Les défis des appareils électroniques portables

• Systèmes d’infodivertissement : ces appareils sont utilisés pour s’informer et se divertir (musique, photos, vidéos, GPS et messagerie électronique).
• Suivi de l’activité : ces appareils sont utilisés pour surveiller les activités et les signes vitaux tels que la marche, le sommeil, la fréquence cardiaque et l’alimentation et fournir à l’utilisateur un retour d’information immédiat et vital afin qu’il puisse modifier son comportement en conséquence.
• Suivi de santé : ces appareils sont utilisés pour surveiller l’état de santé de l’utilisateur et permettront bientôt d’appuyer des diagnostics, bien que les exigences réglementaires et les questions de confidentialité exigent une longue période de développement et de test pour une telle technologie.
• Milieu industriel et de l’entreprise : ces applications se concentrent sur des terminaux portés au poignet afin d’obtenir des données en temps réel, notamment pour la surveillance des processus en usine et la mise à jour des stocks d’un entrepôt. Les lunettes et les bracelets connectés devraient être rapidement adoptés par les travailleurs à distance et les travailleurs mobiles du segment industriel.
• Systèmes militaires : les appareils électroniques portables sont utilisés afin d’intégrer des réseaux personnels, des capteurs, des communications externes et les ressources nécessaires à la gestion des systèmes militaires. L’un des objectifs est de coordonner les troupes sur un champ de bataille à grande échelle, à l’aide de connecteurs et de sous-systèmes de connexion de câbles hautement performants, durables et robustes, tout en restant légers pour les soldats à pied.

Les capteurs, qui constituent une partie importante des appareils électroniques portables, sont de plus en plus petits et sophistiqués. Bien qu’il existe de nombreux types de capteurs, le plus utilisé est une unité de mesure inertielle (généralement un accéléromètre). Un accéléromètre peut suivre un mouvement spécifique, sa direction et son intensité ou sa vitesse. Exemple simple d’accéléromètre : un téléphone portable ou une tablette (l’entrée) que vous faites pivoter détecte le mouvement et fait pivoter l’écran en conséquence (la sortie).
D’autres capteurs courants, notamment les capteurs de pression, de température, de position et d’humidité, prennent en charge des applications telles que les boussoles, le GPS et les gyroscopes pour détecter les mouvements. Les capteurs utilisés dans les applications médicales permettent de mesurer et de surveiller le flux sanguin, le pouls, la pression artérielle, les niveaux d’oxygène dans le sang, les mouvements musculaires, la masse graisseuse et le poids. Les appareils portables les plus performants utilisent des algorithmes pour convertir les données brutes des capteurs en informations exploitables et utiles pour l’utilisateur.

Les appareils électroniques portables doivent pouvoir communiquer avec le monde extérieur. Si la connectivité sans fil via la radio courte portée ou d’autres protocoles sans fil est couramment utilisée, une connectivité filaire via un port USB est généralement requise.

De nombreux appareils portables disposent d’un écran d’affichage ou d’un écran tactile. La facilité d’utilisation est un enjeu crucial pour des écrans de si petite taille. Même sur une montre connectée disposant d’un écran haute résolution, les possibilités sont limitées. Pour être facilement utilisable, un écran doit présenter un juste équilibre entre la quantité d’informations affichables et la lisibilité de ces informations. La gestion de la consommation d’énergie des écrans est l’un des points d’innovation majeurs pour les principaux fabricants d’appareils portables. Les alternatives à faible consommation telles que l’encre et le papier électroniques, par opposition aux écrans couleurs LCD ou OLED, sont largement privilégiées. Comme tout appareil électronique, les appareils portables doivent être alimentés par des batteries rechargeables ou d’autres méthodes de charge, ce qui requiert généralement l’intégration d’un port de charge. La transmission d’énergie sans fil s’impose progressivement comme une caractéristique clé à intégrer aux nouveaux appareils portables et nécessite de rendre les appareils étanches. 

Une autre caractéristique commune des appareils électroniques portables est la possibilité d’exécuter différentes applications pendant la mise à jour ou la modification d’une application. Une montre connectée, par exemple, présente les mêmes fonctionnalités qu’un téléphone portable. C’est un ordinateur qui permet à son utilisateur d’effectuer diverses tâches tout en se connectant indépendamment à Internet pour les mises à jour et les téléchargements d’applications critiques.

Le facteur clé de l’IdO est l’utilisation du protocole Internet (IP). Le protocole IP est un protocole de communication utilisé par Ethernet et Internet pour contrôler le flux d’informations. Chaque appareil connecté dispose d’une adresse IP lui permettant de communiquer avec tous les autres appareils compatibles IP. Les pare-feu, mots de passe et autres mesures de sécurité contrôlent les communications entre les appareils. Les appareils électroniques portables intelligents, grâce à leur adresse IP, font partie de l’IdO.
L’un des avantages à faire partie de l’IdO est que les appareils électroniques portables intelligents ne doivent pas nécessairement être autonomes. Les données d’un bracelet d’activité peuvent être téléchargées vers une application installée sur un ordinateur, qui peut fournir une analyse détaillée des tendances au fil du temps afin de suivre les progrès. Le lecteur de musique d’une montre peut récupérer des chansons via le cloud. Au final, les utilisateurs du monde entier peuvent interagir avec des objets (téléviseurs, maisons, voitures, appareils électroménagers et dispositifs à usage médical) grâce à un petit appareil porté près du corps ou sur le corps, simplement en plongeant dans le monde des appareils électroniques portables intelligents et de l’IdO.

Trouver la taille et le niveau de fabricabilité adaptés pour ces composants n’est pas une mince affaire. En tant que leader dans le domaine de la connectivité, TE travaille en étroite collaboration avec des concepteurs et des fabricants d’appareils électroniques portables intelligents. La Figure 2 présente des connecteurs couramment utilisés pour une montre connectée. La plupart de ces connecteurs, ainsi que d’autres composants, se caractérisent notamment pas une faible épaisseur et un faible encombrement. La faible épaisseur est particulièrement importante pour obtenir un appareil compact. 

À l’heure où les appareils sont de plus en plus compacts, non seulement l’intégration de pièces simplifie l’assemblage, mais elle optimise également l’espace. Les antennes peuvent être intégrées directement au boîtier, comme le montre la Figure 3 pour un téléphone portable. La plastronique et les technologies d’antenne émergentes permettent d’intégrer des pistes de circuit imprimé, des plans de masse et un blindage dans la pièce moulée. Le substrat peut être en plastique technique ou en composite. Les composites sont de plus en plus intéressants, car ils sont capables d’augmenter la résistance des matériaux et peuvent être moulés ou métallisés à faible coût.

La charge sans fil présente plusieurs inconvénients, tels qu’une efficacité inférieure, une production de chaleur plus élevée et une charge plus lente. Tous ces problèmes sont liés et sont progressivement corrigés par de nouvelles structures de bobines et des fréquences de couplage plus élevées. La plupart des appareils portables utilisent une alimentation électrique de faible puissance, ce qui signifie que l’impact de ces inconvénients peut être minime.

Le défi du marché des appareils électroniques portables est de créer des appareils capables de fournir des données utiles qui amélioreront nos vies. Qu’ils soient portés au poignet, à la tête ou au pied, les appareils portables doivent être élégants, robustes et facilement rechargeables.