A Flexible Strain Sensor Based on a Conductive Polymer Composite for in situ Measurement of Parachute Canopy Deformation

A sensor based on a Conductive Polymer Composite (CPC), fully compatible with a textile substrate and its general properties, has been developed in our laboratory, and its electromechanical characterization is presented herein. In particular the effects of strain rate (from 10 to 1,000 mm/min) and of repeated elongation cycles on the sensor behaviour are investigated. The results show that strain rate seems to have little influence on sensor response. When submitted to repeated tensile cycles, the CPC sensor is able to detect accurately fabric deformations over each whole cycle, taking into account the mechanical behaviour of the textile substrate. Complementary information is given concerning the non-effect of aging on the global resistivity of the CPC sensor. Finally, our sensor was tested on a parachute canopy during a real drop test: the canopy fabric deformation during the critical inflation phase was successfully measured, and was found to be less than 9%

Light-Emitting Woven Fabric for Treatment with Photodynamic Therapy and Monitoring of Actinic Keratosis

A successful photodynamic therapy (PDT) requires a specific photosensitizer, oxygen and light of a specific wavelength and power. Today photodynamic therapy (PDT) is administered to patients with light-emitting diode (LED) panels. These panels deliver a non-uniform light distribution on the human body parts, as the complex human anatomy is not a flat surface (head vertex, hand, shoulder, etc.). For an efficient photodynamic therapy (PDT), a light-emitting fabric (LEF) was woven from plastic optical fibers (POF) aiming at the treatment of dermatologic diseases such as actinic keratosis (AK). Plastic optical fibers (POF) (Toray, PGR-FB250) have been woven in textile in order to create macro-bendings, and thus emit out the injected light directly to the skin. The light intensity and light-emitting homogeneity of the LEF were improved thanks to Doehlert Experimental Design. During the treatment with PDT, the photosensitizers were activated in the cancerous cells. These cells may be visualized, as they show a characteristic fluorescence under UV light, which is called fluorescence diagnosis (FD). Therefore, it is proposed to modify the developed LEF for PDT to measure the fluorescence amount. For this aim, a part of POFs was cut out to observe the quantity of light that could be collected while the LEF was connected to a light source. The first prototypes showed the possibility of the illumination with the same LEF without losing the efficiency but also imaging the collected light

Commande numerique par surechantillonnage et coordination en serie des sous-systemes

SIGLEINIST T 76170 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Contribution à la modélisation, à l'identification et à la simulation d'un procédé de teinture des microfibres de polyester

La production et l'utilisation des microfibres de polyester sont de plus en plus importantes au niveau international. Dans le cadre de l'ennoblissement et de la teinture de ces fibres, la diminution du prix des produits finaux et les délais de teinture plus courts ne doit pas détériorer sa qualité définie par une tolérance au niveau des nuances très étroite. Toutefois, la complexité du processus de teinture et l'influence des paramètres de contrôle rendent difficile la mise au point d'un système de surveillance et de commande en temps réel. La première partie de cette étude est consacrée à l'analyse des propriétés tinctoriales de ce nouveau produit. Une approche physicochimique a été menée dans le but de comparer les propriétés de teinture des microfibres de polyester et les fibres conventionnelles de polyester. Cette piste montre que les isothermes de sorption des super microfibres diffèrent des isothermes de sorption des microfibres et fibres conventionnelles. Entre autre, des différences non négligeables sont détectées au niveau du processus de fabrication et dans la diffusion des colorants. Cette dernière est plus importante due à une surface de contact bien plus exposée entre la fibre et le colorant. Ceci signifie que le processus de teinture doit être adapté.La deuxième partie traite de la modélisation de la diffusion des colorants dans la fibre. Une étude de sensibilité montre que le paramètre de diffusion, le plus significatif lors de la teinture, dépend fortement de la concentration initiale du colorant, de la température du bain, du titre de la fibre et du temps de diffusion. Ce travail contribue à une meilleure compréhension des phénomènes liés à la teinture. L'ensemble des paramètres du modèle est ensuite identifié par des méthodes d'optimisation utilisant des algorithmes génétiques. Les résultats obtenus sont validés pour différentes fibres de polyester et notamment les microfibres et super microfibres. Cette approche spécifique à la modélisation de la diffusion peut s'étendre à la modélisation d'un processus de teinture global permettant les simulations des expériences sur ordinateur et la réalisation de teintures virtuelles. La dernière partie est axée sur la simulation du processus de teinture à partir du modèle global. Ce modèle génère la dynamique de teinture à partir du profil de température imposé, de la concentration initiale de colorant et du titre de la fibre de polyester. Afin de garantir un unisson correct, différents profils de température et concentrations initiales ont pu être testés par l'intermédiaire de la simulation du modèle. Lerésultat de cette étude a été de résoudre le compromis entre ces deux paramètres. La prise en compte de l'expérience des teinturiers est intégrée pour établir le lien entre l'unisson et la dynamique souhaitée.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Observation et commande par systèmes à fonctionnement par morceaux (application aux asservissements visuels)

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne l'étude et le développement de méthodes de linéarisation, d'estimation d'état et de commande pour les systèmes complexes. Le chapitre 1 est consacré au concept et à la classification des systèmes hybrides. L'origine et à la nature des Systèmes à Fonctionnement par Morceaux (SFM) se situent dans ce contexte. Le chapitre 2 traite des contrôleurs de poursuite et de la linéarisation des systèmes réels. Les chapitres 3 et 4, quant à eux, visent à réaliser la poursuite d'une trajectoire à partir d'un retour issu d'un capteur numérique délivrant une information sous forme retardée et échantillonnée. Dans le chapitre 3, un observateur continu par morceaux basé sur la théorie des SFM et sur l'observateur de Luenberger est développé. Le chapitre 4 présente une commande de stabilisation de pendule inversé (2D ou 3D) utilisant deux boucles de retour. A chaque instant d'échantillonnage du capteur, la commande agit dans le plan du pendule, ce qui permet de transformer le problème 3D en un problème 2D. Par rapport aux autres méthodes, les méthodes présentées ont l'avantage d'assurer la stabilité sans utiliser un modèle linéarisé. Dans ce mémoire, chaque méthode proposée est fournie avec des exemples de simulation et d'implantation temps réel.This research work deals with the study and the development of the linearization, state estimation and complex systems' control. Chapter 1 is devoted to the concept and classification of hybrid systems and to the origin and nature of the piecewise functioning systems (PFS). Thus, based on the PFS, chapter 2 proposes controllers for trajectories tracking and linearization of the real time plans. Chapters 3 and 4 aim at realizing the trajectory tracking or stabilization control in the case where the available feedback cornes from a digital sensor delivering the plant's output in a delayed and sampled format. ln chapter 3 a piecewise continuous observer which is essentially based on PFS theory and on dis crete Luenberger observer is developed. ln chapter 4, a stabilization control of a 2D or 3D inverted pendulum by using two feedbacks is proposed. At each sensor's sampling period, the control acts in the pendulum's balancing plan, which makes it possible to transform the 3D problem into a 2D one. Compared to other methods, the referred methods guarantee the stability without being based on a linearized model. ln this thesis, all proposed methods are illustrated with examples of simulation and real-time implementations.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Développement d'un textile intégrant des cellules photovoltaïques pour application de protection solaire store enroulable

Le développement de matériaux permettant la fabrication de bâtiments à énergie positive est une préoccupation importante. Les solutions existantes consistent soit à économiser de l énergie, soit à la produire. Nous proposons de développer un store photovoltaïque rassemblant ainsi les deux fonctions : diminuer la consommation d énergie en apportant une régulation thermique et la production de l énergie électrique.Le produit ainsi conçu,peut aussi être utilisé dans des domaines autonomes (camping-cars, bateaux) afin de favoriser une utilisation nomade ou des domaines connectés au réseau électrique (résidentiels). Le développement d une telle application nécessite l utilisation de panneaux photovoltaïques souples, légers, fins, dont les rendements de production surfaciques sont les meilleurs possibles. La possibilité de rangement du panneau photovoltaïque autour d un tube cylindrique permet d améliorer leur intégration architecturale et un encombrement minimum.A cette fin, il est utile d intégrer des capteurs photovoltaïques au textile. L intégration des cellules photovoltaïques est réalisée par un procédé de lamination continu différent des procédés conventionnels.Afin de s assurer de la faisabilité d un tel produit, des prototypes ont été réalisés pour connaître les difficultés rencontrées lors des étapes successives de montage. De plus, ceux-ci ont permis d effectuer des mesures dans des conditions réelles et comparer ainsi la solution développée aux solutions existantes.Developing new materials to make positive energy buildings is an important issue. Solutions currently in existence are either energy saving or energy production. We are proposing a photovoltaic awning which has both functions: decreasing the energy consumption and producing the electricity.This new product can be used as an off-grid system (RV-awning, marine) for nomad use or as an on-grid systems (residential). Such application development needs the photovoltaic technology thin, light, flexible and as efficient as possible. The storage space around the cylindrical roll allows improving the architectural integration and minimal size.In order to realize this novel product, the bonding of photovoltaic cells to the textile structure (lamination) is necessary. This part of the project has been realized with a new roll-to-roll process different from the conventional one.Prototypes have been made in order to acquire knowledge and experience related to difficulties that may occur at the next step of the realization. Moreover, various tests have been done to compare other technologies to the photovoltaic awning.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Systèmes intelligents intégrés aux structures textiles

L objectif principal de notre étude a consisté en la conception et réalisation de fibres et fils conducteurs de nouvelle génération et de transistors fibreux à effet de champ et électrochimiques. Le fil conducteur a été réalisé par la voie sol-gel en enduisant les filaments textiles par l Indium d oxyde dopé par étain suivie d un processus de recuit nécessaire pour densifier et cristalliser les grains d oxydes. Une nouvelle méthode a été développée pour effectuer le recuit à faible température pendant 24 h. La résistivité moyenne obtenue est de 1,45 cm après cinq trempages d enduction et après recuit dans les conditions décrites précédemment. Les transistors fibreux ont été élaborés par transposition de la mise en œuvre des OFETs classiques en utilisant l oligomère ainsi que le polymère. La mobilité moyenne de charges des transistors fibreux en pentacène varie entre 4.10-4 et 6.10-4 cm2/V s. Pour les transistors fibreux à base de polymère, le procédé de trempage-tirage par voie liquide est employé pour leur élaboration. Le P3HT RR est choisi comme matériau semi-conducteur. La mobilité moyenne de charges de ces transistors fibreux est d environ 2,0.10-4 cm2/V s. Nous avons également réalisé les transistors fibreux électrochimiques. Les fils textiles sont enduits par la solution PEDOT:PSS afin de réaliser les fils conducteurs. Des transistors fibreux électrochimiques sont réalisés sous deux formes différentes: croisée et ligne parallèle . Les transistors fibreux électrochimiques de l une ou l autre forme présentent des caractéristiques correctes avec comme avantage une faible tension de fonctionnement, ce qui est compatible avec l utilisation textile. Des circuits électroniques textiles ont également été développés en utilisant les transistors fibreux électrochimiques: circuits numériques (inverseur et NOR ) intégrés dans un tissu. Un amplificateur a également été réalisé.The main objective of our study consisted of designing and realization of novel generation conductive fibers and fibrous field-effect and electrochemical transistors. The conductive yarn has been realized by sol-gel method by coating the textile filament with Indium Tin Oxide followed by an annealing process in order to densify and crystallize oxide crystals. A new method has been developed to anneal at low temperature for 24 h. The average resistivity obtained is 1.45 cm after five dips coating and annealing under the conditions described above. The fibrous transistors have been developed by transposition of the fabrication of conventional OFETs by using the oligomer and polymer. The average mobility of charges in pentacène varies between 4.10-4 and 6.10-4 cm2/V s. The solution process of "dip-coating" has been used in order to develop fibrous transistor in polymer by using P3HT RR as the semiconductor material. The average mobility of these transistors is about 2.0.10-4 cm2/V s. We also realized the fibrous electrochemical transistor. The textile yarns are coated with a solution PEDOT:PSS to achieve the conductivity. Fibrous electrochemical transistors are made in two different forms: cross and parallel line . They all correctly present the characteristics with the advantage of a low operating voltage, which is compatible with textile use. Electronic circuits textiles also been developed by using these fibrous electrochemical transistors: digital circuits (inverter and "NOR") embroidered into a fabric.An amplifier has also been realized.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Développement d'un système de mesure d'allongement pour voilure de parachute

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Procédé de teinture du polyester par les colorants dispersés (étude physico-chimique et modélisation+)

Le travail porte sur la compréhension des phénomènes physico-chimiques intervenant lors de la teinture, l'objectif étant de modéliser la diffusion des colorants dispersés dans les fibres de polyester. Le procédé de teinture à haute température (130ʿC) est étudié de façon plus spécifique. Après avoir référencé les différents modèles de teinture existant dans la littérature, nous avons choisi de nous intéresser aux équations de diffusion de Hill et Wilson. Toutefois, ces équations sont assez restrictives et ne prennent pas en compte l'influence de certains paramètres expérimentaux. C'est pourquoi, nous essayons d'établir une relation entre le coefficient de diffusion et le temps, la température et la concentration initiale en colorant. En raison de leur faible hydrosolubilité, les colorants se trouvent en dispersion pendant la teinture, ce qui peut les rendre instables.Ainsi, l'étude de l'influence de différents paramètres (temps, température, produits auxiliaires,...) sur le comportement des colorants en solution aqueuse met en évidence des phénomènes de déstabilisation des dispersions et permet de sélectionner un colorant présentant des propriétés adaptées à la teinture à haute température. La réalisation des expériences de teinture pour diverses températures de mise en oeuvre et avec différentes concentrations initiales en colorant conduit à l'obtention des isothermes de partage qui reflètent la manière dont le colorant se répartit entre le bain et la fibre. La procédure de modélisation est réalisée à partir des valeurs obtenues suite à ces expériences et aboutit à l'établissement de modèles mathématiques du coefficient de diffusion. Les paramètres intervenant dans ces nouveaux modèles sont identifiés grâce à l'utilisation de l'optimisation par les algorithmes génétiques et leur dépendance par rapport.à la.concentration initiale en colorant et la température est établie.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF