Effervescence technologique des capteurs

Effervescence technologique des capteurs
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Publié le 11 mai 2017

Le développement des systèmes analytiques intégrés n’échappe à aucun domaine d’application. En effet, grâce à leur flexibilité de conception, les capteurs sont devenus incontournables pour l’émergence de systèmes novateurs dans des domaines aussi variés que l’analyse des données biométriques, le pilotage des performances des bâtiments ou encore le contrôle de l’état de santé d’un moteur d’avion.

Pour l’environnement

Hormis la recherche permanente de l’amélioration des performances des capteurs, un enjeu crucial de plus en plus répandu concerne le développement de capteurs capables de surveiller précisément, dans l’espace et dans le temps, la qualité de l’air respirable ou avertir sur le degré de toxicité d’un environnement donné. En effet, le capteur est la première interface entre la nature et le monde numérique. Il joue ainsi un rôle fondamental dans la collecte des données nécessaires à la compréhension de processus physiques, chimiques et biologiques.

Il devient alors réaliste d’envisager un déploiement massif de capteurs en vue du maillage numérique dense d’un domaine spatial et temporel. La recherche au sein de l’ESIEE par exemple, porte sur la réalisation de microsystèmes d’analyse dédiés à l’analyse physico-chimique de l’environnement et de ses constituants particulaires (ressources fluidiques naturelles comme l’air, l’eau et les hydrocarbures) et ce à travers l’implémentation sur puce des micro-dispositifs résonants et des techniques chromatographiques, spectroscopiques et optofluidiques. De même, des chercheurs et des start-up travaillent conjointement afin de développer des réseaux de capteurs de plus en plus miniatures et mobiles [1].

Dans ce sens, la miniaturisation continue d’être un enjeu considérable afin de satisfaire les exigences d’intégration. Parmi les technologies contribuant à la levée des aléas de miniaturisation, on trouve les technologies MNEMS (Micro et Nano Electro Mechanical Systems) caractérisés par leur fabrication collective et leur densification. De plus, l’intégration de nanorésonateurs dans les capteurs présente des performances très attractives (très faible puissance de fonctionnement, faible dissipation d’énergie, capacité de mesure ultrarapide, grande résolution spatiale, etc.). Toutefois, la miniaturisation peut s’accompagner de réels verrous technologiques et limitations physiques fondamentales liées aux lois d’échelles [2][3].

 

Dans le transport

Par ailleurs, l’industrie automobile entame un virage radical avec l’essor de la conduite autonome et de la connectivité. Les capteurs associés à ces nouveaux développements nécessitent de grands efforts de recherche en termes d’interopérabilité et de fiabilité afin d’être en mesure d’évaluer précisément la vitesse et la direction à prendre par le véhicule, de détecter les dangers qui se présentent et de préserver la sécurité des occupants et des publics alentours.

Aujourd’hui, des progrès ont été réalisés en matière de puissance et de capteurs avec notamment le développement des capteurs lasers tournants (existant en 2D ou en 3D) très précis comme les scanners lasers Valeo Scala ou encore les ultrasons pour les manœuvres à très basse vitesse (parking, etc.). Toutefois, la contextualisation de la conduite reste un réel défi, puisqu’il est complexe de faire comprendre aux machines dans quel contexte de conduite on se situe (route tranquille, embouteillages, etc.). De plus, il est difficile de gérer les règles de calculs mathématiques dans un contexte de partage de conduite (avec d’autres utilisateurs) : quelle est la distance de la priorité à droite ? Ou commence-t-elle ? [4]

Dans cette optique, la société Chronocam, par exemple, a développé des capteurs de vision inspirés de l’œil humain ; ce développement a abouti à un accord entre la start-up française et Renault qui vise à déployer cette typologie de capteurs dans la détection et le traitement des informations visuelles dans les systèmes d’aide à la conduite autonome (ADAS) [5] . En outre, une autre start-up française (Hikob) a mis au point une gamme de capteurs magnétomètres, sans fils, autonomes conçus pour détecter les véhicules sur les places de parking mais également sur les voies de circulation afin de réguler le trafic [6].

 

À l’échelle de la personne et de l’habitat

Par ailleurs, le projet Sésame-Capthom porté par la PME SOREC et incluant des partenaires comme STMicroelectronics et 3 laboratoires de recherche (CRESITT, Laboratoire Prise et Pôle capteurs de l’Université d’Orléans) a pour objectif de développer un capteur de présence humaine à faible encombrement et avec une consommation électrique réduite. L’innovation de cette technologie est de pouvoir détecter une personne même immobile ou partiellement occultée permettant ainsi de détecter des situations anormales telle que la chute d’une personne ou encore gérer l’électricité dans l’habitat [7].

Ainsi, les nouvelles technologies de capteurs développent de nouveaux usages qui conditionnent les rapports des humains avec les écosystèmes numériques et physiques et questionnent les frontières éthiques.

Enfin, le développement de nouveaux capteurs nécessitent de poursuivre les efforts de recherche, notamment en termes de standardisation des langages de communication afin d’améliorer la flexibilité des utilisateurs, tout en s’adaptant à des usages spécifiques et à des niveaux de performances à plus haute visibilité.


Références bibliographiques
[1]ESIEE Paris. « Capteurs, santé, énergie, environnement ». Article scientifique, rubrique Recherche.
[2]Technologies clés 2020. « Préparer l’industrie du futur ». Direction Générale des Entreprises.
[3]PERMUY. E.DONZIER ; F.REZGUI. Capteurs microélectroniques. « Effets de la miniaturisation des capteurs ». Article scientifique. Techniques de l’ingénieur. Mai 2004.
[4]L’Automobile L’Entreprise. « Renault dote les véhicules autonomes de la vision humaine ». Novembre 2016.
[5]A. de la FORTELLE. « La voiture autonome va bouleverser tout notre environnement ». Paris Innovation Review. Juin 2017.
[6]L’atelier BNP Paribas. « Qui dit voiture autonome dit route intelligente ». Mai 2017.
[7]Sésame-Capthom. « La gestion de la consommation d’électricité dans l’habitat grâce à la détection de présence humaine ». Projets de R&D FUI. Les pôles de compétitivité.

Par Sofia SEMMAR, Consultante – Financement de l’Innovation – ACIES

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