Desarrollo de herramientas hardware y software para la mejora de el proceso de control de calidad en instrumentación y accesorios para sistemas de sensores QCM

Abstract

[ES] AWSensors es una empresa que diseña sistemas basados en QCMD, incluyendo arrays de sensores, equipos electrónicos, sistemas de fluídica, sistemas de control de temperatura, sistemas de entrega de muestras, etc. También trabajan con la materia prima para hacer las piezas necesarias para sus equipos como pueden ser las carcasas. Desde el diseño hasta el producto final hay muchos pasos, como la creación de prototipos, la verificación, la calibración y el control de calidad, siendo este último el que interesa a este TFG. El control de calidad se utiliza para proporcionar un producto al cliente que funcione exactamente como se pretende, pero también puede ayudar durante la fabricación, como ejemplo, AWSensors fabrica una variedad de cables para las conexiones internas y externas en sus sistemas, uno de estos cables se compone de 11 líneas y un cable coaxial, en el caso de que uno de ellos falle el sistema no funcionará y habrá que probar el cable manualmente para encontrar el fallo y arreglarlo, esto lleva mucho tiempo y puede retrasar el proceso de fabricación Una buena manera de mejorar el proceso de fabricación sería construir un dispositivo de prueba para evaluar la calidad de las conexiones en cables complejos como éste, que ofrezca una lectura de cortocircuitos o conexiones de alta impedancia dentro del cable, esto podría lograrse con un microcontrolador y electrónica analógica de apoyo para las mediciones analógicas necesarias, incluyendo la impedancia y la integridad de la señal. Un proyecto de este tipo requeriría conocimientos de electrónica digital y analógica, programación de microcontroladores, y diseño y fabricación de PCB. Una buena opción para el microcontrolador sería la familia atmega, es una familia de microcontroladores de 8 bits asequibles y potentes, debido a su popularidad están soportados con muchas librerías y pueden ser programados en C. y programados fácilmente con programadores baratos. Este microcontrolador, así como otros componentes necesarios, tales como multiplexores analógicos, registros de desplazamiento, transistores Darlington, y componentes discretos tales como resistencias y condensadores se pueden obtener a bajo costo en formatos SMD en proveedores electrónicos como Mouser o Digikey. Para la programación, hay muchos programadores para la familia atmega, el programador USBtiny es un ejemplo común, que programa la memoria flash de los microcontroladores utilizando 4 pines, reset, reloj y dos líneas de datos. El código se escribe en C, se compila con atmel studio y se escribe en la memoria del microcontrolador con el programador. Se podría realizar un estudio más detallado de los procesos de control de calidad y fabricación de la empresa para identificar áreas específicas en las que se podrían aplicar herramientas específicas para mejorar y agilizar el proceso de comercialización de un dispositivo.

[EN] AWSensors is a company that designs QCMD-based sensing systems, including sensor arrays, control electronics, fluidic systems, temperature control devices, sample feeding systems, etc. As well as the manufacturing of these systems they deal with the raw materials to build the cases and various physical parts for their equipment. There are many steps from design to final product, including prototyping, verification, calibration and quality control, the latter being the one of interest for this TFG. Quality control is used to provide a product to the client that works exactly as intended, but it can also help during the manufacturing, as an example, AWSensors manufactures a variety of cables for internal and external connections in their systems, one of these cables is made up of 11 lines and a coaxial cable, in the event that one of them fails the system will not work and the cable will need to be tested manually to find the fault and fixed, this is time consuming and can delay the manufacturing process A good way to improve the manufacturing process would be to build a testing device to assess the quality of the connections in complex cables such as this one, giving a readout of shorts or high impedance connections within the cable, this could be achieved with a microcontroller and supporting analog electronics for the analog measurements needed including impedance and signal integrity. A project of this kind would require knowledge of digital and analog electronics, microcontroller programming, and PCB design and manufacturing, all things that AWSensors is familiar with A good option for the microcontroller would be the atmega family, which is a family of affordable and capable 8-bit microcontrollers, due to their popularity they are supported with many libraries and can be programmed in C, as well as easily programmed with inexpensive equipment. This microcontroller as well as other needed components such as analog multiplexers, shift registers, Darlington arrays, and discrete components such as resistors and capacitors can all be obtained inexpensively in SMD formats at electronic providers such as mouser or Digikey For programming, there are many programmers for the atmega family, a popular one in the USBtiny programmer, which programs the microcontrollers flash memory using 4 pins, reset, clock and two data lines. The code would be written in C, compiled using atmel studio and written to the microcontroller¿s memory using the programmer. A further study of the quality control and manufacture processes in the company could be done to identify specific areas in which dedicated tools could be applied to improve and make the process of putting a device on the market faster.