Période, durée
février-juillet 2022, 4 mois
Profil recherché
Étudiant M2 Instrumentation
Gratification
3,90€ /h
Lieu
Annecy-le-vieux ; Maison de la mécatronique ; laboratoire Symme
Sujet
Ce stage s’inscrit dans le cadre du développement d’un dispositif permettant d’effectuer la localisation de personnes dans un habitat, sans capteurs portés ou dispositifs tels que des téléphones. Des capteurs sensibles aux pas placés dans l’habitat pourraient localiser les pas des habitants par la technique de la trilatération, afin d’obtenir une carte type « carte du Maraudeur » dans Harry Potter. Pour cela, un nouveau type de capteur est utilisé, basé sur un composant non-newtonien et original : le silly putty, associé à du graphène.
Des premiers essais concluants menés en collaboration entre le SYMME et LISTIC ont conduit à l’élaboration d’un démonstrateur de capteur, dont le principe de fonctionnement repose sur la mesure des brusques changements des propriétés conductrices d’un matériau composite lors de l’application d’une contrainte mécanique. Le dispositif ainsi réalisé admet, sans amplification, une sensibilité du même ordre de grandeur qu’un capteur sismique le plus performant du marché qui intègre une amplification d’un facteur 50. Cependant, le capteur développé délivre une réponse non-linéaire quoique reproductible pour une sollicitation répétable, mais avec tout de même une dérive temporelle. Ce comportement rend difficile l’identification de la fonction de transfert du capteur par des méthodes traditionnelles. L’hypothèse de travail pour continuer l’étude est que la réponse du capteur peut être caractérisée par un modèle non linéaire, certains paramètres subissant une dérive temporelle. Afin de valider cette hypothèse, il faut procéder un grand nombre d’expérimentations automatisées, notamment à des niveaux de sollicitation du capteur à faibles énergies comparables à l’énergie micro-sismique produite par des pas d’humains distants de quelques mètres. Le défi scientifique réside donc dans la stimulation et la mesure de signaux sismiques ultra-faibles.
L’étudiant recruté aura donc à mettre en place un banc de test permettant l’automatisation des mesures du capteur sismique :
• montage de l’actionneur piézoélectrique pour la génération reproductible des vibrations,
• conception d’un système d’acquisition pour récolter les signaux issus des capteurs de référence et des capteurs que l’on veut caractériser,
• automatisation des mesures,
• traitement des données générées.
Il sera ainsi possible d’obtenir un grand nombre de données, qui seront traitées à l’issue du projet par le LSITIC afin de déterminer la fonction de transfert. L’étudiant aura à sa disposition les équipements du laboratoire SYMME (salle mécatronique, capteurs, imprimante 3D, composants électroniques) et du LISTIC (solutions de stockage des mesures et indexation dans une base de données dédiée) pour mener à bien son travail.
Mots clefs : capteur sismique, automatisation, caractérisations
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This internship is part of the development of a device allowing the localization of people in a habitat, without wearable sensors or devices such as phones. Sensors sensitive to the steps placed in the habitat could locate the steps of the inhabitants by the technique of trilateration, in order to obtain a map like the « Marauder’s map » in Harry Potter. For this, a new type of sensor is used, based on a non-Newtonian and original component: the silly putty, associated with graphene.
Initial tests conducted in collaboration between SYMME and LISTIC have led to the development of a sensor demonstrator, whose operating principle is based on the measurement of sudden changes in the conductive properties of a composite material when a mechanical stress is applied. Without amplification, the device thus developed has a sensitivity of the same order of magnitude as the most powerful seismic sensor on the market, which incorporates a factor of 50 in amplification. However, the developed sensor delivers a non-linear response although reproducible for a repeatable solicitation, but with a temporal drift. This behavior makes it difficult to identify the transfer function of the sensor by traditional methods. The working hypothesis to continue the study is that the sensor response can be characterized by a non-linear model, with some parameters undergoing a temporal drift. In order to validate this hypothesis, a large number of automated experiments must be carried out, in particular at low-energy levels of solicitation of the sensor comparable to the micro-seismic energy produced by human steps a few meters apart. The scientific challenge lies in the stimulation and measurement of ultra-low energy seismic signals.
The student will have to set up a test bench allowing the automation of the seismic sensor measurements:
• assembly of the piezoelectric actuator for the reproducible generation of vibrations,
• design of an acquisition system to collect the signals from the reference sensors and the sensors to be characterized,
• automation of the measurements,
• processing of the generated data.
It will thus be possible to obtain a large amount of data, which will be processed at the end of the project by the LSITIC in order to determine the transfer function. The student will have at his disposal the equipment of the SYMME laboratory (mechatronics room, sensors, 3D printer, electronic components) and of the LISTIC (solutions for storing measurements and indexing in a dedicated database) to carry out his work.
Contact
Thomas.Mazingue
@univ-smb.fr
Equipe projet
Thomas Mazingue, enseignant-chercheur Polytech Annecy-Chambéry/ SYMME
Luc Maréchal, enseignant-chercheur Polytech Annecy-Chambéry/ SYMME
Éric Benoit, enseignant-chercheur IUT Annecy GEII / LISTIC