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Lecture

Electrical Engineering: Microtechnology and Actuators

In course

MICRO-100: Electrotechnics I

Le cours aborde les bases des circuits électriques composés d'éléments linéaires, en régime continu. Une série de méthodes de transformations sera traitée. Le régime alternatif est traité en fin de semestre (calcul complexe). De nombreux exemples ainsi que ...

Description

This lecture covers the history of electrical engineering, microtechnology, and the development of special actuators. It explores the application of electrical circuits in various disciplines, including the watch industry, avionics, and medical science. The course delves into the design of piezoelectric actuators, multiphysics design, and the manufacturing of miniature motors.

In MOOC

Electrical engineering I

Instructors (4)

Roberto Zoia

Paolo Germano

FORMATION Mars 1990 : Engagement au Laboratoire d'électromécanique et de machines électriques (LEME), devenu entre temps le laboratoire d'actionneurs intégrés (LAI), comme assistant puis comme fonctionnaire scientifique. Janvier 1990 : Diplôme d'ingénieur EPF en microtechnique. Juillet 1985 : Maturité de type scientifique.

- - EXPERIENCES ET DOMAINES DE COMPETENCES
Modélisation et simulation de l'alimentation des moteurs de l'avion Solar Impulse sur la base des résultats de la modélisation par éléments finis (FEM) de la structure magnétique Développement du banc de mesure (mécanique et software) du moteur Solar Impulse (dès mars 2004);
Dans le cadre d'un Projet CTI en collaboration avec l'entreprise Medtronic (Projet ColoStim), développement d'un appareil de traitement de la constipation consistant en des électrodes implantées le long du colon et alimentées par induction, à haute fréquence, à l'aide d'une bobine primaire placée autour du thorax du patient (janvier 2006 - mars 2007);
Développement du modèle équivalent d'une montre à glace tactile et analyse de l'effet des décharges électrostatiques sur cette montre. Projet CTI en collaboration avec l'entreprise ETA-Swatch Group (avril 2003 à octobre 2004);
Développement d'un système de transfert d'énergie pour navettes automotrices de machines d'assemblage. Projet CTI en collaboration avec l'entreprise Montech AG (octobre 2001 à octobre 2002);
Développement d'une installation de transfert d'énergie pour des wagonnets de transport de rouleaux pour l'industrie du papier avec l'entreprise Valmet AG (Groupe Metso Paper) (2001);
Développement d'un banc de mesure pour actionneurs linéaires dans le cadre d'un mandat avec l'entreprise Sonceboz SA (mars 1998 - juillet 2000);
Développement d'une installation de transfert d'énergie pour un convoyeur d'outils dans le cadre d'un mandat avec l'entreprise MCM SpA (Italie) (juillet 1998 avril 1999 et déc. 1999 avril 2000);
Développement d'un banc de test pour vibreur électromécanique dans le cadre d'un mandat avec l'entreprise ASULAB SA à Marin (octobre décembre 1999);
Développement et responsabilité d'une installation de démonstration d'un Système de transport automatique à transmission d'énergie par induction - Projet Serpentine 2 PSEL (déc. 1996 juin 1999);
Développement d'un banc de mesure et d'analyse pour moteurs à courant continu dans le cadre d'un projet d'impulsion RAVEL (sept. 1995 - mars 1997);
Développement d'un convertisseur de fréquence à résonance de 2,4 kW pour l'alimentation d'un transformateur sans fer dans le cadre du transfert d'énergie sans contacts Projet Serpentine PSEL (février 94 déc. 1995);
Développement d'un banc de mesure pour moteurs pas à pas dans le cadre d'un mandat avec l'entreprise Sonceboz SA (mars 1992 nov. 1995);
Développement d'un convertisseur direct de fréquence AC/AC de basse puissance dans le cadre du projet du cur artificiel Suisse (mars 1990 - mars 1992);
Suivi d'une vingtaine de projets de semestre et de master EPFL;
Divers projets de moindre envergure (alimentations, démonstrateurs, acquisitions de données, micro-informatique, circuits imprimés).

PUBLICATIONS DOMAINE DU TRANSFERT D'ENERGIE PAR INDUCTION M. Jufer, L. Cardoletti, B. Arnet, P. Germano, Ch. Koechli, N. Macabray, M. Perrottet, "Dispositif de transmission d'énergie électrique à un véhicule, sans contact, par induction - Projet PSEL N° 16 - Magnéto-glisseur", Rapport de synthèse 1995, EPFL-DE-LEME, Lausanne - Suisse, 18 octobre 1995; M. Jufer, L. Cardoletti, P. Germano, B. Arnet, M. Perrottet, N. Macabrey, "Induction Contactless Energy Transmission System for an Electric Vehicle", ICEM96, International Conference on Electrical Machines, Vigo, Sept. 10-12, 1996, Vol II, pp. 343-347; P. Germano, M. Jufer, "Contactless power transmission: Frequency tuning by a maximum power tracking method", EPE '97, 7th European Conference on power electronics and applications, Trondheim, Sept. 8-10, 1997, Vol IV, pp. 693-697; M. Jufer, L. Cardoletti, P. Germano, B. Arnet, M. Perrottet, Swiss Federal Institute of Techno-logy, DE-LEME, 1015 Lausanne, Switzer-land, "Inductively powered automatic vehicles - Ser-pen-tine", EVS-15 '98, 15th International Electric Vehicle Symposium and Exhibition, Brussel, Belgium, Sept. 29 - Oct. 3, 1998, pp. 403-404; P. Germano, Nicolas Macabrey, M. Jufer, Swiss Federal Institute of Technology, DE-LEME, 1015 Lausanne, Switzerland, "Contactless Power Transmission: Linear Positioning of the Moving Element", EPE '99, 8th European Conference on Power Electronics and Applications, Lausanne, 7-9 September, 1999, Art Nb 685; P. Germano, M. Jufer, L. Cardoletti, B. Arnet, Ch. Koechli, N. Macabray, M. Perrottet, "Système de transport automatique à transmission d'énergie par induction. - Projet PSEL N° 115", Rapport final 1999, EPFL-DE-LEME, Lausanne - Suisse, 31 août 1999; P. Germano, I. Stefanini, W. Montella, L. Cardoletti, Y. Perriard, "Système de transfert d'énergie pour navette de machines d'assemblage Projet CTI n° 5780.1 KTS", Rapport final, EPF Lausanne-LAI, Suisse, mars 2004; I. Stefanini, P. Germano, L. Cardoletti, W. Montella, Y. Perriard, "Inductive Charge System for Assembly Plant Shuttles", CD-ROM, EPE 2003, Toulouse, (France), 2-4 Septembre 2003; P. Germano, I. Stefanini, Y. Perrirad, "Stimulation colique pour le traitement des troubles de la motilité Projet ColoStim Projet CTI n° 7362.2 LSPP-LS", Rapport final, EPF Lausanne-LAI, Suisse, mai 2007. DOMAINES DES BANCS DE MESURE - MESURES P. Germano, "Système automatique de mesure", Rapport technique vol. I & II, EPF-Lausanne, 1995; P. Germano, Ch. Kuert, "Banc de mesures automatisé pour entraînements électriques", Présentation et mode d'emploi, EPF-Lausanne, 1997; P. Germano, Ch. Kuert, M. Jufer, Swiss Federal Institute of Technology, DE-LEME, 1015 Lausanne, Switzerland, "Automated test bench for electric drives: Modular layout of soft- and hardware", EPE '99, 8th European Conference on Power Electronics and Applications, Lausanne, 7-9 September, 1999, Art Nb 683; Y. Perriard, P. Germano, I. Verettaz, "Banc de test pour vibreur électromécanique", Rapport technique, EPF-Lausanne, janvier 2000; P. Germano, Ch. Kuert, M. Jufer, Swiss Federal Institute of Technology, DE-LEME, 1015 Lausanne, Switzerland, "DSP controlled automated Test Bench for linear Actuators Design and Choices", EPE 2001, 9th European Conference on Power Electronics and Applications, Graz, 27-29 August, 2001, Art Nb 709; P. Germano, M. Crivii, D. Demarco, Y. Perriard, Swiss Federal Instutute of Technology, LAI, 1015 Lausanne, Switzerland & L. Paratte, R. Marquis, Service Unit RD, ETA SA (Swatch Group), 2540 Granges, Switzerland, "Analysis and Modeling of Electrostatic Discharge in a Tactile Glass Featured Watch", IAS 2004, 39th Annual Meeting, Seattle, WA, USA, October 3-7, 2004; P. Germano, M. Crivii, D. Demarco, Y. Perriard, Swiss Federal Instutute of Technology, LAI, 1015 Lausanne, Switzerland & L. Paratte, R. Marquis, Service Unit RD, ETA SA (Swatch Group), 2540 Granges, Switzerland, "Analysis and Modeling of Electrostatic Discharge in a Tactile Glass Featured Watch", IEEE Transaction on Industry Applications, Volume 43, Issue 4, July-aug. 2007, Page(s): 1091-1098;

Official source

Related concepts (15)

Electrical engineering

Electrical engineering is an engineering discipline concerned with the study, design, and application of equipment, devices, and systems which use electricity, electronics, and electromagnetism. It emerged as an identifiable occupation in the latter half of the 19th century after the commercialization of the electric telegraph, the telephone, and electrical power generation, distribution, and use.

Actuator

An actuator is a component of a machine that is responsible for moving and controlling a mechanism or system, for example by opening a valve. In simple terms, it is a "mover". An actuator requires a control device (controlled by control signal) and a source of energy. The control signal is relatively low energy and may be electric voltage or current, pneumatic, or hydraulic fluid pressure, or even human power. Its main energy source may be an electric current, hydraulic pressure, or pneumatic pressure.

Linear actuator

A linear actuator is an actuator that creates motion in a straight line, in contrast to the circular motion of a conventional electric motor. Linear actuators are used in machine tools and industrial machinery, in computer peripherals such as disk drives and printers, in valves and dampers, and in many other places where linear motion is required. Hydraulic or pneumatic cylinders inherently produce linear motion. Many other mechanisms are used to generate linear motion from a rotating motor.

Valve actuator

A valve actuator is the mechanism for opening and closing a valve. Manually operated valves require someone in attendance to adjust them using a direct or geared mechanism attached to the valve stem. Power-operated actuators, using gas pressure, hydraulic pressure or electricity, allow a valve to be adjusted remotely, or allow rapid operation of large valves. Power-operated valve actuators may be the final elements of an automatic control loop which automatically regulates some flow, level or other process.

DC motor

A DC motor is an electrical motor that uses direct current (DC) to produce mechanical force. The most common types rely on magnetic forces produced by currents in the coils. Nearly all types of DC motors have some internal mechanism, either electromechanical or electronic, to periodically change the direction of current in part of the motor. DC motors were the first form of motors widely used, as they could be powered from existing direct-current lighting power distribution systems.

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