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MARS 2015 ı N°58 ı 25 €

ELECTRONIQUE www.electroniques.biz

STRATÉGIE AIRBUS LANCE UN «ACCÉLÉRATEUR DE BUSINESS» POUR L’AÉRONAUTIQUE P.25

« L’OBJET CONNECTÉ EST UN CATALYSEUR DE CONNEXIONS POUR LES ACTEURS DE LA FILIÈRE » Bernard Bismuth, dirigeant de la société B de B Consulting, expert en circuits imprimés P.18

S TENDANCE

Embedded World fait le plein de nouveautés PAGE 44

ÉVÉNEMENT

Freescale-NXP: à qui profite la fusion? PAGE 6

MISE EN ŒUVRE

Quelques recettes pour optimiser la mise en parallèle des modules d’alimentation PAGE 64

GUIDE D’ACHAT

Les écrans LCD-TFT durcis

PAGE 31

w. dig € ! ike y.f r

LE «WEARABLE» SE PORTE BIEN

DOSSIER

LIV SU GR RA R DE LE AT ISO PL S C UIT N US OM E DE MA 65 NDE S

PAGE 66

EDITO

“ Coïncidence amusante… ”

ünther Oettinger, commissaire européen à l’économie et à la société numériques, le 4 mars 2015 à Barcelone, lors du Mobile World Congress: «J’exhorte les industriels européens à ne pas rater le train de la 5G qui représente une opportunité unique pour notre continent de réinventer son paysage industriel des télécoms.» Heinrich Daembkes, président d’Artemis, initiative technologique conjointe européenne en systèmes embarqués, le 10 mars 2015 à Berlin, lors du Co-Summit: «J’exhorte les industriels européens à ne pas rater le train des logiciels embarqués qui constituent la pierre angulaire de la “smart industrie” qui va remodeler le paysage industriel de notre continent». Certains esprits chagrins pourraient voir dans la similitude de la tournure employée dans ces deux phrases, prononcées à quelques jours d’intervalle, bien plus qu’une coïncidence amusante: «Ah, ces représentants d’instances européennes, ils se refilent leur beau discours entre eux et nous le servent PASCAL à toutes les sauces!» C’est sans doute mon naturel optimiste COUTANCE mais je préfère y voir le signe d’une volonté politique Rédacteur Rédacteur en chef européenne à même de servir de catalyseur en chef aux grands projets européens qui vont naître face aux enjeux d’importance qui se présentent à nous. L’avenir des télécoms et la smart industrie font incontestablement partie de ces enjeux. Alors, certes, l’Union européenne telle qu’elle a été construite jusqu’ici est loin d’être parfaite. Mais accordons-lui au moins le mérite de lancer des initiatives et de tenter de fédérer les acteurs de l’industrie européenne autour de grands projets communs particulièrement importants pour notre avenir, p.coutance@electronique.biz et l’avenir de l’électronique en Europe. n

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Directeur de la publication: Marc Laufer Marc Laufer Directeur général: Pierre Sacksteder Editeur délégué: Stéphane Demazure Rédaction Rédacteurenchef: Pascal Coutance (2844): connecteurs, affichage, opto, embarqué, instrumentation. PhilippeCorvisier(2845)-chefdeservice: composants analogiques et mixtes, composants RF et hyper, conversion d’énergie. JacquesMarouani(2846)-chefdeservice:économie. Frédéric Rémond (2840)- chef de rubrique: composants numériques, capteurs, CAO. Didier Girault (2840) - chef de rubrique: distribution, sous-traitance, production. Réalisation Sophie Moulay (2849) premier secrétaire de rédaction Pascal Dumortier (2850) premier rédacteur graphiste.

23 BIS, RUE BARTHÉLÉMY DANJOU - 92100 BOULOGNE-BILLANCOURT Pour contacter la rédaction: Tél.: 0175602840; site internet: www.electroniques.biz Pour joindre directement votre correspondant, faites précéder les 4 chiffres entre parenthèses de: 017560.

ONT COLLABORÉ À CE NUMÉRO Fanny Del Fabbro, Fabbro,Cédric CédricLardière, Lardière, Patrick Le Fèvre (Ericsson Power Modules), Rich Miron (Digi-Key), Darcy Dement (National Nicusor Penisoara (Freescale Semiconductor), Instruments), Samuel Nork (Linear Technology), Greg Steiert (Maxim Integrated) et Hélène Franck Perronnet (Analog Devices) et Trézéguet Hélène Trézéguet Publicité: NewsCo régie Publicité: NewsCo régie Directeur général: Pierre Sacksteder (2843): Directeur Pierre Sacksteder Anne-Lisegénéral: Rouaud (2861): directrice de(2843): publicité Anne-Lise directrice de publicité Laure MeryRouaud (2851):(2861): trafic manager Laure Mery (2851): trafic manager Caroline Gilles (2853): directrice de la publicité Caroline Gilles (2853): directrice de la publicité internationale. internationale. Régies internationales: Régies internationales: Benelux: Huson International Media, Benelux: Husontél. International Rodric Leerling, + 31 (0) 229Media, 841 882 Rodric Leerling, tél. + 31-Fax:+31(0)847488240 (0) 229 841 882 GSM:+31(0)683232625 GSM:+31(0)683232625 -Fax:+31(0)847488240 (rodric.leerling@husonmedia.com). (rodric.leerling@husonmedia.com). Allemagne: DS Media, Dominique Schall,

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

tél.: (49) 7844 001 - Fax: (49) 7844 47 003 Allemagne: DS47Media, Dominique Schall, tél.: (49) 7844 47 001 - Fax: (49) 7844 47 003 (d.schall@dsmedia.info). (d.schall@dsmedia.info). Italie: Medias International, Jean-Pierre Bruel, Italie: Medias International, Jean-Pierre tél.: (39) 31 751 494 - Fax: (39) 31 751 482Bruel, tél.: (39) 31 751 494 - Fax: (39) 31 751 482 (medias@pcbrianza.net). (medias@pcbrianza.net). Japon: Shinano Co., Kazuhiko Tanaka, Japon: tél.: (81)Shinano 3 3589 Co., 4667Kazuhiko - Fax (81)Tanaka, 3 3505 5628 tél.: (81) 3 3589 4667 - Fax (81) 3 3505 5628 (scp@bunkoh.com). (scp@bunkoh.com). Etats-Unis: Huson International Media, Etats-Unis: Huson International Media, Ralph Lockwood, tél. (1) 408 879 6666 Ralph Lockwood, tél. (1) 408 879 6666 Fax:(1) (1)408 408879 8796669 6669(Ralph@husonusa.com). (Ralph@husonusa.com). Fax: Royaume-Uni:Huson HusonEuropean EuropeanMedia, Media, Royaume-Uni: GerryRhoades RhoadesBrown, Brown,tél.: tél.:(44)(0)1932-564999, (44)(0)1932-564999, Gerry fax: (44)(0)1932-564998 fax: (44)(0)1932-564998 gerry.rhoadesbrown@husonmedia.com gerry.rhoadesbrown@husonmedia.com Ladirection directionse seréserve réserveleledroit droitde derefuser refuser La touteinsertion insertionsans sansavoir avoirààjustifier justifiersa sadécision. décision. toute

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SOMMAIRE

ELECTRONIQUES N° 58 - MARS 2015 EDITO 3 Coïncidence amusante… ÉVÉNEMENT 6 Freescale-NXP: à qui profite la fusion?

ACTUALITÉ COMPOSANTS

8 Les FPGA de Xilinx passent P.32 Le textile connecté devient une réalité à travers les applications grand public

Cinq projets concrets ont été recensés: un airbag anti-avalanche, une bouée connectée, un gant «beatbox» interactif pour le monde du spectacle, un manteau connecté couplé à une application sur smartphone qui permet de se laisser conduire par des vibrations, et un sac à main connecté.

au 16nm

10 Les microcontrôleurs sans fil

de Texas Instruments s’accommodent à toutes les sauces

10 Les commutateurs

de Vishay ciblent les applications «wearable»

11 L’analyse spectrale

devient enfin accessible aux imageurs Cmos

de 10,1 pouces se pare d’une définition WUXGA

OUTILS

16 Le système d’acquisition de données ne fait plus de compromis

PRODUCTION

17 Un revêtement de protection ultrafin et facile à déposer

STRATÉGIE L’INVITÉ DU MOIS

18 BERNARD BISMUTH « L’objet

connecté est un catalyseur de connexions pour les acteurs de la filière »

PRÉVOIR Les écrans LCD-TFT durcis

Partie intégrante des écrans industriels, les LCD-TFT durcis se distinguent des modèles standards par leur capacité à fonctionner dans des environnements très sévères, notamment dans une large plage de température (-30°C à +80°C). Ce numéro comporteun encart broché central de 16 pages de la société Microchip.

24 «Smart cities»: 3 villes

européennes dans les 5 premières mondiales

24 11,5 milliards d’euros de contrats pour la DGA en 2014

ENTREPRENDRE

25 Airbus lance

un «accélérateur de business» pour l’aéronautique

25 NFC: Intel ouvre un laboratoire

de R&D près d’Aix-en-Provence

26 Dépistage des contrefaçons:

Converge obtient la certification AS6081

28 La start-up du mois. Grâce au NFC,

14 Le LCD industriel

P. 66

et 500 sous-traitants bénéficieront de la vente du Rafale à l’Egypte

12 Des alimentations de 30W EMBARQUÉ

Les nombreuses annonces effectuées lors de la grand-messe de l’embarqué à Nuremberg ont concerné tous les types de microcontrôleurs, des plus économes aux plus puissants.

23 Thales, Dassault, Safran

12 Le régulateur de tension petit format pour le médical

Embedded World fait le plein de nouveautés

lancent le programme «Accélérateur PME»

26 Ingram Micro acquiert ANovo 27 Semtech s’offre le texan

fait la chasse au bruit

P. 44

22 Bpifrance et la DGE

20 INDICATEURS 21 +5,9% pour la distribution

européenne de composants électroniques en 2014

21 1,2 milliard de smartphones

vendus dans le monde en 2014

GÉRER

22 Plans aéronautique

et spatial: les premières actions ont été lancées

Triune Systems

l’écran plat devient plus convivial

29 BOUGER 30 AGENDA DOSSIER 31 Le «wearable» se porte bien TENDANCE 44 Embedded World fait le plein de nouveautés

48 Les leaders de l’industrie

des télécoms présentent une vision commune sur la 5G

52 Les commutateurs RF évoluent tous azimuts

56 Apple: un géant omniprésent MISE EN ŒUVRE 58 Programmer des processeurs

graphiques avec OpenCL (1re partie)

64 Quelques recettes pour optimiser la mise en parallèle des modules d’alimentation

GUIDE D’ACHAT 66 Les écrans LCD-TFT durcis LE MARCHÉ CLASSÉ 76 Les nouveaux produits du mois ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER

LE «WEARABLE» SE PORTE BIEN

32 Le textile connecté devient une réalité à travers les applications grand public 35 L’électronique portée sur soi, un potentiel immense 36 Le «wearable» dope la prévention 38 Karen Lightman, MIG: «Les Mems sont le moteur des applications “wearable”»

www.fotolia.com

40 En améliorant leur rendement énergétique, les «wearables» perdent du poids

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER INNOVATION

Le textile connecté devient une réalité à travers les applications grand public

ans le milieu des années 90, l’électronique vestimentaire pariait sur les programmes de défense. Qu’en est-il vingt ans plus tard ? Les vêtements intégrant des fonctions électroniques n’ont toujours pas pris leur essor en France à travers les applications militaires et le programme «Fantassin du futur » serait même en passe d’être abandonné. Tout n’est pourtant pas perdu et l’avènement de l’électronique vestimentaire pourrait être très proche. Dans le cadre du développement du marché des objets connectés, ce sont en effet les applications grand public qui semblent prometteuses et vers lesquelles l’industrie semble donc se tourner. Dès aujourd’hui à travers les montres et bracelets connectés (voir notre supplément), mais, à moyen terme, pour de nombreuses applications liées à la santé, au bien-être, au sport et à la sécurité des personnes, et ce avec un contenu électronique nettement plus conséquent que pour les accessoires portés au poignet. Des initiatives récentes ont, en effet, vu le jour. Elles sont soutenues financièrement par les pouvoirs publics, notamment par la DGE et par Bpifrance. Le programme « Connectitude », lancé par le réseau R3iLab (Réseau innovation immatérielle pour l’industrie) a notamment pour mission de faire émerger et de soutenir 5 projets d’avenir pour l’industrie textile française. Il a été lancé en mai 2014 pour une durée d’au moins 17 mois, soit jusqu’en novembre 2015. Sont ainsi concernées des fonctions comme la surveillance de la santé ou la visualisation de messages sur les vêtements. Le développement de produits s’effectuera jusqu‘en juin 2015, et une présentation des produits sur des salons devrait avoir lieu en septembre prochain.

Un appel à projets baptisé « Nouveaux usages et nouveaux procédés du textile » a été lancé par les pouvoirs publics. Ce dernier s’inscrit dans la démarche des 34 plans de la Nouvelle France industrielle. L’un de ces plans prévoit notamment d’exploiter les opportunités offertes par les technologies du numérique et les nanotechnologies pour fabriquer des textiles intelligents et innovants. Il s’agit aussi de développer « l’usine textile du futur», grâce aux nouvelles technologies d’ennoblissement et d’assemblage et à une utilisation optimale des outils numériques. Cet appel à projets sera ouvert jusqu’au 30 juin 2015 à 12 heures. Il soutien-

Equipé de capteurs (fréquence cardiaque, accéléromètre, altimètre) et d’un GPS, le D-Shirt (Digital Shirt) de Cityzen Science transmet les informations en Bluetooth à un smartphone.

dra notamment les dépenses de R&D, ainsi qu’une partie des dépenses d’industrialisation engagées par les PME. L’objectif est de mobiliser un montant de 20 M€ pour cette filière dans le cadre de cette action du programme d’investissements d’avenir (1). Tout un écosystème se met en place. 67 acteurs susceptibles d’être impliqués dans l’électronique portée sur soi ont été recensés en juillet 2014 dans le cadre d’une étude réalisée par le cabinet Innoeco. Cette étude présente tout d’abord les industriels de la filière déjà « connectés ». Au nombre de 11, ces entreprises engagées dans la réalisation de produits ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER textile connectés peuvent être à l’origine de propositions ou être intéressées par des opportunités qui émergeront de l’appel à projets, par la greffe de solutions TIC à un produit textile, par la fabrication d’un textile technique à base de technologies TIC, et par le développement de procédés textiles dans les projets de textiles intelligents. Cinq projets concrets ont été recensés: un airbag anti-avalanche (Ubak), une bouée connectée (Seareka), un gant beatbox interactif pour le monde du spectacle (CEA-Leti et CEA-Liten), un manteau connecté couplé à une application sur smartphone qui permet de se laisser conduire par des vibrations (projet étudiant Grizz) et le sac à main connecté (Nomadic Solutions). Dans la chaîne de développement et de fabrication de produits wearables, des technologues-intégrateurs ont ensuite été repérés par l’étude. Il s’agit d’entreprises ayant une activité dans la chaîne de valeur industrielle « textile » pour le développement, le prototypage, l’industrialisation de produits connectés. Intégrateur de solutions électroniques, spécialiste

Les ventes de dispositifs portés sur soi («wearables») par segments Montres connectées

Traqueurs pour la santé et le sport

En millions d’unités 60 51,1 50 40

20 10 0

17,5

26,1

13,5 4 2014

2015

Les ventes des premiers dispositifs portés sur soi diffusés en grande quantité, qui se résument pour le moment aux montres connectées et aux traqueurs pour la santé et le sport, devraient être multipliées par trois cette année. Source : GfK

de l’intégration de données ou encore bureau d’études (par exemple, Eolane, Movea, Tecknisolar-Seni) pourraient être des partenaires de premier choix pour l’intégration de technologies TIC pendant la mise au point et le développement des produits. Des technologies existent déjà pour le développement de dispositifs portés sur soi : l’électronique imprimée, les capteurs physiques, les capteurs physiologiques miniaturisés, les composants intégrant des fonctions de communication (avec des sociétés comme Bodycap, Bodysens, Dracula, Tagsys, des organismes de recherche comme le CEA-Leti, ou des grandes écoles comme l’Esiee…). Peuvent aussi être concernés des industriels de l’Internet des objets qui ne sont pas orientés à ce jour sur des solutions textiles mais qui pourraient s’y intéresser. A plus long terme, les thèmes technologiques amont qui sont envisageables pour le développement de produits textiles connectés portent sur la mesure de courant et d’électromagnétisme, les composants micro-nano technologies (Mems), la

Toute une gamme d’applications Oscilloscopes R&S®RTM, R&S®RTE et R&S®RTO ❙ Nombreux déclenchements et décodages de bus dont CAN-FD, MIOD, ARINC etc... ❙ Analyse de puissance ❙ Analyse du Jitter ❙ Test de conformité dont USB2, Ethernet, Broad R-Reach, MIPI D-PHY etc... ❙ Interface logicielle de capture I/Q (OFDM, LTE, NFC) ❙ Analyse spectrale avancée et mesures CEM Plus d’infos : value.rohde-schwarz.com Nous contacter : contact.rsf@rohde-schwarz.com Tél : 01 41 36 10 00

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

microencapsulation, l’électronique organique (Oled), les capteurs physiques de polluants et les solutions de communication réseau (UWB, M2M). Ces technologies sont davantage intéressantes dans l’hypothèse de développements sur plusieurs années que pour le programme Connectitude. Douze industriels ont été recensés parmi lesquels Memscap, Tronics, Isorg, Microoled, Sigfox… Enfin des fournisseurs de technologies prospectives intéressantes à moyen ou long terme pour le développement de produits textiles connectés ont été identifiés : production et stockage d’énergie, fibre optique fonctionnalisée, technologies de communication et géolocalisation, capteurs physiologiques, traitement de données, microélectronique, holographie… Encore plus que les thèmes amont, ces technologies prospectives sont, du fait de différents facteurs, davantage positionnées sur des débouchés de moyen-long terme, au-delà des échéances du programme Connectitude. Plusieurs start-up sont prometteuses et suscitent l’attention des investisseurs. Citons notamment Sigfox qui fait partie des sociétés positionnées sur les thèmes amont et qui vient de lever 100M€. Autre exemple: Cityzen Sciences cherche aussi à lever un montant important. Selon des sources proches de l’entreprise, cet industriel, qui fait partie des acteurs proposant déjà des produits électroniques connectés et portés sur soi, pourrait lever prochainement 120 M€. La société a mis au point un « tissu intelligent » issu de la technologie baptisé « SmartSensing », fruit des recherches d’un consortium industriel français composé de Payen (textile), Eolane (électronique), Télécom Bretagne (sciences et technologie de l’information), Cyclelab (vélo) et dirigé par Cityzen Sciences. Le consortium est par ailleurs accompagné par l’ENSCI, première école de design française et par le CEA-Leti.

DOSSIER

Le programme ISI (Inovation stratégique industrielle) (2) d’Oseo a annoncé, dès 2012, le financement du projet Smart Sensing à hauteur de 7,2 millions d’euros (pour un coût total de 17,7 millions d’euros sur 5 ans). Les enjeux technologiques du projet portent sur la miniaturisation, l’intégration textile, la gestion des réseaux de composants, et la gestion et le traitement des données. Il a pour ambition de construire une chaîne industrielle complète allant de la R&D à la distribution en passant par la production en France.

≤ Les bracelets et montres connectés ont été les premiers produits électroniques portés sur soi à avoir rencontré un grand succès. Mais cet engouement ne pourra durer que si ces objets dépassent le stade de gadgets pour devenir des accessoires utiles.

Premiers succès commerciaux pour les textiles connectés Les textiles connectés développés à partir de «Smart Sensing» intègrent des capteurs permettant de mesurer l’activité physique au quotidien, le rythme cardiaque, ou la position GPS d’un individu. Ils sont destinés dans un premier temps au monde sportif professionnel et grand public. La force du projet est d’intégrer des technologies de pointe (microcapteurs miniaturisés) dans le textile de manière à fabriquer une fibre «connectée». Les textiles connectés issus du projet devraient permettre, entre autres, de suivre des paramètres physiologiques individuels ou collectifs dans le domaine sportif mais aussi dans le secteur de la santé, de la sécurité et des loisirs.

JACQUES MAROUANI

VENTES DE MONTRES CONNECTÉES: LA PERCÉE ATTENDUE D’APPLE 2014 LIVRAISONS MONDIALES Apple Autres Total

Nombre en millions d’unités 0 4,6 4,6

2015 Part de marché

Nombre en millions d’unités

Part de marché

0% 100% 100%

15,4 12,7 28,1

54,8% 45,2% 100%

Le savoir-faire en marketing d’Apple laisse présager un grand succès à sa montre connectée présentée le 9 mars dernier. Selon Strategy Analytics, l’Américain pourrait générer à lui seul plus de la moitié des ventes de montres connectées cette année. Source : Strategy Analytics

Un premier succès pour la technologie SmartSensing a d’ores et déjà été obtenu en fin d’année 2014 avec le spécialiste japonais des équipements de sport Asics, lequel prévoit de se concentrer en particulier sur le développement de T-shirts connectés, baptisés « D-shirts » (Digital shirts), qui peuvent surveiller différents signaux émis par le corps humain (dont la fréquence cardiaque, le rythme respiratoire et la température corporelle) et élaborer des indicateurs de l’effort physique (par exemple en donnant des précisions sur la position, l’altitude et la vitesse de l’utilisateur). Asics prévoit également que les produits puissent être utilisés pour maintenir la forme physique et pour suggérer un entraînement approprié. L’accord entre les deux sociétés prévoit des travaux de R&D et d’innovation conjoints sur les textiles intelligents pour les vêtements de sport. Le « D-shirt » connecté de Cityzen Sciences ressemble à un T-shirt de sport classique. Il intègre de multiples capteurs. Les données sont envoyées vers un smartphone relié par Bluetooth ou stockées dans un boîtier amovible. Leur analyse permet un travail sur les performances d’un individu ou d’une équipe de sportifs professionnels. Le D-Shirt a été primé lors du CES, le salon de l’électronique grand public de Las Vegas, qui s’est tenu en janvier dernier. L’occasion pour Cityzen Science de mieux se faire connaître aux Etats-Unis. «Après le Japon, on espère que le D-Shirt nous ouvre la porte des USA», a déclaré Vincent Lambert, directeur du développement de Citizen Sciences.

(1) Il est possible de télécharger le cahier des charges et le dossier de candidature sur ce lien : http://www.bpifrance.fr/ Vivez-Bpifrance/Agenda/PIAVE-un-appela-projets-thematique-pour-le-textile-12965. (2) Rappelons que le programme ISI a été mis en place pour favoriser l’émergence de champions européens. Il soutient des projets ambitieux d’innovation collaborative à finalité industrielle, portés par des entreprises innovantes de taille intermédiaire et des PME. Ces projets sont très prometteurs en cas de succès : ils visent à commercialiser les produits de ruptures technologiques et qui ne pourraient se réaliser sans incitation publique. L’aide accordé aux projets ISI est comprise dans une fourchette de 3 à 10 millions d’euros, sous la forme de subventions et d’avances remboursables.

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER L’ÉLECTRONIQUE PORTÉE SUR SOI, UN POTENTIEL IMMENSE, MAIS UN MARCHÉ QUI PEINE À DÉCOLLER!

> Par définition, le potentiel des marchés du wearable (objets portés sur soi) est immense. D’une part, parce qu’il s’adresse à des individus et non à des foyers. D’autre part, parce que chacun d’entre nous peut porter plusieurs objets du quotidien : vêtements et chaussures naturellement, mais il reste de la place pour bracelets, montres, lunettes, bijoux et, peut-être, d’autres encore qui restent à inventer, souligne la dernière étude du cabinet GfK sur le marché des biens technologiques. > GfK a réalisé le bilan d’une première année de véritable existence de l’électronique portée sur soi, en 2014. Tout d’abord, le marché a démarré autour du poignet avec les montres ou les bracelets, le reste étant encore au stade du développement. Ensuite, il confirme que la cible est très large puisque plus de 640 000 consommateurs ont été séduits dès cette première année en France. Et l’équilibre est

≥ Les fabricants de montres connectées sont déjà nombreux sur le marché. Ces dernières permettent par exemple de lire ses SMS ou ses mails sans sortir son smartphone. Cette possibilité sera-t-elle suffisante pour séduire les consommateurs? quasi parfait entre les 3 segments clés : montres connectées, montres de sport et traqueurs d’activité réalisant respectivement, 190 000, 250 000, et 200 000 ventes en 2014 dans l’Hexagone. > Malgré ce léger décollage, le marché du wearable n’en est qu’à ses balbutiements et l’accélération devrait continuer sur les années à venir, souligne GfK. Il reste à ce jour cantonné aux montres

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

connectées et aux traqueurs d’activité. En 2015, le marché français pourrait écouler quelque 1,8 million de produits wearable sur les seules montres et traqueurs, selon le cabinet d’études. A plus long terme, il parle déjà de contrôlables et non plus de wearable où l’objet porté sur soi pourrait jouer un rôle central dans l’essor des objets connectés du foyer. > Au niveau mondial, GfK prévoit qu’environ 51 millions de dispositifs wearable (comprenant les smartwatches, les traqueurs d’activités, les bracelets de fitness, etc.) seront vendus cette année à travers le monde. Apple devrait se réserver la part du lion, estime le cabinet Strategy Analytics, à compter de la mise sur le marché de sa montre connectée qui a été présentée le 9 mars dernier. > En 2014, 17,6 millions de ces produits connectés avaient trouvé preneurs : 13,5 millions de bracelets et trackers d’activités et 4 millions de montres connectées. > Cette année, les ventes devraient donc quasiment être multipliées par 3 avec 26,1 millions de montres connectées vendues et 25 millions de bracelets et autres trackers, selon GfK. > Le marché ouest-européen devrait d’ailleurs être l’un des plus dynamiques avec le marché nord-américain, puisque 5,4 millions de montres connectées et 7,1 millions de bracelets devraient être écoulés dans cette partie du monde. Soit 12,5 millions d’unités au total, contre 4,8 millions en 2014. > A terme, le wearable ne sera que l’une des composantes d’un marché bien plus conséquent. Celui des objets connectés que l’on sera amené à retrouver dans les principaux univers du quotidien : la maison, l’équipement de la personne, la santé, la voiture, etc. Autant d’objets que l’on pourra faire communiquer avec des vêtements ou autres accessoires portés à différents endroits de notre corps. Le dispositif wearable jouera ainsi le rôle de « hub » pour l’ensemble de l’environnement des objets connectés !

EXPOSITION - CONFERENCES - ATELIERS

10ème édition

MtoM le salon des professionnels des objets communicants

1er & 2 AVRIL 2015 CNIT - Paris la Défense

• Opérateurs telecoms ou MVNO • Fournisseurs de solutions réseaux • Constructeurs ou distributeurs de : modules, software, modems, routeurs, systèmes, passerelles…

• SSII et bureaux d’études • Intégrateurs de solutions • Internet des Objets

En parallèle

www.salons-solutions-electroniques.fr 35

DOSSIER SANTÉ CONNECTÉE

Le «wearable» dope la prévention Les dispositifs de santé portables sur soi («wearable») affluent. Ils favorisent la prévention des maladies et aident les personnes à se sentir davantage responsables de leur santé. Enfin, ils permettent aux organismes de prise en charge des maladies d’envisager des économies… < Empatica est à l’origine d’un bracelet connecté détecteur des signes avant-coureurs de la crise d’épilepsie. L’Embrace contient des capteurs qui repèrent les variations brusques des paramètres concernés par la crise (notamment la température corporelle).

Empatica

es objets connectés révolutionnent le domaine de la santé: les capteurs de température, de pouls, de pression, de sucre et d’oxygène dans le sang, de sommeil… assurent une surveillance continue des malades et préviennent de l’imminence de la crise ou de l’éclosion de la maladie. «L’utilisation de ces nouveaux appareils permet au monde médical de mettre l’accent sur la prévention et de davantage personnaliser les traitements », résume Soreon Research dans son rapport Smart Wearable Healthcare 2014. Pour cette société d’études, l’irruption, dans le monde médical, du connecté conjuguée à celle du Big Data a également pour conséquences: la possibilité d’établir des profils pertinents des maladies – basés sur la prise en compte d’un grand nombre de paramètres– et un bouleversement de la relation entre patients et médecins par le biais de l’irruption, dans le monde de la santé, de nouveaux acteurs issus de l’informatique et de l’électronique. Au plan des chiffres, Soreon Research estime que le marché mondial des objets connectés de santé portables sur soi (wearable) passera de 2 milliards de dollars en 2014 à 41 milliards de dollars en 2020. Ce qui représente une croissance annuelle moyenne de 65 %. Soreon explique une telle progression par le fait que l’enrichissement rapide des économies émergentes favorise le vieillissement de la population ainsi que l’apparition de maladies caractéristiques des pays riches telles que le diabète, les maladies cardiovasculaires et les désordres du sommeil.

plupart des données de santé qui seront utilisées au XXIe siècle ne proviendront plus des laboratoires mais, en grande majorité, de la vie quotidienne de populations identifiées», remarque ainsi le docteur Philip Low, Pdg fondateur de NeuroVigil, éditeur américain d’algorithmes dédiés à la détection d’activités neurobiologiques. NeuroVigil est à l’origine de l’iBrain, un dispositif de détection de l’activité neurologique qui, à partir de l’algorithme de Spears, convertit les données EEG (électroencéphalographie) en une carte de l’activité cérébrale et repère les séquences inhabituelles du PHILIP LOW, Pdg fondateur de NeuroVigil

La plupart des “données de santé qui seront utilisées au XXIe siècle ne proviendront plus des laboratoires mais, en grande majorité, de la vie quotidienne de populations identifiées.

Des banques de données sur les maladies

”

Nasa

La conjugaison des technologies sans fil et du traitement informatique de vastes ensembles de données permet aujourd’hui d’isoler des séquences de signaux annonciatrices du déclenchement de maladies ou de crises. «La

fonctionnement du cerveau. Actuellement, cette entreprise travaille, en partenariat avec l’Asha (American Senior Housing Association), à la collecte de grandes quantités de données chez des volontaires de maisons de retraite, avec pour objectif d’identifier les facteurs de la vie courante (sommeil, régime…) influant le plus sur le vieillissement du cerveau. Pour ce, NeuroVigil va distribuer 20000 iBrain à des maisons de retraite. Dans un même esprit, la start-up française Bioserenity (Paris XIIIe), travaillant en liaison avec l’association britannique Epilepsy Action et l’association française Efappe, a mis au point un système annonciateur des crises d’épilepsie, le Neuronaute, qui a également pour objectif d’aider la recherche dans ce domaine. Les séquences d’informations captées sont en effet transmises à un serveur (Cloud), ce qui permet aux professionnels de santé de les consulter et d’affiner leurs diagnostics et/ou de corriger leurs prescriptions, et aux chercheurs de les utiliser dans le cadre de leurs études. Baptisé Neuronaute, ce dispositif repose sur des capteurs ainsi que sur une application fonctionnant sur smartphone. Installés dans un vêtement et dans un bonnet, les capteurs surveillent les activités cardiaques, musculaires et cérébrales du patient. Les données issues de ces ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER

Mieux vaut prévenir que… Dans la pratique, le logiciel compare l’EEG du porteur de casque à celles de personnes ayant subi un AVC. Ce qui permet de repérer des séquences annonciatrices de l’accident vasculaire. La détection en question s’effectue en une minute. Samsung considère que cet appareil pourrait servir à des personnes qui sont persuadées d’avoir déjà subi un AVC de faible amplitude. En outre, pour des surveillances à long terme, il est envisagé d’intégrer les électrodes à des branches de lunettes. Enfin, cet appareil serait aisément adaptable à la surveillance cardiaque, l’intensité des signaux cardiaques étant plus forte que celles des signaux EEG. De façon similaire, le projet « Seconde peau: détection de pathologies cardiovasculaires», qui est issu d’une collaboration entre l’ESIEE de Paris et la société normande BodyCap, a pour objectif la mise au point d’un patch flexible ultrafin (épaisseur 10 µm) à capteurs piézoélectriques destinés à l’acquisition de l’onde de pouls, et, dans un deuxième temps, d’électrodes d’enregistrement d’un électrocardiogramme. Un traitement logiciel des ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

données aboutira à la génération d’un diagnostic en temps réel. Un autre fléau touche l’humanité depuis son origine, un fléau dont les crises s’avèrent également difficiles à prévoir : l’épilepsie. En fait, les crises d’épilepsie s’avéraient difficiles à prévoir jusqu’à ce que la startup française Bioserenity (voir plus avant) et la start-up italienne Empatica mettent au point des dispositifs de détection des signes avant-coureurs de la crise. Empatica est à l’origine d’un bracelet connecté détecteur du signe annonciateur par excellence : la hausse de température. L’Embrace contient des capteurs qui repèrent la variation brusque de température ainsi que Bioserenity

capteurs sont transmises via Bluetooth Low Energy au smartphone. En cas de crise, le téléphone transmet une alarme aux proches concernés. Dans les pays riches, le vieillissement de la population, une nourriture trop calorique et un rythme de vie trépidant favorisent l’émergence des crises cardiaques et des accidents vasculaires cérébraux (AVC). Alors que la crise d’épilepsie demeure, pour sa part, difficile à prévoir. Rien n’est toutefois inéluctable: les objets connectés commencent à nous prévenir de tels maux. Ainsi, cinq ingénieurs de Samsung ont mis au point un prototype de casque de surveillance des EEG, utilisable par les patients pour la détection des signes avant-coureurs de l’AVC. L’Edsap (Early Detection Sensor & Algorithm Package) opère en liaison avec un smartphone ou une tablette dont l’écran sert à visualiser les informations et où est installée une application logicielle dédiée. Les électrodes pour le contrôle EEG sont fabriquées dans un matériau fortement conducteur qui a été mis au point par les chercheurs; son utilisation permet d’établir des connexions au cuir chevelu sans ajout de gel ou de solution saline.

< Le Neuronaute de la start-up parisienne Bioserenity est composé d’un vêtement et d’un bonnet qui intègrent des capteurs d’activité cardiaque, musculaire et cérébrale. Le smartphone envoie un message d’alarme en cas de problème.

les variations d’autres paramètres significatifs de l’imminence d’une crise (mouvements corporels…). Ces données sont alors transférées au téléphone mobile du porteur qui alerte ce dernier et envoie un message à destination d’une tierce personne (proche ou médecin). La commercialisation des bracelets Embrace est prévue pour juillet prochain. Pour en financer la production, Empatica a fait appel au site Indiegogo (fonds participatif) et a récolté davantage que les 100000 dollars qu’elle visait... Bien d’autres patch, bracelets, gourmettes, boucles d’oreilles… ont été mis au point ou sont à l’étude aujourd’hui pour permettre de mieux détecter et prévenir les accidents et les maladies. Ils permettront (peutêtre) aux passionnés de «durer plus longtemps», et aux autres, de réagir en cherchant une passion. DIDIER GIRAULT

DOSSIER CAPTEURS

«Les Mems sont le moteur des applications “wearable”» Karen Lightman, directrice exécutive du Mems Industry Group (MIG), revient sur les challenges des applications portables sur soi, du point de vue des capteurs embarqués.

ter son autonomie. Les bracelets et montres électroniques, par exemple, doivent apprendre à s’autoalimenter à partir des mouvements et des vibrations naturelles du corps humain. A chaque fois qu’un utilisateur ôte son appareil wearable pour le recharger, ce dernier court le risque de finir au fond d’un tiroir –cela doit donc arriver le moins souvent possible.

MIG

Le terme wearable est sur les lèvres de tous les électroniciens. Pourtant, le représentant le plus connu de ces appareils électroniques portables sur soi, à savoir les Google Glass, a essuyé un échec cuisant… KAREN LIGHTMAN Les Google Glass n’ont jamais trouvé leur positionnement, leur utilité – et avec un prix de lancement de 2 000 $, cela s’avère bien sûr rédhibitoire. Pour qu’un appareil électronique wearable rencontre le succès escompté, il faut que son utilisateur puisse oublier sa présence, que son autonomie ne soit pas un problème et qu’il apporte une réelle plus-value, autant de critères que les Google Glass n’ont pas su remplir. Les lunettes de réalité augmentée demeurent un concept viable, mais sans doute dans des applications plus précises comme le jeu vidéo (à l’instar des modèles présentés par Microsoft ou Virtuix), l’industrie ou le médical. Mais ce type d’échec ne veut pas dire que la demande n’existe pas. Lors des dernières fêtes de fin d’année, j’ai été frappée de constater que la plupart des membres de ma famille avaient reçu en cadeau un appareil portable – y compris mon père de 84 ans, désormais équipé de ce que l’on devrait considérer comme l’appareil wearable originel, à savoir l’aide auditive.

Techniquement, quel est le principal challenge représenté par ces appareils wearable pour les composants embarqués? KAREN LIGHTMAN Le principal écueil réside dans l’énergie. Il s’agit toujours de réduire la consommation de l’appareil (et donc des circuits intégrés et capteurs embarqués), voire de générer de l’énergie, afin d’augmen-

LE MEMS INDUSTRY GROUP (MIG) EN BREF > Le Mems Industry Group (MIG) comprend plus de 170 sociétés, incluant les plus grands fabricants de microsystèmes (Analog Devices, Bosch, Freescale, Honeywell, Infineon, InvenSense, Knowles, Omron, Sensata, ST, TI) et de semi-conducteurs (Intel, ARM, Broadcom, Fairchild, Micron, NXP, Qualcomm, Sony, TSMC) ainsi que des instituts de R&D comme le CSEM, le CEA/Leti et le Fraunhofer. Son objectif principal consiste à fédérer les fournisseurs de Mems, de logiciels, de matériaux et d’équipements associés, les fondeurs, les analystes et les intégrateurs OEM. Le MIG organise des congrès techniques et commerciaux, une conférence en Asie et des webinars .

KAREN LIGHTMAN, directrice exécutive du MIG

“queUnlessigne Mems

sont au cœur de la conception électronique actuelle: lors du CES de 2013, le Mems Industry Group avait été invité à organiser une conférence d’une heure et demie; en 2014, nous sommes passés à trois heures, et cette année la conférence a duré toute une journée!

”

Et au niveau logiciel? KAREN LIGHTMAN L’autre grand sujet sur lequel l’industrie doit progresser, c’est la fusion des données issues des différents capteurs embarqués, qui constituent le moteur des applications wearable. Sous l’impulsion de Freescale, le MIG vient d’ailleurs de lancer l’AIC (Accelerated Innovation Community) qui comprend une bibliothèque open source d’algorithmes de fusion de données. Grâce à des initiatives de ce genre, les utilisateurs de microsystèmes et de capteurs n’auront plus à partir de zéro lorsqu’il s’agit de traiter et d’exploiter leurs signaux – ce qui alourdit considérablement le budget de développement de l’appareil, sans parler du retard induit pour le lancement sur le marché. Dans le secteur des microsystèmes, l’application reine, c’est le smartphone, et toute la littérature traitant de la fusion de signaux Mems est dévolue à la téléphonie mobile. Or les appareils portés sur soi mettent en jeu des mouvements différents, et souvent plus complexes, que ceux utilisés pour commander les fonctions d’un smartphone. En outre, la majeure partie des appareils wearable assurent une surveillance continue d’un ou de plusieurs paramètres, et, pour traiter ces données, il peut être utile de développer des coprocesseurs optimisés pour les capteurs embarqués au lieu de compter sur un cœur de processeur lambda. PROPOS RECUEILLIS PAR FRÉDÉRIC RÉMOND ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

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DOSSIER CONVERSION D’ÉNERGIE

En améliorant leur rendement énergétique, les «wearables» perdent du poids Les défis que pose la conception d’un produit «wearable» demandent que chaque fonction soit individuellement optimisée selon de nouvelles contraintes de consommation et d’encombrement. Le manque de place pour de la logique annexe, ou même des composants, fait que l’intégration revêt un caractère critique.

fin de réduire les dimensions et le poids des produits électroniques à porter sur soi (wearable), comme les moniteurs de forme physique, il importe que leur consommation d’énergie soit minimisée pour permettre l’usage d’une batterie plus discrète. Si, par certains aspects, les wearables ne diffèrent pas des applications tirant leur énergie de piles ou d’accumulateurs, il est un facteur qui impose un niveau d’optimisation supérieur. Un dispositif wearable est tenu de gérer rapidement les tâches gourmandes en énergie pour commuter en mode veille le plus rapidement possible (figure 1). Par rapport à une application mobile typique, le courant disponible est cependant sensiblement plus faible. Pour garantir une semaine d’autonomie à partir d’une batterie de 50 mA.h, le courant moyen doit être inférieur à 300 µA. Allouer 25 % du budget énergétique au mode veille se traduit par au plus 75µA. Or un régulateur à découpage de type buck (abaisseur de tension), affichant un courant de repos (I Q) de 30 µA, consomme déjà quasiment la moitié de ces 75 µA. Cette raison explique pourquoi un régulateur linéaire à faible courant de repos semble être un choix plus approprié. Alors qu’en mode veille quelques dizaines de microampères seulement sont soutirées à la batterie, certains périphériques système, comme l’afficheur et la radio, exigent souvent des intensités de plusieurs dizaines de milliampères en valeur crête. Sans possibilité de tirer bénéfice du fort rendement d’un régulateur buck, il est dès lors bien difficile de ne pas exploser le budget énergétique en mode communication. En consé-

Figure 1.- Cycle de consommation d’un dispositif moniteur wearable Veille

Mesure

Communication

Consommation

25% 50% 25%

Temps Un dispositif wearable est tenu de gérer rapidement les tâches gourmandes en énergie pour commuter en mode veille le plus rapidement possible

quence, l’optimisation de la consommation pour différentes conditions de charge impose de faire des compromis et de porter une attention toute particulière aux spécifications qui touchent à la consommation.

Réduire la tension de fonctionnement Tant en mode actif qu’en veille, les composants du dispositif wearable doivent être alimentés pour fonctionner. Il faut toujours garder à l’esprit que la puissance est le produit de la tension par le courant, et que le courant est en général proportionnel à la tension. De fait, la puissance est, en gros, fonction de la tension élevée au carré. Sur la figure 2, la différence très nette entre courant et puissance est mise en évidence par leurs courbes respectives, obtenues en fonction de la tension appliquée. En pratique, les circuits actifs ne sont pas des charges purement résistives. Le courant nécessaire pour charger ou décharger les capacités dépend éga-

lement de la tension appliquée. La puissance nécessaire à la plupart des circuits actifs varie avec le carré de la tension appliquée. Un exemple illustrant ces propos nous est donné en comparant le courant et la consommation d’un oscillateur standard de type KC5032, avec le courant et la consommation d’une résistance (figure 3). La tension élevée au carré explique en partie pourquoi la puissance de calcul par watt croît aussi rapidement, même avec une modeste réduction de la tension. Cela explique également pourquoi le recours à un régulateur linéaire peut se traduire par une réduction de la consommation, même si son rendement n’est pas fameux et le courant d’entrée pratiquement égal au courant de sortie. De nombreux circuits régulent la tension en interne pour notamment réaliser des économies d’énergie. La régulation interne est le plus souvent linéaire, ce qui réduit au minimum les variations du courant. Néanmoins, la consommation d’énergie globale est ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER toujours proportionnelle à la tension d’entrée. Abaisser la consommation de la plupart des fonctions du système passe le plus souvent par la sélection des composants dont la tension de fonctionnement est la plus faible. Ces composants travailleront alors à la limite basse de leur plage de tensions d’entrée admissible.

Figure 2.- Courant et puissance vs tension Courant (mA)

Puissance (mW)

40 35

Choisir le régulateur ad hoc

Courant

S’il est important de définir la bonne tension de fonctionnement, choisir le bon régulateur pour générer la dite tension l’est tout autant. Comme évoqué précédemment, un régulateur linéaire embarqué dans un dispositif a pour effet de réduire la consommation en permettant à la circuiterie interne de drainer moins de courant. Cependant, la régulation linéaire ne profite pas pleinement des avantages liés à la diminution de la tension. La consommation est réduite parce que le courant au travers du régulateur est moindre, mais la puissance consommée est toujours égale à la tension d’entrée, multipliée par le courant. La puissance demandée est seulement égale à la tension de sortie multipliée par le courant. En réalité, la puissance résiduelle (soit la différence entre la tension d’entrée et la tension de sortie, multipliée par le courant) est consommée par la régulation linéaire. Un régulateur à découpage est indispensable pour tirer le meilleur profit d’une tension réduite. Seulement, un régulateur à découpage conventionnel peut facilement consommer tout le budget puissance en mode veille.

Puissance

0 0

Or, la durée de mise de veille d’un dispositif étant la plus longue, il fallait jusqu’ici sacrifier le rendement en mode actif et opter pour un régulateur linéaire à faible courant de repos. Heureusement, il existe aujourd’hui sur le marché des régulateurs buck dont le courant de repos est inférieur à 1 µA, évitant ainsi la recherche du meilleur compromis possible entre le rendement en mode actif et le rendement en mode veille. La réduction du courant de batterie obtenue grâce à l’un de ces régulateurs à faible courant de repos est

Oscillateur KC5032

Energie

2,5 3,3 Tension (V)

1,8

2,5 3,3 Tension (V)

L’oscillateur pris en exemple est un modèle standard de type KC5032. La tension élevée au carré explique l’évolution rapide de l’énergie consommée.

ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

Ces courbes sont données pour une résistance de 500 Ohms. Elles mettent en évidence la grande différence qui existe entre courant et puissance, en fonction de la tension appliquée aux bornes de la résistance.

Courant

1,8

Tension

Figure 3.- Courant et consommation pour un oscillateur et une résistance Résistance de 500Ω

parfois impressionnante. Si le composant fonctionne sous 1,8 V et que la source est une batterie lithium polymère rechargeable, dont la tension moyenne est de 3,7 V, le courant de batterie peut être divisé par deux. Mais un régulateur buck n’est pas de facto la meilleure option possible, en particulier si la tension de sortie est supérieure à 80% de la tension d’entrée. Un régulateur buck est souvent crédité d’un rendement de 90 %. En régulant de 3,7 V à 3,2 V, un modèle linéaire est à même d’offrir un rendement de 85%, sauf qu’aucune inductance n’est requise. En traçant la courbe de rendement en fonction du courant de sortie (figure 4), le régulateur buck à 1 µA est clairement avantageux lorsqu’il régule à 1,8 V, pour des charges inférieures à 1 mA. Mais il est à noter que la différence est faible si l’on régule à 3,2 V. Compte tenu du temps passé en mode veille, le régulateur buck à 1 µA est le choix préférentiel pour un niveau de 1,8 V. Néanmoins, l’encombrement limité du régulateur linéaire en fait une meilleure option pour une sortie de 3,2 V. Enfin, il faut aussi rappeler que tous les convertisseurs à découpage ne sont pas égaux. A cet effet, un examen scrupuleux du comportement du convertisseur dans les conditions de fonctionnement spécifiques de l’application est un passage imposé. Même si de nombreux microcontrô-

DOSSIER leurs intègrent des régulateurs, ceuxci ne constituent pas toujours la meilleure solution pour obtenir la consommation la plus faible. Il est tout aussi important d’étudier les caractéristiques des régulateurs internes que celles des régulateurs externes. Dans la mesure où les tensions de cœur se situent sous la barre des 1,8 V, passer d’un régulateur linéaire à un régulateur à découpage se traduit par une réduction de plus de moitié de la consommation du cœur. C’est précisément la raison pour laquelle de nombreux microcontrôleurs offrent la possibilité d’inhiber leur régulateur interne. Il n’est pas conseillé de supposer que le régulateur intégré représente la solution optimale, et il peut s’avérer coûteux au niveau consommation de céder à la tentation d’utiliser ce que met à disposition le microcontrôleur pour réguler la tension du cœur.

Bien connaître sa batterie L’une des expériences les plus fâcheuses pour un utilisateur est de voir son dispositif s’arrêter inopinément. Le coureur utilisant un podomètre se lamente : « l’indicateur de charge de batterie affichait pourtant plusieurs barres ! ». Personne ne s’attend à ce qu’un dispositif s’arrête lorsque le témoin de batterie indique que cette dernière est encore poten-

Figure 4.- Rendements comparés de différents régulateurs Buck IQ =1µA

0,001 0,01

0,1

tiellement apte à fournir de l’énergie. Il est dès lors primordial que l’indicateur de charge soit précis. Toute incertitude relative à l’état de charge (SOC, State of Charge) doit être déduite de la charge disponible rapportée à l’utilisateur. Pour garantir un

VCELL

4,0 3,8 (%)

3,6 3,81 V = 72 %

100

3,4 3,81 V = 50 % 3,2

80 60 40 20 2

4 5 Temps (heures)

Lire la tension de la batterie à l’aide d’un convertisseur A/N ne permet pas de connaître son état de charge.

100

0,001 0,01

0,1

100

Courant de sortie (mA)

Le régulateur buck à IQ=1 µA est clairement avantageux lorsqu’il régule à 1,8 V, pour des charges inférieures à 1 mA.

4,2

Courant de sortie (mA)

(V)

Sortie 3,2 V Rendement (%) 100

Etat de charge (SOC)

LDO IQ =0,5µA

Sortie 1,8 V Rendement (%) 100

Figure 5.- Tension de batterie et état de charge

3,81 V = 2 %

Buck IQ =1µA

temps minimal entre deux cycles de recharge, la batterie doit être «surdimensionnée » pour tenir compte de l’imprécision de la mesure. Connaissant l’importance de la batterie dans la conception système, la façon dont est mesuré son état de charge affecte directement la taille, le coût et l’expérience globale de l’utilisateur. Avec les faibles intensités de courant mises en jeu dans les wearables, le comptage de coulombs n’est en pratique pas envisageable. Les tensions de détection sont tellement infimes que les amplificateurs micropuissance ne sont pas adaptés, alors que la fréquence des mesures consommerait bien trop d’énergie. La supervision de tension est alors la seule solution possible. Les batteries lithium rechargeables s’avèrent souvent très difficiles à superviser sur la base de la seule tension. Lire la tension de la batterie à l’aide d’un CAN ne permet pas de connaître le SOC de la batterie (figure 5). Heureusement, il existe des jauges de charge spécialement conçues pour répondre aux exigences de ces applications. La plupart des utilisateurs seront d’accord sur le fait qu’une mesure précise de l’état de charge est inestimable, quand il s’agit de concevoir un produit très mince, ou d’espacer les cycles de ELECTRONIQUES - N°58 - Mars 2015

DOSSIER recharge de la batterie. A cet égard, l’algorithme ModelGauge assure la meilleure précision pour mesurer la capacité de la batterie.

Cap sur l’intégration On le voit, les défis posés par la conception de produits wearables miniaturisés exigent une optimisa-

tion spécifique, différente de celle des produits mobiles traditionnels. Certains composants et caractéristiques, jusqu’à alors considérés comme peu importants, se transforment en facteurs critiques pour obtenir les performances attendues. Si chaque fonction nécessite une optimisation individuelle, tenant compte des nou-

Figure 6.- Un gestionnaire d’énergie aux wearables

Jauge de charge

Régulateur buck 1,8 V

Chargeur de batterie

LDO 3,2 V

Séquenceur d’alimentation

Régulateur boost

Contrôle

Pilote de Led

Gestionnaire de charge complet, le MAX14676 est conçu pour les produits wearables tels que montres et moniteurs de forme physique.

velles contraintes de consommation, leur implantation doit aussi occuper le moins de place possible dans le produit. Ce qui va dans le sens d’une intégration poussée. Il existe dès à présent des circuits intégrés optimisés pour les applications wearables. Des solutions monopuces combinent la régulation de puissance, la gestion de batterie et des fonctions de supervision. Un exemple est donné par le MAX14676 (figure 6) en minuscule boîtier WLP. Pour permettre un fonctionnement sous des tensions plus basses, et ce avec une régulation optimale, un tel circuit intègre un régulateur buck de 1,8 V, dont le courant de repos est inférieur à 1µA, et un LDO de 3,2V à faible IQ. L’algorithme ModelGauge est mis en œuvre pour une supervision précise de la batterie. Le MAX14676 offre en sus d’autres fonctions typiques des applications wearables: l’alimentation pour l’affichage et le rétroéclairage, des fonctions de supervision, incluant notamment la mise sous ou hors tension, et le contrôle du séquencement. GREG STEIERT (MAXIM INTEGRATED)

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