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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE FERHAT ABBAS — SETIF
UFAS (ALGERIE)
Faculté de Technologie
Mémoire de Magister
Présenté au département d’Electrotechnique
Pour obtenir le diplôme
De Magister En Electrotechnique
Option :
Commande électriques
Par :
M. BENAISSA Alaeddine
Thème
Analyse de la modélisation et le contrôle d’une pompe
piézoélectrique
Soutenu le …………… devant la commission d’examen composée de :
Mr L. RAHMANI
Pr Université Ferhat Abbas de Sétif
Président
Mr S. BELKHIAT
Pr Université Ferhat Abbas de Sétif
Rapporteur
Mr M. KHEMLICHE
M.C Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur
Mr A. LAMAMRA
M.C Université Ferhat Abbas de Sétif
Examinateur

Dédicaces
A mes chers parents
A mes chères sœurs, à ma famille et à tous mes amis.

SOMMAIRE
Remerciements
Je voudrais en tout premier lieu remercié chaleureusement mon directeur de thèse, M.
BELKHIAT Saad, qui a suivi et encadré ce travail avec intérêt et disponibilité. Je le remercie
aussi de m’avoir initié avec autant de talents au travail de la recherche. Ces compétences ont
fait de ces années les plus riches en enseignement de mon cursus. Enfin, je le remercie d’avoir
montre aux bons moments les qualités humaines qui font la personne que l’on n’oublie pas. Je
remercie également tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail :
Le président du jury et doyen de la faculté de technologie Mr. RAHMANI, Je le remercie
vivement pour m’honorer de sa présence ainsi que pour son soutient et ses encouragements
durant la préparation de ce travail.
Par cette occasion je tiens à remercier Mr. KHEMLICHE pour s’intéresser à juger mon
travail, ainsi que pour tous ces efforts pour le bon avancement des travaux de recherches dans
la faculté.
Mr. LAMAMRA, par sa présence pour examiner le présent travail, et je le remercie aussi
pour les efforts donnés durant mes années d’études dans l’université.
Je ne peux pas oublier mon chère ami TEGUIA Ali pour leur effort durant toutes mes
années d’étude dans l’université et pour leur soutien durant la réalisation de ce mémoire.
Enfin je remercie toute personne de prés ou de loin qui a participé pour rendre ce travail
réalisable et présentable.
.
Sétif, le / /2011
BENAISSA Alaeddine

SOMMAIRE
Sommaire
Introduction générale : ................................................................................................ 1
Chapitre I : La piézoélectricité. ..................................................................................... 1
1. Introduction : ................................................................................................................. 1
2. La piézoélectricité : ......................................................................................................... 1
3. L’origine de l’effet piézoélectrique : ................................................................................ 4
4. Polarisation et cycle d’hystérésis des matériaux ferroélectrique : ..................................... 6
5. Matériaux piézoélectrique : ............................................................................................ 7
5.1. Polymères piézoélectriques : ........................................................................................................... 7
5.1. Céramiques massives :..................................................................................................................... 8
5.2. Les cristaux : quartz et niobates de lithium : ................................................................................... 8
6. Choix du matériau piézoélectrique : ................................................................................ 9
7. Equations constitutives de la piézoélectricité : ............................................................... 10
8. Mode de vibration : ...................................................................................................... 12
9. Conclusion : .................................................................................................................. 14
Chapitre II : : Rappels des principales applications et commande des pompes............. 16
1. Introduction : ............................................................................................................... 16
2. Actionneurs : ................................................................................................................ 17
2.1. Micro-commutateur : .................................................................................................................... 17
2.2. Actionneurs bilames : .................................................................................................................... 18
2.3. Scanners optiques :........................................................................................................................ 18
3. Actionneurs à membrane (micro-pompe) : .................................................................... 20

SOMMAIRE
4. Micro pompe en micro fluidique :.................................................................................. 21
5. Pompes physiques : ...................................................................................................... 21
6. Pompes mécaniques : ................................................................................................... 21
6.1. Pompes à rotation : ....................................................................................................................... 21
6.2. Pompes péristaltiques : ................................................................................................................. 22
6.3. Pompes à seringue :....................................................................................................................... 23
6.4. Pompes à inversion : ...................................................................................................................... 23
6.5. Pompes sans valves : ..................................................................................................................... 24
7. Pompes à valves anti retour : ........................................................................................ 24
8. Commande des pompes piézoélectriques : .................................................................... 25
8.1. La commande PWM pour une micro pompe piézoélectrique : ..................................................... 26
8.2. Système micro fluidique intelligent pour la diffusion de médicaments : ...................................... 28
8.3. Pompe piézoélectrique pour l'injection programmée de l’insuline : ............................................ 33
8.4. Circuit d’alimentation : .................................................................................................................. 34
9. Conclusion : .................................................................................................................. 36
Chapitre III : Étude analytique et modélisation d’une pompe piézoélectrique ............. 37
1. Introduction : ............................................................................................................... 37
2. Etude analytique et modélisation de la pompe piézohydraulique : ................................ 38
2.1. Structure et principe de fonctionnement de la pompe piézohydraulique : .................................. 38
2.2. Model analytique de la pompe piézo-hydraulique : ....................................................................... 40
2.3. Simulation et analyse de la performance : ..................................................................................... 46
2.4. Considérations pour la conception de la pompe : .......................................................................... 52