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Flux RSS . Micropelt et ST associe la technologie de récupération d’énergie thermoélectrique de Micropelt et une batterie solide à couches minces de STMicroelectronics et est destiné à l’alimentation des capteurs sans fil autonomes
STMicroelectronics, premier fournisseur mondial de semi-conducteurs pour applications de puissance et de gestion de l’énergie, et Micropelt GmbH, une jeune entreprise allemande spécialisée dans le développement d’appareils thermoélectriques innovants à couches minces, annoncent un kit d’évaluation de capteurs sans fil autonomes développé conjointement. Présenté sous la référence TE-Power NODE, ce kit d’évaluation associe un thermo-générateur (TEG) développé par Micropelt et une batterie solide à couches minces EnFilm™ de ST comme solution de stockage d’énergie pour alimentation de secours et pour couvrir les impulsions de courant de l’application. Le circuit de gestion de l’alimentation et de contrôle de la charge de la batterie peut être visualisé à travers le logiciel d’interface utilisateur graphique inclus via une liaison sans fil à 2,4 GHz. Micropelt présente ce kit d’évaluation à l’occasion du salon « Sensor and Test 2010 » qui a lieu à Nuremberg (Allemagne) du 18 au 20 mai.
La capture de l’énergie (energy harvesting), une technique selon laquelle l’énergie
électrique utile est générée par des sources disponibles gratuitement telles que les
vibrations, la chaleur ou la lumière, est un aspect essentiel dans la construction de
capteurs sans fil auto-alimentés qui ne requièrent aucune maintenance de la batterie.
La tendance actuelle est de plus en plus favorable à l’utilisation de réseaux de
capteurs sans fil, notamment dans des applications telles que l’automatisation de
processus, le contrôle d’état ou les immeubles intelligents. Tandis que ces réseaux de
capteurs sans fil apportent des avantages immédiats en évitant par exemple
l’onéreux câblage des capteurs et en facilitant leur déploiement sur des sites
précédemment inaccessibles, un environnement réellement intelligent requiert
l’installation d’un grand nombre de capteurs à chaque point de mesure utile. Les
capteurs mesurent des paramètres tels que la température, la pression ou les vibrations,
et transmettent ces informations à un système de contrôle ou de surveillance via une
liaison sans fil. Ces informations sont ensuite exploitées pour améliorer la gestion de
l’énergie et le contrôle des processus, réduire les coûts de maintenance et construire
des immeubles plus efficaces.
Au coeur de ce nouveau kit d’évaluation, un générateur thermoélectrique (TEG) exploite un phénomène physique appelé « Effet Seebeck » où l’énergie électrique résulte du flux thermique produit par un différentiel de température sur une couche thermoélectrique micro-structurée. À partir d’un gradient effectif de 10°C, le générateur thermoélectrique produit une tension de 1,4 V. Le système de conditionnement d’énergie personnalisé de Micropelt convertit cette tension en une énergie suffisante pour commander le réseau de capteurs sans fil et charger une batterie en utilisant le surplus d’énergie thermique. Dans le kit d’évaluation TE-Power NODE, le générateur thermoélectrique Micropelt MPG-D751 est placé entre une plaque d’aluminium solide et un radiateur à ailettes. La plaque est reliée à une source de chaleur appropriée, de sorte que l’effet refroidissant du radiateur peut créer un différentiel de température sur le générateur thermoélectrique enfoui.
« La récupération d’énergie thermique offre un potentiel exceptionnel dans la mesure où cette technique représente une source d’énergie auto-suffisante virtuellement infinie en exploitant gratuitement un surplus de chaleur qui sinon serait perdu », déclare Fritz Volkert, CEO de Micropelt. « En tant que leader mondial dans le domaine de la gestion de l’énergie, ST était le partenaire de choix naturel pour optimiser le profil de performances de notre technologie avancée de récupération d’énergie thermique ».
La batterie rechargeable utilisée dans le kit avancé TE-Power NODE est une batterie à couches minces EFL700A39 développée par ST dans la technologie EnFilm™. Cette batterie rechargeable de 700 microampère-heure certifiée UL1642 peut générer un courant crête pulsé élevé (jusqu’à 10mA) pour alimenter le noeud de capteurs sans fil au cours de ses communications avec le réseau. Lorsque la plaque de base du kit d’évaluation est en contact avec une source de chaleur, le générateur thermoélectrique de Micropelt alimente le système et recharge la batterie EnFilm. Dès que la source de chaleur disparaît, le générateur cesse de fonctionner et seule la batterie EnFilm alimente le capteur sans fil. L’association du générateur et de la batterie EnFilm permet d’équilibrer les écarts d’alimentation thermique et permet d’alimenter le système sans fil connecté à l’aide d’une source d’énergie virtuellement infinie.
Conçue par ST, la carte de la batterie héberge la batterie EnFilm et les circuits électroniques qui commandent et surveillent à la fois le niveau de charge de la batterie et le bilan énergétique. La carte comprend un régulateur linéaire BiCMOS STLQ50 spécialement conçu pour les environnements qui requièrent une très basse consommation d’énergie, ainsi que le circuit de gestion de batterie STC3100 qui surveille la tension de la batterie, le courant et la température. Ce circuit intègre également un compteur de Coulomb chargé de superviser le niveau de charge/décharge de la batterie.
« L’évolution vers une surveillance permanente et un contrôle plus intelligent requière la disponibilité de sources d’énergie renouvelable qui exploitent l’énergie ambiante disponible avec une plus grande efficacité », déclare Ricardo de Sa Earp, Group Vice président et Directeur général de la division ASD et IPAD de STMicroelectronics. « Avec l’expertise de niveau mondial dont dispose ST dans le domaine de la gestion de puissance, nous occupons une position idéale pour collaborer avec des entreprises innovantes telles que Micropelt et faire en sorte que leurs technologies novatrices de récupération d’énergie affichent le plus haut niveau de performances et de fiabilité possible moyennant un coût minimum ».
Le module de capteurs sans fil inclus dans le kit d’évaluation a été conçu par Micropelt pour établir un lien polyvalent ultra-basse consommation avec son interface graphique baptisée TE-Power SCOPE. Le logiciel affiche et enregistre les paramètres thermiques et électriques essentiels du système, parmi lesquels un bilan énergétique mesuré en continu entre le générateur thermoélectrique et la batterie EnFilm. Pour l’utilisateur, ce dispositif constitue un moyen d’évaluer les performances du système de récupération thermique avec la batterie EnFilm dans une application donnée, ce qui facilite la conception du système et réduit les délais de mise sur le marché.
