Optimisation des éléments d'une chaîne de télémesure : application aux capteurs-émetteurs implantés alimentés par champ électromagnétique haute fréquence

Abstract

L'objectif de ce travail est l'étude et la réalisation d'une chaîne optimale de télémesure susceptible d'être utilisée aussi bien en milieu industriel qu'en milieu médical. Cette chaîne doit pouvoir émettre des signaux dont le spectre va du continu jusqu'à la déviation maximale admissible du quartz de notre micro-émetteur. Le mémoire que nous présentons est constitué de trois parties. La première partie est composée de trois chapitres: Dans le chapitre 1, nous présentons une manipulation qui a été réalisée et qui consiste à simuler des tissus biologiques avec de la poudre de gélatine et de l'eau. Cette manipulation a eu lieu au laboratoire du Professeur GREFFE de l'ENSIC. Nous analysons le comportement des paramètres radioélectriques en fonction de la fréquence et de la température. Dans le chapitre 2, nous utilisons la méthode des différences finies pour analyser le comportement de l'énergie électromagnétique dans les tissus simulés. Ceci nous donne un aperçu sur l'énergie qui atteind un point d'impact donné (lieu où sera implanté le micro-émetteur) afin de dimensionner correctement la valeur de la puissance incidente. Dans chapitre 3, nous présentons l'étude d'une alimentation par champ électromagnétique externe. Cette alimentation devra être optimisée afin de transférer le maximum de puissance sur la bobine de réception. Ce type d'alimentation sera utilisée aussi bien en milieu médical, afin d'éviter des désagréments aux patients, qu'en milieu industriel hostile ou d'accès difficile. La deuxième partie possède trois chapitre. Dans le chapitre 4, une analyse des procédés de modulation est établie. Cette étude permet le choix du type de modulation que nous devons utiliser afin de satisfaire le cahier des charges. Dans le chapitre 5, nous nous intéressons à la conception et à la réalisation du micro-émetteur en tenant compte des exigences du cahier des charges et des normes de la télémesure. Une méthode d'optimisation non linéaire a été employée pour déterminer les valeurs optimales de la charge et du diviseur capacitif de l'oscillateur et de l'adaptateur d'antenne. Le développement des microcontrôleurs en technologie HCMOS qui associe une très grande intégration à une faible consommation, nous a amené à utiliser le microcontrôleur MC 68HC11 pour l'acquisition d'un signal informatif et sa conversion en séquences afin d'obtenir un émetteur travaillant, en plus, en FSK. Dans le chapitre 6, nous avons utilisé un logiciel de conception assistée par ordinateur (SPICE) pour implanter convenablement les composants électroniques et éliminer ainsi tout phénomène de rayonnement entre composants. La troisième partie est constituée de deux chapitres. Dans le chapitre 7, nous présentons les résultats obtenus avec le micro-émetteur. Dans le chapitre 8, les mesures réalisées à l'aide d'un prototype d'alimentation par induction électromagnétique externes sont décrites.