrica usada para soldar su mango está hecho de madera o plástico. Funciona 
convirtiendo la energía eléctrica en calor, que a su vez provoca la fusión del material 
utilizado en la soldadura, como por ejemplo el estaño. 
Matriz: Agrupa varios pulsadores y permite controlarlos empleando un número de 
conductores inferior al que necesitaríamos al usarlos de forma individual. 
Módulo: Elemento con función propia concebido para poder ser agrupado de distintas 
maneras con otros elementos constituyendo una unidad mayor. 
contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. 
PCB: En electrónica es “placa de circuito impreso”, es una superficie constituida por caminos, 
pistaso buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora. 
RC: siglas para “Run commands” que significa: ejecutar comandos. 
Relay: El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un 
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un 
electroimán, se acciona un juego de uno o varios 
RFID: RFID o identificación por radiofrecuencia es un sistema de almacenamiento y 
recuperación de datos remoto que usa dispositivos denominados etiquetas, tarjetas o 
transpondedores RFID. El propósito fundamental de la tecnología RFID es transmitir la 
identidad de un objeto mediante ondas de radio. 
Señal Analógica: Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo 
de fenómeno electromagnético; que es representable por una función matemática 
continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de 
información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras 
de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero 
también pueden ser hidráulicas como la presión y térmicas como la temperatura. 
Señal Digital: Una señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno 
electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser 
analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar 
de valores dentro de un cierto rango. 
https://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al
https://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo
https://es.wikipedia.org/wiki/Continuidad_(matem%C3%A1tica)
https://es.wikipedia.org/wiki/Continuidad_(matem%C3%A1tica)
https://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_(f%C3%ADsica)
https://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%ADodo_de_oscilaci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitudes_f%C3%ADsicas
 
38 
 
Software: Se conoce como software al soporte lógico de un sistema informático, que 
comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la 
realización de tareas específicas, en contraposición a los componentes físicos que son 
llamados hardware. 
Solenoide: Bobina formada por un alambre enrollado en espiral sobre una armazón 
cilíndrica, que se emplea en diversos aparatos eléctricos, y que crea un campo magnético 
cuando circula una corriente continua por su interior