Le MIT invente un capteur sans fil autonome, qui s’alimente avec l’énergie magnétique de son environnement

Ne nécessitant aucune batterie ni câblage particulier, ce nouveau capteur puise l’énergie des champs magnétiques pour fonctionner. Il pourrait être intégré dans une zone difficile d’accès comme l’intérieur d’un moteur de propulsion de navires.

L’énergie électromagnétique provient des ondes électromagnétiques omniprésentes dans notre environnement. Dans cette récente étude, des chercheurs du Massachussetts Institute of Technology (MIT) ont utilisé cette énergie ambiante pour faire fonctionner un capteur de température sans fil. Ce dernier ne nécessite ni pile à remplacer ni batterie à recharger ni câblage tout au long de son utilisation. Ce qui réduirait considérablement les coûts d’installation et de maintenance de ce type d’appareil.

Cette équipe de scientifiques a mis à la disposition d’autres chercheurs un guide de conception de capteur à récupération d’énergie, publié sur IEEE Sensors Journal. Ils détaillent dans ce document les composants nécessaires pour qu’un tel dispositif puisse exploiter le flux d’énergie en continu durant son fonctionnement. Ils ont affirmé que ce guide polyvalent peut être appliqué aux différents capteurs qui utilisent l’énergie magnétique ou d’autres sources d’énergie telles que la lumière du soleil et les vibrations. Celui-ci peut notamment servir à créer des réseaux de capteurs autoalimentés pour des entrepôts, des usines et des locaux commerciaux. Découverte.

Comparaison de dimensions entre l'interface de gestion et une pièce.
Comparaison de dimensions entre l’interface de gestion et une pièce. Crédit photo : MIT / IEEE

La conception de ce capteur sans fil et sans batterie

Lors du développement de ce capteur autoalimenté, cette équipe a réussi à surmonter trois contraintes majeures. En premier lieu, elle a mis au point un réseau de circuits intégrés et de transistors grâce auquel le système peut stocker l’énergie dont il a besoin pour fonctionner pleinement. Cela a permis au système de démarrer à froid, c’est-à-dire sans tension initiale. En second lieu, les chercheurs ont dû trouver un moyen efficace pour le stockage et la conversion de l’énergie récupérée, sans recourir à une batterie. Pour cela, ils ont choisi d’ajouter dans le capteur des condensateurs, qui sont en mesure de conserver l’énergie dans le champ électrique générée entre des plaques conductrices.

Selon eux, les condensateurs ont plusieurs avantages, dont leur faible coût de fabrication et leur adaptabilité à différentes conditions de fonctionnement. Ce groupe de recherche a développé des condensateurs ayant des dimensions adéquates pour stocker l’énergie nécessaire lors du démarrage à froid et lors du fonctionnement du capteur. Il s’est aussi assuré que la phase de charge avant que l’appareil s’allume ne soit pas trop longue. Enfin, les chercheurs ont conçu une série d’algorithmes de contrôle, capable de mesurer et de budgéter l’énergie récupérée, stockée et utilisée par le système. En surveillant la quantité d’énergie stockée, un microcontrôleur indique ainsi les opérations à effectuer comme l’allumage ou l’extinction du capteur, la prise d’une mesure, la régulation de la vitesse de collecte d’énergie, etc.

Les résultats de l’expérimentation du système

Lors de cette étude, les scientifiques ont fabriqué un appareil de détection de la température, qui utilise l’énergie électromagnétique générée à l’air libre autour d’un fil électrique. Doté d’un circuit de gestion de l’énergie, le capteur prélevait en permanence les données de température et les envoyait à l’interface d’un Smartphone via Bluetooth. L’équipe a employé des circuits à très faible consommation d’énergie dans cet appareil. Mais elle a tout de suite su que ces circuits étaient limités en termes de capacité de stockage d’énergie. Ce qui risquait de faire exploser le système si la quantité d’énergie collectée est trop élevée.

Détail (en anglais) de la configuration expérimentale.
Détail (en anglais) de la configuration expérimentale. Crédit photo : MIT / IEEE

Pour contourner ce problème, elle a veillé à ce que le microcontrôleur puisse ajuster ou réduire automatiquement la collecte d’énergie. Outre cela, l’expérimentation lui a permis de constater que la transmission des données récoltées par le capteur était l’opération la plus gourmande en énergie. D’après le chercheur Daniel Monagle, l’appareil doit avoir suffisamment d’énergie stockée pour communiquer efficacement les informations recueillies. Afin d’y remédier, l’équipe prévoit d’étudier des moyens de transmission de données moins énergivores tels que l’acoustique ou l’optique. Plus d’informations : News.mit.edu. Que pensez-vous de cette invention ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .

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Source
news.mit.edu

Tsiory Laurence

Titulaire de licence en communication et en langue française, je travaille comme rédactrice web depuis déjà plus de dix ans. J'ai collaboré avec quelques agences de communication locales avant de rejoindre l'équipe de Neozone. Ce qui m'a permis de consolider mon expérience en matière de création de contenus web au fil du temps. J’accorde une grande attention à chaque article que j’écris. Mon objectif, c'est de vous fournir des informations, des solutions et éventuellement des conseils. Je peux traiter divers thèmes, mais mes sujets préférés sont l’innovation, la technologie, le voyage, l’immobilier et les actualités. J’espère que mes articles vous permettront de connaître des inventeurs et des entreprises novatrices en France, en Europe et dans le monde entier. « La vie est une grande école où à chaque instant l’homme s’enrichit et tire une leçon de ses propres expériences ». Cette citation de Maude Anssens m’inspire dans tout ce que j’entreprends au quotidien. J’aime aussi suivre les actualités politiques et économiques internationales. Je pense que donner le meilleur de soi et s’adapter aux évolutions du monde autant que possible sont des valeurs importantes qui peuvent nous aider à progresser et à rester toujours efficaces. Je suis sur Linkedin si vous voulez me faire passer un message.

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