月: 2023年5月

Qu’est-ce qu’une onde acoustique de surface ?

Une onde acoustique de surface (SAW pour surface Acoustic Aave en anglais) est une onde élastique qui se propage uniquement à proximité de la surface d’un matériau piézoélectrique.

À proximité d’une surface solide, la nature de la propagation de l’onde élastique est différente de celle d’un solide, d’un liquide ou d’un gaz infiniment étendu (en vrac). En particulier, si le matériau du substrat solide est un matériau piézoélectrique, l’effet piézoélectrique génère des ondes acoustiques de surface (SAW) qui se propagent près de la surface dans une direction spécifique lorsqu’elles sont soumises à une contrainte.

Les IDT (Transducteur Interdigital) utilisant des monocristaux piézoélectriques, des films minces piézoélectriques ou des céramiques piézoélectriques comme substrat peuvent être utilisés comme récepteur si un dispositif de mesure des impulsions à grande vitesse est utilisé à la place d’une alimentation électrique à haute fréquence. La vitesse de propagation des SAW est d’environ 1 à 5 km/s, soit environ 1/100 000e de celle des ondes électromagnétiques, ce qui permet de miniaturiser le circuit.

Principe des ondes acoustiques de surface

Lorsqu’un matériau piézoélectrique est pris en sandwich entre deux électrodes et qu’une tension est appliquée entre les électrodes, une tension est générée (effet piézoélectrique) et vice versa (effet piézoélectrique inverse).

Un dispositif d’onde acoustique de surface (SAW) comporte une paire d’électrodes en forme de peigne disposées face à face sur un substrat en matériau piézoélectrique de manière à ce que les peignes soient alternativement alignés est appelé IDT. Lorsqu’une tension à haute fréquence est appliquée entre les deux électrodes, l’IDT génère des ondes acoustiques de surface (SAW) à haute fréquence et fonctionne comme un générateur.

Des tensions à très haute fréquence peuvent également générer des ondes acoustiques de surface ultrasoniques. Inversement, si l’IDT reçoit une onde acoustique de surface, une tension à haute fréquence est générée dans l’IDT, qui fonctionne alors comme un récepteur d’ondes acoustiques de surface. En ajustant le nombre et la forme des peignes, le matériau du substrat et son épaisseur, il est possible de générer et de recevoir des SAW aux caractéristiques variées.

En transmettant et en recevant des ondes acoustiques de surface au niveau de l’émetteur et du récepteur, la fréquence peut être modulée en détectant les propriétés du substrat entre l’émetteur et le récepteur ou en plaçant des films ou des éléments spécifiques sur le substrat. Cette propriété est la raison pour laquelle ces ondes sont utilisés dans une grande variété d’applications.

Utilisations des ondes acoustiques de surface

La gamme d’applications des ondes acoustiques de surface (SAW) s’est considérablement élargie. En voici quelques exemples.

1. Utilisations dans les composants électroniques

Les filtres SAW, dans lesquels deux IDT sont utilisés comme émetteur et récepteur SAW pour filtrer les signaux électriques, constituent l’utilisation la plus courante. Les filtres d’ondes acoustiques de surface sont largement utilisés dans les téléphones mobiles, les récepteurs radio, les récepteurs TV et les récepteurs numériques.

2. Micro-manipulation de fluides et de gouttelettes

Des pompes microfluidiques peuvent être créées en plaçant des gouttelettes microfluidiques sur un substrat et en utilisant le fait que les ondes SAW sont transférées au fluide sur le substrat et peuvent accélérer le fluide en raison d’importantes forces d’inertie. Sur le substrat, l’onde acoustique de surface est une onde transversale, et lorsqu’elle pénètre dans la gouttelette, elle devient une onde longitudinale et crée un tourbillon, ce qui provoque un effet de mélange des gouttelettes de fluide. Cette onde est donc utilisée comme mécanisme d’entraînement pour pousser les gouttelettes vers deux ou plusieurs sorties pour le tri. Ces ondes servent alors à dimensionner et diviser les gouttelettes.

3. Capteur de débit

Un certain nombre d’IDT (émetteurs et récepteurs) sont placés à l’extérieur du tuyau d’écoulement du liquide, généralement non mouillé. Les ondes acoustiques de surface générées par un émetteur se propagent également dans le liquide à un angle spécifique, produisant des ondes reçues à la fois dans le sens direct et dans le sens inverse lorsqu’elles traversent le liquide. La différence de temps entre les ondes émises et reçues, qui traversent le liquide une ou plusieurs fois, est en corrélation avec la vitesse d’écoulement. En comparant et en calculant la différence de temps des ondes émettrices et réceptrices, il est possible de mesurer le débit et d’autres paramètres.

4. Application aux capteurs de gaz

Un film mince sensible aux molécules de gaz peut se former entre deux IDT sur un substrat. La fréquence d’une onde acoustique de surface, lorsque les molécules de gaz sont adsorbées sur le film mince, peut être déterminée à partir de l’amplitude et d’autres caractéristiques. Le type de gaz peut être identifié par le matériau de la couche mince. Dans le cas de l’hydrogène, on utilise des alliages de Pd ou de Pd-Ni.

5. Application aux panneaux tactiles

Les écrans tactiles à ondes acoustiques ultra-superficielles détectent la position de l’écran lorsqu’il est touché par un doigt grâce à l’atténuation des ondes acoustiques ultra-superficielles.

Deux IDT placés aux quatre coins du substrat de verre émettent des ondes SAW qui sont transmises sous forme de vibrations à la surface du panneau et reçues par les deux IDT du côté opposé. Lorsqu’un doigt touche l’écran, l’onde élastique de surface supercardioïde s’atténue et la position sur le panneau tactile peut être identifiée en détectant le changement d’amplitude dans le récepteur.

6. Amélioration de la résistance au rayonnement des ordinateurs

Des éléments SAW peuvent être placés sur la mémoire cache L1 (environ 256 kB) pour échanger des données à grande vitesse avec l’unité centrale d’un ordinateur. La position de l’apparition d’un phénomène (soft error) qui inverse les données de la mémoire lorsque des particules chargées sont injectées dans un environnement de rayonnement tel que l’espace extra-atmosphérique peut être calculée à partir de la différence de temps dans l’arrivée des signaux d’ondes de choc aux 25 éléments SAW.

7. Utilisations pour les ordinateurs quantiques

La réalisation d’un ordinateur quantique nécessite un niveau élevé d’intégration des qubits (la plus petite unité d’information quantique). Lorsqu’une tension à haute fréquence variant dans le temps est appliquée à une électrode en forme de peigne spécialement structurée (“IDT chirpé”) des ondes acoustiques de surface à large bande passante sont générées.

Des bits quantiques peuvent être transférés en plaçant un seul électron sur une impulsion isolée SAW formée par la superposition d’ondes acoustiques de surface en phase et l’annulation des ondes indésirables.

Plus d’informations sur les ondes acoustiques de surface

À propos des matériaux piézoélectriques

Les matériaux piézoélectriques, qui peuvent être utilisés pour les fonctions de capteur et d’actionneur, peuvent être classés en trois grandes catégories : les monocristaux piézoélectriques, les films minces piézoélectriques et les céramiques piézoélectriques. Les monocristaux se caractérisent par de faibles pertes de propagation et peuvent être utilisés pour une large gamme de fréquences. Seuls les monocristaux sont utilisés comme matériaux pour les hautes fréquences.

Lorsque les matériaux piézoélectriques monocristallins ont été développés pour la première fois, les monocristaux de niobate de lithium (LiNbO3 : LN) et de tantalate de lithium (LiTaO3 : LT) ont été utilisés. Actuellement, des monocristaux composés d’une structure cristalline de type pérovskite sont en cours de développement. C’est derniers se caractérisent par des composés de métaux de transition constitués de systèmes ternaires, tels que la solution solide de niobate de zinc-plomb-titanate de plomb (PZNT) et la solution solide de niobate de magnésium-plomb-titanate de plomb (PMZT).

Les céramiques piézoélectriques présentent l’avantage de permettre l’obtention de signaux d’ondes acoustiques de surface de grande amplitude, d’être facilement produites en masse et d’être relativement stables, comme le PZT et le BaTiO3.

Des matériaux piézoélectriques plus fins sont utilisés pour éviter que les ondes élastiques ne s’infiltrent dans le substrat et n’endommagent les caractéristiques des SAW. On peut y parvenir, par exemple, en formant un film mince de matériau monocristallin piézoélectrique au-dessus d’une couche ayant une vitesse de son élevée. Les matériaux piézoélectriques en couche mince comprennent le ZnO, l’AIN / ScAIN, le KNN et le PLA.

Qu’est-ce qu’un capteur d’inclinaison ?

Un capteur d’inclinaison est un capteur qui mesure l’inclinaison (angle d’inclinaison ou pente) d’un objet.

Ils sont également appelés capteurs d’angle, capteurs de pente, capteurs d’inclinaison ou inclinomètres. Ils sont basés sur la gravité et sont installés horizontalement pour mesurer l’inclinaison.

Même lors de mesures dans un environnement vibrant, les capteurs d’inclinaison dotés d’un système électronique supplémentaire pour ajuster l’entrée et la sortie et ainsi fournir des résultats de mesure fiables en raison de l’effet d’amortissement. Les capteurs d’inclinaison sont très résistants aux chocs et peuvent mesurer l’accélération de machines, de véhicules, d’avions et d’engins de chantier en mouvement.

Utilisations des capteurs d’inclinaison

Les capteurs d’inclinaison ont de nombreuses applications où le réglage de l’inclinaison est nécessaire.

• Phares d’automobiles
  Réglage automatique de l’angle du faisceau des phares
• Structures des bâtiments
  Détection de l’inclinaison et du vieillissement des structures de bâtiments.
• Véhicules de travail
  Détection de l’inclinaison des ascenseurs, grues, etc.
• Matériel de transport
  Détecte l’inclinaison des équipements de transport tels que les voitures et les wagons afin d’éviter qu’ils ne basculent.
• Plates-formes de travail
  Maintient le niveau des plates-formes de chargement des machines forestières et de construction.
• Correction des machines industrielles, des équipements optiques et des équipements d’inspection.
  Corrige l’inclinaison des avions, des intérieurs d’engins de construction, des balances électroniques, etc.
• Smartphones
  Rotation automatique de l’écran.

Principe des capteurs d’inclinaison

Les capteurs d’inclinaison sont utilisés lorsqu’ils sont installés de manière à être horizontaux dans la direction de la mesure. Il existe deux types de principe : le type électrolyte et le type MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), le type MEMS étant le plus connu pour sa précision et son temps de réponse.

1. Type électrolyte (méthode de la capacité)

L’inclinaison est détectée par la variation de capacité due à l’inclinaison du liquide, en utilisant le fait que la surface du liquide est horizontale. Une paire d’électrodes est placée au fond de l’instrument et le liquide conducteur est scellé dans une cavité à l’intérieur de l’instrument. Si une tension est appliquée entre les électrodes, un champ électrique se forme.

Lorsque le liquide s’écoule, le champ électrique change et la résistance interne du circuit change. L’angle est mesuré en mesurant l’importance de ce changement. Cependant, il faut être prudent car le temps de réponse est relativement lent et le niveau de liquide est facilement affecté par les vibrations.

2. Type MEMS

Cette méthode utilise la technologie des systèmes micro-électromécaniques. L’inclinaison est mesurée par la déviation de la pièce due à la gravité. Deux paires d’électrodes fixes et mobiles sont disposées.

L’angle est mesuré en mesurant le changement de capacité à partir du changement de position des électrodes dû à l’inclinaison, et un filtre passe-bas atténue les chocs pour réduire les erreurs.

Autres informations sur les capteurs d’inclinaison

Capteurs d’inclinaison et capteurs d’accélération

Les capteurs d’inclinaison détectent l’inclinaison (angle d’inclinaison ou gradient) d’un objet, mais capteurs d’accélération sont également disponibles en tant que capteurs pouvant mesurer l’inclinaison.

1. Capteur d’inclinaison
La sortie du capteur contient elle-même des informations sur l’angle d’inclinaison. En raison des fluctuations à basse fréquence, ils sont efficaces pour mesurer l’angle d’inclinaison au ralenti ou à l’arrêt.

Les capteurs d’inclinaison détectent l’inclinaison et sont donc utiles pour empêcher les grues et les véhicules de construction de basculer, par exemple les engins de chantier.

2. Capteurs d’accélération
Ces capteurs détectent l’accélération appliquée à un objet. Ils détectent non seulement la direction de la gravité, mais aussi les mouvements dans les directions avant-arrière et gauche-droite. Par rapport aux capteurs d’inclinaison, ils ont une bande passante plus large et peuvent mesurer des mouvements rapides.

Les capteurs d’accélération sont utilisés, par exemple, dans les applications qui modifient l’affichage vertical et horizontal d’un smartphone pour l’adapter à l’environnement dans lequel il est utilisé.

Qu’est-ce qu’un ventilateur d’unité centrale ?

Un ventilateur d’unité centrale est un ventilateur qui refroidit l’unité centrale afin d’éviter un emballement thermique.

Le CPU (Central Processing Unit) est un composant appelé unité centrale de traitement. Comme elle est responsable de la plupart des processus exécutés dans un PC, elle est extrêmement sollicitée et génère beaucoup de chaleur.

Lorsque des processus multiples ou complexes sont nécessaires, la température de l’unité centrale de traitement peut atteindre 80 °C, ce qui entraîne un risque d’emballement thermique. L’emballement thermique ne provoque pas seulement des défaillances fatales au niveau de l’unité centrale, mais affecte également d’autres pièces. Pour éviter de tels problèmes, le ventilateur de l’unité centrale refroidit le dissipateur thermique à haute conductivité thermique et assure un fonctionnement normal.

Utilisations des ventilateurs d’unité centrale

Les ventilateurs d’unité centrale sont utilisés pour refroidir l’unité centrale, qui est un composant essentiel d’un ordinateur. Pour être précis, ils ne refroidissent pas directement l’unité centrale, mais absorbent indirectement la chaleur en refroidissant le dissipateur thermique connecté à l’unité centrale. C’est pourquoi des feuilles de métal telles que l’acier inoxydable, l’aluminium et le cuivre, dotées d’une conductivité thermique élevée, sont utilisées comme matériaux pour les dissipateurs de chaleur.

Principe des ventilateurs d’unité centrale

Les ventilateurs d’unité centrale se composent d’un cadre, d’un moteur et d’une roue. Le cadre est fabriqué en résine plastique telle que le polycarbonate ou l’aluminium. Les cadres avec des trous de fixation aux quatre coins sont courants et sont de forme ronde ou carrée.

Le moteur est l’unité de puissance qui entraîne la roue. Les moteurs à courant continu sont courants car les blocs d’alimentation des ordinateurs sont alimentés en courant continu et sont moins susceptibles de générer du bruit. En général, on utilise des moteurs ayant une spécification de 12 V CC. L’hélice est fabriquée dans le même matériau que le cadre et comporte plusieurs pales qui tournent et soufflent de l’air alimenté par le moteur.

Types de ventilateurs d’unité centrale

Les ventilateurs d’unité centrale peuvent être divisés en deux types en fonction de la méthode de refroidissement : refroidissement par air et refroidissement par eau.

1. Ventilateurs d’unité centrale refroidissant par air

Ce type de ventilateur refroidit l’unité centrale en installant un dissipateur thermique sur l’unité centrale ; la chaleur générée par l’unité centrale est refroidie par le dissipateur thermique qui absorbe la chaleur. Plus le ventilateur est grand, plus l’effet de refroidissement est efficace, mais plus le bruit de rotation est important, il est donc important de choisir un ventilateur approprié. En raison de sa structure simple et de son faible coût, il est utilisé dans la plupart des ordinateurs.

2. Ventilateurs d’unité centrale refroidissant par eau

L’eau refroidie par un radiateur circule dans un échangeur de chaleur pour le refroidissement. Ce dernier est utilisé dans les ordinateurs à haute résolution, à haute spécification et dans les superordinateurs. Bien que les performances de refroidissement soient très élevées, ces ventilateurs nécessitent un espace important et sont coûteux.

Autres informations sur les ventilateurs d’unité centrale

1. Vitesse d’un ventilateur d’unité centrale

Le contrôle de la vitesse d’un ventilateur d’unité centrale est important pour maximiser les performances de l’unité centrale et la rendre silencieuse.

La vitesse du ventilateur de l’unité centrale est généralement contrôlée automatiquement en fonction de la température, de sorte que la vitesse peut être augmentée ou réduite en fonction de la température de l’unité centrale. Elle peut également être réglée manuellement. La température interne de l’ordinateur peut également être réduite efficacement en utilisant le ventilateur du boîtier en même temps que le ventilateur de l’unité centrale.

Si vous trouvez que le ventilateur de l’unité centrale est bruyant, il est possible d’améliorer la situation en réduisant sa vitesse.

2. Nettoyer un ventilateur d’unité centrale

Au fur et à mesure que vous utilisez le ventilateur de l’unité centrale, il s’encrasse en raison de la poussière et des débris présents à l’intérieur de l’ordinateur. Un nettoyage régulier est nécessaire car l’accumulation de saletés sur le ventilateur de l’unité centrale réduit les performances de refroidissement et augmente le risque d’emballement thermique de l’unité centrale.

Une attention particulière doit être accordée au nettoyage des débris qui se sont accumulés dans les fentes. Si les interstices du dissipateur sont obstrués par des débris, le flux d’air du ventilateur sera bloqué et les performances de refroidissement seront réduites.

L’effet de refroidissement dépend également de la graisse appliquée entre le ventilateur de l’unité centrale et le dissipateur thermique. La graisse doit être fabriquée dans un matériau à haute conductivité thermique et doit être renouvelée régulièrement : lors du nettoyage du ventilateur de l’unité centrale, essuyez la graisse dans la zone de connexion avec l’unité centrale et appliquez de la nouvelle graisse en même temps. L’utilisation continue d’une graisse détériorée réduit les performances de refroidissement de l’unité centrale.

Qu’est-ce qu’une carte SIM ?

SIM signifie “Subscriber Identity Module” (module d’identité de l’abonné). Il s’agit d’une petite puce sur laquelle sont enregistrées les informations relatives à l’abonnement et le numéro de téléphone de l’utilisateur.

Une carte SIM est nécessaire pour utiliser un téléphone mobile. Son insertion dans un téléphone mobile lui permet de se connecter au réseau d’un opérateur de télécommunications.

Il existe plusieurs types de cartes SIM, en fonction de leur taille et de leur type, mais elles sont récemment devenues plus petites et plus électroniques, comme la nanoSIM et l’eSIM.

Utilisations des cartes SIM

Lorsqu’une carte SIM est insérée dans un téléphone mobile, le numéro de téléphone et le plan de communication deviennent disponibles. Ces cartes sont utilisées non seulement dans les téléphones mobiles, mais aussi dans d’autres appareils.

Les utilisations spécifiques sont les suivantes :

1. Les smartphones

Les smartphones peuvent utiliser les cartes SIM pour effectuer des appels vocaux et des communications de données. la carte SIM peut vous permettre de choisir votre propre numéro de téléphone et votre propre plan de communication. Lorsque vous voyagez à l’étranger, vous pouvez également économiser sur les frais d’itinérance en l’échangeant avec une carte SIM locale.

2. Les tablettes

Outre le Wi-Fi, les tablettes peuvent également se connecter aux réseaux mobiles à l’aide d’une carte SIM. Cela vous permet d’accéder à internet, d’envoyer des courriels et d’utiliser des services de réseautage social en déplacement. Si la tablette dispose de fonctions d’appel vocal, la carte SIM peut également être utilisée pour passer des appels téléphoniques.

3. Les ordinateurs portables

Certains ordinateurs portables peuvent également se connecter aux réseaux mobiles à l’aide d’une carte SIM, ce qui permet d’accéder à l’internet, d’organiser des réunions en ligne et de travailler à distance dans des endroits où il n’y a pas de Wi-Fi. Si l’ordinateur portable dispose de fonctions d’appel vocal, vous pouvez également passer des appels téléphoniques à l’aide de la carte SIM.

4. Les caméras de surveillance

Les caméras de surveillance peuvent transmettre des données vidéo et audio en temps réel à l’aide d’une carte SIM. Cela leur permet d’être installées dans des endroits où il n’y a pas d’accès à internet. La vidéo et le son envoyés par la caméra de surveillance peuvent également être visionnés sur un smartphone ou un PC.

5. Les caméras embarquées

Les caméras embarquées peuvent transmettre les données vidéo et de localisation de l’enregistreur de conduite à l’aide d’une carte SIM. Cela peut servir de preuve en cas d’accident ou de problème, ou pour vérifier à distance l’état du véhicule. Les images et les informations de localisation envoyées par la caméra embarquée peuvent également être visualisées sur un smartphone ou un PC.

6. L’affichage numérique

Lorsqu’une carte SIM est insérée dans l’affichage numérique, celui-ci peut être connecté à un réseau mobile. Cela permet à l’affichage dynamique d’afficher des informations en temps réel et de modifier l’affichage en fonction du moment.

Principe de la carte SIM

La carte SIM stocke les informations suivantes :

• IMSI (anglais : International Mobile Subscriber Identity)
  L’International Mobile Subscriber Identity (IMSI) est un numéro qui identifie l’opérateur qui a émis la carte SIM, le pays et l’utilisateur.
• ICCID (anglais : Integrated Circuit Card Identifier)
  Il s’agit du numéro d’identification unique de la carte SIM elle-même.
• Clé d’authentification (Ki)
  Il s’agit d’une clé secrète pour le cryptage des communications. Elle est utilisée pour les communications cryptées avec le réseau de l’opérateur.
• SMS et informations de contact
  Certaines cartes SIM stockent des messages SMS et des données de répertoire.

Lorsque le téléphone mobile communique, il envoie d’abord le numéro IMSI de la carte SIM à la station de base. La station de base utilise ce numéro IMSI pour vérifier les informations d’abonnement et le plan de communication de l’utilisateur. De plus, si la communication est autorisée, la communication cryptée commence à l’aide d’une clé d’authentification (Ki).

Types de carte SIM

Il existe trois principaux types de cartes SIM. Cette section examine les caractéristiques, les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles.

1. La mini SIM

Les mini SIM sont les cartes SIM les plus courantes, mesurant 25 mm (largeur) x 15 mm (hauteur) x 0,76 mm (épaisseur). L’iPhone 4S et les modèles antérieurs, ainsi que la plupart des smartphones Android, utilisent ce format. Les mini SIM ont l’avantage d’être facilement adaptables aux modèles de téléphones mobiles et aux changements d’opérateurs. Elles présentent néanmoins l’inconvénient de restreindre le design de l’appareil en raison de la grande taille de la carte elle-même.

2. La micro SIM

La micro SIM est une carte SIM plus petite que la mini SIM, mesurant 15 mm (L) x 12 mm (H) x 0,76 mm (P). L’iPhone 4 et les tablettes telles que l’iPad utilisent cette taille. La micro SIM offre une plus grande flexibilité dans la conception de l’appareil en raison de la taille réduite de la carte. Elle présente toutefois l’inconvénient de ne pas être compatible avec la mini SIM et de nécessiter un adaptateur spécial en cas de changement d’appareil ou d’opérateur.

3. La nano-SIM

La nano-SIM est une carte SIM encore plus petite que la micro-SIM, mesurant 12,3 mm (L) x 8,8 mm (H) x 0,67 mm (P). L’iPhone 5 et les derniers smartphones Android utilisent cette taille. La nano-SIM offre une flexibilité maximale dans la conception de l’appareil, car la carte est très petite. L’inconvénient est qu’elle n’est pas compatible avec les micro-SIM et les mini-SIM. Un adaptateur spécial est donc nécessaire en cas de changement d’appareil ou d’opérateur.