Memoria ID-214. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2013-2014

Meziani, Yahya Moubarak

Velázquez Pérez, Jesús Enrique

Spanish

Memoria ID-214. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2013-2014.El presente PID tuvo como objetivo la introducción en la USAL de herramientas de
diseño de MEMS (MicroElectro Mechanical Systems). Los MEMS son el elemento
clave en el desarrollo de la Electrónica en este milenio. Los MEMS son los
elementos de mayor valor añadido en los sistemas electrónicos. Estos sistemas
son también conocidos como SOCs o System‐on‐a‐Chip o, más comúnmente,
sensores.
Los objetivos principales han sido cuatro:
1. Mejorar la enseñanza de Electrónica basadas en herramientas de última
generación.
2. Generación de contenidos.
3. Generación de material de aprendizaje y autoayuda virtual que estará disponible
en Studium.
4. Introducción de nuevas tecnologías a los alumnos para mejorar el aprendizaje de
MEMS: concepción, implementación, test y optimización. Desarrollar diferentes
circuitos que los alumnos podrán crear o descargar directamente a través de
Studium

Gestion del Repositorio Documental de la Universidad de Salamanca

  1 AYUDAS DE LA UNIVERSIDAD DE SALAMANCA A PROYECTOS DE INNOVACIÓN Y MEJORA DOCENTE  CURSO 2013‐2014  Memoria de Actividades  1. TÍTULO DEL PROYECTO Diseño de sensores integrados para MEMS  2. REFERENCIA ID2013/214  3. PROFESOR  COORDINADOR Jesús Enrique Velázquez Pérez  4. MIEMBROS DEL EQUIPO Yahya Moubarak MEZIANI  5. CONTEXTO El desarrollo de nuevos MEMS es un ámbito de trabajo muy activo en I+D desde finales de la década de los 80 del pasado siglo y es de prever que lo siga siendo al menos otras dos décadas, el actual  impulso de  la  industria electrónica no puede basarse en circuitos electrónicos si no en sistemas que incluyan mayores valores añadidos: comunicaciones,  sensores,  …  que  sostengan  el  incremento  de  costes  en  la producción  gracias  a  productos  con  integración  a nivel de  sistema.  Este  nuevo paradigma se conoce como IOT (Internet of Things) En  la USAL  podemos  identificar  al Grado  y  el Máster  de  Física  como  las  disciplinas básicas  para  el  desarrollo  de  MEMS  pues  éstos  se  basan  en  la  aplicación  de diversos efectos físicos en semiconductores que puedan  integrarse en un chip de Si y tratar la señal generada con circuitería integrada en el propio chip. brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at core.ac.ukprovided by Gestion del Repositorio Documental de la Universidad de Salamanca  2En  este  PID  proponemos  el  uso  de  herramientas  de  software  para  el  estudio  del funcionamiento  y  el  diseño  de  varios  tipos  de  MEMS.  Esto  permitirá  a  los estudiantes  profundizar  su  comprensión  del  funcionamiento  de  los  diferentes componentes MEMS.  Este  PID  se  inscribe  en  la  línea  de modernizar  nuestras herramientas de aprendizaje de  las prácticas de  las asignaturas “Instrumentación Electrónica” en el Grado de Física y las asignaturas “Instrumentación Avanzada” y “Física  y  Aplicaciones  de  Sensores”. Más  adelante  se  trasladarán  contenidos  a docencia en Ingeniería (el Dr. Meziani  iniciará su  labor docente en  la EPSZA en el curso 2014‐2015).  6. OBJETIVOS DEL PROYECTO El presente PID tuvo como objetivo la introducción en la USAL de herramientas de diseño de MEMS (MicroElectro Mechanical Systems). Los MEMS son el elemento clave en el desarrollo de la Electrónica en este milenio. Los MEMS son los elementos de mayor valor añadido en los sistemas electrónicos. Estos sistemas son también conocidos como SOCs o System‐on‐a‐Chip o, más comúnmente, sensores. Los objetivos principales han sido cuatro: 1.  Mejorar la enseñanza de Electrónica basadas en herramientas de última generación. 2.  Generación de contenidos. 3.  Generación de material de aprendizaje y autoayuda virtual que estará disponible en Studium. 4.  Introducción de nuevas tecnologías a los alumnos para mejorar el aprendizaje de MEMS: concepción, implementación, test y optimización. Desarrollar diferentes circuitos que los alumnos podrán crear o descargar directamente a través de Studium  7. ACTUACIONES  En  lo  que  respecta  a  materiales  de  apoyo  de  aplicación  en  las  asignaturas  las actuaciones han sido las siguientes:  Creación  y  puesta  a  disposición  de  los  estudiantes  de  transparencias correspondientes a  los contenidos de  la materia en  las asignaturas “Física de   3Sensores” e “Instrumentación Avanzada” (Máster de Física) e “Instrumentación Electrónica” (Grado en Física).  Creación de líneas de código con ejemplos del uso de herramientas software.  Adquisición de sensores para desarrollo de material docente. El Proyecto usará los materiales generados en cursos sucesivos.  8. RESULTADOS Material de apoyo para la asignatura: Finalizado el proyecto, se dispone de los siguientes elementos:  Transparencias. Este material abarca  todos  los contenidos del curso y ha sido puesto a disposición de  los estudiantes desde el principio de  la docencia  (ver figura 1).    Figura 1. Ejemplo de transparencia Máster en Física.    Simulación  física  de  sensores  usando  herramientas  TCAD  avanzadas.  Se  han desarrollado varios ejemplos para su uso en el Máster de Física (Figura 2).    4 Adicionalmente,  en  el  Proyecto  se  han  adquirido,  como  estaba  previsto, material electrónico para adquisición de  señal:  sensores, microcontroladores, etc (Figura 3).                 Figura 2. Ejemplo de simulación 3D de sensor CMOS de imagen.   Figura 3. Microcontrolador Arduino Uno adquirido para instrumentación de sensores.    5   Figura 4. Módulo Termistor Tinkerkit para Arduino.   Se  han  adquirido  varios  tipos  de  sensores  (Figura  4)  para  los  que  se  han implementado códigos simples (ver Ejemplo 1) que los estudiantes                          Ejemplo1. Ejemplo de código de adquisición y salida de medida de temperatura.  La  concesión  de  este  proyecto  se  hizo  pública  cuando  ya  había  transcurrido  la mayor parte del tiempo asignado a  la docencia relativa en Grado. Por ello no ha sido posible disponer de  todos  los materiales generados a disposición de  los estudiantes. float temp;int tempPin = 0;  void setup() {   Serial.begin(9600); }  void loop() {   temp = analogRead(tempPin);   temp = temp * 0.48828125;   Serial.print(“TEMPRATURE = “);   Serial.print(temp);   Serial.print(“*C”);   Serial.println();   delay(1000); }    6De cara al próximo curso se espera que  los estudiantes puedan acceder a  la totalidad de estos elementos. Entonces será el momento de evaluar su utilidad para ellos.  9. CONCLUSIONES Y LINEAS DE TRABAJO FUTURO Los objetivos planteados inicialmente en el proyecto de innovación educativa “Diseño de sensores  integrados para MEMS” se han alcanzado con éxito. Se han desarrollado ejemplos de simulaciones puestos a disposición de  los estudiantes y se han adquirido circuitos integrados y sensores para diseñar y realizar prototipos que serán usados en las asignaturas para  las que existe docencia relativa a sensores e  instrumentación de medida en el Área de Electrónica cumpliendo los objetivos inicialmente planteados. Como cualquier obra, lo aquí desarrollado está sometido a una continua evolución, de esta  manera  la  implantación  final  en  las  asignaturas  estará  sujeta  al  número  de estudiantes  en  el  nuevo Máster  de  Física.  Por  otro  lado  la  continua  utilización  por parte  de  los  estudiantes  permitirá  mejorar  los  aspectos  pedagógicos  del  sistema desarrollado, así como optimizar la accesibilidad al mismo. 

Diseño de sensores integrados para MEMS

https://gredos.usal.es/bitstream/10366/124795/1/MID_13_214.pdf

Diseño de sensores integrados para MEMS

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