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

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.

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.

A new self-powered sensor harvests energy from its environment without any batteries or special wiring. “This is ambient power. And that makes this sensor very easy to install,” says Steven Leeb. https://t.co/CR4MemOAfA pic.twitter.com/2CLDATiht5

— Massachusetts Institute of Technology (MIT) (@MIT) January 18, 2024

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.

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 .