Le boom attendu de la demande pour de petits appareils, souvent isolés mais connectés à l'Internet des objets, conduit les fabricants à concevoir de nouveaux types de composants. Deux développements ont ainsi été annoncés cette semaine. A l'occasion de la convention Techno-Frontier à Tokyo, des chercheurs japonais ont montré le prototype d'une alimentation minuscule qui fournit de l'énergie récupérée grâce aux vibrations dans l'air. Les capteurs associés à cette alimentation n'ont donc plus besoin de piles pour fonctionner. Et au Royaume-Uni, la compagnie Imagination Technologies a annoncé un plan pour produire des puces radio qui pourront être utilisées dans de très petits appareils électroniques.

L'Internet des objets remonte des données de machines et de capteurs dans un grand nombre de systèmes pour fournir des rapports sur les changements dans des infrastructures publiques ou privées. Pour ce faire, un maillage réseau très dense est nécessaire dans des endroits  où les fils ou les câbles ne peuvent pas être tirés facilement, surtout si le nombre de ces dispositifs devient vraiment très important. Cela rend les exigences en taille et en puissance plus strictes que jamais.

Un générateur piézoélectrique de 2 cm² 

Une nouvelle génération de technologies commence donc à émerger dans le domaine des alimentations autonomes avec la collecte de vibrations ou la génération d'électricité à partir des mouvements présents dans l'environnement. Il est possible d'exploiter une grande variété de sources pour produire de l'électricité, à savoir le vent, l'eau, les ondes radio et les mouvements du corps humain. Par exemple, le déplacement d'une personne qui marche peut aider à alimenter un petit appareil portable.

A Tokyo, des chercheurs européens et japonais ont ainsi exhibé un prototype construit autour d'un générateur piézoélectrique fourni par le japonais Omron, spécialiste des capteurs de santé, associé à un module de gestion de l'alimentation développé par l'institut de recherche européen Holst/IMEC. La combinaison des deux technologies a permis de construire une générateur capable d'utiliser les vibrations de l'air, beaucoup plus petit que les modèles actuels, selon,les deux partenaires du projet. Le module d'alimentation mesure 5 centimètres sur 6 et pourrait descendre à 2 centimètres carrés.

Une puissance comprise entre 1,5 et 5 volts


Avant d'envisager une production en volume, le prototype doit passer par une série de tests et de retours clients. A terme, il pourrait fort bien remplacer les piles dans des produits actuels ou totalement nouveaux, selon les deux partenaires.

Cette alimentation se destine à des capteurs sans fil pour des applications industrielles telles que le contrôle de l'équipement et la maintenance prédictive. Les capteurs eux-mêmes pourraient être «réglés et oubliés» car ils nécessiteraient très peu d'entretien et aucun changement de batterie. La puissance de sortie pourrait atteindre de 1,5 à 5 volts, selon les chercheurs, ce qui est largement suffisant pour les usages envisagés.

Une architecture radio intégrée aux puces 

Comme avec le projet de Omron et Holst, l'architecture de la puce radio développée par Imagination Technologies se destine aux petits boîtiers sans fil connectées. L'Ensigma Series4 "Whisper" RPU (Unité de traitement de la radio) repose sur l'architecture de la ligne Ensigma de l'entreprise mais adaptée à une consommation d'énergie plus faible et avec des performances moindres, a déclaré Richard Edgar, directeur du marketing de la société britannique. Plutôt qu'une véritable puce, cette architecture est un design de référence pour les fabricants de composants désirant améliorer les coeurs de leurs processeurs. L'architecture Whisper peut être utilisée pour fournir une interface WiFi, Bluetooth classique, Bluetooth Smart NFC (communications en champ proche) de faible puissance, GNSS (Global Navigation Satellite System) et d'autres technologies sans fil actuelles ou émergentes. L'architecture Ensigma Explorer équipe déjà des appareils tels que les box ADSL qui nécessitent une vitesse de traitement élevée, mais, avec Whisper, elle a été adaptée pour les équipements qui n'enverront jamais de gros flux de paquets.

« Pour l'Internet des objets, les critères sont différents », a déclaré M. Edgar. « C'est de petites quantités de données, de temps en temps ». Par exemple, un capteur de température dans une maison peut prendre des mesures toutes les 15 minutes et envoyer quelques centaines d'octets. Whisper pourrait également être exploitée dans les capteurs industriels, des appareils portables ou les réseaux électriques connectés, dit-il. Whisper a également été conçue pour être utilisée dans des puces MIPS, qu'Imagination technologies a licencié en 2012. Cette mise en oeuvre dans une puce MIPS répond à des besoins spécifiques comme les télécommunications ou la gestion de tâches particulières, a précisé M. Edgart. La technologie Whisper est attendue au dernier trimestre 2014 dans ses différentes versions. Il est difficile de dire si l'unité d'alimentation proposée par Omron-Holst sera capable d'alimenter un appareil reposant sur l'architecture d'Imagination Technologies, car il y a plusieurs façons de mesurer l'énergie, a indiqué M. Edgar. Mais les tensions qu'elle pourrait générer sont dans la bonne fourchette.