Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article s'intéresse aux applications de puissance des matériaux piézoélectriques. Ces matériaux sont utilisés depuis de nombreuses années, dans des applications telles que la génération ultrasonore ou l'actionnement. Récemment, d'autres applications sont apparues notamment avec le transformateur piézoélectrique et les micro-sources d'énergie. Le transformateur a trouvé un débouché commercial dans les alimentations de lampe à cathodes froides pour le rétro-éclairage. Les micro-sources piézoélectriques, dont l'énergie est issue de vibration ambiante, semblent promus à un bel avenir dans des applications telles que l'auto-alimentation des réseaux de capteurs abandonnés.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
This article focuses on the power applications of piezoelectric materials. These materials have been used for many years in applications such as ultrasonic generation or actuation. Recently, other applications have emerged notably the piezoelectric transformer and micro-energy sources. The transformer has found a commercial outlet in the power supply of cold-cathode lamps used for backlighting. Piezoelectric micro-sources, the energy of which is derived from ambient vibrations, seem to predict a bright future for applications such as self-powered abandoned sensor networks.
Auteur(s)
-
Dejan VASIC : Maître de conférences à l'université de Cergy-Pontoise - Chercheur au laboratoire SATIE ENS Cachan
-
François COSTA : Professeur à l'université de Paris Est Créteil - Chercheur au laboratoire SATIE ENS Cachan
INTRODUCTION
Les matériaux piézoélectriques, qui réalisent une conversion électromécanique directe, sont utilisés depuis de nombreuses années dans des applications de puissance telles que la génération ultrasonore ou l'actionnement. Le champ d'utilisation de ces matériaux ne cesse de croître en électronique de puissance notamment avec le transformateur piézoélectrique et les microsources d'énergie.
Le transformateur piézoélectrique a trouvé un débouché commercial dans les alimentations de lampe à cathodes froides pour le rétro-éclairage des écrans à cristaux liquides grâce à ses performances en élévateur de tension.
Les microgénérateurs piézoélectriques dont l'énergie est issue de vibration ambiante ont un avenir prometteur dans des applications telles que l'autoalimentation des réseaux de capteurs abandonnés grâce à de bonnes performances de conversion électromécanique et une compatibilité avec les technologies de fabrication des microsystèmes.
L'objectif de ce dossier est de présenter les potentialités mais aussi les contraintes générées par l'utilisation des matériaux piézoélectriques dans différentes applications en électronique de puissance avec :
-
une introduction sur les matériaux piézoélectriques et une classification des modes de conversion (§ 1) ;
les systèmes de récupération d'énergie (§ 2) ;
l'alimentation des générateurs ultrasonores de puissance et des actionneurs (§ 3) ;
-
les structures de conversion statique utilisant des transformateurs piézoélectriques ainsi que les applications (§ 4).
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Conversion électrique/mécanique (génération ultrasonore et actionnement)
En anglais
2. Conversion mécanique/électrique (récupération d'énergie)
2.1 Domaines d'applications
L'exploitation de l'effet piézoélectrique direct constitue un processus de génération d'énergie électrique à partir d'une source mécanique. Si un élément piézoélectrique est placé dans un dispositif vibrant, il apparaît un champ électrique alternatif à ses bornes. Si cette énergie électrique est dissipée par effet joule dans une résistance, les vibrations du dispositif sont significativement diminuées ; c'est ce que l'on appelle l'amortissement passif des structures. Si maintenant l'énergie électrique est stockée dans une capacité ou une batterie, un système de récupération d'énergie est obtenu . La récupération d'énergie piézoélectrique apparaît aujourd'hui comme un thème éminent dont l'intérêt des chercheurs ne fait que croître. Une large gamme d'applications est visée par les dispositifs de récupération, on peut citer :
-
les réseaux de capteurs abandonnés sans-fil servant au monitoring des structures ;
-
la recharge de batterie ;
-
l'augmentation de l'autonomie de différents appareils ;
-
la mesure de pression des pneus ;
-
l'interrupteur sans-fil pour l'éclairage, etc.
L'application la plus plus prometteuse semble être les réseaux de capteurs abandonnés en raison du coût élevé du déploiement d'un réseau filaire ou du remplacement des batteries dont la durée de vie n'est pas suffisante.
la puissance moyenne consommée par un nœud de capteur est de l'ordre de 100 μW ; ainsi, la durée de vie pour 1 cm3 de batterie au lithium (800 W/L) est de 1 an.
La consommation de quelques appareils électroniques pouvant être alimentés par des dispositifs de récupération d'énergie est présentée figure 5.
Les vibrations ambiantes sont présentes dans différents environnements comme l'automobile, les immeubles, les structures (ponts, voies ferrées), les...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Conversion mécanique/électrique (récupération d'énergie)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HEYWANG (W.), LUBITZ (K.), WERSING (W.) - Piezoelectricity, evolution and future of a technology. - Springer (2008).
-
(2) - IKEDA (T.) - Fundamentals of piezoelectricity. - Oxford science publication (1996).
-
(3) - SAFARI (A.), KORAY (A.) - Piezoelectric and acoustic materials for transducer applications. - Springer (2008).
-
(4) - BEEBY (S.P.), TUDOR (M.J.), WHITE (N.M.) - Energy harvesting vibration sources for microsystems applications. - Meas. Sci. Technol., 17, p. R175-R195 (2006).
-
(5) - LI (P.), WEN (Y.), LIU (P.), LI (X.), JIA (C.) - A magnetoelectric energy harvester and management circuit for wireless sensor network. - Sensors and Actuators A, 157, p. 100-106 (2010).
-
(6) - ANTON (R.S.), SODANO (A.H.) - A review of power harvesting using piezoelectric materials (2003-2006). - Smart Mater. Struct., 16,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ENOCEAN http://www.enocean.com/en/radio-technology/
HAUT DE PAGE2.1 Fabricants (liste non exhaustive)
Noliac http://www.noliac.com/
PI (Physik Instrumente) http://www.physikinstrumente.com/
Eleceram Technologie http://www.eleceram.com.tw/
Face http://www.faceinternational.com/
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
