Capteurs, Electronique et Objets Connectés -Apprentissage

Le module couvrira les points suivants:

• Lien fonction de transfert et équation différentielle
• Représentation et retour d’état continu (valeurs propres, stabilité)
• Représentation et retour d’état échantillonné
• Commande par retour d’état sans et avec bouclage intégral, commande LQR
• Observateurs d’état
• Commande non-linéaire avec exemples

Travaux pratiques: mise en place des acquis sur des exemples réels (par ex., moteurs électriques), programmation en python (bibliothèques numpy et control).

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Cette unité d’enseignement complète une formation de base en traitement du signal par des connaissances approfondies en signaux numériques déterministes ou aléatoires. Ces connaissances sont indispensables dans toutes les sciences pour l’ingénieur, le traitement des signaux numériques étant actuellement utilisé dans la majorité des applications.

Dans une première partie (10h30 Cours, 6h TP), le cours aborde les aspects échantillonnage et quantification des signaux continus et la relation entre signaux numériques et signal continu original. On y définit la transformée de Fourier discrète des signaux numérique, son estimation et son usage sur des signaux déterministes réels.

La seconde partie du cours (9h Cours, 4h30 TD, 3h TP) est dédiée aux signaux aléatoires et comment les propriétés de certains signaux aléatoires peuvent être utilisées soit pour réduire la part aléatoire d’un signal dont on souhaite privilégier la partie déterministe (filtrage, augmentation du rapport signal sur bruit, …) soit pour améliorer la transmission de l’information ou encore identifier des systèmes complexes linéarisés.

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• Cette unité d’enseignement complète la formation de base en électronique analogique par des connaissances approfondies en filtrage, amplification et modulation des signaux. Ces connaissances sont indispensables pour la compréhension et la réalisation de systèmes électroniques analogique dans tous les champs des sciences pour l’ingénieur.
• L’enseignement est organisé sous forme de cours, de travaux dirigés et de travaux pratiques ouvrant la possibilité à de mini projets.

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Cette unité d'enseignement, consacrée aux bases d'électronique numérique, est structurée de façon originale autour d'un projet technique, mené individuellement ou en binôme, dont l'avancement suivra la progression des cours associés.

Chaque sujet de projet sera attribué au début de l’unité d’enseignement.

Les principales notions d’électronique numérique seront approfondies à travers les cours magistraux et des TP pourront venir compléter les aspects théoriques pour guider l’avancement du projet.

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Cette unité d’enseignement est constituée de plusieurs parties, la première portant sur les structures de l’électronique de puissance nécessaires à l’alimentation d’un système électronique. La seconde portera sur la régulation en courant ou en tension de ces structures. Une troisième partie portera sur les fonctions de conversion nécessaires à la commande des actionneurs de type MCC et DC Brushless.

La dernière partie présente les topologies d’actionneurs pour la robotique et leur mise en œuvre. La régulation d’un moteur à courant continu et la commande par autopilotage d’un moteur synchrone illustreront cette dernière partie.

Des travaux pratiques permettront d’observer le principe et la mise en œuvre de systèmes régulés pour l’électronique et les actionneurs. Cette UE pourra être le support des sujets de projet de M1.

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On appelle génie informatique la discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques, aussi bien d'un point de vue matériels que logiciels.

Cette discipline est devenue fondamentale dans les sciences pour l’ingénieur que ce soit en électronique, en robotique, en traitement du signal, en mesure … dû à la part importante qu’a pris l’ordinateur dans tous ces domaines.

Ce module vise à amener les étudiants à développer du code informatique dans un volume correspondant à l’échelle d’un logiciel complet. La quantité de code associée suscite naturellement un besoin de structurer le code pour qu’il reste viable, et les concepts associés à la structuration du code seront donc abordés ou renforcés.
L’enseignement est donc organisé pour l’essentiel autour de travaux pratiques et de projets. Le contexte concerne pour une grande part des thématiques profondes de l’EEA : le traitement du signal (chaine d’acquisition), l’interfaçage d’instrument, et la remontée de données par internet sur plateforme linux embarqué. Le thème de la programmation par événements à travers le développement d’interfaces graphiques sera également abordé. Les langages servant de support seront Labview et Python. Des portions de C/C++ pourront être utilisées à l’initiative des étudiants dans les projets.

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- Synthèse de contrôleur.

- Synthèse robuste et gestion d’aléas.

- Représentation et synthèse de machines synchrones.

- Langage de description/synthèse.

- Les base du langage VHDL (entité, architecture, …).

- Descriptions comportementales et structurelles.

- Simulation (Testbench).

- Les circuits reprogrammables (CPLD, FPGA).

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Cours TD d’anglais de spécialité et anglais de communication et qui vise l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

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Projet en partenariat avec un laboratoire de recherche et/ou une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l'adaptabilité́ de l’étudiant.

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Le stage ou le projet de fin d’étude devra mettre en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l'adaptabilité́ de l'étudiant :

• Stage de 2 à 3 mois (maximum 5 mois) à effectuer en laboratoire de recherche ou au sein d'une entreprise ;
• ou projet de fin d’étude de 3 mois en laboratoire de recherche ou en salle de projet d’enseignement.

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Description* :

1 - Il s’agit de permettre aux étudiants de comprendre l’enjeu d’une candidature bien préparée et en adéquation avec une annonce de stage ou d’emploi ou en lien avec les activités d’une structure professionnelle dans le cas d’une candidature spontanée ; de rédiger des CV et des lettres de motivation ; de mieux se connaître en termes de personnalité ; d’utiliser les nouvelles technologies (réseaux sociaux et jobboards) et d’orienter ses recherches en fonction de son projet professionnel. Enfin, de savoir comment se préparer et se comporter lors des entretiens d’embauche.

2 - Il s’agit de permettre aux étudiants de rédiger un article scientifique suite à la réalisation d’un projet. Pour cela, ils doivent en connaître les objectifs et les caractéristiques, le plan à appliquer, les différentes étapes de réalisation ainsi que les règles de présentation. Ensuite, pour présenter oralement leur projet, les étudiants doivent connaître et pouvoir appliquer la structure générale de présentation ; définir des supports visuels adaptés et pertinents ; respecter des règles d’expression orale pour s’exprimer correctement et dans une démarche professionnelle (vocabulaire, syntaxe, etc.) ; adopter des comportements dynamisant le discours et permettant d’accrocher son auditoire.

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Acquérir les bases théoriques et pratiques dans le domaine des capteurs (vocabulaire, définitions, constitution, mise en œuvre, instrumentation), mais aussi sur la mesure capacitive, inductive et résistive. La mise en application de ces techniques de mesures se fera sur les capteurs de température, d’humidité, de contraintes et de déplacement. Par ailleurs, l’électronique de conditionnement et la chaine instrumentale seront abordées avec notamment un focus sur la transmission sans fil au travers des technologies utilisées dans les objets connectés (Wifi, Bluetooth, BLE, Zigbee, Lora, RFID).

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Procédés de fabrication

- Notion d'étapes technologiques

- Masques de fabrication

Conception circuits analogiques :

- Cellules CMOS de base

- Amplificateurs CMOS : 1 étage, 2 étages, 3 étages ; structures avancées

- Simulation électrique  des cellules et AOP

Conception circuits digitaux :

- Portes logiques simples - Portes complexes ANDORI

- Logique domino

- Optimisation en vitesse

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Le cours présente de façon progressive les principaux phénomènes physiques permettant de comprendre le fonctionnement des composants électroniques et leur utilisation dans des circuits électroniques. La première partie introduit la physique des matériaux semiconducteurs pour ensuite traiter, dans la deuxième partie, les caractéristiques de matériaux à l’équilibre. La troisième partie expose les principaux phénomènes de transport électroniques. Enfin, la quatrième et cinquième partie présentent les composants électroniques le plus importants : les diodes et les transistors.

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Cette unité d'enseignement, consacrée aux méthodes de fabrication des capteurs, est structurée  autour d'un projet technologique, mené en binôme, dont l'avancement suivra la progression des cours associés.

Chaque sujet de projet sera attribué au début de l’unité d’enseignement

Les projets proposés porteront sur la fabrication et la caractérisation de microsystèmes élémentaires. Les principales techniques de fabrications et de caractérisation seront présentées à travers des cours magistraux et des TP permettront l’avancement du projet.

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Acquérir les bases théoriques et pratiques dans le domaine des capteurs thermiques, mécaniques, acoustiques et optiques. Mettre en place ces capteurs au sein d'une chaîne d'instrumentation automatisée.

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Ce cours aborde un éventail large de connaissances allant des fondements de la logique booléenne jusqu’à l’architecture de Systèmes sur puces (SoC : Systems-on-Chips), en passant par les flots de synthèse logiques, l’architecture de processeurs et des bases sur les aspects logiciels embarqués. Le VHDL, langage de description matériel, occupe également une place importante dans cette UE et sera étudié en cours et utilisé en TP, ainsi que dans le cadre d’un projet « Systèmes embarqués ».

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This course covers a wide range of topics ranging from fundamentals of Boolean logic to digital SoC (Systems-on-Chips) architecture, including digital design flows, computer architecture and embedded software basics. VHDL will be studied in this lecture, for both logic synthesis and modelling / simulation purposes. Labs include hands-on VHDL exercices (design of a simple stack processor), and an “Embedded system” student project makes it possible to deepen knowledge in the area.

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Ce cours est  scindé en trois partie, dont la partie IOT qui sera faite par un industriel du domaine.

Partie Capteurs sans fils ( Wireless sensors)

- Différents types de capteurs connectés sans fil,

- rappel sur les communications

(Technologies, électronique associée, comment faire un choix en fonction des spécifications)

- RFID et capteurs.

- Les réseaux de capteurs

(Généralités, couche physique et architecture matérielle, exemple de l'Internet des objets).

- Un mini projet sera proposé.

Partie internet des objets (IoT)

- Description des objets connectés

- Protocoles de communication : BLE, Lora, NB IoT , 5G

- Architecture électronique de l'IoT

- Gestion de la consommation

- Définition de l'antenne et de la portée des systèmes

- Applications (voiture autonome, bâtiment intelligent, usine numérique)

Partie LabVIEW

- Récapitulation des bases de LabVIEW

- Gestion de projet, génération d'exécutables, programmation avancée (événements, vitesse d'exécution, gestion de la mémoire, manipulation des formes d'onde, etc.)

- Techniques d'acquisition avancées, mise en œuvre de bibliothèques de traitement du signal

- Outils Internet (courrier, web, contrôle à distance, etc.), Matscript/Matlab

- IMAQ Vision (acquisition d'images et de vidéos en temps réel, traitement d'images)

- Programmation de systèmes embarqués LabVIEW

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- Connaître les caractéristiques des environnements radiatifs de l'espace et de l'avionique, les quantités importantes et l'interaction entre les rayonnements et la matière

- Comprendre et évaluer les différents effets des rayonnements sur les composants et systèmes électroniques.

- Connaître et comprendre les méthodes de test

- comprendre les défis industriels futurs : fiabilité des véhicules électriques et autonomes, espace de presse, démantèlement nucléaire, ...

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• Know the characteristics of space and avionics radiative environments, important quantities and radiation matter interaction
• Understand and evaluate the different effects of radiation on electronic components and systems.
• Know and understand test methods
• understand future industrial challenges: reliability of electric and autonomous vehicles, newspace, nuclear dismantling, …

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La Sûreté de Fonctionnement (SdF) est la science des défaillances. Elle s'attache à les prévoir, les mesurer et, plus largement, à les maîtriser. Dans cette UE, est enseignée la démarche et les aspects quantitatifs de la SdF.

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Projet en partenariat avec un laboratoire de recherche et/ou une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et adaptabilité de l’étudiant.

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Stage de 5 à 6 mois à effectuer en laboratoire de recherche ou au sein d'une entreprise, mettant en avant les compétences scientifiques, l'autonomie et l’adaptabilité de l'étudiant.

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Préparation à l'insertion professionnelle.

Enseignement assuré par une consultante RH senior, ancienne RRH de grands groupes, qui mobilise au service de son enseignement sa riche expérience du recrutement.

Approche pédagogique favorisant le partage d'expérience et la réponse aux situations et questions des étudiants.

Apports généraux sur le recrutement de A à Z, comment être plus efficace dans sa recherche, vision sur les approches des recruteurs finaux, des cabinets de recrutement, des sociétés de service.

Simulations d'entretiens de recrutement en petits-groupes avec debriefing personnalisé orchestré par l'enseignante.

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Cours TD d’anglais de spécialité et anglais de communication et qui vise l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

Renforcer et consolider les acquis de Master 1.

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