Year: 2014
Type: dissertation
Abstract: REMERCIEMENTSJe tiens tout d'abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui m'a donné la force et la patience d'accomplir ce modeste travail.En second lieu, je tiens à remercier mon directeur de recherche, Mohamad Sawan pour m'avoir accueilli au sein de son équipe de recherche et m'a permis de réaliser mes travaux dans d'excellentes conditions de travail.Je remercie M. Jean-Jules Brault, professeur au département de génie électrique de l'École Polytechnique de Montréal, d'avoir accepté de présider le jury de ce mémoire de maîtrise.J'adresse également mes remerciements à M. Mounir Boukadoum, professeur à l'Université de Québec À Montréal, qui a accepté de faire partie de ce jury.Leurs remarques et suggestions m'ont été très utiles et fructueuses pour la finalisation de ce mémoire.Je tiens à remercier aussi les étudiants de l'équipe Polystim pour leur aide, leurs suggestions et leurs conseils.En particulier à Fayçal Mounaim et Sami Hached pour m'avoir épaulé et orienté tout au long de maîtrise ainsi que Zaki Ajabi pour m'avoir aidé à programmer le microcontrôleur.Je remercie également Abrar Belghith de m'avoir aidé à soigner l'écriture du mémoire.J'adresse également mes remerciements aux techniciens de la section microélectronique, Jacques Girardin, Bryan Tremblay et Laurent Mouden pour leur assistance technique et leur aide pour la construction des prototypes.Je remercie le ministère d'enseignement supérieur et recherche scientifique en Tunisie pour leur soutien financier ainsi que le directeur des ventes de Tektronix Richard Duhamel de m'avoir prêté des équipements de test précieux.Finalement, je tiens à remercier mes parents, ma sœur ainsi que mes amis plus particulièrement Zied Koubaa pour l'encouragement et le support pendant mon cheminement.v RÉSUMÉ Ce mémoire concerne le domaine d'alimentation énergétique des implants médicaux électroniques (IME).L'alimentation des IME par couplage inductif a toujours été appréciée pour sa biocompatibilité et sa capacité à transmettre une quantité d'énergie suffisante aux implants électroniques.Bien que cette méthode fût introduite il y a longtemps, plusieurs défis restent à relever.Le défi majeur est la sensibilité de l'efficacité du transfert d'énergie à la variation de certains paramètres du lien comme le facteur de couplage entre les bobines, la charge du côté récepteur et l'inductance des bobines.Une variation de l'un de ces paramètres est en mesure d'altérer la fréquence de résonance primaire et réduire en conséquence la quantité d'énergie transférée vers l'IME.Dans ce contexte, nous présentons une nouvelle technique pour compenser la variation des paramètres du lien inductif.Elle permet de maintenir l'état de résonance dans le transmetteur et d'assurer une meilleure transmission d'énergie en dépit de ces variations.Un transmetteur d'énergie inductive asservi est alors proposé.Ce système est transportable et est alimenté par des batteries rechargeables.Il est composé d'un transmetteur d'énergie inductive classique et d'une boucle d'asservissement.Le transmetteur classique émet un champ inductif (ou champ magnétique alternatif) grâce à un oscillateur à quartz, un amplificateur de puissance (AP) de classe E et un circuit résonant primaire constitué d'un condensateur et d'une bobine d'émission.La boucle d'asservissement, quant à elle, sert à compenser les variations des paramètres du lien capables d'altérer la fréquence de résonance du circuit primaire.La boucle comporte principalement un bloc de détection de la tension aux bornes de la bobine d'émission (image de la puissance à transférer vers l'IME) et un micro moteur pas-à-pas à haute résolution qui agit sur le condensateur de résonance primaire et indirectement sur la fréquence de résonance.Le système proposé utilise une fréquence de fonctionnement de 13,56 MHz réservée aux applications industrielles, scientifiques et médicales (ISM).Cette fréquence offre notamment un bon compromis entre la compatibilité avec le milieu biologique et la portée de transmission.Étant donné que le système proposé est situé à l'extérieur du corps humain et que l'amplificateur de classe E génère une puissance assez élevée, le prototype a été réalisé sur un circuit imprimé à l'aide des composants discrets commerciaux.vi Les résultats expérimentaux obtenus montrent une transmission à une fréquence précise de 13,56MHz vu la stabilité de l'oscillateur à quartz et la présence du filtre passe-bande présenté par le circuit résonant primaire.Le système d'asservissement réalisé est fonctionnel et ses performances sont nettement meilleures en comparaison avec un système de transfert d'énergie (STE) classique.Il atteint en effet un taux d'amélioration moyen de puissance reçue d'environ 60% par rapport à un STE classique (pour une vitesse de rotation du moteur de 0.25 tr/s) et une résolution de variation de capacité de 0.032pF.Le système peut également alimenter différents implants sans l'intervention du concepteur.Le concept donne par ailleurs la possibilité d'utiliser une variété de bobines d'émission dans la gamme d'inductance de 270 𝑛𝐻 à 5,5 𝜇𝐻.Il présente ainsi en une solution efficace pour alimenter différents IME de l'équipe Polystim de Polytechnique.
Author: Aref Trigui
Language: French
Subfield: Electrical and Electronic Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W18645776