Stage : Conception D'un Ups (Uninterruptible Power Supply)

Pour assurer le fonctionnement et garantir la sécurité des systèmes informatiques, industriels et médicaux, les équipements électriques nécessitent d’être alimentés par des sources de puissance fiables et stables. Certains environnements isolés et contraints rendent difficile l’approvisionnement électrique par un réseau global comme EDF. Les occasionnelles pannes et fluctuations sur la ligne sont intolérables pour certains systèmes électriques. Il devient donc nécessaire d’implémenter des systèmes d’alimentation dit « ininterruptibles » pour garantir le fonctionnement de ces systèmes à tout moment.
Ces alimentations de secours, appelés UPS (Uninteruptible Power Supply), sont très généralement implémentées avec des batteries comme source de puissance auxiliaire. Elles ont l’avantages d’avoir une grande densité d’énergie mais présentent quelques inconvénients tels qu’une durée de vie limitée (100 à 1000 cycles de charge/décharge) et une plage d’utilisation en température réduite (0°C à +40°C). L’usage de batterie est donc contraignant dans les cas où la durée de vie souhaitée est trop importante ou lorsque la température fluctue beaucoup ou dépasse ces limites.
Un nouveau type de condensateur, dit « supercondensateur », offre des densités d’énergie 10 à 100 fois plus élevées que les condensateurs classiques électrolytiques. Cette catégorie émergente de condensateur repousse aussi les limites des batteries en proposant des durées de vie allant jusqu’à 500'000 cycles de charge/décharge et s’utilise sur une plage de température bien plus grande, de -40°C à +85°C. Les supercondensateurs répondent donc aux problèmes inhérents des UPS à batterie et augmentent leurs fiabilité et durée de vie en plus de répondre aux enjeux environnementaux de notre ère. En effet, les supercondensateurs sont produits avec des matériaux moins nocifs pour l’environnement et plus faciles à recycler que ceux présents dans les batteries.
L’alimentation UPS développée par le stagiaire devra donc garantir un minimum de 60 secondes de backup time après détection d’une défaillance sur la source principale de puissance pour permettre à un calculateur de type Raspberry PI de s’éteindre convenablement. La tension fournie par l’alimentation à la charge sera régulée. Le UPS devra pouvoir notifier le calculateur d’un dépassement de la température ambiante des limites préalablement fixées. La carte conçue sera solidaire du SBC (Single Board Computer) via un HAT (Hardware Attached on Top). Enfin, le système devra assurer la charge du (ou des) supercondensateur lors de l’utilisation nominale du calculateur quand il est alimenté par la source primaire. Après une défaillance de la source primaire, le système devra agir en conséquence pour réactiver le calculateur.
Le stagiaire carte devra étudier les différentes technologies de supercondensateurs, choisir la plus adaptée au besoin et développer une carte implémentant une solution UPS basée sur le type de supercondensateur choisi. Un effort tout particulier sera demandé au stagiaire pour maximiser le temps de backup du système et garantir une détection efficace de la défaillance.
Le stagiaire sera encadré par des ingénieurs expérimentés d’ELSYS Design.
Les tâches suivantes liées aux activités Carte devront être réalisées:

- L’étude des différentes technologies de supercondensateurs,
- L’étude des circuits de détection de panne de tension réseau,
- La rédaction des spécifications de la carte à réaliser,
- La conception de la carte,
- La saisie de schéma, le placement/routage et le suivi de la fabrication,
- Les mesures et validation au laboratoire,
- La rédaction du manuel utilisateur.

**Les technologies utilisées sont notamment les suivantes**:

- Supercondensateur,
- Gestion intelligente de la puissance
- Contrôle commande et asservissement

Pour les activités Carte, les principales compétences acquises seront:

- Maitrise d’un système complet
- Travail en mode projet
- Réalisation de carte électronique
- Cycle de développement
- Qualification système

Ce stage est conventionné et rémunéré.
La mission peut être réalisée dans le cadre d’une année de césure ou d’un stage de fin d’études.
Vous êtes en 3ème année de cycle ingénieur en option électronique, et vous avez déjà des connaissances acquises en cours ou en TP sur la conception de carte électronique et plus particulièrement sur la gestion de puissance.
Autonomie, enthousiasme pour les nouvelles technologies, rigueur et travail en équipe sont des qualités essentielles.
Votre implication sur des projets extrascolaires de conception (Coupe de France de Robotique, fab labs, projet personnel, junior entreprise, etc.) est un plus qui sera apprécié.