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Quelle est la place de la gestion de l'alimentation dans l'IoT ?

Aujourd’hui, tout le monde connait l’Internet of Things. A ses débuts, cette technologie était considérée comme "gadget", mais l’énorme champ d’application de l’IoT a rapidement conquis l’industrie. Les produits IoT se caractérisent par une connectivité sans fil et une faible consommation. Cette exigence s'est d’ailleurs accrue avec l'arrivée des réseaux à longue portée LPWAN comme Sigfox et LoRaWAN.

Pourquoi la conversion de tension s'impose à l'IoT ?

Le succès des applications IoT est entièrement basé sur leur autonomie, ainsi leur alimentation est un aspect critique de leur conception.

L’utilisation des batteries peut être envisagée à condition que leur durée de vie soit suffisamment longue et qu’elles soient de taille compacte. La technologie la plus optimale à ce jour est le lithium-chlorure de thionyle (LiSOCl2).

La récupération d’énergie ambiante ‘energy harvesting’, comme les cellules photovoltaïques, les générateurs thermoélectriques ou encore les générateurs piézoélectriques peut être la solution ou venir en complément d’un système d'alimentation à batterie. Notamment lorsque les nœuds de capteurs sont éloignés de toutes sources d’énergie électrique comme dans les  applications de détection d’incendie de forêt, d’inondation ou autres applications agricoles…

Quelle que soit la source ou la méthode de récupération d'énergie, l'utilisation d'un dispositif  de conversion de tension sera nécessaire pour s'adapter au besoin des composants du noeud de capteurs.

Comment est gérée l'alimentation d'un noeud de capteurs ?

Avant même de concevoir la partie alimentation d’un noeud, il est important de définir au plus juste le fonctionnement de l’application. La structure d’un nœud IoT est constituée de quatre blocks de fonction.

  • Le ou les capteurs
  • Le microcontrôleur 
  • Le transceiver RF 
  • La gestion de l’alimentation

Dans la majeure partie du temps, le nœud sera en mode repos. Il sera réveillé uniquement pour relever les données physiques et les envoyer à la station de traitement. Le microcontrôleur orchestrera le rythme de fonctionnement en basculant du mode repos à actif et inversement. Le transceiver RF transmettra les données à la station de traitement. Il sera le dispositif qui demandera le plus d'énergie.

Le dimensionnement de l’unité de gestion de l'alimentation sera conditionné pour fournir uniquement la puissance nécessaire pendant les courts instants d’activités, de l'ordre de quelques micro-ampères en mode repos et de quelques ampères pendant quelques millisecondes durant l'envoi des données. 

Pourquoi faire appel à des experts de la gestion de l'alimentation ?

Les alimentations et convertisseurs utilisant la technologie à découpage sont les mieux adaptés pour répondre aux exigences des applications IoT. Ils offrent une densité de puissance élévée, un haut rendement et une faible consommation au repos. Malheureusement, cette technologie est relativement complexe à mettre en oeuvre et génère des perturbations électromagnétiques qu'il faudra impérativement atténuer pour conserver une transmission RF de qualité. 

La réalisation de la gestion de l'alimentation demande une haute expertise afin d'obtenir les performances exigées par les applications IoT. De plus, ce domaine en pleine effervescence demande une mise sur le marché accélérée des produits. Les ingénieurs doivent de ce fait se focaliser sur la technologie qui fera la différence sur le marché des objets connectés. et ne pas perdre de temps précieux à concevoir des parties déjà parfaitement maitrisées par les fabricants spécialistes de la gestion de l’alimentation comme notamment Traco Power.

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26 Feb 2018, 10:00