Étude des phénomènes physiques utilisables pour alimenter en énergie électrique des micros-systèmes communicants

par Ghislain Despesse

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Skandar Basrour et de Jean-Jacques Chaillout.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    D'ici quelques années, des capteurs de toutes sortes vont envahir notre environnement. Cette multiplication à grande échelle des capteurs n'est toutefois possible que si, d'une part, ils communiquent sans fil et, d'autre part, ils sont entièrement autonomes du point de vue énergétique. Concernant les systèmes de communication, beaucoup de progrès et de normes sont apparus ces dernières années. La technologie semble être au point, même si des améliorations en terme de consommation sont encore possibles. Quant à l'autonomie énergétique, elle pose actuellement un véritable problème à cause de la durée limitée des piles ou batteries, sans compter leurs problèmes de pollution. L'idée est donc de récupérer l'énergie (mécanique, thermique, chimique ou rayonnante) qui entoure les capteurs pour les alimenter afin de les rendre autonome sur toute leur durée de vie. Suite à une importante étude bibliographique, nous nous sommes orientés vers la récupération de l'énergie de vibrations mécaniques. Une campagne de mesure nous a alors permis d'évaluer l'énergie disponible dans un certain nombre d'environnements et de dimensionner un système qui permette de convertir sur une large bande de fréquences cette énergie mécanique en énergie électrique. Nous avons alors initialisé deux réalisations; une première macroscopique en tungstène validant le concept et une deuxième en technologie silicium permettant de miniaturiser le récupérateur d'énergie afin de le rendre compatible avec les dimensions des capteurs à alimenter. Les premiers essais avec la structure en tungstène ont montré la possibilité de récupérer environ 480 μW pour une excitation à 50 Hz et d'amplitude 80 μm.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    ˜A œStudy of the physical phenomena for supply wireless sensors nodes


  • Résumé

    Ln a few years, many kinds of sensors will invade our every day life. We already meet many of them in the cars, computers or telephony vicinity. This broad scale extension can continue only if Iwo requirements are met, on the one hand, they communicate in a wireless modE and, on the other hand, they are energetically autonomous. Regarding communication systems, tremendous progress and standards havi appeared recently. Technology seems fine even if improvements in -electric consumption are still possible. The real problem is now the autonomy of such devices because batteries have short life expectancy and induce pollution problems. - The idea is th us to recover the energy (mechanical, thermal, chemical or radiant) which surrounds the sensors to power them on in order to make them autonomous ove ail their lifespan. After a thorough important bibliographical study, we directed our study towards the mechanical vibrations energy scavenging. Measuremants have been performed in different places to determine the amount of energy that can be taken from the environment in order to dimension a system that can convert this mechanical energy on a wide band of frequencies. Two prototypes hav been realized; the first one at a macroscopic scale using tungsten to validate the concept; a second one, using microfabrication techniques with silicon to obtain a miniaturized size compatible with the dimensions of the sensors to be supplied. The first experiments with the tungsten system have shown that it is possible to extract 480 μW for an excitation of 50 Hz frequency and 80 μm magnitude.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 157-170

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0045
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/INPG/0045/D
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