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1. et mesurez la nouvelle puissance maximale Qu est ce qui est plus avantageux augmenter la tension ou augmentez les capacit s 4 4 Test du circuit avec un r sonateur interface capacitif Pour tester ce mod le avec un r sonateur lancer la simulation avec le mod le d fini dans le fichier chargepump_resonator cir 5 Circuit de retour Pour introduire le circuit de retour nous fournissons un mod le de switch dont louverture et la fermeture sont command es par une tension le switch devient passant lorsque la tension de contr le d passe un seuil haut V2 et redevient bloqu lorsque la tension d passe un seuil basse V1 Pour plus d information cf le mod le switch vhd et l article joints Ce switch est command par la tension Uitore On r gle la valeur du seuil haut V2 une valeur de tension plus faible que la tension de saturation de Ustore Lorsque Ustore atteint cette valeur le switch devient passant le circuit de retour est activ et la tension Ustore baisse jusqu V1 le switch se bloque Ce mod le est r alis dans le fichier chargepump_flyback cir Par d faut les valeurs des tensions de seuil sont 0 et 1000 pour V1 et V2 cela veut dire que le switch est toujours bloqu et le circuit foncitonne en r gime d une pompe de charge testez le 5 1 Choix de V1 et de V2 D apr s les r sultats de simulation de la pompe de charge choisissez pour V1 et V2 les valeurs appropri es modifi
2. UE Consommation TP suite au seminaire R cup ration d nergie Dimitri Galayko 1 Introduction Ce TP est consacr une tude d un circuit de conditionnement d un transducteur lectrostatique utilis pour convertir l nergie de vibration en une nergie lectrique Les deux circuits tudi s sont celui propos par B Yen en 2006 et celui propos par Queiroz en 2007 le doubleur de Bennet Pour chaude circuit tudi on prendra dans un premier temps une capacit variable selon une loi fix e Dans un deuxi ime temps on testera chaque circuit avec un mod le de transducteur capacitif associ un r sonateur Le mod le du transducteur r sonateur est issu de l tude r alis e par P Basset et al en 2012 2013 Deux articles sont fournis celui d crivant la mod lisation de circuit de Yen pompe de charge et celui d crivant le dispositif MEMS mod lis 2 Introduction prise en main de l outil de simuation et premier test Nous utilisons l outil de simulation de Mentor AdavncedMS permettant d effectuer une simulation en langage VHDL AMS Pour installer votre environnement de simulation effectuer les d marches suiv antes Logez vous sur la machine kerosen pour les tudiants l ENSEA cr er un r pertoire de travail par ex TP1 copiez y le contenu de l archive zip fourni par l enseignant dans un terminal mettez vous dans ce r pertoire Toutes les command
3. e la tension sur Cres Mesurez la puissance maximale que ce circuit est capable de g n rer avec une acc l ration de 1 3g 7 Bibliographie D Galayko et al AMS modeling of controlled switch for design optimization of capacitive vibration energy harvester BMAS2007 international conference 2007 San Jos CA B C Yen J H Lang A variable capacitance vibration to electric energy har vester IEEE transactions on Circuits and Systems I R gular Papers vol 53 pp 288 295 February 2006 Basset P Galayko D Cottone F Guillemet R Blokhina E Marty F and Bourouina T 2014 Electrostatic vibration energy harvester with combined effect of electrical nonlinearities and mechanical impact Journal of Micromechanics and Microengineering 24 3 035001
4. er chargepump cir Ce fichier permet de faire une simulation temporelle d une pompe de charge depuis le d marrage Uvar Ures Ustore jusqu la saturation Dans ce mod le la capacit variable varie selon une loi fix e Mod lisez le circuit d crit dans chargepump cir Ce script fait afficher les ten sions sur les trois noeuds mais aussi les nergies instantan es des condensateurs et l nergie totale du circuit On constate que l nergie du circuit volue d une mani re complexe avec le temps et qu il existe une zone o la production de l nergie est maximale 4 1 Cycle Q V Affichez la quantit charge du mod le de condensateur et gr ce la fonction graphique en mode XY de Ezwave tracer le trajectoire de la capacit variable dans les axes Q V 4 2 Energie estim e Estimez la puissance maximale que la capacit variable insanci e dans le circuit chargepump cir peut produire pour la valeur de Ures et la fr quence donn es dans ce circuit Comparez avec la puissance maximale de g n ration de l nergie par la capacit variable dans la question 3 1 4 3 Augmentez la capacit variable Augmentez les valeurs de Cmax et Cmin par un facteur de deux refaites la simula tion et mesurez la nouvelle valeur de la puissance maximale g n r e par la pompe de charge Ensuite mettez Cmax et Cmin leurs anciennes valeurs et augmentez la tension initiale du circuit par un facteur de deux Resimulez
5. es sont exectuer partir du r pertoire Pour complier simuler vous avez besoin d executer 4 commandes valib TP cr e une biblioth que nomm e TP pour vos mod les vasetlib TP d finit TP comme biblioth que de travail Par d faut elle con tiendra les nouveaux mod les compli s vacom modele hdl compile le modele VHDL AMS contenu dans le fichier modele hdi Pour compiler les mod les fourni par l enseignant vous devrez lancer vacom hdl Chaque fois que vous modifiez le mod le VHDL AMS il faudra le recompiler vasim amp lancement de l environnement de simulation Votre environnement est pr t Voici quelques remarques concernant l utilisation de cet environnement Le mod le du syst me complet est compos de deux types de fichiers un fichier Eldo avec extension cir et un ou des fichiers vhd contenant les mod les VHDL AMS Les mod les VHDL AMS doivent tre compil s chaque modification Les fichiers cir sont directement interpr t s par le logiciel vasim Chaque fois que vous modifiez vos mod les il faut recharger reload le mod le C est le fichier eldo cir qui contient la description de plus haut niveau le niveau top La documentation La plate forme AdvanceMS est abondamment document e Toute la documentation se trouve dans le r pertoire lt chemin d installation du Mentor gt docs Dans ce r pertoire il y a des sous repertoires htmldocs e
6. ez le fichier et lancez la simulation de 20 secondes de fonctionnement Observez maintenant l volution de l nergie totale du circuit Si les valeurs de Viet V2 sont bien choisies vous devez avoir en moyenne une ligne droite pente positive ce qui voudrait dire que l nergie du syst me cro t en permanence D apr s la pente de cette droite estimez la puissance produite par le syst me 6 Mod lisation de circuit de Bennet 6 1 Mod lisation avec une capacit qui varie selon une loi fixe Dans un premier temps on va consid rer un doubleur de Bennet fonctionnant avec une capacit variable d finie par une loi fixe Pour cela on consid re le fichier bennet_classique cir Observez l volution de la tension sur les capacit s Cres et Cstore Visualisez les courants dans les diodes D1 D3 Comparez ces courants et faites une conclusion quant au r le de la diode Db2 6 2 Mod lisation avec un r sonateur et transducteur On consid re maintenant un circuit de Bennet interfac avec un r sonateur par un transducteur capacitif On prend le fichier bennet_classique_avec_resonator cir Visualisez la tension sur Cres le d placement de la masse mobile et variation de la capacit du transducteur Expliquez la diff rence avec le comportement obtenu pour une capacit variable id ale dans la question pr c dente Modifiez la valeur de l acc l ration entre 1 et 2 g avec pas de 0 1g Commentez l volution d
7. harg e 10 V Pour cela dans le fichier capa_variable cir on remplace la ligne correspondante par la ligne C N1 0 10u ic 10 Effectuez une s rie de simulation en faisant varier la r sistance R de 1 MOhms 30 MOhms avec un pas de 5 MOhms Observez le courant dans la r sistance la tension sur la capacit variable et sur la capacit fixe Concluez sur l nergie lectrique g n r e Estimez par simulation la puissance de cette g n ration Affichez l volution des tats de la capacit variable dans les axes tension charge 3 2 Test du mod le de r sonateur interface capacitive Ouvrez maintenant le fichier capa_variable_resonator cir Dans ce fichier un mod le de capacit variable est remplac par un mod le d un transducteur capacitif mis en mouvement par un r sonateur soumis des vibrations Le mod le de ce dispositif se trouve dans le fichier transducer_resonator vhd Observez le d placement de la masse mobile la variation de la capacit Modifiez le fichier pour que la source de tension de polarisation g n re une rampe lente allant de 0 30 V en un temps gal 1 seconde Mettez en vidence la variation de l amplitude de d placement de la masse mobile et faites une conclusion quant la pr sence d un couplage lectrom canique 4 Pompe de charge On utilise maintenant ce mod le de capacit variable pour tudier la pompe de charge La pompe de charge est mod lis e dans le fichi
8. t pdfdocs qui contient la m me documentation sous forme de pdf ou une archive html Il peut tre pratique de naviguer dans une arborescence html pour cela dans le r pertoire correspondant il faut chercher le fichier index html et l afficher avec le navigateur Les fichiers pdf ou les r pertoires archives html qui vous seront utiles sont eldo_user pdf manuel d utilisateur Eldo avec beaucoup d informations sur les bases d utilisation d Eldo eldo_ref pdf manuel de r f rence sur les commandes Eldo vhdlams_gr pdf r f rence sur le langage VHDL AMS adms_user pdf manuel d utilisateur de l environnement AdvanceMS adms_ref pdf manuel de r f rence sur l environnement AdvanceMS 3 Test des mod les Le fichier capa_variable vhd contient le mod le d une capacit qui varie dans le temps selon une loi sinuso dale Pour la tester on va mod liser le circuit compos d une source DC connect e en parall le et on va mesurer le courant qui traverse la source Ce circuit est mod lis dans le fichier capa_variable cir Exercice Etant donn les param tres de la capacit variable donn s dans les deux mod les calculez l amplitude du courant et comparez la avec l amplitude donn e par la simulation 3 1 G n ration d lectricit avec une capacit variable On va maintenant rendre le circuit autonome on supprime la source d alimentation Vin et on le remplace par une capacit fixe de valeur 10 uF c

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