FR2940855A1 - Dispositif de conversion d'energie mecanique en energie electrique a l'aide d'au moins un transducteur piezoelectrique - Google Patents

Abstract

Dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique formé d'au moins une cellule de conversion (C) comportant au moins un mécanisme de percussion (6) incluant un élément déformable (7), ayant au moins deux points d'ancrage opposés, solidaire dans une zone centrale d'un élément de percussion (8) et un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques (10) couplés à un résonateur acoustique (9). L'élément déformable (7) possède au moins une position stable dans laquelle l'élément de percussion (8) est éloigné du résonateur acoustique (9), le mécanisme de percussion (6) et le résonateur acoustique (9) étant agencés de manière que lorsqu'une force supérieure à un seuil est appliquée sur l'élément déformable (7), il quitte sa position stable en se déformant afin que l'élément de percussion (8) vienne percuter le résonateur acoustique (9) pour qu'il entre en résonance et excite les transducteurs piézoélectriques (10) de sorte que l'énergie induite par la force soit convertie par les transducteurs piézoélectriques.

Description

DISPOSITIF DE CONVERSION D'ENERGIE MECANIQUE EN ENERGIE ÉLECTRIQUE A L'AIDE D'AU MOINS UN TRANSDUCTEUR PIÉZOÉLECTRIQUE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne les dispositifs de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique. Plus précisément, elle concerne les dispositifs de conversion d'énergie utilisant un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques aptes à effectuer cette conversion. Elle est adaptée plus particulièrement à des applications dans lesquelles les besoins en puissance électrique sont de courte durée. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les dispositifs de conversion d'énergie utilisant un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques sont généralement formés de cellules de conversion agencées en panneau ou suivant d'autres configurations. Ils sont formés d'une masse qui repose sur un ou plusieurs ressorts. A cette masse est attaché le transducteur piézoélectrique de telle sorte que lorsqu'une force est appliquée sur la masse, la cellule entre en vibration, et le transducteur convertit cette vibration en énergie électrique. Un tel dispositif est connu dans la demande de brevet WO 2006/046938. La figure 1 représente en coupe un tel dispositif de conversion d'énergie. Il s'agit d'un dispositif de conversion d'énergie 2 vibrationnelle incluant au moins un transducteur piézoélectrique 2. Il est formé d'une masse d'épreuve 1 reposant sur un substrat bicouche S formé d'une couche de matériau piézoélectrique unimorphe 2, qui constitue le transducteur piézoélectrique, et d'une couche de matériau non piézoélectrique, qui constitue une couche ressort 3. La masse 1 se trouve du côté de la couche de matériau piézoélectrique 2.

Le substrat bicouche S est solidaire d'une structure de support 5, par l'intermédiaire de jambes élastiques 4, placées entre la couche ressort 3 et le support 5. Lorsqu'une contrainte est induite sur le dispositif, la masse d'épreuve 1 exerce une force sur la couche piézoélectrique 2. Elle se déforme ainsi que la couche ressort 3 et les jambes élastiques 4. La déformation de la couche piézoélectrique 2 induit la génération d'énergie électrique. Lorsque la contrainte n'est plus exercée sur le dispositif, une force de rappel s'applique sur la couche ressort 3 et les jambes élastiques 4, elle déforme la couche piézoélectrique 2. Cette déformation conduit à la génération d'énergie électrique.

Cependant ce dispositif de conversion d'énergie présente des inconvénients. Tout d'abord, si l'on regarde le principe même qui est basé sur la flexion d'une structure piézoélectrique unimorphe au moyen d'une masse inertielle mise en déplacement par une vibration mécanique, il apparaît que la fréquence et l'amplitude de la vibration excitatrice ont un effet 3 direct sur le rendement de conversion et la puissance disponible, mais que pourtant ceux-ci ne sont pas connus à l'avance. Le transducteur piézoélectrique 2 est fragile et de rendement faible, très inférieur à 25% par exemple. Aux fortes amplitudes de vibrations, la couche piézoélectrique peut subir de fortes contraintes, ce qui risque de la fragiliser fortement et de limiter sa durée de vie. Ce dispositif de conversion d'énergie est en pratique conçu pour fonctionner avec de l'énergie mécanique vibrationnelle disponible en quantité toujours suffisante par rapport à la tache à effectuer et correspondant à un spectre limité d'excitation, provenant par exemple du mouvement d'un véhicule ou de la rotation d'une machine, de sorte que la question du rendement de conversion n'est pas critique. Mais ces dispositifs ne peuvent tirer parti efficacement d'énergie mécanique impulsionnelle telle que celle générée par des chocs.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs antérieurs, notamment qui est capable de tirer parti d'évènements impulsionnels, ponctuels ou répétés. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique qui est robuste aux chocs. 4 Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique qui a un rendement de conversion meilleur que par le passé, notamment supérieur à environ 25%. Encore un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de conversion d'énergie qui est très compact et peu épais. Un but supplémentaire de l'invention est de fournir un dispositif de conversion dans lequel il est possible de calibrer l'énergie électrique de sortie. Pour atteindre ces buts, la présente invention propose un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique formé d'au moins une cellule de conversion comportant au moins un mécanisme de percussion incluant un élément de percussion et un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques. Il comprend de plus un résonateur acoustique auquel sont couplés les transducteurs piézoélectriques. Le mécanisme de percussion posséde en outre un élément déformable ayant au moins deux points d'ancrage opposés, l'élément de percussion étant solidaire de l'élément déformable dans une zone centrale de ce dernier. L'élément déformable possède au moins une position stable de veille dans laquelle l'élément de percussion est éloigné du résonateur acoustique, le mécanisme de percussion et le résonateur acoustique étant agencés de manière que, lorsqu'une force supérieure à un seuil est appliquée sur l'élément déformable, il quitte sa position stable de veille en se déformant afin que l'élément de percussion vienne percuter le résonateur acoustique dans une zone de percussion, pour qu'il entre en résonance et excite les transducteurs piézoélectriques de sorte que l'énergie induite par la force soit transmise indirectement aux 5 transducteurs piézoélectriques afin qu'ils la convertisse en énergie électrique. L'élément déformable peut, au lieu d'être monostable, être bistable, c'est-à-dire comporter une autre position stable dite percutée dans laquelle l'élément de percussion est en contact avec le résonateur acoustique. Pour que le dispositif de conversion puisse fonctionner avec de la pluie, le mécanisme de percussion aura, de préférence, une masse sensiblement égale à celle d'une goutte de pluie moyenne. Pour que le dispositif de conversion puisse fonctionner efficacement avec un flux de fluide, tel que du vent, l'élément déformable sera équipé d'un obstacle à la circulation du fluide, placé en amont de sa zone centrale par rapport à la circulation du fluide. On peut prévoir une membrane de protection qui protège le mécanisme de percussion à l'opposé du résonateur acoustique, une cale solidaire de l'élément déformable étant insérée entre la membrane et l'élément déformable, la force qui s'applique sur l'élément déformable lui étant transmise par la membrane et la cale. La membrane de protection peut être fixée à un châssis support du mécanisme de percussion et du résonateur acoustique, le châssis coopérant avec un 6 fond pour former un caisson fermé de manière étanche par la membrane de protection. Les résonateurs piézoélectriques sont situés à distance de la zone de percussion du résonateur acoustique, à la périphérie du résonateur acoustique. Lorsqu'il y a deux mécanismes de percussion, ils fonctionnement en alternance, le résonateur acoustique possédant deux zones de percussion situées sur deux faces opposées du résonateur acoustique. Le résonateur acoustique peut avoir une épaisseur sensiblement constante ou posséder au niveau de la zone de percussion une épaisseur plus faible qu'à sa périphérie. Le résonateur acoustique peut avoir un profil biconique et avoir ainsi une fonction de transformateur d'impédance. On peut prévoir un mécanisme de réarmement automatique avec une ou plusieurs languettes de rappel élastiques, placées entre la membrane et le dispositif déformable et ayant une extrémité libre au niveau de la zone centrale du dispositif déformable et une extrémité ancrée au châssis, cette extrémité libre étant destinée à coopérer avec un crochet de rappel fixé au dispositif déformable. Les languettes élastiques présentent une saillie du côté de la membrane de protection. Les transducteurs piézoélectriques peuvent 30 être reliés à un circuit de traitement avec un 7 redresseur aux bornes duquel est éventuellement connecté un condensateur réservoir. Pour être bistable, l'élément déformable peut être formé de deux parois principales superposées, fixées l'une à l'autre par une paroi auxiliaire sensiblement centrale s'étendant sensiblement transversalement aux deux parois principales. Lorsque le dispositif de conversion d'énergie comporte plusieurs cellules de conversion, elles peuvent être agencées en au moins un panneau, et lorsqu'il y a plusieurs panneaux ils peuvent être superposés. Les cellules de conversion peuvent être connectées entre elles, en série ou en parallèle. La présente invention concerne également un appareil de conversion d'énergie, formé d'un dispositif de conversion d'énergie ainsi caractérisé et d'un panneau solaire, le dispositif de conversion d'énergie étant transparent et sus-jacent au panneau solaire. La présente invention concerne également un dispositif de mesure comportant un dispositif de conversion d'énergie ainsi caractérisé et au moins un capteur alimenté en énergie par le dispositif de conversion d'énergie. Le dispositif de conversion d'énergie et le capteur peuvent être noyés dans un tapis. La présente invention concerne également un dispositif de production d'étincelles comportant un dispositif de conversion d'énergie ainsi caractérisé et 30 une paire d'électrodes alimentée en énergie par le dispositif de conversion d'énergie. 20 25 8 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisations donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 déjà décrite représente une coupe d'un dispositif de conversion d'énergie connu ; la figure 2 représente un dispositif de conversion d'énergie selon un premier mode de réalisation de l'invention, lors du passage d'une position stable de veille à une position percutée ; la figure 3, représente un autre mode de réalisation de l'invention, en position percutée ; les figures 4A, 4B représentent encore un autre mode de réalisation de l'invention dans la position de veille et dans la position percutée ; la figure 5 représente une vue en coupe, d'un résonateur acoustique et de deux transducteurs piézoélectriques montés en parallèle d'un dispositif de conversion de l'invention ; la figure 6 représente une vue en perspective, du résonateur acoustique et des transducteurs piézoélectriques de la figure 5 ; la figure 7 représente une vue en coupe, d'un résonateur acoustique et de quatre transducteurs piézoélectriques montés en série d'un dispositif de conversion de l'invention; la figure 8 représente une vue en perspective, du résonateur acoustique et des transducteurs piézoélectriques de la figure 7 ; 9 les figures 9A à 12 représentent un élément déformable bistable dans diverses positions ; la figure 13, est un graphique représentant la force appliquée à l'élément déformable bistable en fonction du déplacement de sa partie centrale ; la figure 14 représente un dispositif de conversion de l'invention à un seul résonateur acoustique mais ayant deux mécanismes de percussion ; la figure 15, représente une vue en coupe d'un panneau éolien suivant l'invention ; la figure 16, représente une vue en coupe d'un cube éolien suivant l'invention ; la figure 17 représente en perspective, un appareil de conversion d'énergie mécanique et solaire en énergie électrique. la figure 18 représente sous forme de tapis un dispositif de mesure, utilisant un dispositif de conversion d'énergie selon de l'invention. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les différentes variantes décrites et illustrées doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres.30 10 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le dispositif de conversion d'énergie selon l'invention peut comporter une ou plusieurs cellules de conversion. Les cellules peuvent être agencées en matrice pour former un panneau, on peut même regrouper plusieurs panneaux les uns au dessus des autres de manière à réaliser des parallélépipèdes. La figure 2 représente une cellule de conversion C d'un dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Cette cellule C est représentée lors du passage d'une première position dite de veille ou armée à une seconde position dite activée ou percutée.

Cette cellule de conversion comporte un mécanisme de percussion 6 formé d'un dispositif déformable 7 équipé d'un élément de percussion 8. C'est ce mécanisme de percussion 6 qui est destiné à passer de la position de veille à la position activée, lorsqu'une force f s'applique sur lui. Le mécanisme de percussion 6 est dans une position stable au moins dans la position de veille. Ce mécanisme de percussion 6 est destiné à coopérer avec un résonateur acoustique 9. Plus précisément, lors du passage de la position de veille à la position activée, l'élément de percussion 8 vient percuter une zone 9.1 dite de percussion du résonateur acoustique 9. Le résonateur acoustique 9 est destiné à exciter un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques 10. Les transducteurs piézoélectriques 10 sont couplés au résonateur acoustique 9, ils sont en contact avec le 11 résonateur acoustique 9 de préférence à distance de la zone de percussion 9.1 du résonateur acoustique 9. Dans l'exemple décrit, les transducteurs piézoélectriques 10 sont annulaires et prennent en sandwich la périphérie du résonateur acoustique 9 sensiblement en forme de disque. Ils sont en vis-à-vis. Le dispositif déformable 7 prend la forme d'une membrane déformable qui est ancrée à sa périphérie sur un châssis 15 support du résonateur acoustique 9. Le dispositif déformable peut être formé d'une feuille métallique. L'élément de percussion 8 est représenté comme une bille solidaire du dispositif déformable 7 et placée du côté du résonateur acoustique 9. D'autres configurations sont possibles comme une saillie dirigée vers le résonateur acoustique 9, obtenue par déformation du dispositif déformable 7. La saillie peut être une partie du dispositif déformable qui a été embouti à l'aide d'un pointeau par exemple. Cette configuration est peu onéreuse. La bille pourrait être remplacée par un marteau. La masse de la bille ou du marteau sera choisie de manière à optimiser le couplage entre l'énergie mécanique apportée et l'énergie électrique délivrée par les transducteurs piézoélectriques. Les transducteurs piézoélectriques 10 peuvent être de type céramique PZT ou Titano-Zirconate de Plomb, de formule Pb (Zrx, Ti1_X) 03. Ils sont destinés à convertir une onde de flexion générée par le résonateur acoustique 9 en signal électrique. Les transducteurs piézoélectriques 10 sont destinés à être 12 reliés électriquement à un dispositif utilisateur de l'énergie électrique. On en verra ultérieurement un exemple. Le dispositif de conversion d'énergie peut comporter en outre un caisson 11, formé du châssis 15 et d'un fond 11.1, manière à ce que le résonateur acoustique 9 soit logé dans le caisson 11 et donc protégé. Un espace libre 50 existe entre le résonateur acoustique 9 et le fond 11.1 du caisson 11. Le châssis 15 et le fond 11.1 du caisson peuvent être assemblés par vissage ou par clipsage via un décolletage du châssis. Sur la figure 2, le filetage est référencé 16. Une entretoise 12 est insérée entre le résonateur acoustique 9 et le mécanisme de percussion 6. Le mécanisme de percussion 6, l'entretoise 12 et le résonateur acoustique 9 sont maintenus en position les uns par rapport aux autres à l'aide d'un retour du châssis 15 Grâce au et de la fixation par vissage au fond 11.1. vissage, on peut ajuster la position de l'élément de percussion 8 par rapport au résonateur acoustique 9, notamment lorsque le mécanisme de percussion 6 est en position percutée. Lorsque on applique une force f, sur la alors qu'elle est dans la première position le dispositif déformable 7 du mécanisme de 6 se déforme et l'élément de percussion 8 se du résonateur acoustique 9 de telle sorte qu'il le percute. L'élément de percussion 8 assure un impact sensiblement ponctuel sur le résonateur 30 acoustique 9 dans une zone 9.1 de percussion. L'élément de percussion 8 cède son énergie potentielle de cellule 6 de veille, percussion rapproche25 13 percussion au résonateur acoustique 9. La cellule de conversion C est alors dans la position percutée. Le résonateur acoustique 9 entre en résonance, la résonance étant radiale, et oscille selon un mode de flexion radiale, excitant ainsi le ou les transducteurs piézoélectriques 10 placés à sa périphérie, en générant une onde de flexion. Les transducteurs piézoélectriques 10 placés en périphérie sont aptes à convertir l'énergie potentielle cédée par l'élément de percussion 8 au résonateur acoustique 9 en énergie électrique. Dans une variante décrite ultérieurement le résonateur acoustique 8 peut osciller selon un mode de vibration antisymétrique par rapport à son plan médian comme illustré sur les figures 5 ou 7 décrites ultérieurement. Les transducteurs piézoélectriques sont alors situés de part et d'autre du plan médian. Aux basses fréquences les modes antisymétriques sont des modes de flexion. On parle généralement de mode antisymétrique lorsque la géométrie du résonateur permet de définir un plan médian. Même si le résonateur 9 ne possède pas rigoureusement de plan médian dans la zone de décroissance lente de l'épaisseur, comme c'est le cas sur la figure 2, mais que l'onde arrive à l'interface avec les transducteurs piézoélectriques 10 situés en vis-à-vis est telle que les composantes normales de déplacement mécanique sont quasiment antisymétriques par rapport au plan médian, alors on peut également parler d'onde antisymétrique. En pratique, s'il n'y a qu'un seul transducteur, on parle d'onde de flexion et 14 s'il y a deux transducteurs en vis-à-vis on parle d'ondes antisymétriques en gardant à l'esprit que la différence de phase des composantes de déplacement normales entre les deux transducteurs est quasiment nulle et est, en pratique, inférieure à environ 10° quelle que soit la forme choisie du résonateur. Le résonateur acoustique 9 possède de préférence une fonction d'adaptation d'impédance mécanique qui se traduit physiquement par une épaisseur dans la zone de percussion 9.1 inférieure à celle de la zone périphérique dans laquelle a lieu la coopération avec les transducteurs piézoélectriques 10. Pour optimiser le rendement de conversion d'énergie, il est avantageux que le résonateur acoustique 9 possède une symétrie centrale, tel un disque et que la zone de percussion 9.1 soit sensiblement confondue avec le centre de symétrie du résonateur acoustique 9, c'est à dire le point focal de propagation des ondes de flexion.

Le résonateur acoustique 9 peut être en métal, par exemple en duralumin, en laiton, en cuivre, en acier, en acier inoxydable. En variante, il peut être réalisé en matière synthétique notamment transparente, telle que le polycarbonate, ou même en verre. La force f peut être appliquée par un operateur, à l'aide de son pied, ou d'au moins un doigt, de préférence sensiblement dans la zone centrale du dispositif déformable 7 si elle est ponctuelle. Mais de façon générale nous verrons que la cellule de 15 conversion C peut tirer avantage de tout type de force mécanique. La configuration de la figure 2 est particulièrement adaptée à tirer avantage de l'écoulement d'un fluide en surface du dispositif déformable 7. Ce fluide peut être le vent comme on le décrira plus précisément aux figures 15 et 16. Dans la position de veille, le dispositif déformable 7, offre une prise au vent, il possède une forme convexe. Le dispositif est monostable et sa position stable est sa position de veille. A partir d'une certaine vitesse de vent, le dispositif déformable 7 subit une pression suffisante pour le faire se déformer et basculer de sa position stable vers la position percutée. Dans cette position percutée, le dispositif déformable au lieu d'avoir une forme convexe possède une forme concave. Après le basculement et la percussion, une dépression apparaît à sa surface ce qui favorise son retour à sa position stable initiale. Une fois que le dispositif déformable 7 est revenu à sa position initiale, le phénomène de basculement recommence dans la mesure où il subit une pression suffisante. Le dispositif déformable 7 se met à osciller entre la position stable et la position percutée. Le dispositif déformable 7 ne quitte sa position stable que si la force appliquée, dans l'exemple par le fluide, dépasse un seuil de basculement. C'est-à-dire que la force appliquée est suffisante pour rompre l'équilibre stable du dispositif déformable 7. Les caractéristiques du mécanisme de 16 percussion 6, notamment la masse de l'élément de percussion 8, l'aire du dispositif déformable 7, son matériau, sa texture, son épaisseur sont choisies en fonction de l'énergie d'impact souhaitée et de la vitesse minimale du fluide permettant la mise en oscillation du dispositif déformable 7. Les caractéristiques de la cellule de conversion C sont choisies de préférence pour que la durée de la percussion soit égale à la demi-période de résonance fondamentale radiale du résonateur acoustique 9 selon un mode de flexion. Un tel dimensionnement permet de faire en sorte que l'énergie potentielle de percussion soit efficacement convertie en un mode de résonance radiale du résonateur acoustique 9. En effet, la durée de percussion souhaitée et donc la fréquence de résonance du résonateur acoustique 9 et l'énergie d'impact à transmettre au résonateur acoustique 9 dépendent du dimensionnement de l'élément de percussion 8. La durée de percussion est directement fonction du temps de rétro propagation de l'onde de percussion à l'intérieur de l'élément de percussion 8 et du dispositif déformable 7. En effet, grâce à un tel dimensionnement, le rebond de l'élément de percussion 8 ne vient pas bloquer la résonance du résonateur acoustique 9. Ce rebond intervient au plus tard au moment du retour de l'onde se propageant dans le dispositif déformable 7 depuis la périphérie vers l'élément de percussion 8, ce qui correspond à une demi-période de la fréquence de résonance du résonateur acoustique 9. 17 Ainsi dans la présente invention, l'énergie mécanique est transmise indirectement aux transducteurs piézoélectriques 10, à la différence des dispositifs antérieurs dans lesquels ils étaient directement percutés. Cela permet d'utiliser des transducteurs piézoélectriques 10 plus performants, de rendement de conversion de l'ordre de 25% ou plus, par exemple. Cela rend également plus robuste le dispositif de conversion d'énergie puisque le transducteur piézoélectrique n'est pas directement soumis aux chocs mécaniques. La figure 3 présente un deuxième mode de réalisation d'une cellule de conversion C d'un dispositif de conversion suivant l'invention. La cellule de conversion C est représentée en position percutée. La cellule C illustrée sur cette figure 3 est similaire à celle de la figure 2, sauf que maintenant le dispositif déformable 7 est bistable. Il possède donc deux positions d'équilibre, une lorsque la cellule de conversion C est en position de veille armée et une lorsque la cellule de conversion C est en position percutée. De plus, le dispositif déformable 7 équipé de l'élément de percussion 8 se trouve placé entre une membrane de protection 43 et le résonateur acoustique 9. C'est sur la membrane de protection 43 qu'on applique une pression. La membrane de protection 43 ferme de manière étanche le caisson 11, en étant fixée à sa périphérie sur le châssis 15 ou en ayant sa périphérie maintenue en compression par le retour du châssis 15 contre l'entretoise 12. La membrane de protection 43 peut être astable, monostable ou bistable. On suppose également dans cette configuration 18 qu'il n'y a qu'un seul transducteur piézoélectrique 10 placé entre le résonateur acoustique 9 et le fond 11.1 du caisson 11. La périphérie du dispositif déformable 7 est maintenue en compression entre l'entretoise 12 et le résonateur acoustique 9. Le dispositif déformable 7 qu'il soit monostable ou bistable, est un objet déformable contraint latéralement ou bien initialement déformé dans la première position stable en veille par emboutissage. L'élément de percussion 8 est toujours solidaire du dispositif déformable 7, il fait saillie du côté du résonateur acoustique 9. Une cale 14 est insérée entre la membrane de protection 43 et le dispositif déformable 7. La cale 14 est représentée en forme de S2 inversé, avec des branches ouvertes côté membrane de protection 43 et une base solidaire du dispositif déformable 7, sensiblement dans sa zone centrale. La cale 14 peut être intégrée au dispositif déformable 7. On peut découper dans le dispositif déformable 7, dans sa zone centrale deux branches ayant leurs extrémités libres opposées, ces branches étant redressées vers la membrane de protection 43 pour obtenir la forme en S2 inversé. Lorsque la cellule C est dans une position de veille, et qu'une force est appliquée sur la membrane 43, la membrane 43 se déforme et pousse sur la cale 14 qui appuie sur le mécanisme de percussion 6. Le dispositif déformable 7 est dans la première position. Lorsque la force exercée sur le dispositif déformable 7 19 sensiblement en son centre par la cale 14, est suffisante, il bascule vers sa seconde position d'équilibre, la position percutée. L'élément de percussion 8 percute alors le résonateur acoustique 9, induisant comme précédemment un signal électrique, grâce aux transducteurs piézoélectriques 10. La forme du dispositif déformable 7, est choisie pour, que dans la position percutée, il puisse bien épouser la forme du résonateur acoustique 9, afin que l'épaisseur du dispositif déformable 7 et du résonateur acoustique 9 soit la plus petite possible, offrant ainsi une course maximale. La distance entre l'élément de percussion 8 et la zone de percussion 9.1 sur le résonateur acoustique 9 est ajustée, de sorte que, la percussion se produit avec la plus grande vitesse. Un tel dispositif de conversion d'énergie permet de calibrer l'énergie d'impact quelle que soit la pression appliquée sur la membrane de protection 43 dans la mesure où cette pression est suffisante pour obtenir le basculement du dispositif déformable 7 de la position de veille armée à la position percutée. L'énergie transmise au résonateur acoustique 9 est toujours la même, quelle que soit la force exercée sur la membrane de protection 43 à condition qu'elle soit supérieure à une force seuil de basculement, notée Ftop. On se réfère à la figure 13 qui montre le déplacement de la zone centrale du dispositif déformable en fonction de la force appliquée sur lui via la cale 14. 20 Ainsi dans la mesure où l'énergie transmise au résonateur acoustique 9 est toujours la même, il est possible d'effectuer un bon dimensionnement de la cellule de conversion C et de ses éléments. En mode percuté, puisque le dispositif déformable 7 épouse au mieux la forme du résonateur acoustique 9, cela permet à l'élément de percussion 8 de parcourir une course dbot la plus grande possible de manière à ce que la percussion se fasse avec la plus grande vitesse possible. L'énergie mécanique potentielle stockée dans le mécanisme de percussion 6 est cédée de manière optimale au résonateur acoustique 9. Pour que le dispositif déformable 7 retourne dans sa première position d'équilibre dite de veille, il est nécessaire d'exercer sur lui, une force de basculement seuil Fbot, de direction opposée à Ftop mais non nécessairement égale à Ftop. Si les forces Ftop, Fbot ne sont pas identiques en valeurs absolues, le dispositif déformable 7 bistable est dit asymétrique. L'asymétrie peut être obtenue avec des moyens magnétiques, par exemple en insérant un aimant dans l'espace libre 50 en vis-à-vis de l'élément de percussion 8. L'aimant n'est pas représenté. En variante, il est possible d'aimanter le châssis 11.1.

En réalisant alors l'élément de percussion 8 en matériau magnétique et le résonateur acoustique 9 en matériau non magnétique tel le duralumin, le seuil de basculement du dispositif déformable 7 peut être diminué tout en augmentant la vitesse de percussion de l'élément de percussion 8. 21 La cellule de conversion C peut revenir à sa position de veille automatiquement, une fois que la pression a fini de s'exercer sur la membrane de protection 43. On suppose alors que la cellule de conversion C est étanche, c'est-à-dire que la membrane de protection 43 est fixée de manière étanche au châssis 15. Lorsque le mécanisme de percussion 6 est passé en position percutée, le volume intérieur du caisson 11 fermé par la membrane de protection 43 a diminué. Le vide induit dans la cellule 6, fait basculer le dispositif déformable 7 de sa position percutée à la position de veille. Cela est possible seulement si la force induite par le vide est supérieure ou égale à Fbot. Si c'est le cas, le dispositif déformable 7 revient dans sa première position d'équilibre. Comme la cale 14 est solidaire du dispositif déformable 7 et se trouve dans l'espace entre le dispositif déformable 7 et la membrane de protection 43, elle repousse la membrane 43 dans sa première position. Dans cette configuration, il est préférable que la membrane 43 et que le dispositif déformable 7 soient sensiblement circulaires pour garantir une bonne étanchéité. Pour permettre le réarmement efficace du mécanisme de percussion 6, il est préférable que la membrane de protection 43 soit monostable ou bistable et qu'elle génère une force de rappel supérieure à la force de basculement seuil Fbot du dispositif déformable 7.

Les figures 4A, 4B représentent encore un autre mode de réalisation l'invention. Sur la figure 4A 22 la cellule de conversion C est en mode de veille armée et sur la figure 4B elle est en mode percuté. Ce mode de réalisation possède un mécanisme de réarmement automatique 41. Ce mode de réalisation convient aussi bien aux configurations dans lesquelles la membrane de protection 43 est étanche ou non. Le mécanisme de réarmement 41 comporte une ou plusieurs languettes de rappel 45 élastiques, placées entre la membrane 43 et le dispositif déformable 7. Sur les figures 4A, 4B, on en a représenté deux qui se font face. Elles peuvent être formées chacune d'une bande métallique ou d'un fil agencé en boucle. Elles ont une extrémité ancrée au niveau du châssis 15 et plus particulièrement située entre l'entretoise 12 et la membrane 43. Elles ont aussi une extrémité libre se trouvant au niveau de la zone centrale du dispositif déformable 7, cette extrémité libre est destinée à coopérer avec un crochet de rappel 19. Les languettes de rappel 45 comportent au moins une saillie 46 dirigée vers la membrane de protection 43 entre l'extrémité ancrée et l'extrémité libre. La saillie 46 peut être obtenue par pliage de la languette. Le crochet de rappel 19 comporte des branches 19.1, autant que de languettes de rappel, chacune des branches a une extrémité fixée au mécanisme de percussion 6, plus particulièrement au dispositif déformable 7 sensiblement au niveau de l'élément de percussion 8. L'autre extrémité de chaque branche 19.1 est recourbée de manière à pouvoir crocheter l'extrémité libre d'une languette 45. Les branches 19.1 23 peuvent être obtenues comme précédemment pour la cale 14 par découpe du dispositif déformable 7. On a représenté le crochet de rappel 19 avec un profil en S2 inversé.

Sur la figure 4A, le dispositif déformable 7 est dans sa première position stable. Lorsqu'une force est appliquée sur la membrane 43, celle-ci se déforme et vient en contact avec la saillie 46 des languettes 45, les languettes 45 se courbent et leur extrémité libre vient en contact avec le dispositif déformable 7. Les languettes 45 poussent le dispositif déformable 7 qui passe brusquement dans sa seconde position, lorsque la force qui s'applique sur lui est supérieure ou égale à Ftop. L'élément de percussion 8 percute le résonateur acoustique 9. Le crochet de rappel 19 est entrainé par le dispositif déformable 7 vers le résonateur acoustique 9. L'extrémité libre des branches 19.1 vient au voisinage de l'extrémité libre des languettes 45. Le crochet de rappel 19 avec sa forme de inversé n'empêche pas le mécanisme de percussion 6 et plus particulièrement son dispositif déformable 7 de suivre sa course vers sa seconde position stable, il est entraîné par les languettes de rappel 45.

Une fois que la force a disparu, les languettes 45 reviennent dans leur position initiale, puisqu'elles sont élastiques, l'extrémité libre de chacune d'entre elles vient se loger contre une extrémité libre d'une branche du crochet de rappel 14.

Le crochet de rappel 14 est éloigné du résonateur acoustique 9, il entraîne avec lui le dispositif 24 déformable 7 jusqu'à ce qu'il bascule dans sa première position stable. Ainsi lorsqu'on n'exerce plus de force sur la cellule 6 en position percutée, le mécanisme de réarmement 41 replace la cellule 6 dans sa première position de veille. La cellule 6 est alors réarmée et prête pour une nouvelle utilisation. La membrane 43 peut être dans cette configuration monostable ou bistable et générer une force de rappel pour réarmer le mécanisme de percussion 6. De même, les languettes de rappel 45 sont choisies telles que la résultante des forces de rappel, soit aussi supérieure à Fbot, de sorte que ces dernières tirent sur le crochet de rappel 19, et permettent un réarmement du mécanisme de percussion 6. Ces languettes de rappel 45, ainsi que l'élément de percussion 8 permettent, en outre, d'augmenter l'énergie potentielle stockée libérable au moment du basculement du dispositif déformable 7. D'ailleurs l'épaisseur de l'élément de percussion 9, c'est-à-dire son diamètre s'il s'agit d'une bille, est choisi comme étant sensiblement égal à dix fois l'épaisseur du dispositif déformable 7.

La cellule de conversion C est de préférence construite pour que le bruit de percussion soit contenu dans le caisson 11. En fait ce bruit, c'est-à-dire une onde sonore, peut se propager dans le résonateur acoustique 9 et être converti en onde de compression. Cette onde de compression va exciter le transducteur piézoélectrique 10 et induire la 25 génération d'énergie électrique. Ainsi les pertes liées au bruit de percussion sont limitées. On va maintenant expliquer plus en détail le mode de fonctionnement d'un dispositif déformable bistable. On suppose que le dispositif déformable bistable est formé d'une plaque 29 sensiblement rectangulaire dont deux côtés opposés, préférentiellement, les côtés correspondant à sa largeur, sont rigidement fixés à un support 30. La figure 9A représente la plaque 29 dans sa première position stable au repos, elle est flambée à l'origine. Elle comporte une zone sensiblement médiane 29.1 bombée. On applique, au niveau de la zone médiane bombée 29.1, une force F pour déformer le dispositif déformable 29 et lui faire prendre son autre position stable. La force F est sensiblement normale à la plaque au niveau du point d'application. On se réfère à la figure 9B. Sur la figure 9C, le dispositif déformable 29 a basculé dans sa deuxième position stable. La force F est dirigée dans le sens du basculement recherché, vers l'autre position stable. Le dispositif déformable peut se déformer selon plusieurs modes qui répondent aux lois de l'élasticité.

Les figures 10A, 10B, 10C illustrent trois modes de déformation possibles d'une poutre P mince rigidement fixée à ses deux extrémités. Le mode 1 (figure 10A) et le mode 3 (figure 10C) sont associés à des déplacements perpendiculaires de la région médiane de la poutre tandis que le mode 2 (figure 10B) fait apparaître un mouvement de rotation de son point 26 milieu. Le mode 1 est obtenu par précontrainte tangentielle. Lorsque la plaque 29 bascule de la position de la figure 9A à celle de la figure 9C, elle se déforme selon des modes géométriques de moindre énergie de basculement, c'est-à-dire en suivant le mode 2 puis éventuellement le mode 3. Il peut être avantageux de forcer l'apparition du mode 3 en bloquant l'apparition du mode 2. Les avantages du blocage du mode 2 seront précisés plus loin. Une manière d'empêcher l'apparition du mode 2 est illustrée sur les figures 11A, 11B, 11C. Maintenant le dispositif déformable bistable n'est plus une plaque pleine, il est formé de deux parois 31, 32 principales superposées, fixées l'une à l'autre par une paroi auxiliaire sensiblement centrale 33 s'étendant sensiblement transversalement aux deux parois principales 31, 32. La section du dispositif déformable bistable est sensiblement en H couché. Le dispositif déformable bistable 29 possède deux extrémités 29.2 ancrées sur un support 30, ces extrémités restent fixes lors du basculement d'une position stable à l'autre position stable. La paroi centrale transversale 33 a pour fonction de bloquer tous mouvements tangentiels et donc de bloquer l'apparition du mode 2 pour ne laisser qu'une déformation selon le mode 3. On notera que sur la figure 14, le dispositif déformable a été représenté avec les deux parois principales 31, 32 reliées entre elles au niveau de la fixation de l'élément de 27 percussion 8 par la paroi auxiliaire 33centrale transversale. Sur la figure 11A, le dispositif déformable bistable est dans la première position stable avant impact. La figure 11B le représente en cours de déformation selon le mode 3, le mode 2 étant bloqué. L'impact correspond à l'application de la force F. La figure 11C montre le dispositif déformable bistable après basculement dans la seconde position stable, le basculement étant lié à l'impact. Il est préférable, que le dispositif déformable bistable soit asymétrique de manière qu'il passe plus facilement de la première position stable à la seconde position stable que l'inverse. Cela signifie que la force nécessaire pour engendrer le basculement de la première position stable à la seconde est plus petite que la force nécessaire pour engendrer le basculement de la seconde position stable à la première.

Afin de décrire plus en détail cette particularité, on se réfère à la figure 12 qui illustre les paramètres définissant une poutre bistable P, ancrée à ses deux extrémités. Pour être bistable, la poutre P est initialement courbée ou flambée dans sa première position stable. Cette poutre P a une longueur L, une épaisseur t. On lui applique une force F en un point d'abscisse x=L/2. On a représenté d'une part la poutre P dans sa première position stable référencée I et en cours de déformation selon le mode 2 (référencée II). Le point d'application de la force F s'est 28 déplacé, lors de la déformation, d'une distance d entre les deux positions I et II. La figure 13 montre la courbe liant la force F au déplacement d du point d'application de la force F sur la poutre P de la figure 12, se déformant selon le mode 3. Le fait que la poutre P est bistable se traduit par le fait qu'à partir d'un certain déplacement dtop dû à une force d'actionnement Ftop, la force de résistance à la compression décroît plus vite que n'augmente la force de résistance à la flexion de la poutre P, ce qui engendre d'une part, une constante de raideur dynamique négative sur une partie de la courbe, d'autre part, l'existence d'un déplacement particulier dmid à partir duquel il n'est plus nécessaire d'appliquer la force pour que la poutre P bascule jusqu'à l'autre position stable dans laquelle le déplacement est dend. L'asymétrie recherchée est caractérisée par le fait que, la force Fbot nécessaire pour refaire basculer la poutre dans la première position stable est différente de Ftop ou que le déplacement dmid est différent de (dend - dmid)/2, c'est-à-dire que le déplacement pour lequel la force est positive est différent de la profondeur de déformation pour laquelle la force est négative.

Il existe différentes façons de créer au niveau du dispositif déformable bistable l'asymétrie. Cela peut se faire par exemple en courbant une plaque par emboutissage ou par moulage dans un moule courbe. Il n'est pas nécessaire de la précontraindre latéralement pour obtenir la bistabilité. 29 Le dispositif déformable bistable à double paroi courbe des figures 11 présente l'avantage d'être asymétrique avec des forces de basculement différentes selon que le basculement se fait dans un sens ou dans l'autre. L'asymétrie vient du fait que la double paroi est courbée à la construction et qu'elle n'est pas soumise à une précontrainte latérale. Dans le mode 2, c'est le centre du dispositif déformable bistable qui est déformé. Or l'élément de percussion 8 est placé sensiblement au centre du dispositif déformable bistable. Il est donc préférable de travailler suivant le mode 2. Nous allons décrire un peu plus en détails un exemple non limitatif d'un résonateur acoustique 9.

La figure 5 montre une vue en coupe d'un résonateur acoustique 9 couplé à deux transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2 en vis-à-vis et qui le prennent en sandwich à sa périphérie. Le résonateur acoustique 9 a deux faces principales en cuvette 9.0 sensiblement coniques, les cônes étant opposés par leur sommet. Les deux cônes ont sensiblement le même angle au sommet. Il a une symétrie centrale, il a un bord circulaire. Les sommets des cônes sont au centre du cercle. La zone de percussion 9.1 percutée par l'élément de percussion (non représenté) est le centre du cercle. Ainsi, la zone de percussion 9.1 se trouve à l'endroit de moindre épaisseur du résonateur acoustique 9. De la sorte, les forts déplacements verticaux engendrés dans cette zone de percussion 9.1 de moindre épaisseur sont transmis radialement vers la périphérie jusqu'aux transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2. 30 L'onde en impulsion engendrée par l'impact se propage radialement et est ensuite détectée simultanément par les transducteurs 10.1, 10.2. La propriété d'antisymétrie de la composante de déplacement mécanique normale par rapport au plan médian du résonateur acoustique 9 permet de sommer les effets de l'onde pourvu que les connexions électriques soient orientées et connectées de façon appropriée. De manière plus générale, le résonateur acoustique 9 pourrait ne pas avoir cette forme biconique tout en conservant une épaisseur variable, plus faible au niveau de la zone de percussion et plus épaisse au niveau de la zone de couplage avec le ou les transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2.

Les deux cuvettes 9.0 se terminent par un bord 9.2 sensiblement plan, les deux bords 9.2 plan étant sensiblement parallèles. Les transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2 de forme annulaire sont en contact avec ces bords 9.2 sensiblement plan.

Le résonateur acoustique 9 comporte en périphérie un épaulement 23 d'épaisseur faible par rapport à l'épaisseur du résonateur acoustique à sa périphérie. L'épaulement 23 est destiné à assurer le maintien mécanique du résonateur acoustique 9 par rapport au châssis 15. Cet épaulement 23 peut être situé au niveau du plan de symétrie du résonateur acoustique 9. Les pertes sont limitées car le résonateur acoustique est maintenu au niveau de son plan de symétrie.

Chaque transducteur piézoélectrique 10.1, 10.2 est doté d'un bloc de matériau piézoélectrique qui 31 coopère avec une paire d'électrodes disjointes el, e2 aux bornes desquelles apparaît une différence de potentiel. Ces électrodes el, e2 sont en contact avec une même face du bloc de matériau piézoélectrique. Une des électrodes el occupe presque toute la circonférence de l'anneau, et l'autre, référencée e2, de forme demi circulaire est placée au bord de l'anneau. C'est la différence de potentiel entre ces deux électrodes el, e2 qui fournit l'énergie électrique devant être utilisée par un dispositif utilisateur (non représenté). Dans l'exemple de la figure 5, les transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2 sont montés en parallèle, plus précisément en antiparallèle car ils ont des vecteurs de polarisation de même direction, mais de sens opposés. Ces vecteurs sont illustrés par les flèches sur la figure 5. Les transducteurs piézoélectriques 10.1, 10.2 récupèrent ainsi l'énergie en phase. Les transducteurs 10.1, 10.2 peuvent convertir en signal électrique des ondes de flexion issues du résonateur acoustique 9. Le signal électrique délivré par le transducteur piézoélectrique 10.1 est noté A1(t), et celui par le transducteur piézoélectrique 10.2 est noté A2(t). On peut bien sûr envisager que les transducteurs piézoélectriques soient montés en série au lieu d'être montés en parallèle. Un montage en parallèle permet d'obtenir un courant relativement fort tout en maintenant une tension constante, par exemple pour alimenter un circuit électronique. Un montage en série permet d'obtenir une tension relativement élevée, par exemple pour produire une étincelle et fonctionner 32 en mode éclateur. Cela permet de réaliser des éclateurs de faible encombrement et ayant une faible profondeur de course. La figure 6 représente en trois dimensions 5 le résonateur acoustique et les transducteurs piézoélectriques de la figure 5. L'angle de chaque cône est choisi pour ajuster la fréquence de résonance. En effet la vitesse de phase moyenne des ondes dépend de l'angle du cône. 10 De façon générale, la fréquence de résonance optimale, c'est-à-dire celle correspondant au rendement de conversion maximal, varie en sens inverse de la durée de percussion de l'élément de percussion avec le résonateur acoustique. Par exemple, lors de longs 15 impacts dus à la chute de gouttes d'eau ou avec des éléments de percussion lourds, il est intéressant d'utiliser un résonateur acoustique 9 de faible épaisseur dans la zone de percussion ou de faible angle au sommet. En effet dans ce cas, la vitesse de phase 20 moyenne est plus faible, ce qui entraine, à diamètre constant, une diminution de la fréquence de résonance radiale selon un mode antisymétrique. La figure 7 représente un résonateur acoustique 9 similaire à celui de la figure 5. Il 25 coopère maintenant avec deux transducteurs piézoélectriques par face, chacun ayant la forme d'un demi-anneau. Les transducteurs piézoélectriques d'une face sont référencés 10.1a, 10.lb et ceux de l'autre face sont référencés 10.2a, 10.2b. Dans cet exemple, 30 les transducteurs piézoélectriques sont montés en série par paire, dans une paire l'un des transducteurs 33 piézoélectriques appartient à une face et l'autre à l'autre face. L'une des paires est formée des transducteurs piézoélectriques 10.1a et 10.2a et l'autre paire des transducteurs piézoélectriques 10.lb et 10.2b. Les deux paires sont montées en série. Les vecteurs de polarisation des quatre transducteurs piézoélectriques, représentés par les flèches sur la figure 7, sont orientés de manière symétrique par rapport au plan médian du résonateur acoustique, ce qui a pour effet d'additionner les tensions produites aux bornes des quatre transducteurs piézoélectriques montés en série lorsqu'un un mode acoustique de flexion est engendré dans la zone de percussion du résonateur acoustique biconique.

La figure 8 montre en trois dimensions, l'ensemble résonateur acoustique-transducteurs piézoélectriques de la figure 7. Sur cette figure, les électrodes des transducteurs piézoélectriques 10.1a, 10.lb sont visibles. Elles sont référencées ela, e2a pour le transducteur piézoélectrique 10.1a et elb, e2b pour le transducteur piézoélectrique 10.1b. Les transducteurs piézoélectriques en vis-à-vis, chacun sur une face du résonateur acoustique 9 sont connectés en série, ils forment un ensemble série et les deux ensembles série sont également connectés en série. Un mode de flexion, engendré sensiblement au centre du résonateur acoustique par une percussion, est ainsi converti de manière additive par les transducteurs piézoélectriques 10.1a, 10.1b, 10.2a, 10.2b. Cela est obtenu en orientant convenablement les vecteurs de 34 polarisation de chaque transducteur piézoélectrique comme indiqué sur la figure 7. Par exemple sur la figure 7, le transducteur 10.1b, a un vecteur de polarisation P1 orienté vers le haut. Le transducteur 10.1a a son vecteur de polarisation P3 orienté vers le haut parallèlement à P1. Le transducteur 10.2ba son vecteur de polarisation P2 orienté vers le bas. Le transducteur 10.2a a son vecteur de polarisation P4 orienté vers le bas parallèlement à P2. Dans ce montage les transducteurs sont reliés en série. Si on note Ai(t), A3 (t) , A2 (t) et A4(t) les tensions respectives aux bornes des électrodes des transducteurs piézoélectriques 10.1b, 10.1a, 10.2b, 10.2a du fait de l'orientation des vecteurs de polarisation, on a : A4(t)=-A3(t) A2 (t) =-A1 (t) Comme les transducteurs sont reliés en série le signal de sortie A(t) est : A(t) = Al (t) -A2 (t) +A3 (t) -A4 (t) A(t) = 2xA1 (t) + 2xA3(t) Du fait de la symétrie du montage on a alors .

A(t) = 4xA1 (t) Dans ce montage la tension de sortie est donc quatre fois plus élevée que dans un montage conventionnel à un seul transducteur piézoélectrique. Par contre le courant disponible qui est proportionnel à la surface du transducteur piézoélectrique est moitié moins grand pour chaque demi-anneau par rapport à un 35 anneau complet. Chaque demi-anneau se comporte comme une source de tension, elle est en série avec les autres sources de tension. La source de tension totale, constituée par les quatre demi-anneaux en série fournit deux fois moins de courant que dans le cas d'un anneau seul. Au total, la puissance fournie par deux anneaux est le double de la puissance fournie par un anneau seul que le montage soit en série ou en parallèle. Ceci suppose que chaque anneau ne pompe et ne convertit qu'une partie de l'énergie stockée dans le volume du résonateur acoustique. Il est bien sûr possible d'augmenter encore le nombre de paires d'électrodes et/ou la surface des transducteurs piézoélectriques, afin d'optimiser la puissance disponible en tension ou en courant et le rendement de conversion piézoélectrique. Le choix de ce nombre et/ou de cette surface dépend essentiellement de l'application visée. Il en est de même pour le choix des montages en série et/ou en parallèle des transducteurs piézoélectriques. Chaque cellule de conversion C peut également comprendre un circuit 37 de traitement du signal délivré par les transducteurs 10. On se réfèrera à la figure 4B. Ce circuit de traitement est généralement formé d'un pont redresseur à diodes 48 conventionnel qui permet de redresser le signal délivré par les transducteurs piézoélectriques 10, ce circuit redresseur 48 est généralement connecté à un condensateur réservoir 49 qui permet de stocker et de lisser l'énergie électrique ainsi produite. 36 Ce circuit de traitement 37 peut être logé, dans l'espace libre 50 aménagé entre le résonateur acoustique 9 et le fond 11.1 du caisson 11, par exemple. Sur la figure 4B, l'espace libre 50 est indiqué, mais le circuit de traitement 37 est représenté hors de cet espace libre 50, sinon il ne serait pas visible. Pour utiliser l'énergie électrique convertie par la cellule de conversion C, on branche un dispositif utilisateur U aux bornes du circuit de traitement 37, dans l'exemple aux bornes du condensateur réservoir 49 en intercalant éventuellement un régulateur de tension et un microcontrôleur. Ces derniers ne sont pas représentés. Le régulateur a un intérêt notamment lorsque le résonateur acoustique est soumis à des impacts répétés. En effet, le condensateur réservoir a en général une capacité bien plus élevée que la capacité statique du transducteur piézoélectrique afin que la charge électrique fournie par le transducteur piézoélectrique soit transférée dans le condensateur réservoir et corresponde à une plus basse tension de sortie disponible en sortie du condensateur réservoir. En cas d'impacts répétés à une cadence élevée, la tension disponible aux bornes du condensateur réservoir augmente lors des premiers impacts jusqu'à ce que la vitesse de charge soit compensée par la vitesse de décharge du condensateur réservoir. Si on veut disposer d'étincelles, on branchera en tant que dispositif utilisateur U deux électrodes en pointe aux bornes du condensateur réservoir 49 comme illustré à la figure 4B. 37 En variante, il est possible de se passer du circuit redresseur et de connecter directement un dispositif utilisateur en sortie des transducteurs piézoélectriques.

La capacité du condensateur réservoir 49 est choisie en fonction de l'énergie de la percussion d'une part, et de la tension de sortie crête par percussion, désirée aux bornes du condensateur réservoir 49 en sortie, d'autre part. Par exemple, pour une tension de sortie de 2V pendant au moins 50 ms, la capacité du condensateur peut être choisie de l'ordre de 10 F. Comme les impacts au niveau du mécanisme de percussion 6 peuvent être répétés, la tension de sortie aux bornes du condensateur réservoir 49 peut atteindre une valeur limite. Cette situation est obtenue pour des fréquences d'impacts élevées. Compte tenu des dimensions de la cellule de conversion C, de l'inertie, des courses envisagées, et du mode d'opération, cette fréquence d'impacts est limitée à une centaine d'impacts par seconde lorsque, par exemple, il s'agit du vent qui exerce une force excitatrice sur la cellule de conversion C, alors qu'elle est limitée à quelques impacts par seconde lorsqu'il s'agit d'un opérateur humain qui exerce la force excitatrice. Sur la figure 14, on a représenté une cellule de conversion C apte à fonctionner en mode antisymétrique. Elle comporte un seul résonateur acoustique 9 mais deux mécanismes de percussion 6, 6', prenant en sandwich le résonateur acoustique 9. Le résonateur acoustique 9 est dans ce cas symétrique par 38 rapport à son plan médian. On a représenté un nombre pair de transducteurs piézoélectriques 10 qui sont répartis de part et d'autre du résonateur acoustique 9. Le résonateur acoustique 9 est représenté d'épaisseur sensiblement constante dans la zone de percussion et dans la zone de couplage avec les transducteurs piézoélectriques 10. On aurait bien sûr pu le représenter d'épaisseur variable, biconique par exemple. Le dispositif déformable 7 de chacun des mécanismes de percussion 6 est représenté bistable avec une section en forme de H, c'est-à-dire formé de deux parois principales superposées et rigidement reliée l'une à l'autre par une cloison auxiliaire disposée dans une zone centrale des deux parois superposées.

Avec un résonateur acoustique 9 d'épaisseur constante, c'est son épaisseur qui fixe sa fréquence de résonance. L'épaisseur et/ou le diamètre du résonateur acoustique 9 est choisi également en fonction de la durée du contact avec l'élément de percussion 8 lors de la percussion. Plus l'épaisseur est faible et le diamètre grand, plus la vitesse de phase chute et plus la fréquence de résonance radiale selon un mode antisymétrique diminue. Un résonateur acoustique de faible épaisseur est plus adapté aux chocs basse fréquence, c'est-à-dire de longue durée d'impact, comme ceux apportés par des gouttes d'eau ou de grosses billes. Sur cette figure 14, on a représenté un transducteur piézoélectrique 14 sur chaque face principale du résonateur acoustique 9. Ces 39 transducteurs piézoélectriques peuvent être connectés à un circuit de traitement comme illustré à la figure 4B. Les dispositifs déformables 7 des deux mécanismes de percussion 6, 6' peuvent avoir des seuils de basculement différents ou bien des courses différentes de façon que les percussions se fassent alternativement, mais avec un intervalle de temps au moins égal à la constante d'amortissement de la résonance fondamentale du résonateur acoustique 9.

Ainsi une percussion provoquée par un des mécanismes de percussion 6 ne vient pas interférer avec la résonance créée par une percussion provoquée peu de temps avant par l'autre mécanisme de percussion 6'. Le décalage temporel entre les deux mécanismes de percussion 6, 6' sera choisi, de préférence, inférieur à la constante de temps de décharge d'un condensateur réservoir 49 qui serait connecté aux résonateurs piézoélectriques comme illustré sur la figure 4B.

L'exemple de la figure 14 ne comporte ni membrane de protection, ni mécanisme de réarmement mais bien sûr on pourrait les prévoir ensemble ou séparément. Il n'y a pas non plus de caisson avec un fond mais deux châssis 15, 15'assemblés l'un à l'autre en prenant en pince l'épaulement 23 situé sur le plan médian du résonateur acoustique 9. Nous allons maintenant décrire des applications d'un tel dispositif de conversion d'énergie électrique. Nous verrons qu'il pourra servir soit d'alimentation électrique, soit de stockage, ou même encore d'actionneur. Cette liste d'utilisation 40 n'est pas exhaustive, mais constitue des exemples d'utilisation. L'homme du métier pourra trouver de manière évidente, d'autres utilisations que celles citées.

Le dispositif de conversion d'énergie peut être utilisé pour la conversion d'énergie de type éolienne. On réfère aux figures 15 et 16. Dans ce cas, il est possible d'agencer plusieurs cellules de conversion C similaires à celle de la figure 2 en un panneau 51 orienté sensiblement parallèlement à la direction du vent Ve. On connecte les transducteurs piézoélectriques des cellules C en parallèle et les cellules C du panneau entre elles également en parallèle pour augmenter la puissance fournie. Si on dispose de plusieurs panneaux 51, ils peuvent ensuite être agencés en étages superposés pour former des cubes éoliens , et éventuellement introduits ensemble dans une tuyère 58, afin d'optimiser la prise au vent comme sur la figure 16.

De manière générale, lorsque le dispositif de conversion d'énergie objet de l'invention dispose de plusieurs cellules de conversion C, elles peuvent être agencées en série ou en parallèle, ou rester indépendantes en fonction des besoins du dispositif utilisateur avec lequel elles vont coopérer. A partir d'une certaine vitesse de vent, le dispositif déformable 7 qui offre une prise au vent dans la position stable de veille, subit une pression suffisante pour basculer dans l'autre position stable, et pour que l'élément de percussion 8 percute le résonateur acoustique 9. Après basculement, la prise au 41 vent cesse, une dépression apparaît et permet le retour du dispositif déformable 7 dans sa position initiale. Du fait de la prise au vent le dispositif déformable 7 bascule à nouveau : le dispositif déformable 7 entre alors en oscillation. Pour augmenter la prise au vent du dispositif déformable 7, ainsi que la pression seuil de basculement et donc l'énergie de l'impact, il est possible de pourvoir le dispositif déformable, d'un obstacle 53 dressé face au vent Ve. Cet obstacle peut être une lame découpée partiellement dans le dispositif déformable 7 puis pliée pour être dressée face au vent Ve. Cet obstacle 53 est placé en amont de la zone centrale du dispositif déformable 7 en suivant la direction du vent Ve. Les lames peuvent avoir des longueurs différentes d'une cellule à l'autre de manière à ce que les fréquences d'oscillation soient décalées et que la puissance disponible soit plus stable. Les longueurs différentes sont toutefois assez proches les unes des autres. Lorsque ces cellules C sont agencées en panneau comme décrit précédemment, et connectées en parallèle, on augmente la puissance disponible. Ces panneaux 51 peuvent par exemple, être placés sur une toiture de bâtiment. Si le nombre de percussions est de l'ordre cinquante fois par seconde, avec une énergie à transférer à l'impact de l'ordre de 20 mJ par cellule, avec un rendement de conversion de 25% des transducteurs piézoélectriques, des cellules d'un diamètre de l'ordre de 50 mm, et 400 cellules par mètre 42 carré, un panneau 51 de 1 m2, peut délivrer une puissance crête de 100 W. De telles performances sont comparables à celles d'un panneau solaire en silicium polycristallin.

L'invention permet d'atteindre une telle puissance car contrairement aux dispositifs connus, elle permet d'utiliser des transducteurs piézoélectriques à haut rendement. Un dispositif de conversion tel que décrit dans le premier mode de réalisation peut aussi être utilisé pour convertir l'énergie mécanique liée à la chute d'eau de pluie. C'est l'énergie de la goutte d'eau, qui du fait de sa vitesse, va permettre de faire basculer le dispositif déformable 7. Avantageusement, pour une telle utilisation, l'élément de percussion 8 est une simple déformation du dispositif déformable 7 dans sa zone centrale de manière à faire saillie vers le résonateur acoustique 9. Le mécanisme de percussion 6 est alors choisi pour que sa masse soit de l'ordre de celle d'une goutte d'eau, à savoir, de l'ordre de 0,05 g. En effet avec un tel dimensionnement, il est plus facile de transférer de l'énergie par le biais d'un élément rigide, à savoir l'élément de percussion 8, plutôt qu'une goutte d'eau qui viendrait percuter le résonateur acoustique 9. En outre cela permet d'être maître de la durée d'impact, et donc d'exciter efficacement la résonance fondamentale du résonateur acoustique 9. L'énergie cinétique de l'impact est en résumé confinée dans un spectre d'excitation optimisé pour la bande passante du résonateur acoustique 9. 43 Si le dispositif de conversion selon l'invention est transparent, c'est-à-dire, si la membrane 43 si elle existe, le mécanisme de percussion 6 et le résonateur acoustique 9 des cellules C sont réalisés dans un matériau transparent tel que le verre ou un matériau plastique, il est alors possible de coupler un dispositif de conversion agencé en panneau avec un panneau solaire 42. Le panneau solaire 42 est sous-jacent au dispositif de conversion. L'ensemble obtenu est alors apte à convertir à la fois de l'énergie éolienne et de l'énergie photo voltaïque. La figure 17 représente un tel ensemble 55. Le dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique comporte quatre cellules C agencées en panneau. Le panneau solaire porte la référence 42. On suppose que dans cet exemple, les quatre cellules C sont déclenchées en même temps grâce à une plaque 56 qui recouvre les éléments déformables (non visibles) des quatre cellules C. Cette plaque 56 est bien entendu, dans cet exemple, transparente. Il est possible d'utiliser le dispositif de conversion objet de l'invention pour la création d'étincelles comme on l'a déjà évoqué en référence à la figure 4B. Dans ce cas la tension de sortie Vs, doit être la plus élevée possible. Il est alors avantageux, d'utiliser plusieurs cellules de conversion C montées en série. Si les cellules de conversion C ont plusieurs transducteurs piézoélectriques, ces derniers sont aussi montés en série comme illustré aux figures 7 et 8.

Un des avantages du dispositif de conversion de l'invention est qu'il constitue une 44 source d'alimentation en énergie autonome. Du fait de sa dimension, il permet d'alimenter des capteurs, et évite un raccordement au secteur ou l'utilisation de piles électriques. Les capteurs sont ainsi autonomes.

Par exemple, il est possible de placer un dispositif de conversion de l'invention dans une chaussure, de le raccorder à un capteur placé aussi dans la chaussure pour faire un appareil de mesure de type podomètre. L'énergie mécanique utilisée par le dispositif de conversion, est celle induite par la marche. Jusqu'à maintenant lorsque l'on voulait compter le passage de personnes, on logeait dans le sol des capteurs par exemple de type contacteur, ces derniers étaient en permanence alimentés en énergie, même lorsqu'il n'y avait pas de mesure à effectuer, on les maintient dans un mode de veille. On testait régulièrement l'ensemble des capteurs, par exemple plusieurs fois par seconde. Le coût était important Maintenant on va pouvoir loger dans le sol ou dans un tapis 36 de quelques millimètres d'épaisseur, au moins un dispositif de conversion d'énergie 38 selon l'invention et lui connecter une grappe de capteurs 35. Le dispositif de conversion comporte un circuit de traitement, non représenté, comme celui qui a été décrit précédemment. On peut prévoir également un microcontrôleur 39 entre les capteurs 35 et le dispositif de conversion 38, les capteurs 35 communiquent avec le microcontrôleur 39. Ainsi le dispositif utilisateur de l'énergie produite est la grappe de capteurs. Par exemple, un tapis 36 peut comporter 256 grappes de 16 capteurs 35 et donc 45 256 dispositifs de conversion d'énergie 38. Le circuit de traitement peut inclure un condensateur réservoir (non représenté) comme on l'a déjà évoqué. La figure 18 représente un tel tapis dont la surface peut être de l'ordre d'un ou plusieurs mètres carrés. Ce tapis 36 permet de compter un nombre de personne passant par un couloir, dans un bus, le métro, sur une allée, sur un trottoir, etc. Il permet en outre de mesurer leur poids, leur sens de marche, ou leur vitesse, par exemple si les capteurs 35 sont appropriés. Les capteurs 35 peuvent être piézo-résistifs ou piézocapacitifs, par exemple. Leur résistance ou leur capacité respectivement varie suivant la pression qui s'exerce sur eux. Le dispositif de conversion 38 délivre de l'énergie au circuit de traitement et donc au microcontrôleur 39 et aux capteurs 35 lorsqu'une pression s'applique sur lui, par exemple lorsqu'une personne marche sur le tapis 36. C'est cette même pression, qui est acquise par un ou plusieurs capteurs 35. Les capteurs 35 ne sont donc alimentés que lorsqu'une mesure est réalisée. Une zone du tapis 36 peut très bien être alimentée alors qu'une autre non. Cela permet notamment d'allonger la durée de vie des capteurs 35, dans la mesure où seuls les capteurs actifs sont alimentés. Les microcontrôleurs 39 peuvent communiquer avec un dispositif de réception 37 des mesures réalisées par les capteurs (non représenté) via un dispositif de communication 40 sans fil. Le dispositif de communication 40 et le dispositif de réception 37 peuvent utiliser pour communiquer le 46 protocole de communication ZigBee, qui est bien adapté à ce genre de mesure sans fil. On a réalisé un tapis autonome, auto alimenté, ne consommant pas d'énergie du secteur et communicant sans fil. Ainsi, seules les zones concernées par la mesure sont sollicitées. Cette approche modulaire, permet, qu'en cas de panne, si une zone est endommagée, elle ne viendra pas perturber les autres zones qui restent opérationnelles. La partie endommagée pourra être aisément réparée ou changée. Un autre intérêt d'une telle approche modulaire réside dans la flexibilité sur la taille du tapis 36. De façon générale, il est possible d'utiliser le dispositif de conversion de l'invention pour alimenter tout type de dispositif utilisateur. Il peut s'agir d'un dispositif de mesure thermomètre digital, d'une balance, d'un pèse personne, ou même d'un actionneur tel une clenche électrique d'une porte etc. Le dispositif de conversion peut servir également de capteur de force ou de pression dans la mesure où le signal électrique qu'il délivre dépend de la force exercée sur lui. On va maintenant décrire les caractéristiques et les performances d'une cellule de conversion qui a été testée. Son résonateur acoustique est formé d'un disque d'aluminium à section biconique ayant une épaisseur de 2 mm sur son bord et une épaisseur de 0,2 mm en son centre. Son diamètre vaut 50 mm. Le résonateur acoustique présente une fréquence de résonance centrale de 5,5 kHz, ce qui correspond à 47 une demi-période de 92 microsecondes. Cette demi-période correspond sensiblement à la durée d'un impact réalisé par une bille de 0,25 g ayant un diamètre de 3 mm. Le résonateur acoustique est équipé sur ses faces principales de deux transducteurs piézoélectriques annulaires en PZT. On suppose que l'impact de la bille au centre du résonateur acoustique a lieu avec une vitesse de 4,1 m/s soit 15 km/h et que l'énergie d'impact vaut 2 mJ. Les transducteurs piézoélectriques délivrent une tension de 80 V crête aux bornes d'une charge de 1,2 kQ en l'absence de pont redresseur. L'impact permet de maintenir la tension supérieure à 2 V pendant plus de 10 ms dans la charge. Si on utilise un pont redresseur associé à un condensateur réservoir de 10 micro Farads, on peut obtenir aux bornes du condensateur réservoir une tension de 6 V. On peut brancher aux bornes du condensateur réservoir, comme dispositif utilisateur, un microcontrôleur de faible consommation tel que celui référencé MSP430 de Texas Instrument. Il fonctionne sous 1,8 V et consomme 0,3 mA en mode actif. L'utilisation combinée et en phase de deux transducteurs piézoélectriques annulaires connectés en parallèle permet doubler la puissance électrique restituée. L'énergie totale restituée est de 0,5 mJ, ce qui représente plus de 25% du rendement du premier impact. En comptabilisant deux rebonds successifs de la bille, la restitution d'énergie atteint 31% de l'énergie d'impact.

On va lister maintenant certains avantages du dispositif de conversion d'énergie selon 48 l'invention. On peut construire un dispositif à une ou plusieurs cellules, ces cellules étant branchées en série ou en parallèle selon le besoin en tension ou en courant nécessaire. La production d'énergie est quasiment instantanée après l'impact. La puissance et la tension délivrée peuvent être calibrées avec l'utilisation du dispositif déformable monostable ou bistable. Le transfert de l'énergie d'impact au transducteur piézoélectrique est efficace grâce au résonateur acoustique lorsqu'il possède une fonction de transformateur d'impédance. Le dispositif de conversion est très 15 robuste car c'est le résonateur acoustique qui reçoit les impacts et pas le transducteur piézoélectrique. Le réarmement du mécanisme de percussion peut être très rapide. La cadence d'excitation peut être de 20 l'ordre de la centaine de percussions par seconde. Le dispositif de conversion peut être aisément logé au sein d'un substrat souple, par exemple de type tapis. Il possède une épaisseur faible, il peut être étanche.

25 Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention. 10

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de conversion d'énergie mécanique en énergie électrique formé d'au moins une cellule de conversion (C) comportant au moins un mécanisme de percussion (6) incluant un élément de percussion (8) et un ou plusieurs transducteurs piézoélectriques (10), caractérisé en ce qu'il comporte de plus un résonateur acoustique (9) auquel sont couplés les transducteurs piézoélectriques (10), le mécanisme de percussion (6) comportant en outre un élément déformable (7) ayant au moins deux points d'ancrage opposés et solidaire sensiblement dans une zone centrale de l'élément de percussion (8), l'élément déformable (7) possédant au moins une position stable de veille dans laquelle l'élément de percussion (8) est éloigné du résonateur acoustique (9), le mécanisme de percussion (6) et le résonateur acoustique (9) étant agencés de manière que lorsqu'une force supérieure à un seuil est appliquée sur l'élément déformable (7), il quitte sa position stable de veille en se déformant afin que l'élément de percussion (8) vienne percuter le résonateur acoustique (9) dans une zone de percussion (9.1), pour qu'il entre en résonance et excite les transducteurs piézoélectriques (10) de sorte que l'énergie induite par la force soit transmise indirectement aux transducteurs piézoélectriques (10) afin qu'ils la convertisse en énergie électrique.
2. 2. Dispositif de conversion d'énergie selon la revendication 1, dans lequel l'élément déformable 50 (7) comporte une autre position stable de percussion dans laquelle l'élément de percussion (8) est en contact avec le résonateur acoustique (9).
3. 3. Dispositif de conversion d'énergie selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme de percussion (6) a une masse sensiblement égale à celle d'une goutte de pluie moyenne.
4. 4. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément déformable (7) est équipé d'un obstacle (53) à la circulation d'un fluide (Ve) tel que le vent, placé en amont de sa zone centrale par rapport à la circulation du fluide.
5. 5. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel une membrane de protection (43), située à l'opposé du résonateur acoustique (9) par rapport au mécanisme de percussion (6), protège le mécanisme de percussion (6), une cale (14) solidaire de l'élément déformable (7) étant insérée entre la membrane (43) et l'élément déformable (7), la force s'appliquant sur l'élément déformable (7) lui étant transmise par la membrane (43) et la cale (14).
6. 6. Dispositif de conversion d'énergie selon la revendication 5, dans lequel la membrane (43) est fixée à un châssis (15) support du mécanisme de percussion (6) et du résonateur acoustique (9), le 51 châssis (15) coopérant avec un fond (11.1) pdur former un caisson (11) fermé de manière étanche par la membrane de protection (43).
7. 7. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les résonateurs piézoélectriques (10) sont situés à distance de la zone de percussion (9.1) du résonateur acoustique (9), à la périphérie du résonateur acoustique (9).
8. 8. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lorsqu'il y a deux mécanismes de percussion (6, 6'), ils fonctionnement en alternance, le résonateur acoustique (9) possédant deux zones de percussion (9.1) situées sur deux faces opposées du résonateur acoustique (9).
9. 9. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes dans lequel le résonateur acoustique (9) est d'épaisseur constante ou possède au niveau de la zone de percussion (9.1) une épaisseur plus faible qu'à sa périphérie.
10. 10. Dispositif de conversion d'énergie selon la revendication 9, dans lequel le résonateur acoustique (9) a un profil biconique. 30
11. 11. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications 6 à 10, comportant en 25 outre un mécanisme de réarmement automatique (41) avec une ou plusieurs languettes (45) de rappel élastiques, placées entre la membrane (43) et le dispositif déformable (7) et ayant une extrémité libre au niveau de la zone centrale du dispositif déformable (7) et une extrémité ancrée au châssis (15), cette extrémité libre étant destinée à coopérer avec un crochet de rappel (19) fixé au dispositif déformable (7).
12. 12. Dispositif de conversion d'énergie selon la revendication 11, dans lequel les languettes élastiques (45) présentent une saillie (46) du côté de la membrane de protection (43).
13. 13. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les transducteurs piézoélectriques (10) sont reliés à un circuit de traitement (37) avec un redresseur (48) aux bornes duquel est éventuellement connecté un condensateur réservoir (49).
14. 14. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément déformable est formé de deux parois (31, 32) principales superposées, fixées l'une à l'autre par une paroi auxiliaire (33) sensiblement centrale s'étendant sensiblement transversalement aux deux parois principales (31, 32).
15. 15. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, comportant 53 plusieurs cellules (C) agencées en au moins un panneau (51), lorsqu'il y a plusieurs panneaux ils sont superposés.
16. 16. Dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications 14 ou 15, dans lequel les cellules (C) sont connectées entre elles, en série ou en parallèle.
17. 17. Appareil de conversion d'énergie, formé d'un dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications précédentes, et d'un panneau solaire (42), dans lequel, le dispositif de conversion d'énergie est transparent et sus-jacent au panneau solaire (42).
18. 18. Dispositif de mesure comportant un dispositif de conversion d'énergie (38) selon l'une des revendications 1 à 16, et au moins un capteur (35) alimenté en énergie par le dispositif de conversion d'énergie.
19. 19. Dispositif de mesure selon la revendication 18, dans lequel le dispositif de conversion d'énergie (38) et le capteur (35) sont noyés dans un tapis (36).
20. 20. Dispositif de production d'étincelles comportant un dispositif de conversion d'énergie selon l'une des revendications 1 à 16 et une paire 4 d'électrodes (U) alimentée en énergie par le dispositif de conversion d'énergie.