Conception d'un dispositif de récupération d'énergie vibratoire ambiante

L'énergie vibratoire ambiante est une source d'énergie prometteuse pour alimenter les dispositifs électroniques à faible consommation. Se trouvant partout autour de nous, l'énergie vibratoire permet de rendre ces systèmes de plus en plus autonomes sans dépendre d'une source d'énergie extérieure ou un remplacement de leurs batteries. La communauté scientifique s'est alors penchée sur cette question. Ainsi, un ensemble de récupérateurs d'énergies vibratoires ambiantes a été développé se basant sur le principe de l'électromagnétique, de la piézoélectricité ou de l'électrostatique.Ces dernières années, le développement des technologies de fabrication des micros systèmes électromécaniques (MEMS) a permis aux transducteurs électrostatiques un accroissement lui permettant une intégration simple à l'échelle microscopique et un coût de mise en oeuvre bas. Cependant, l'énergie récupérée reste faible par rapport aux autres transducteurs. Les travaux qu'on propose dans le cadre de ce projet de thèse consistent à modéliser, concevoir, fabriquer et analyser un récupérateur d'énergie vibratoire ambiante optimisé, dont le principe de fonctionnement se base sur l'automatisation du générateur électrostatique développé par Abraham Bennet deux siècles auparavant.Notre dispositif est composé essentiellement de trois contacteurs mécaniques et de trois armatures placées l'une à côté de l'autre : Celle du milieu y oscille, induisant l'apparition de deux capacités variables évoluant en opposition de phase.La modélisation électrique de notre dispositif est réalisée d'abord pour un système idéal, puis pour un système plus réaliste prenant en compte des pertes électriques au niveau des contacts. A partir de la modélisation mécanique de notre système, permettant de simuler le comportement dynamique, nous avons développé un algorithme traduisant le comportement électromécanique de notre récupérateur d'énergie vibratoire. La validation de celui-ci est effectuée par sa confrontation avec les résultats mesurés expérimentalement. L'examen des données obtenues nous a permis d'analyser le fonctionnement et d'expliquer la saturation de récupération d'énergie observé.Nous avons par la suite expliqué et démontré les avantages liés à l'utilisation de contacteurs mécaniques par rapport aux diodes à travers une comparaison expérimentale entre chaque technique dans les mêmes conditions d'utilisation. L'effet de l'ajout d'une pastille triboélectrique a aussi été analysé expérimentalement à travers la variation du matériau et de son épaisseur. Enfin, l'impact de chaque paramètre extérieur sur les performances dynamiques du dispositif a aussi été étudié. Par ailleurs, et dans une perspective d'une meilleure optimisation, on a introduit une géométrie d'électrodes basée sur des dentures triangulaires. On a expliqué la technique adoptée pour le dimensionnement des dentures et on a observé l'impact de l'utilisation de cette géométrie sur les performances de notre récupérateur d'énergie vibratoire