Guide ultime de l'électronique portable : technologie, tendances et applications

Plus d'attention a été portée aux dispositifs portables (wearables) depuis que Google Inc. a lancé récemment des affichages montés sur la tête (head-mounted displays). L'électronique portable a rapidement gagné en importance sur le marché de l'électronique grand public. Elle est considérée comme un nouveau moyen de répondre aux besoins de nombreuses entreprises et industries. Comme sujet englobant, la technologie portable est devenue un moyen possible de fournir des données sensibles à faible coût pour une évaluation plus informée. Actuellement, le marché de la technologie portable croît rapidement, grâce aux améliorations en technologie informatique et électronique.

Qu'est-ce que la technologie portable (Wearable Technology) ?

La technologie portable peut être définie comme une catégorie de dispositifs technologiques que vous pouvez porter, incluant souvent le suivi d'informations santé et fitness.

La technologie portable désigne des dispositifs électroniques intégrés dans des objets portables qu'un individu peut porter : montre intelligente, tracker fitness, lunettes intelligentes, vêtements intelligents, etc. Ces dispositifs sont utilisés quotidiennement pour suivre des informations. Juste après l'avènement des smartphones, la technologie portable est la prochaine grande chose de l'industrie.

1.1 La technologie dans l'électronique portable

Les changements en électronique ont commencé par des améliorations de taille, sponsorisées par la technologie des batteries, l'énergie, la mémoire, la portabilité, et autres technologies. « Le rétrécissement des ordinateurs, affichages et autres équipements a rendu les 'rigs' portés aujourd'hui par les pionniers de l'informatique portable plus petits et plus confortables que les versions antérieures. » (Weiss, 1999). Avec le temps, de nombreuses entreprises ont développé des puces pouvant avoir des milliards de transistors, éléments essentiels du monde informatique.

La prouesse suivante fut les capteurs utilisés. Ces capteurs répondent aux changements de variables d'environnement avec une sortie appropriée et précise. Ces variables vont de l'audio (parole, musique) au visuel (lumière, couleur) au mécanique (boutons, claviers).

1.2 Électronique portable – Différents types disponibles aujourd'hui !

L'électronique portable devient plus populaire chaque jour sur le marché grand public, couvrant fitness/santé, communication, et innovations qu'on ne pouvait imaginer. Voici un tableau avec une variété d'électroniques portables et leur technologie.

• Montres intelligentes (Smart Watches) : pas seulement l'heure ; notifications utilisateur en connectant au smartphone : appels, messages, réseaux sociaux, emails, etc.
• Trackers fitness (Fitness Tracker) : surveillent le rythme cardiaque en continu et comptent les pas sur une période. Utilisent les données pour déterminer les calories brûlées après exercice.
• Vêtements intelligents (Smart Clothing) : dispositifs électroniques intelligents intégrés aux vêtements pour être plus à la mode et présentables.
• Bijoux intelligents (Smart Jewelry) : montres intelligentes comme bijoux pour femmes, notifiant appels, textos, emails quand le téléphone est hors portée.
• Montres sport (Sport Watches) : ciblées athlètes (course, natation, cyclisme). Incluent GPS et infos vitesse, rythme cardiaque, etc.
• Électronique implantable : niveau supérieur avec implantation chirurgicale sous la peau. Suggérée par personnel clinique pour implications médicales : suivi insuline, contraception.
• Affichage monté sur tête (Head-Mounted Display) : plonge dans la réalité virtuelle.

Portée de la technologie portable

La gamme produits et consommateurs de la technologie portable s'élargit extrêmement car de plus en plus d'industries, secteurs public et privé, investissent dans l'innovation technologique comme outil d'amélioration. Divers aspects récemment intégrés :

• Télécommunications
• Robotique
• Mode
• Santé
• Académique
• Divertissement
• Agriculture
• Finance
• Athlétisme
• Grand public
• Militaire
• Commerce de détail

Suite au vaste développement technologique, surtout en informatique et génie électrique, l'électronique portable devient une industrie répandue et en croissance rapide. La valeur du marché devrait atteindre 70 milliards $ sur les dix prochaines années. Il est apparent qu'à mesure que l'électronique et l'informatique avancent, les homologues portables suivront. Forte tendance à l'intégration de l'électronique portable dans la vie quotidienne des consommateurs. Conséquemment, besoin accru d'entreprises investissant dans ce domaine.

Défis clés pour la conception PCB pour l'électronique portable

Ce n'est un secret : des designs de circuits intelligents et rentables sont la clé du succès de l'électronique portable. Cependant, concevoir des PCB pour l'électronique portable n'est pas si facile. Plusieurs choses à considérer, qui ne s'appliquent pas nécessairement à l'électronique standard. Voici les défis pour la conception PCB portable : défis corporels ou techniques.

1. Taille et forme

Bien sûr, vous savez qu'une différence principale entre électronique habituelle et portable est la taille. Il faut minimiser la taille tout en gardant la même fonctionnalité, ce n'est pas facile. Aussi, avec la taille, il faut garder une forme adaptée à l'usage prévu.

2. Matériau du circuit

On n'attend pas d'utilisation significative de matériaux traditionnels pour un PCB portable ; il faut des éléments sophistiqués et subtils : tissu, maille, matériaux rigides-flexibles. Cela nécessite un professionnel ou quelqu'un avec de bonnes connaissances pour les utiliser.

3. Électronique portable – Alimentation

Beaucoup d'électroniques portables utilisent des piles comme source d'énergie. Vu la taille, la pile doit être plus petite, et l'objectif est de minimiser la consommation tout en gardant la même efficacité.

4. Électronique portable – Connectivité

Augmentation apparente de la demande pour modules offrant connectivité accrue (Bluetooth, infrarouge, Wi-Fi, etc.) ces dernières décennies. Trouver l'espace pour ces modules sur le circuit peut être un défi en électronique portable.

5. Conception d'antenne

Le corps humain dissipe efficacement l'énergie électrique, donc concevoir des antennes pour l'électronique portable peut être compliqué à proximité.

6. Électronique portable – Humidité

Facteur vital car le corps humain dégage une humidité pouvant endommager l'électronique portable sans mesures spécifiques.

Impacts de l'électronique portable dans la société

Regardons quelques statistiques :

• Valorisation passée de 6,3 millions $ en 2010 à 5,1 milliards $ en 2014, estimée à dépasser 12,6 milliards $ en 2018, signifiant bien plus de gens l'adoptent.
• 71 % des Américains admettent que la technologie portable a amélioré leur santé.
• Selon Rackspace, 54 % Américains et 46 % Britanniques disent que la technologie portable a boosté leur confiance en soi.
• Depuis 2009, startups tech portable ont levé jusqu'à 500 millions $ d'investisseurs voyant l'impact global. (source: Shieber)

Une étude ciblée sur l'usage de l'électronique portable pour améliorer l'exercice. Différents capteurs attachés à des coureurs. Les données obtenues et enregistrées dans le temps aideraient les coureurs à s'améliorer en travaillant leurs faiblesses.

En applications médicales, l'électronique portable est largement encouragée comme moyen de surveiller et gérer la santé des patients. Une montre connectée à un moniteur cardiaque permettrait au médecin une surveillance constante et alerte d'urgence.

Autre application utile : accès constant et facile à l'information et technologie informatique. Le 21e siècle est l'ère de l'information, où rester connecté au monde global est nécessaire pour être informé. Avoir l'information au bout des doigts est l'objectif fondamental de nombreuses entreprises tech portable, petites ou grandes.

Électronique portable – Avantages et inconvénients de la technologie portable

Avantages (Pros)

• Expérience mains libres – Permet appels/messages mains libres. Ex: conduire en appelant. Assistance visuelle aussi.
• Commodité et portabilité – Accès instantané à l'info, transportables avec beaucoup d'infos accessibles.
• Précision accrue – Secteur médical : données précises sur santé patient en surveillant/enregistrant chaque détail. Détermination spécifique symptômes, effets secondaires, etc.
• Efficacité améliorée – Études montrent que l'électronique portable aide à augmenter l'efficacité du personnel, ex: médecin diagnostiquant patient.
• Productivité améliorée – Découlant d'efficacité accrue, rationalise flux de travail et augmente productivité.
• Information personnalisée – Plusieurs dispositifs gardent et fournissent infos précieuses dont vous pourriez avoir besoin.
• Prise de décision améliorée – Aident à produire faits et chiffres santé et autres aspects vie.

Inconvénients (Cons)

• Sécurité – Dossiers électroniques soulèvent préoccupations confidentialité, risque d'accès non autorisé aux infos stockées.
• Fiabilité applications – La fiabilité peut inquiéter car il reste des améliorations pour les dispositifs portables.
• Autonomie batterie – Défi crucial : la plupart marchent avec smartphones et doivent être rechargées en continu.
• Intégration applications – Mettre à jour ou ajouter fonctions aux portables peut être laborieux et nécessiter attention professionnelle.
• Capacité – Stockage pourrait être préoccupation majeure car pas assez d'espace pour tout stocker à la fois.
• Distractions – Aussi utiles soient-elles, peuvent distraire employés, interrompant productivité.

Conclusion

L'électronique portable devient de plus en plus dominante dans la vie des consommateurs quotidiens. Avec plus d'innovations, les consommateurs découvrent comment ces dispositifs peuvent améliorer leur vie.

Concevoir des circuits imprimés peut être difficile pour tout ingénieur car les mêmes règles pour l'électronique standard ne s'appliquent pas nécessairement aux portables. Ingénieurs PCB et entreprises sont conscients des difficultés et problèmes à résoudre, et travaillent à les surmonter facilement pour créer un PCB adapté à différents usages du marché.