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Fabrication additive d'une jauge d'extensométrie haute température

DLORR (CTReg)

Autre DLORR

Master Sciences des Matériaux - Micromécanique

01-10-2020

SL-DRT-20-0217

manuel.fendler@cea.fr

Fabrication additive, nouvelles voies d?économie de matériaux (.pdf)

L'internet des objets apporte intelligence et connectivité au sein des outils industriels. Il permet une connaissance en temps réel des paramètres des équipements, ce qui permet d'optimiser les procédés par une meilleure connaissance et une meilleure prise en charge des conditions de fabrication. L'accumulation des données permet leur traitement statistique par machine learning en vue d'améliorer le procédé et le pilotage en temps réel grâce à d'avantage de connectivité et d'intelligence embarquée. Au c?ur de la collecte de données dans les outils, bon nombre de capteurs sont conçus à partir d'un élément sensible commun : la jauge d'extensométrie. Cependant les conditions opérationnelles en environnement industriel sont extrêmement sévères ; le stimulus majeur de dégradation est la température, avec des valeurs dépassant couramment les 400°C, ce qui élimine l'emploi des jauges qui sont fabriquées exclusivement sur substrats plastiques. L'objectif de cette thèse est donc de développer des capteurs à jauges hautes températures, en faisant levier sur les techniques additives à la fois pour la fabrication et l'intégration des jauges sur des corps d'épreuve topologiquement optimisés.

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Electronique sans contact dans un environnement haute-température soumis aux radiations

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Master 2 microélectronique, mécatronique, physique du solide

SL-DRT-20-0249

gael.pillonnet@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

L'objectif est de proposer de nouveaux types de schémas électroniques à partir d'un dispositif robuste à la température : la capacité variable électromécanique à actionnement électrostatique fabriquée à partir de technologies MEMS éprouvées. Ce type de dispositif est l'élément de base d'une nouvelle famille d'électronique récemment introduites par le CEA-Léti dite « électronique sans contact ». Ce programme de recherche s'inscrit dans une approche en rupture par rapport aux circuits électroniques à base transistors en réduisant drastiquement la dépendance à la température, permettant d'envisager des tenues en température de plusieurs centaines de dégrée centigrades. A partir des premiers résultats de simulations et de caractérisations expérimentales de l'équipe, le doctorant proposera, modélisera, simulera, fabriquera et caractérisera de nouvelles combinaisons de structures pour valider la tenue à la température et aux radiations. Le programme de recherche implique des partenaires à l'expertises diverses, tels que des experts en salle blanche, de l'électronique durcie, des circuits intégrée, des systèmes électromécanique et des circuits intégrés.

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Traitement de séries temporelles par IA pour les capteurs intelligents

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master de recherche ou diplome d'ingénieur en IA

01-10-2020

SL-DRT-20-0261

marielle.malfante@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Un capteur est aujourd'hui un dispositif utilisé pour acquérir des données de modalité fixe (acoustique, pression, image, etc.). Ces données sont ensuite stockées avant d'être traitées par machine learning par exemple, en vue d'en extraire des informations pertinentes. Un très grand nombre de capteurs et de cas applicatifs peuvent être considérés : ? Microphones pour la classification automatique de scènes acoustiques, ? Capteurs de pression pour l'étude de la déformation et maintenance d'édifices architecturaux, ? Sismomètres pour l'étude de signaux précurseurs à des séismes, ou à des éruptions volcaniques, ? Bracelets connectés pour la détection de phases de stress, ? Etc. L'un des enjeu actuel est de pouvoir créer et designer des capteurs intelligents (smart sensors, Fig 1), c'est-à-dire des capteurs où la sortie serait directement l'information recherchée, et non plus le signal brut. Les smart sensors sont aujourd'hui un enjeu dans de nombreux domaines, en particulier quand les capteurs doivent fonctionner en autonomie et dans des environnements isolés, c'est-à-dire sous contrainte d'énergie et de capacités de stockage. C'est par exemple le cas lors de l'étude de paysages acoustiques pour la surveillance environnementale (forêts, zones sous-marines, etc). L'IoT et les capteurs de type « wearable » sont également des domaines visés. De nombreux points techniques sont à aborder pour passer d'un capteur traditionnel à un capteur intelligent. Le design de méthodes d'intelligence artificielle efficace pour le traitement des données, tout en étant suffisamment légères en termes calculatoires et énergétique est un premier challenge. Le design de ces mêmes méthodes à partir de jeux de données peu ou faiblement labélisées en est un autre. Le CEA mène déjà des études dans ce sens, et la pertinence de certains outils d'intelligence artificielle est évidente. Cette thèse se focalise sur les capteurs enregistrant des séries temporelles : stations inertielles, microphones, bracelets connectés, etc. Le c?ur du sujet est de travailler sur des méthodes d'IA pour les séries temporelles, dans un (ou plusieurs?) contexte applicatif. Le sujet s'inscrit dans une thématique plus globale concernant la fiabilité de l'IA (détection d'anomalies, détection d'événement non présents au cours de l'apprentissage), ainsi que le développement de méthodes d'IA performantes sous contrainte de labélisation. Le sujet est ambitieux et plusieurs voies de développement sont ouvertes.

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Intégration microélectronique de convertisseurs DC/DC piézoélectriques

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Gestion d'Energie Capteurs et Actionneurs

Master 2 électronique, ginei électrique, microélectronique, mécatronique

SL-DRT-20-0286

adrien.morel@cea.fr

Systèmes cyberphysiques - capteurs et actionneurs (.pdf)

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'intégration en technologie microélectronique de convertisseurs d'énergie électrique de type continue-continue utilisant un transfert adiabatique dans un élément électromécanique à transduction piézoélectrique. Ce nouveau principe de conversion basé sur des résonateurs piézoélectriques assure une transduction d'énergie électrique-mécanique-électrique alternative aux techniques actuelles de transferts capacitif et/ou inductif tout en garantissant une large plage de rapport de conversion avec un rendement de conversion élevé. Récemment, le MIT a également pointé l'intérêt de ce nouveau type de convertisseur via un médium piézoélectrique pour améliorer la miniaturisation des alimentations [Boles19]. Les équipes du CEA-Léti sont pionniers sur cette thématique en publiant une première preuve de concept expérimentale [Pollet2019] à base d'électronique non-intégrée et d'un résonateur piézoélectrique massif. Dans une première phase, le travail vise la mise au point d'un étage de puissance et de son contrôle dans un circuit intégré autour d'un résonateur piézoélectrique dit massif (externe à la puce). Ce premier niveau d'intégration permettra de viser des transferts d'énergie plus fréquents et un niveau de synchronisation plus précis afin de réduire la taille de l'élément piézoélectrique non-intégré dans la puce. Afin de maintenir le processus adiabatique de transfert de charges par commutations douces, il est nécessaire notamment d'intégrer des capteurs de courants et de tensions performants et à basse consommation par rapport à la puissance du convertisseur. Il sera également étudié des modes de résonance alternatifs pour garantir une montée en fréquence et la déclinaison de grandes familles de convertisseurs (abaisseur, élévateur, isolation galvanique?). Un premier démonstrateur intégré dans la gamme du Watt et d'une surface sub-centimétrique est visé. Dans une deuxième phase, le doctorant étudiera la possibilité d'intégration du piézoélectrique en couche mince pour son intégration au plus proche de la puce de puissance. Sur la base des travaux sur les piézoélectriques menés dans les salles blanches du Léti, l'impact sur les performances électriques du convertisseur sera calculé. [Pollet2019] B. Pollet et al., A New Non-Isolated Low-Power Inductorless Piezoelectric DC?DC Converter, Trans. on Power Electronics, 2019. [Boles] J. D. Boles et al., Enumeration and analysis of dc-dc converter implementations based on piezoelectric resonators," Proc. IEEE Workshop on Control and Modeling for Power Electronics, June 2019.

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IA embarquée pour l'interprétation sémantique d'un modèle d'environnement probabiliste

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Infrastructure et Ateliers Logiciels pour Puces

Master de recherche ou diplome d'ingénieur

01-10-2020

SL-DRT-20-0291

tiana.rakotovao@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Dans le cadre général du véhicule autonome, la problématique de perception et modélisation de l'environnement est primordiale. Comment représenter l'environnement immédiat du véhicule ? Comment détecter et identifier les différents obstacles ? Les zones libres, praticables et sécurisées pour le véhicule ? Comment prédire l'état de l'environnement à un instant futur ? Quelle combinaison de capteurs est optimale pour parvenir à une modélisation et description exhaustive de l'environnement ? Aujourd'hui ces questions ont toutes des ébauches de réponses, mais restent ouvertes. La contrainte de l'embarquabilité des solutions proposées est par ailleurs très forte, et est aujourd'hui au c?ur des préoccupations du CEA. Quels traitements des données capteurs sont envisageables en embarqués ? Le formalisme de Grille d'Occupation présente plusieurs avantages pour représenter et modéliser l'environnement d'un véhicule. Plusieurs capteurs de modalité différentes viennent alimenter la grille, chaque modalité apportant une information spécifique. L'infra-rouge est ainsi particulièrement efficace de nuit, le lidar particulièrement performant pour voir à 360° mais est limité en conditions d'intempéries auquel cas un radar sera plus adapté. A contrario l'ultrason est souvent utilisé pour analyser les très faibles distances. Des méthodes basées sur la fusion bayésienne ont été développées au sein du CEA pour produire SigmaFusion, un outil permettant de fusionner les informations issues de différents capteurs et de produire une grille d'occupation évoluant au cours du temps. L'un des points forts de SigmaFusion réside en l'optimisation calculatoire, rendant ainsi la technologie particulièrement efficace et compétitive sous de fortes contraintes d'intégration embarquée (intégration bas-coût et basse consommation sur des microcontrôleurs qualifiés pour les tâches critiques pour l'automobile). Une question actuellement en cours de développement consiste à utiliser des méthodes embarquées d'intelligence artificielle afin d'analyser la sémantique des grilles d'occupation. Quelles sémantiques pourront être estimées en appliquant des méthodes IA sur des successions de grilles d'occupation ? Peut-on détecter automatiquement, en temps réel, et à faible coût énergétique et calculatoire les objets évoluant dans la scène (piétons, cycliste, voitures, etc.) ? Cette question et le développement des solutions adaptées sont le sujet de cette thèse.

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Modèle des pertes énergétiques dû à l'encrassement des modules PV bifaciaux et à la diminution de l'albédo induite.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Systèmes PV

Matériaux et innovations technologiques- Science génie des matériaux

01-10-2020

SL-DRT-20-0303

eric.pilat@cea.fr

Energie solaire pour la transition énergétique (.pdf)

La génération d'énergie à partir des technologies solaires devient de plus en plus importante et en conséquence la prise en compte sérieuse d'un problème, l'encrassement. Aujourd'hui, l'unité de mesure n'est plus le Giga Wh mais le Tera Wh et, par conséquent, le plus petit pourcentage de pertes peut générer un déficit économique considérable. Afin de réduire le coût de l'énergie produite (LCOE), les acteurs cherchent à implanter leurs installations dans les régions les plus ensoleillées, arides et malheureusement souvent très poussiéreuses. Enfin une nouvelle technologie prometteuse de cellules PV, capables de capter les photons sur les deux faces a émergé récemment et nécessite de revoir fondamentalement l'approche salissure en prenant en particulier en compte les variations d'albédo du sol. Le contexte de l'étude est favorable, car motivée par un nombre croissant de brevets et d'articles, une forte pression sur les coût du nettoyage et de la consommation d'eau et de nouvelles applications comme l'agri-PV particulièrement sensibles. Le doctorant a pour objectif principal, le développements d'algorithmes de calcul de l'impact salissure à partir des caractéristiques des champs PV, des données mesurées sur les systèmes et en prenant en compte les paramètres environnementaux influents. il identifie les meilleures méthodes et instruments de mesure pour quantifier le taux de salissure. La difficulté scientifique réside dans la diversité des matériaux concernés et le challenge consiste à appréhender et reproduire de multiples phénomènes physico-chimiques en cause dans le processus d'accumulation de la salissure.

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