Eric Bogers

Puce Bluetooth sobre et ultraminiaturisée

24 avril 2019, 15:50
Puce Bluetooth sobre et ultraminiaturisée
Puce Bluetooth sobre et ultraminiaturisée
Des chercheurs américains viennent de créer une puce Bluetooth ultraminiaturisée et à très basse consommation. Elle pourrait en effet fonctionner pendant onze ans (!) avec une simple pile bouton, ce qui en fait une solution parfaitement adaptée à toutes sortes d'applications de l'Internet des Objets (IdO).
Le protocole Bluetooth permet d'établir une connexion sans fil à courte distance entre appareils. Il existe beaucoup de dispositifs dotés d'une connexion Bluetooth, mais les plus petits – par exemple les ampoules d'éclairage « intelligentes » – ne peuvent pas incorporer cette interface. En effet, la consommation d'énergie et l'encombrement des puces électroniques sont trop importants pour s'intégrer dans ces petits dispositifs.

Antenne et oscillateur associés

C'était sans compter sur les chercheurs de l’université du Michigan qui viennent de mettre au point une solution. Ils ont en effet réussi à réduire la taille de la puce électronique en réunissant en un seul composant deux éléments essentiels : l'oscillateur et l'antenne.
Un émetteur « normal » nécessite un oscillateur radio accordable pour produire la fréquence souhaitée, un amplificateur de puissance pour accroître l’amplitude et une antenne pour diffuser le signal par rayonnement. L'équipe de chercheurs a donc associé l'oscillateur et l'antenne de manière à ne plus avoir besoin d'amplificateur dans une invention baptisée « oscillateur de puissance ».

Circuit résonant

Le cœur de l'oscillateur est constitué d'un circuit résonant, associant un inducteur et un condensateur. L'énergie circule entre le champ magnétique de l'inducteur et le champ électrique du condensateur à une fréquence de résonance déterminée par la capacité et l'auto-inductance. Pour ce nouveau circuit, les chercheurs ont même utilisé l'antenne elle-même comme inducteur dans le circuit résonant. L'antenne fonctionnant comme un inducteur, elle rayonne au travers d’un champ magnétique variable, et non par un champ électrique, ce qui permet donc de réduire ses dimensions.

Antenne

La longueur de l'antenne n’est plus que de 1,4 cm, et en outre, elle fonctionne mieux. Elle est de forme circulaire et occupe ainsi moins d'espace. La puce électronique est donc plus petite, mais également moins gourmande en énergie : l'émission d'un signal ne nécessite que 0,6 mW, ce qui est conforme au protocole Bluetooth basse consommation, variante peu gourmande en énergie de la norme Bluetooth. Le système ne permet de transmettre que de petits volume de données, mais c'est la plupart du temps suffisant. Les petits appareils corporels portables, comme les moniteurs de rythme cardiaque et de glucose, par exemple, n'émettent de données vers un smartphone que par périodes.
 
Le transformateur (octogone dans la partie inférieure gauche) intégré dans l'alimentation, permet d'accroître le rendement. La partie active de la puce électronique mesure à peine 0.5 mm² (photo : université du Michigan)

Piles

Grâce à cette consommation extrêmement réduite, une pile bouton permet d'alimenter le dispositif pendant 11 ans. C'est très bien ainsi, car si, dans un futur proche, l'Internet des Objets devient incontournable, nous aurons tous, chez nous, des centaines de dispositifs connectés les uns aux autres. Si vous devez remplacer les piles de tous ces appareils, vous ne pourrez rien faire d'autre ! Avec ces nouveaux circuits électroniques, il est possible de connecter ces appareils basse consommation à d'autres dispositifs plus importants, pour transmettre les informations sur le web.

Source : IEEE Spectrum
 
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