Jan Buiting

Des aiguilles de montre collectent l'énergie des signaux RF ambiants

12 septembre 2018, 17:00
Des aiguilles de montre collectent l'énergie de signaux RF ambiants.
Illustration : Chaoyun Song, IEEE / Université de Liverpool
Des aiguilles de montre collectent l'énergie de signaux RF ambiants.
Illustration : Chaoyun Song, IEEE / Université de Liverpool
Les maisons d'aujourd'hui sont encombrées de signaux radioélectriques en provenance principalement du Wi-Fi, des téléphones cellulaires et des postes de TV et de radio. Bien que faible, cette énergie est gratuite. C'est ce qui a donné à Chaoyun Song de l'université de Liverpool et vainqueur de l’EW BrightSparks 2018, l'idée de voir si les aiguilles d'une horloge électronique pouvaient être utilisées comme antennes pour recueillir l'énergie des radio-signaux ambiants et, au besoin, alimenter des capteurs intelligents ainsi que des objets internet.

Les recherches de Chaoyun Song l'ont amené à concevoir et réaliser une horloge à quartz sans batterie faisant aussi office de capteur sans fil.

Selon l'universitaire, « nous avons développé, dans ce projet, une technique d'antenne redresseuse à large bande que nous baptisons rectenna (rectifying-antenna). L'antenne peut collecter, redresser et convertir en source de courant continu les signaux RF sur une large bande. Nous avons globalement surmonté les problèmes de l'antenne et de l'intégration du circuit ; nous avons en particulier développé de nouvelles techniques d'adaptation d'impédance pour ces rectennas à large bande ».

Poursuivant, Chaoyun Song précise : « Nous avons aussi inventé quelque chose d'essentiel : une technique de pointe pour intégrer efficacement l'antenne dans le circuit de redressement et de gestion d'alimentation, en ne recourant ni à des circuits d'adaptation, ni à des composants. Cela réduit le coût et les pertes et simplifie en outre la fabrication du produit. Cette technique est consignée dans un brevet américain (US Patent 9,966,656), qui a été acheté par une société américaine ».

Des précisions sur ce travail ont été publiées par l'IEEE, voir « Novel Quartz Clock with Integrated Wireless Energy Harvesting and Sensing Functions » (Nouvelle horloge à quartz avec collecte intégrée d'énergie sans fil et fonctions de capteurs), IEEE Transactions on Industrial Electronics (mai 2018). L'équipe de recherche dit avoir récemment atteint son objectif de développement de la première horloge à quartz au monde fonctionnant sans batterie, tout en faisant office de capteur multifonction sans fil. Les aiguilles de l'horloge servent d'antenne pour détecter et capturer l'énergie des radio-signaux ambiants. De ce fait, la conception mise en œuvre nécessite seulement d'ajouter à l'horloge une petite carte imprimée de redressement.



Selon le chercheur, « l'horloge trouve sans peine à s'alimenter dans l'environnement d'un routeur Wi-Fi standard. En outre, l'énergie récoltée est utilisée pour alimenter les capteurs environnementaux sans fil intégrés à l'horloge. Celle-ci peut ainsi transmettre les données de température, d'humidité, de pression de l'air, de qualité de l'air, d'intensité lumineuse, etc. au moyen d'un réseau GPRSbee, Bluetooth ou LoRaWAN ».

L'horloge à quartz peut s'autoalimenter et est compatible avec la fonction de station météorologique d'intérieur intelligente pour surveiller l'atmosphère de la maison.

Source : Electronics Weekly.
 
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