La superficie des terres consacrées à l'exploitation agricole diminue au fur et à mesure que la population mondiale, qu'il faut nourrir, augmente. La pression pour plus de récoltes sur moins de terres tout en préservant les ressources et l’environnement ressemble à un véritable casse-tête. Et pourtant, aujourd'hui, l’automatisation rend possible de nombreuses choses qui, il y a quelques années seulement, étaient encore impensables.

Les technologies basées sur le cloud (nuage) permettent de mettre en réseau des données de capteurs et des machines entières - même des machines provenant de plusieurs fabricants. Qu’il s’agisse d’IA ou de conduite autonome, ce qu'on appelle le 4.0 dans l'industrie et qui s'y développe à toute vitesse est également appliqué depuis longtemps en agriculture sous la forme de l’« agriculture de précision ». Des systèmes intelligents permettent de semer les graines en fonction des conditions du sol, de doser avec précision les engrais et les pesticides et, enfin et surtout, de contrôler avec précision le rendement des récoltes.

L’efficacité des moteurs joue le même rôle majeur dans l’agriculture que dans le secteur automobile : plus de puissance et moins de consommation de carburant (et donc moins d’émissions de CO2) est un argument de vente important au vu de la hausse des coûts.

Des capteurs en vente directe ? Pas dans l’agriculture.

L'automatisation progressive repose sur des systèmes de commande et de régulation intelligents et numériques qui traitent et stockent d'énormes quantités de données grâce aux réseaux mobiles modernes (mot-clé : 5G). Qu'il s'agisse de l'inclinaison d'un tracteur sur un terrain accidenté, de la profondeur de placement des semences ou du poids de la récolte à une position géographique donnée, des capteurs fiables et de haute précision sont nécessaires pour effectuer ces mesures et les transmettre au système de commande sous forme de signaux. Ce qui convient à d'autres applications mobiles et est facilement disponible sur le marché ne répond pas nécessairement aux exigences de l'agriculture. Fiabilité, robustesse, durabilité, résistance à des températures de -40 °C à +85 °C et, bien sûr, précision de mesure ne sont que quelques-unes des propriétés que doivent présenter les capteurs destinés aux machines et équipements agricoles.

Un autre problème fréquent est le manque d’espace au point de mesure. Monter un capteur peut, dans le pire des cas, nécessiter des changements de conception onéreux. Vu l'absence de capteurs standard spécifiquement conçus pour l'agriculture, les fabricants de machines (équipementiers ou OEM) optent souvent pour des solutions individuelles. Encore faut-il que les résultats de mesure soient fiables et que les coûts soient acceptables. Pour produire des capteurs personnalisés, les fabricants de machines agricoles ont besoin d'un partenaire fiable qui collabore avec eux afin de concevoir leur propre solution, éventuellement dans le cadre d’un long processus. Pour être en mesure d’évaluer et de comprendre les enjeux, ce partenaire doit disposer du savoir-faire technique nécessaire et d’une solide expérience du secteur. Les capteurs, qu’ils soient produits en petite ou grande série, doivent respecter les normes de qualité les plus rigoureuses et être assortis des certifications requises pour des marchés spécifiques.

Jauges de contrainte : L'idéal pour déterminer la force et la charge

Nous sommes l'un des principaux fournisseurs mondiaux de capteurs industriels et d'électronique de mesure. Nous nous consacrons depuis plus de 60 ans à la mesure de changements mécaniques critiques de force, de charge, de pression, de poids ou de couple. Notre vaste gamme de capteurs comprend également des capteurs dynamométriques numériques et analogiques à jauges de contrainte dans différentes classes de précision (notamment des capteurs dynamométriques de poutre de flexion à longue durée de vie ou des capteurs dynamométriques de torsion annulaire pour les charges importantes). Ces capteurs sont robustes et résistent à la corrosion. Certains types sont adaptés aux applications statiques, d'autres aux applications mobiles. Sachez par exemple que l'un de nos clients utilise avec succès depuis des années des capteurs dynamométriques RTN à profil bas aux charges nominales maximales allant jusqu'à 470 tonnes, pour peser des silos sur des camions. Des marchandises telles que des granulés ou des aliments pour animaux sont déchargées sur le site du client final, le poids est déterminé de sorte à pouvoir être étalonné, et il est calculé en même temps au moyen d'un GPS. Les données sont stockées sur une carte SD ou dans une base de données, sous un format pouvant être étalonné. Enfin, la facture destinée au client final est émise sur place.

Comme nous l'avons vu plus haut, l'agriculture nécessite souvent des capteurs dynamométriques ou de force adaptés à l'application concernée, qui tiennent compte des géométries existantes (manque d’espace) et qui résistent à des conditions environnementales difficiles. Grâce à la technologie des jauges de contrainte, les capteurs de pesage et de force sont flexibles dans leur conception et polyvalents dans leur utilisation. Des capteurs de charge descendante, par exemple, sont installés dans les semoirs pour déterminer l'état de la miette. Un réglage hydraulique ou pneumatique ajusté garantit une profondeur d'ensemencement correcte. Des capteurs de force sont également utilisés pour commander la puissance et la pression des presses. Les capteurs de pesage avec jauges de contrainte mesurent le rendement des moissonneuses ainsi que la quantité d’engrais et de produits phytosanitaires requise en fonction du poids des réservoirs de céréales, de semences et d’engrais.

Il est très facile d'adapter les deux aux besoins spécifiques des clients.

HBK a produit des centaines de modèles personnalisés de jauges de contrainte pour les équipementiers de nombreuses industries, et notamment pour les fabricants de machines agricoles. Ces jauges sont appliquées à l'aide d'un adhésif conçu sur mesure et recouvertes d'un revêtement de protection spécial, ce qui les rend particulièrement durables. L'avantage ? Une technologie éprouvée, rentable et d’une précision irréprochable. Les capteurs qui fonctionnent avec des jauges de contrainte ne nécessitent aucune maintenance et fournissent des résultats de mesure à la fois précis et fiables. Les composants existants peuvent être utilisés et convertis en capteurs sans modifier la conception.

Utiliser la puissance du moteur pour mesurer le couple des roues

Le couple est une variable de mesure essentielle pour les moteurs d’entraînement (comme les tracteurs). C’est un facteur crucial pour déterminer le rendement mécanique et la répartition uniforme de la puissance entre les roues du véhicule. Les objectifs d'économie et de rendement énergétique doivent être conciliés avec, d’une part, la nécessité de générer une traction et un couple maximaux à des vitesses contrôlables et, d’autre part, la nécessité de veiller à ce que le véhicule reste stable sur les terrains accidentés et ne bascule pas. Le couple gagne en outre encore en importance dans le cadre d'une conduite autonome et est désormais mesuré en de nombreux points des organes de transmission et des roues.

Lorsque l'espace est limité, des capteurs de couple personnalisés peuvent être installés dans les organes existants de la transmission en recourant à la technologie des jauges de contrainte. Les données de mesure sont transmises sans fil.

Centre de compétences pour capteurs OEM

Sur notre site de Marlboro au Massachusetts (USA), une équipe d'ingénieurs spécialisés travaille avec des clients OEM à la définition du capteur approprié pour la mesure prévue, et à l'amener à maturité de production. 

« En général, un capteur personnalisé est créé en quatre étapes seulement, explique Hermann Merz, responsable des ventes IPC/WT-OEM. Après avoir défini les exigences du capteur et identifié le composant approprié, nous élaborons un concept. Le PoC (validation de la conception) est créé en à peine quelques semaines. Dès que le PoC est approuvé par le client, un prototype est construit, qui est testé et validé dans nos établissements d'abord, puis dans ceux du client. Enfin, la dernière étape consiste en la production en série sur nos sites américains et chinois. Dans le meilleur des cas, le processus ne prend que quelques mois, » ajoute Hermann Merz. Et l’intéressé de poursuivre : « Il est important de nous contacter au tout début de la conception. Il arrive souvent que la solution idéale ne puisse pas être implémentée car le processus de conception du client est déjà trop avancé. Nous considérons que nous faisons partie de l’équipe R&D du client et nous mettons tout en œuvre pour trouver la solution la plus adaptée à sa tâche de mesure. Cela n’implique pas de frais de conception élevés. Au contraire. Nous donnons la priorité aux échanges à caractère technique et à la consultance. Si la collaboration se concrétise, les prix unitaires de la production en série seront négociés ultérieurement entre les équipes responsables des achats et des ventes. »

Les discussions avec le client ont toujours pour point de départ le capteur idéal compte tenu de ses besoins. Si aucune jauge de contrainte appropriée n’est disponible, nous en fabriquons une nouvelle, tout simplement. Les services d’ingénierie éventuellement proposés par la suite vont du collage professionnel, prêt pour la production en série, de la jauge de contrainte dans le composant au travers de la conception et de la production du capteur complet, à la conception ou au montage d'un sous-ensemble complet comprenant câblage, le boîtier et électronique adéquate. Enfin, toutes les données relatives aux produits peuvent être transférées directement vers la base de données du client, pour la traçabilité. La solution complète présente des avantages évidents pour le client : une seule personne de contact, pas de problèmes d’interface ou de coordination, mais une solution « plug & play »

Nous concevons et fabriquons des capteurs personnalisés pour des clients OEM renommés dans le monde entier et actifs dans la technologie médicale, la robotique, la production d’énergie et de nombreuses autres industries.