Réseaux, IoT et systèmes embarqués

Architecture des réseaux, IoT, capteurs, actionneurs, protocoles.

Chaîne d'information et d'énergie

Capteurs et actionneurs: Capteur : convertit une grandeur physique (température, pression, luminosité) en signal électrique mesurable. Actionneur : convertit un signal électrique en action physique (moteur, vérin hydraulique, LED). La chaîne d'information suit : Acquérir (capteur) → Traiter (microcontrôleur) → Communiquer → Agir (actionneur). S'analyse en parallèle de la chaîne d'énergie.
Rendement énergétique: η = Énergie utile / Énergie consommée × 100%. Ne peut jamais dépasser 100% (conservation de l'énergie — 1er principe de la thermodynamique). Exemples : moteur électrique η ≈ 90%, moteur thermique ≈ 30-40%, panneau solaire ≈ 20%. Améliorer le rendement = réduire les pertes (chaleur, frottement, radiation).

Internet des Objets (IoT): Réseau d'objets physiques connectés capables de collecter, d'envoyer et de recevoir des données via Internet. Protocoles de communication sans fil : WiFi (haut débit, grande consommation), Bluetooth (courte portée, faible consommation), Zigbee (réseau maillé, capteurs domestiques), LoRa (longue portée, très faible consommation — agriculture, smart city). Enjeux : sécurité des données, vie privée.
Systèmes embarqués: Système informatique intégré dans un objet et dédié à une fonction spécifique avec contraintes temps réel. Exemples : calculateur moteur de voiture (ECU), pacemaker, Arduino, Raspberry Pi. Contraintes critiques : faible consommation énergétique, fiabilité, espace mémoire limité, réponse en temps garanti. Le logiciel embarqué est souvent écrit en C ou C++.
Simulation vs expérimentation: Simulation numérique (CAO, Matlab/Simulink) : rapide, peu coûteuse, sans risque physique, mais repose sur un modèle approché. Expérimentation sur prototype réel : résultats exacts mais coûteuse, longue, parfois dangereuse. Démarche d'ingénierie : simuler d'abord pour valider le concept, puis expérimenter pour valider le produit réel.

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