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Page 1: Sobriété énergétique des  capteurs. Wireless charging et  Récupération d'énergie ambiante

Séminaire Pracom 12 Juin 2014

Ulrich Rousseau @ulrichrousseau

[email protected]

Sobriété énergétique des Sobriété énergétique des capteurs Wireless charging et capteurs Wireless charging et

Récupération d'énergie ambianteRécupération d'énergie ambiante

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TempératureTempérature

IntrusionIntrusion

ÉnergieÉnergie

PollutionPollution

BruitBruit

HumiditéHumidité

Réseau de capteurs sans fil, Réseau de capteurs sans fil, faible énergie et sécuriséfaible énergie et sécurisé

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Micro Controller

BluetoothLow Energy

Temperaturesensor

Mesh Network

Bluetooth LELow power Micro controller

MOTION MEMS

ENVIRONMENTALMEMS

PROXIMITYSENSOR

Radioextension

Long Range

ACOUSTICMEMS

Wi6SmartSensorsWi6SmartSensors

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ScalabilitéScalabilité RadioRadio

EnergieEnergie SécuritéSécurité

ServiceService

Multi distancesConnectivité IP

Plateforme

Intégration système

Simulation

Gestion Système

Récupération d’énergie

Couches ISOMAC/IP/AP

L'offre Wi6labsL'offre Wi6labs

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L'illusion de l’énergie abondante et bon marchéL'illusion de l’énergie abondante et bon marché

Crédit photo: Patrick McGarvey https://www.flickr.com/photos/intamin10/1816239395/

2022 : 50 objets connectés par foyer (1)2022 : 50 objets connectés par foyer (1)

25M foyer en France25M foyer en France

→ → 1875 Éoliennes1875 Éoliennes

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Nécessite d'une stratégie systèmeNécessite d'une stratégie système

« De l'argile, nous faisons un pot, mais c'est le « De l'argile, nous faisons un pot, mais c'est le vide à l'intérieur qui retient ce que nous voulons » vide à l'intérieur qui retient ce que nous voulons » Lao-TseuLao-Tseu

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Un sous ensemble HardwareUn sous ensemble Hardware● NumériqueNumérique● RF / AnalogiqueRF / Analogique● ContrôleContrôle● RéservoirRéservoir

Un sous ensemble LogicielUn sous ensemble Logiciel

Une topologie réseauUne topologie réseau

Un environnementUn environnement

Réseau de capteurs :Réseau de capteurs :Un système embarqué complexeUn système embarqué complexe

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HardwareHardwareApplicationApplicationEnvironnementEnvironnement

Simulation : Dimensionner le systèmeSimulation : Dimensionner le système

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Sélectionner le composant HW adéquatSélectionner le composant HW adéquat

BOM VS MIPS VS Pw VS Envt

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RXSensibilité RxSensibilité Rx

Minimiser TxMinimiser Tx

L'importance des choix RFL'importance des choix RF

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Dormir le plus possibleDormir le plus possible

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Topologie réseauTopologie réseau

Scheduling / BeaconScheduling / Beacon

SniffingSniffing

Adaptative powerAdaptative power

Quelle Stratégie ? Quelle Stratégie ?

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Cloud

Expérimentation terrain: Open Energy Data

Compteur2

Compteur4

Compteur3 Compteur6

Compteur1

Compteur5 Compteur8

Compteur7

Capteur Wi6Labs

Passerelle Kerlink

Télé-relève et partage de la consommation électrique

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Technologies et standardsTechnologies et standards

Wireless ChargingWireless Charging

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Induction Magnétique

Principe : un émetteur envoie une forte puissance électromagnétique, un récepteur la capte et l'utilise comme énergie.

Implémentation facile - BFCEM

Objet métallique = récepteur → Danger potentielAlignement – émetteur / récepteur

Et après ?: Qi V1.2.4 multimode inductif / résonnant

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Résonance magnétique ou électrique

Principe : un émetteur fait raisonner une bobine a une fréquence précise, un récepteur sensible à cette fréquence converti comme énergie.

Émetteur et récepteur utilisent la même fréquence de résonanceLiberté spatiale - Rendement

Risque de perturbation ÉlectromagnétiqueBluetooth Low Energy

Et après ?: Guerre des standards ?

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Photovoltaïque

Piézoélectrique

Thermoélectrique

Charge

Circuit de récupération et de charge

Énergie ambiante

Stockage

Crédit photo: Diogo Martinshttps://www.flickr.com/photos/quarenta/2876309035//

Récupération d’énergie ambiante Récupération d’énergie ambiante

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Sources de récupération d'énergie ambiante (2)

0

10

20

30

40

50

60

PV outdoor 2000

PV indoor 100

Th humain 60

Th industriel 2000

Meca humain 4

Meca machine 800

RF GSM 0,1 RF Wifi 0

Energie Efficacité

X50

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Technologies émergentes (3)Technologies émergentes (3)

Mécanique : Vibration - memsPulse

Thermique : Pyro electrique Thin Film - memsThermo electric

Source : MEMS - Emerging Energy Harvesting Devices

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Photovoltaïque ?Photovoltaïque ?

Source : National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden, CO

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Batterie VS SuperCap (4)Batterie VS SuperCap (4)

Densité d’énergie VS Puissance disponibleDensité d’énergie VS Puissance disponibleNombre de cycleNombre de cycleTechno vs BOMTechno vs BOM

Energy Density & Power Density of Energy Storage Technologies – Image from Wiki Commons

Stockage Stockage

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Juin 2014

Merci

Note :1. Home and health devices controlled by apps on the rise- BY NATASHA BAKER – Reuter2. Energy Harvesting Is Ready For The Big Time - BY Nancy Friedrich – MicroWaves&RF3. Emerging Energy Harvesting Devices – by Yole Development4. Storage Wars: Batteries VS. Supercapacitors - Santiago Miret

Crédit Photo :Flickr : Gregory Tonon - Eigirdas - Emmanuel25 - Christian Schnettelker - Cameron - Merlijn Hoek - JasonBrown2013 - Diogo Martins - Ville Miettinen - Mary Crandall - MyStuart Wikimedia : Stan Zurek (raster) - National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden, CO

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