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Réalisé par : Jérôme Franck RIVIERE – Doctorant [email protected] Directeur de thèse : Pr. Jean-Daniel LAN SUN LUK Co-encadrant : Dr. Alexandre DOUYERE Laboratoire d’énergétique, d’électronique et de procédés EA 4079 Introduction: Depuis quelques années, les applications de communication sans fil (TV, GSM, WIFI, WIMAX….) à faibles ou fortes puissances, envahissent notre environnement. La récupération de cette énergie ambiante peut représenter une alternative énergétique intéressante, capable de remplacer totalement ou en partie les batteries embarquées, c’est le concept de batterie virtuelle. Transport de l’énergie sans fil (TESF) Réseaux de capteurs Réseaux de capteurs à durée de vie prolongée Réseaux de capteur Capteur T°C Comparatif de la durée de vie d’une batterie selon le mode de consommation et d’alimentation d’un capteur Capteur normal Capteur luminosité Capteur T°C Capteur de présence Capteur réveillé par ondes électromagnétiques Gestion climatisation Capteur infrarouge Capteur d’humidité Gestion de la lumière Contrôle à distance Durée de vie illimitée* Connectique PC Antenne Capteurs Les ondes radios-fréquence transportent des signaux sur de longues distances mais elles transportent aussi de l’énergie. Capteur autoalimenté par ondes électromagnétiques Gestion de l’arrosage Objectif: Prolonger la durée de vie des batteries embarquées des capteurs Temps (années) Illimitée* sous réserve de bon fonctionnement des composants du capteur dans le temps Fig. 1 : Photo d’un capteur Réseaux rectennas Réseaux dede rectennas Schéma bloc d’une rectenna Mettre en réseaux des rectennas permet d’augmenter la puissance collectée. Rectenna: Dispositif permettant la collecte et la conversion des ondes électromagnétiques en énergie électrique continue. Energie environnante Stockage Antenne Circuit d’adaptaion Circuit redresseur Filtre DC Charge Rectenna Méthodologie de conception: - Choix de la topologie , élements du circuits, technologie (guide d’onde coplanaire) - Modélisation de chaque élement sous logiciel de simulation (ADS) - Optimisation du circuit global Application pratique du transfert de l’énergie sans fil pour l’alimentation de capteur à faible consommation électrique Puissance collectée (µW) Gestion de l’énergie Réseau 3 rectennas en série Array of 3derectennas in serie configuration Réseau 3 rectennas en parallèle Array of 3derectennas in parallel configuration Reseau 2 rectennas en série Array of 2derectennas in serie configuration Reseau 2 rectennas en parallèle Array of 2derectennas in parallel configuration Unerectenna rectenna One 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 + 100 1000 Charge (Ohm) 10000 + Fig. 2 : Evolution de la puissance en fonction des configurations du réseau a) Fig. 3 : Représentation des configurations a) série et b) parallèle Réseau de rectennas situé à 1 mètre de la source d’émission RF b) - Conclusion Fig.4 : Antenne en guide d’onde coplanaire Capteur de température autoalimenté par transmission d’énergie sans fil La récupération de l’énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques porteuses d’informations, pourrait suffire à prolonger ou autoalimenter des dispositifs à faibles consommations électriques. Toutefois, des progrès reste nt à faire: - Optimiser le rendement RF/DC - Réduire la taille des dispositifs - Améliorer les performances pour de plus faibles puissances - Faciliter la conception des rectennas et leur reproductibilité T° ext: 24.9°C T° surface : 30.8°C Fig. 6 : Photo du banc de test Fig. 5 : Rectenna miniaturisée Compétences valorisables en dehors du monde académique Programmation sous divers logiciels : • Labview • Scilab • Python Connaissance de divers logiciels d’électronique et RF • Pspice • B2 spice • Labview Utilisation de graveuse mécanique Utilisation d’une station sous pointe Utilisation de multiples appareils d’électronique et RF •Multimetre •Oscilloscope •Générateur basse fréquence, générateur haute fréquence, etc •Analyseur de réseau vectoriel linéaire et non-linéaire Logiciel de traitement de texte: • Suite office (word, excel, etc) • LaTeX Langues étrangère: Anglais TOEIC Espagnol (notion)