Génération d'un interposeur pour surface tactile vibrante pour rendu haptique

National audienceRésumé Dans un monde avec des technologies croissantes, les fabricants de téléphonies mobiles et de tablettes tactiles intègrent dans leurs appareils de plus en plus de fonctionnalités. Le sens du touché, premier sens développé par l'humain, est une des préoccupations premières pour ces fabricants. L'haptique, autrement dit la sensation du touché, et son développement est donc au centre de nombreux intérêts. Dans cet article, l'intégration d'une solution de retour haptique basée sur l'effet squeeze film [1] sera traité. Aujourd'hui, l'intégration des solutions haptiques dans les appareils mobiles est bridée par une forte tension d'actionnement. Pour notre solution, l'actionnement de l'effet se fait via une couche mince de matériau piézoélectrique (solution de PZT sol-gel) réduisant notablement les tensions d'actionnement. Un asservissement mécanique de la solution sera aussi traité afin de réduire les coûts énergétiques intrinsèques à notre solution

A dynamical approach to generate chaos in a micromechanical resonator

Chaotic systems, presenting complex and non-reproducible dynamics, may be found in nature from the interaction between planets to the evolution of the weather, but can also be tailored using current technologies for advanced signal processing. However, the realization of chaotic signal generators remains challenging, due to the involved dynamics of the underlying physics. In this paper, we experimentally and numerically present a disruptive approach to generate a chaotic signal from a micromechanical resonator. This technique overcomes the long-established complexity of controlling the buckling in micro/nano-mechanical structures by modulating either the amplitude or the frequency of the driving force applied to the resonator in the nonlinear regime. The experimental characteristic parameters of the chaotic regime, namely the Poincar\'e sections and Lyapunov exponents, are directly comparable to simulations for different configurations. These results confirm that this dynamical approach is transposable to any kind of micro/nano-mechanical resonators, from accelerometers to microphones. We demonstrate a direct application exploiting the mixing properties of the chaotic regime by transforming an off-the-shelf microdiaphragm into a true random number generator conformed to the National Institute of Standards and Technology specifications. The versatility of this original method opens new paths to combine chaos' unique properties with microstructures' exceptional sensitivity leading to emergent microsystems

Energy Model for the Design of Ultra-Low Power Nodes for Wireless Sensor Networks

AbstractThis article describes the modeling of a microsensor node for wireless sensor network applications. Considering the heterogeneous aspect of a sensor node, the developed model allows comparing different node configurations in order to make the best choice of components according to the specifications of the application. Therefore, our model allows identifying the need to design specific element or to use Components Of the Shelf

Conception de convertisseurs DC/DC à base de MEMS

La tendance actuelle vers la miniaturisation des circuits électroniques a poussé vers ledéveloppement des systèmes sur puce (SoC : System on Chip) contenant plusieurs composants. Cescomposants réalisant des fonctions variées, ont besoin de différentes tensions d alimentation fourniesà l aide de plusieurs convertisseurs DC/DC connectés à l alimentation du SoC. Actuellement, laplupart des circuits électroniques dans les applications portables contiennent des convertisseursDC/DC conventionnels utilisant une inductance pour stocker transitoirement l énergie électrique.L inductance étant un composant passif difficilement intégrable, ces convertisseurs sontconnectés à l extérieur de la puce. Une alternative aux convertisseurs conventionnels est leconvertisseur à capacités commutés, qui a l avantage d être facilement intégrable sur silicium.Toutefois, il présente des limitations à cause de la dépendance du facteur de conversion avec lenombre de condensateurs. De plus, les pertes inhérentes à la charge et à la décharge descondensateurs font diminuer son rendement. Il est donc intéressant de trouver une nouvellealternative pour concevoir un convertisseur DC/DC compact et performant afin d obtenir un circuitélectronique complètement intégrable sur silicium.Le sujet de cette thèse répond au besoin d une nouvelle méthode de conversion DC/DCintégrable sur silicium et à haut rendement. L idée est d utiliser une capacité variable mécaniquementà la place d une inductance pour stocker l énergie électrique transitoire. Le condensateur variable serafabriqué par des procédés de fabrication de microsystème MEMS sur silicium ce qui permet d intégrerla totalité du convertisseur.Dans ce mémoire, nous expliquons tout d abord le principe et le fonctionnement d un abaisseur etd un élévateur de tension utilisant notre nouvelle approche. Par la suite, nous présentons laconception et la fabrication d'un MEMS adapté à la conversion de tension. Finalement, nousexpliquons notre méthode de contrôle utilisant une commutation à zéro de tension. Le rendement d'unélévateur 10V-20V obtenu par simulation est de l ordre de 88% lorsque la gestion électrique estréalisée avec des composants discrets. Ce rendement très prometteur, devrait être amélioré dans lefutur lorsque tout le système sera intégré sur silicium.Current trends towards miniaturization of electronic circuits had led to the advent of System onChip containing different types of circuits indented to perform different functions. These sub-systemsrequire different supply voltages that are delivered from the SoC supply voltage using several DC/DCconverters. Currently, most of the electronic circuits of portable applications use conventional SMPS(switch mode power supply) DC/DC converters containing an inductor element to stock temporally theelectrical energy.In this case the converter is outside the chip since the integration of the inductor is very difficultand that resistive losses increase when the coil diameter decreases. The alternative to use switchedcapacitor converters, which can be easily integrated on silicon, presents some limitations because ofthe dependence of the required number of capacitors on the conversion ratio, and because ofswitching losses due to the charge and the discharge of the capacitors inducing a decrease of theconversion efficiency. For that reason, it is interesting to develop a new alternative that allows thefabrication of a compact and efficient DC/DC converter in order to get a completely integrated system.This thesis focuses on a novel solution based on electrostatic MEMS in order to make anintegrated DC/DC converter with high efficiency. A mechanically variable capacitor is used instead ofthe inductor element to store the transient electrical energy. The variable capacitor is fabricated byMEMS micromachining process techniques compatible with CMOS process integration.In this work, we explain the principle and the operation of a step down and a step-up converterusing our novel approach through an energetic analysis, we design a MEMS device optimized withrespect to the voltage conversion application, and we present our converter control method using azero voltage switching technique. An efficiency of almost 88% was obtained by simulation of a 10V-20V converter, when the power management circuitry was considered with discrete elements; thisefficiency is promising and could be improved when the whole system will be integrated on silicon.:SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Modeling and measurement of an ultrasound power delivery system for charging implantable devices using an AlN-based pMUT as receiver

Ultrasound power delivery can be considered a convenient technique for charging implantable medical devices. In this work, an intra-body system has been modeled to characterize the phenomenon of ultrasound power transmission. The proposed system comprises a Langevin transducer as transmitter and an AlN-based square piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer as receiver. The medium layers, in which elastic waves propagate, were made by polydimethylsiloxane to mimic human tissue and stainless steel to replace the case of the implantable device. To characterize the behavior of the transducers, measurements of impedance and phase, velocity and displacement, and acoustic pressure field were carried out in the experimental activity. Then, voltage and power output were measured to analyze the performance of the ultrasound power delivery system. For a root mean square voltage input of approximately 35 V, the power density resulted in 21.6 mu W cm(-2). Such a result corresponds to the data obtained with simulation through a one-dimensional lumped parameter transmission line model. The methodology proposed to develop the ultrasound power delivery (UPD) system, as well as the use of non-toxic materials for the fabrication of the intra-body elements, are a valid design approach to raise awareness of using wireless power transfer techniques for charging implantable devices.Web of Science1312art. no. 212

Systèmes de récupération d'énergie à base de dispositifs piézoélectriques

National audienc

Les microsources d’énergie

National audience1.. Octobre 2006. IEMN à Lille

Contribution a l'etude des proprietes physico-chimiques et electroniques des alliages amorphes de SiGe: H deposes par PECVD

SIGLEINIST T 73007 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Design, fabrication and characterization of highly efficient piezoelectric microgenerators for low level of acceleration

International audienc

Microgénérateurs et circuits de gestion de l’énergie pour microsystèmes autonomes

National audienc